Метеорологічні умови оцінюються за сукупністю таких факторів, як температура, вологість, рухомість повітря, барометричний тиск, інфрачервоне випромінювання. Усі ці фактори не є сталими, а змінюються в певних межах. Організм працюючої людини весь час перебуває під дією факторів метеорологічних умов і відповідним чином реагує на них. Наслідок цієї взаємодії – регулювання теплообміну в організмі людини. Тепловіддача здійснюється конвекцією, випромінюванням і випаровуванням.
Конвекція – це віддача теплоти від поверхні тіла людини менш нагрітому повітрю. Температура здорової людини підтримується на рівні 36,5-37 0 С незалежно від метеорологічних умов навколишнього середовища. Вона підтримується на цьому рівні за допомогою діючого механізму терморегуляції організму людини і відбувається такими шляхами: 30% - конвекцією
( безпосередньо нагрівання повітря шкірою людини), 45% - випромінюванням, 20% - випаровуванням і 5% - диханням. Випромінювання теплоти відбувається у напрямі менш нагрітих поверхонь. Теплообмін випромінювання є головним і становить в середньому 45% загального теплообміну.
Ефективність тепловіддачі випромінювання зменшується у разі підвищення температури поверхонь, що оточують людину. При досягненні ними температури 30…35 °С (303…308 К) теплообмін випромінюванням припиняється, а при більш високих температурах спостерігається віддача теплоти цими поверхнями організму людини.
Віддача теплоти в навколишнє середовище випромінюванням вологи – також важлива умова забезпечення нормального теплового режиму працюючої людини (становить 20% усієї тепловіддачі). Частина теплоти використовується на підігрів повітря, яке вдихається (5% усього теплообміну).
Якщо температура навколишнього середовища підвищується до 250С і вище, а відносна вологість становить більше ніж 75%, тоді теплообмін людини з навколишнім середовищем порушується, підвищується температура тіла. Терморегуляція відбувається на 95% випаровуванням. Висока температура у виробничому приміщенні викликає інтенсивний перерозподіл крові від внутрішніх органів до шкіри. Змінюється діяльність серцево-судинної системи, пульс стає частішим і може досягати 100 ударів на хвилину і більше, що стає причиною інтенсивного потовиділення, розширення судин шкіри; фізична робота в умовах високих температур призводить до різкого збільшення частоти пульсу, дихання, падіння артеріального тиску. За таких параметрів людина втрачає за зміну 5-8 л рідини, 50-80 г солей, тобто порушується водно-сольовий і вітамінний обмін в організмі людини, виникає слабкість, головний біль, шум у вухах, нудота.
Робота при низьких температурах може призвести до переохолодження організму людини. В умовах дії низьких температур відбувається звуження поверхневих судин, м’язів і шкіри рук, ніг, обличчя, що знижує кровообіг не тільки на охолоджених, а й на неохолоджених ділянках тіла людини. Підвищується в’язкість крові, що зменшує її прилив на переохолоджені поверхні.
Швидкість руху повітря впливає на теплообмін організму з навколишнім середовищем таким чином: при високій температурі збільшення швидкості руху повітря позитивно впливає на організм людини, а при низькій температурі – негативно. Рухомість повітря спричиняє одночасно термічну і механічну (тиск при певній швидкості потоку) дії. Навіть невелика швидкість повітряного потоку, який діє на поверхню тіла людини, буває достатньою для нормалізації функцій його організму. Наприклад, збільшення швидкості руху повітря посилює ефект низької температури і, навпаки, послаблює дію підвищеної температури на організм людини.
Зміна атмосферного тиску негативно відбивається на стані організму людини, і в першу чергу на диханні, оскільки змінюються парціальний тиск основних компонентів повітря, кисню і азоту. Больові відчуття викликає швидка зміна тиску повітря.
Вологість має велике значення в терморегуляції людини. Вологість повітря визначають за допомогою психрометрів та гігрометрів.
Розрізняють абсолютну і відносну вологості повітря.
Абсолютна вологість повітря – це кількість водяної пари ( вологи ) у грамах, яка міститься в одному 1 м3 повітря при даній температурі ( г/м3). Щоб виміряти абсолютну вологість повітря на практиці використовують такі одиниці: паскаль (Па), міліметр ртутного стовпа (мм.рт.ст.) чи мілібар (Мб).
