Согласно гигиеническим требованиям к проектированию вновь строящихся и реконструируемых промышленных предприятий (СП 2.2.1.1312-03) производственные помещения по удельному тепловыделению делятся на две группы: холодные цехи, где явное тепловыделение в помещении не превышает 20 ккал/м 3 ч, и горячие цехи, где они выше этой величины.

Воздух цеха, постепенно соприкасаясь с горячими поверхностями источников тепловыделений, нагревается и поднимается вверх, а его место замещает более тяжелый холодный воздух, который, в свою очередь, также нагревается и поднимается вверх. В результате постоянного движения воздуха в цехе происходит его нагрев не только в месте нахождения источников тепла, но и на более отдаленных участках. Такой путь отдачи тепла в окружающее пространство называется конвекционным. Степень нагрева воздуха измеряется в градусах. Особенно высокая температура наблюдается на рабочих местах, не имеющих достаточного притока наружного воздуха или расположенных в непосредственной близости от источников тепловыделений.

Противоположная картина наблюдается в тех же цехах в холодный период года. Нагретый горячими поверхностями воздух поднимается вверх и частично уходит из цеха через проемы и неплотности в верхней части здания (фонари, окна, шахты); на его место подсасывается холодный наружный воздух, который до соприкосновения с горячими поверхностями нагревается очень мало, в силу чего нередко рабочие места омываются холодным воздухом.

Все нагретые тела со своей поверхности излучают поток лучистой энергии. Характер этого излучения зависит от степени нагрева излучающего тела. При температуре выше 500 o С спектр излучения содержит как видимые - световые лучи, так и невидимые - инфракрасные лучи; при меньших температурах этот спектр состоит только из инфракрасных лучей. Гигиеническое значение имеет в основном невидимая часть спектра, то есть инфракрасное, или, как его иногда не совсем правильно называют, тепловое излучение. Чем ниже температура излучаемой поверхности, тем меньше интенсивность излучения и больше длина волны; по мере увеличения температуры увеличивается интенсивность, но уменьшается длина волны, приближаясь к видимой части спектра.

Источники тепла, имеющие температуру 2500 - 3000 o С и более, начинают излучать также ультрафиолетовые лучи (вольтова дуга электросварки или электродуговых печей). В промышленности для специальных целей используются так называемые ртутно-кварцевые лампы, которые излучают преимущественно ультрафиолетовые лучи.

Ультрафиолетовые лучи также имеют различные длины волн, но в отличие от инфракрасных по мере увеличения длины волны они приближаются к видимой части спектра. Следовательно, видимые лучи по длине волн находятся между инфракрасными и ультрафиолетовыми.

Инфракрасные лучи, попадая на какое-либо тело, нагревают его, что и послужило поводом называть их тепловыми. Это явление объясняется способностью различных тел в той или иной степени поглощать инфракрасные лучи, если температура облучаемых тел ниже температуры излучающих; при этом лучистая энергия превращается в тепловую, вследствие чего облучаемой поверхности передается то или иное количество тепла. Этот путь передачи тепла называется радиационным. Различные материалы обладают различной степенью поглощения инфракрасных лучей, и, следовательно, при облучении они нагреваются по-разному. Воздух совершенно не поглощает инфракрасные лучи и поэтому не нагревается, или, как принято говорить, он является теплопрозрачным. Блестящие, светлые поверхности (например, алюминиевая фольга, полированные листы жести) отражают до 94 - 95 % инфракрасных лучей, а поглощают всего 5 - 6 %. Черные матовые поверхности (например, покрытие сажей) поглощают почти 95 - 96 % этих лучей, поэтому нагреваются более интенсивно.

Влияние метеорологических условий на организм

Человек может переносить колебания температур воздуха в весьма широких пределах от - 40 - 50 o и ниже до +100 o и выше. Организм человека приспосабливается к столь широкому диапазону колебаний температур окружающей среды посредством регулирования теплопродукции и теплоотдачи человеческого организма. Этот процесс называется терморегуляцией.