Відносна вологість – це процентне співвідношення абсолютної вологості повітря до вологості повітря насиченого парою, тобто при максимально можливому вмісті вологи в повітрі при даній температурі.
Абсолютна вологість повітря:
f=F2- α(t-t1) H(1)
де F2 – максимальна пружність водяної пари, що відповідає температурі вологого термометра (таблиця 1), Па;
α – психрометричний коефіцієнт, який залежить від швидкості руху повітря ( таблиця 2);
t, t1 – покази термометрів відповідно сухого і вологого, °С (К);
Н – барометричний тиск, Па.
За показниками аспіраційного психрометра абсолютна вологість:
f=F2- 0,5(t-t1) H /755., (2)
Відносна вологість повітря:
І= f( 100/ F1), (3)
де F1 – максимальна пружність водяної пари, яка відповідає температурі сухого термометра.
Таблиця 1
Температура,°С (К)
Пружність водяної пари, мм.рт.ст. (Па)
Температура,°С (К)
Пружність водяної пари, мм.рт.ст. (Па)
Температура,°С (К)
Пружність водяної пари, мм.рт.ст. (Па)
10 (238)
9,14 (1218,56)
18 (291)
14,93 (1990,46)
26 (299)
24,96 (3327,67)
11 (284)
9,77 (1302,64)
19 (292)
16,32 (2175,78)
27 (300)
26,47 (3528,98)
12 (285)
10,43 (1390,53)
20 (293)
17,36 (2314,44)
28 (301)
28,07 (3742,29)
13(286)
11,14 (1485,18)
21 (294)
18,47 (2462,62)
29 (302)
29,74 (3964,94)
14 (287)
11,88 (1583,84)
22 (295)
19,63 (2617,07)
30 (303)
31,61 (4200,91)
15 (288)
12,67 (1689,16)
23 (296)
20,86 (2781,06)
31 (304)
33,37 (4448,84)
16 (289)
13,51 (1801,15)
24 (297)
22,05
( 2939,71)
32 (305)
35,32 (4708,86)
17 (290)
14,40 (1919,81)
25 (298)
23,52
( 3135,69)
33 (306)
37,37 (4982,17)
Таблиця 2
Швидкість повітря, м/с
Психрометричний коефіцієнт
0.2
0.0011
0.8
0.0008
0.00062
Таблиця 3
Відносна вологість за статичним психрометром, %
Покази вологого термометра, °С (К)
Різниця показів сухого і вологого термометрів,
°С
2,5
3,5
4,5
5,5
6,5
7,5
8,5
10 (238)
11 (284)
12 (285)
13(286)
14 (287)
15 (288)
16 (289)
17 (290)
18 (291)
19 (292)
20 (293)
21 (294)
22 (295)
23 (296)
24 (297)
25 (298)
Таблиця 4
Відносна вологість за аспіраційним психрометром М-34, %
Покази сухого термометра, °С (К)
Покази вологого термометра М-34, %
14 (287)
14,5 (287,5)
15 (288)
15,5 (288,5)
16 (289)
16,5 (289,5)
17 (290)
17,5 (290,5)
18 (291)
18,5 (291,5)
19 (292)
17,5 (290,5)
18 (291)
18,5 (291,5)
19 (292)
19,5 (292,5)
20 (293)
20,5 (293,5)
21 (294)
21,5 (294,5)
22 (295)
22,5 (295,5)
23 (296)
23,5 (296,5)
24 (297)
24,5 (297,5)
25 (298)
25, (298,5)
Таблиця 5
Абсолютна і відносна вологість за статичним психрометром, %
Температура вологого термометра t, °С (К)
Температура сухого термометра t,°С (К)
14 (287)
15 (288)
16 (289)
17 (290)
18 (291)
19 (292)
20 (293)
21 (294)
22 (295)
23 (296)
24 (297)
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
18 (291)
12,8 62 (1280)
14,7 71 (1470)
16,6 80 (1660)
18,6 90 (1860)
20,6 100 (2060)
- -
- -
- -
- -
- -
- -
19 (292)
12,0 55 (1250)
13,9 63 (1390)
15,8 72 (1580)
17,8 81 (1780)
19,9 90 (1990)
22 100 (2200)
- -
- -
- -
- -
- -
20 (293)
11,2 48 (1120)
13,1 55 (1310)
15,0 64 (1500)
17,0 73 (1700)
19,1 81 (1910)
21,2 91 (2120)
23,4 100 (2340)
- -
- -
- -
- -
21 (294)
10,4 42 (1040)
12,3 50 (1230)
14,2 57 (1420)
16,2 65 (1620)
18,3 73 (1830)
20,4 82 (2040)
22,6 91 (2260)
24,9 100 (2490)
- -
- -
- -
22 (295)
9,6 36 (960)