В результате нормальной жизнедеятельности организма в нем постоянно происходит образование тепла и его отдача, то есть теплообмен. Тепло образуется вследствие окислительных процессов, из которых две трети падает на окислительные процессы в мышцах. Отдача тепла идет тремя путями: конвекцией, радиацией и испарением пота. В нормальных метеорологических условиях окружающей среды (температура воздуха около 20 o С) конвекцией отдается около 30 %, радиацией - около 45 % и испарением пота - около 25 % тепла.

При низких температурах окружающей среды в организме усиливаются окислительные процессы, увеличивается внутренняя теплопродукция, за счет чего и сохраняется постоянная температура тела. На холоде люди стараются больше двигаться или работать, так как работа мышц ведет к усилению окислительных процессов и увеличению теплопродукции. Дрожь, появляющаяся при длительном нахождении человека на холоде, есть не что иное, как мелкие подергивания мышц, что также сопровождается усилением окислительных процессов и, следовательно, повышением теплопродукции.

В условиях горячих цехов более важное значение имеет отдача тепла организмом. Увеличение теплоотдачи всегда связано с увеличением кровенаполнения периферических кожных сосудов. Об этом свидетельствует покраснение кожных покровов при воздействии на человека повышенной температуры или инфракрасной радиации. Кровенаполнение поверхностных сосудов ведет к повышению температуры кожных покровов, что способствует более интенсивной отдаче тепла в окружающее пространство конвекционным и радиационным путем. Приток крови к кожным покровам активизирует деятельность расположенных в подкожной клетчатке потовых желез, что ведет к увеличению потовыделения и, следовательно, к более интенсивному охлаждению организма. Великий русский ученый И. П. Павлов и его ученики рядом экспериментальных работ доказали, что в основе этих явлений лежат сложные рефлекторные реакции при непосредственном участии центральной нервной системы.

В горячих цехах, где температура окружающего воздуха может достигать высоких величин, где имеется интенсивное инфракрасное излучение, терморегуляция организма осуществляется несколько иначе. Если температура окружающего воздуха равна или выше температуры кожного покрова (32 - 34 o С), человек лишен возможности отдавать избытки тепла конвекционным путем. При наличии нагретых предметов и других поверхностей в цехе, особенно при инфракрасном излучении, весьма затруднен и второй путь теплообмена - радиация. Таким образом, в этих условиях терморегуляция крайне затруднена, так как основная нагрузка падает на третий путь - теплоотдачи испарением пота. В условиях повышенной влажности, наоборот, затруднен третий путь теплоотдачи - испарением пота -и отдача тепла происходит конвекцией и радиацией. Наиболее тяжелые условия терморегуляции создаются при сочетании высокой температуры окружающей среды и повышенной влажности воздуха.

Несмотря на то, что организм человека благодаря терморегуляции может приспосабливаться к весьма широкому диапазону колебаний температур, нормальное физиологическое состояние его сохраняется лишь до определенного уровня. Верхняя граница нормальной терморегуляции в полном покое лежит в пределах 38 - 40 o С при относительной влажности воздуха около 30 %. При физической нагрузке или повышенной влажности воздуха этот предел снижается.

Терморегуляция в неблагоприятных метеорологических условиях, как правило, сопровождается напряжением определенных органов и систем, что выражается в изменении их физиологических функций. В частности, при действии высоких температур отмечается повышение температуры тела, что свидетельствует о некотором нарушении терморегуляции. Степень повышения температуры, как правило, зависит от температуры окружающего воздуха и от продолжительности его воздействия на организм. Во время физической работы в условиях высоких температур температура тела увеличивается больше, чем при аналогичных условиях в покое.

Действие высоких температур почти всегда сопровождается повышенным потоотделением. В неблагоприятных метеорологических условиях рефлекторное потоотделение часто достигает таких размеров, что пот не успевает испаряться с поверхности кожи. В этих случаях дальнейшее увеличение потоотделения ведет не к увеличению охлаждения организма, а к сокращению его, так как водяной слой препятствует снятию тепла непосредственно с кожного покрова. Такое профузное потоотделение называют неэффективным.