11,5 43 (1150)
13,4 51 (1340)
15,4 58 (1540)
17,5 66 (1750)
19,6 74 (1960)
21,8 82 (2180)
24,1 91 (2410)
26,5 100 (2650)
- -
- -
23 (296)
8,8 31 (880)
10,7 38 (1070)
12,6 45 (1260)
14,6 52 (1460)
16,7 59 (1670)
18,8 67 (1880)
21,0 75 (2100)
23,3 83 (2330)
25,7 91 (2570)
28,1 100 (2810)
- -
24 (297)
8,0 27 (800)
9,9 33 (990)
11,8 40 (1180)
13,8 46 (1380)
15,9 53 (1590)
18,0 60 (1800)
20,2 68 (2020)
22,5 75 (2250)
24,9 83 (2490)
27,3 91 (2730)
29,9 100 (2990)
25 (298)
7,2 23 (720)
9,1 29 (910)
11,0 35 (1100)
13,0 41 (1300)
15,1 48 (1510)
17,2 54 (1720)
19,4 61 (1940)
21,7 68 (2170)
24,1 76 (2410)
27,0 85 (2700)
29,1 92 (2910)
Рисунок 2. Графік залежності частоти обертання чашечок n анемометра
МС-13 від швидкості повітря V.
Рисунок 3. Графік залежності частоти обертання n крильчатого анемометра АСО-3 від швидкості повітря в межах 0,3….1,0 м/с.
З практики відомо, що одна і таж температура повітря при різних поєднаннях його з іншими параметрами неоднаково діє на організм. І, навпаки, різні температури повітря при відповідному поєднанні вологості і його рухомості можуть викликати однаковий тепловий ефект організму. В зв’язку з цим введено поняття ефективної і ефективно-еквівалентної температури. Під ефективною температурою (ЕТ) розуміють таку температуру насиченого нерухомого повітря (вологість 100%), яка спричиняє таку ж охолоджуючу дію, як і повітря з заданими значеннями повітря і вологості. Під ефективно-еквівалентною температурою (ЕЕТ) розуміють температуру насиченого нерухомого повітря, яке спричиняє таку ж охолоджуючу дію на організм, як і повітря із заданою температурою, вологістю і рухомістю.
Використовуючи одержані дані температури, визначені вологим і сухим термометрами психрометра, і рухомістю повітря, необхідно визначити ЕТ і ЕЕТ по монограмі (рисунок 4) і оцінити їх відповідність комфортним умовам.
Для прикладу визначимо ЕТ і ЕЕТ за показаннями термометрів психрометра: вологого – 14,2°С (287,2 К), сухого – 24,4°С (297,4 К), рухомість повітря 1,5 м/с. З’єднуючи лінійкою на номограмі (рисунок 4) точки з відповідними температурами (штрихова лінія на рисунку 4) знаходимо на перетині з кривою (V=0) ЕТ=20,3°С (293,3 К), а на перетині штрихової прямої з кривою, якій відповідає V=1,5 м/с, ЕЕТ=18,4°С (291,4 К). Обидві точки температури містяться в комфортній зоні.
Рисунок 4. Номограми для визначення ефективної і ефективно-еквівалентної температур.
Оформлюючи звіт вказують мету і задачі роботи, прилади, які використовують, описують процес визначення абсолютної і відносної вологості, рухомості повітря, складають протоколи спроб і аналізують отримані результати.
Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань
1. Поняття фізіології, гігієни праці та виробничої санітарії.
2. Види негативних факторів виробничих умов, їх поняття і
характеристика.
3. Вплив метеорологічних умов на працюючих.
4. Заходи і засоби нормалізації параметрів мікроклімату.
5. Забезпечення оптимальних метеорологічних умов на підприємстві.
6. Назвіть прилади для визначення вологості та рухомості повітря.
Рекомендована література
1. Полежаєв Е.Ф., Макушин В.Г. Основы физиологии и психологии труда. – М.: Экономика, 1974.
2. ГОСТ 12.003-74, ССБТ Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.