Величина потоотделения у рабочих горячих цехов достигает 3 - 5 л за смену, а при более неблагоприятных условиях она может достигать 8 - 9 л за смену. Обильное потение ведет к значительной потере влаги организмом.

Высокая температура окружающего воздуха оказывает большое влияние на сердечно - сосудистую систему. Повышение температуры воздуха выше определенных пределов дает учащение пульса. Установлено, что учащение пульса начинается одновременно с повышением температуры тела, то есть с нарушением терморегуляции. Эта зависимость дает возможность по учащению пульса судить о состоянии терморегуляции при условии отсутствия прочих факторов, оказывающих влияние на частоту сердечных сокращений (физическое напряжение и пр.).

Воздействие на организм высокой температуры вызывает понижение кровяного давления. Это результат перераспределения крови в организме, где происходит отток крови от внутренних органов и глубоких тканей и переполнение периферических, то есть кожных, сосудов.

Под влиянием высокой температуры изменяется химический состав крови, увеличивается удельный вес, остаточный азот, уменьшается содержание хлоридов и углекислоты и т. д. Особое значение в изменении химического состава крови имеют хлориды. При чрезмерном потении в условиях высоких температур хлориды выводятся из организма вместе с потом, вследствие чего нарушается водно-солевой обмен. Значительные нарушения водно-солевого обмена могут привести к так называемой судорожной болезни.

Высокая температура воздуха неблагоприятно действует на функции органов пищеварения и на витаминный обмен.

Таким образом, высокая температура воздуха (выше допустимого предела) оказывает неблагоприятное влияние на жизненно важные органы и системы человека (сердечно-сосудистую, центральную нервную систему, пищеварительную), вызывая нарушения нормальной их деятельности, а при наиболее неблагоприятных условиях может вызвать серьезные заболевания в виде перегревания организма, называемые в быту тепловыми ударами.

Пути обеспечения нормального микроклимата производственных помещений,

профилактика перегревов и переохлаждений

Метеорологические условия в рабочих помещениях нормируются по трем основным показателям: температуре, относительной влажности и подвижности воздуха. Эти показатели различны для теплого и холодного периодов года, для различных по тяжести видов работ, выполняемых в этих помещениях (легкие, средней тяжести и тяжелые). Кроме того, нормируются верхние и нижние допустимые пределы этих показателей, которые должны соблюдаться в любом рабочем помещении, а также оптимальные показатели, обеспечивающие наилучшие условия работы.

Мероприятия по обеспечению нормальных метеорологических условий на производстве, как и многие другие, носят комплексный характер. Существенную роль в этом комплексе играют архитектурно - планировочное решения производственного здания, рациональное построение технологического процесса и правильное использование технологического оборудования, применение ряда санитарно-технических устройств и приспособлений. Помимо этого, используются меры индивидуальной защиты и личной гигиены. Это радикально не улучшает метеорологических условий, но защищает рабочих от их неблагоприятного воздействия.

Оздоровление условий труда в горячих цехах

Планировка помещений горячих цехов должна обеспечивать свободный доступ свежего воздуха ко всем участкам цеха. Наиболее рациональны в гигиеническом отношении мало пролетные здания. В многопролетных зданиях средние пролеты, как правило, проветриваются хуже крайних, поэтому при проектировании горячих цехов всегда следует сокращать число пролетов до минимума. Для свободного поступления наружного, более холодного воздуха и, следовательно, для лучшего проветривания помещений весьма важно оставлять максимальное количество свободного от застроек периметра стен. Иногда пристройки сосредоточиваются в одном месте и создают неблагоприятные условия для доступа свежего воздуха на определенном участке. Во избежание этого пристройки следует размещать на небольших участках с разрывами, лучше с торцов здания и, как правило, не у горячего оборудования. Крупные пристройки, которые по технологическим или другим требованиям должны быть связаны непосредственно с горячим цехом, например бытовые, лаборатории, лучше строить отдельно и соединять лишь узким коридором.

Оборудование в горячем цехе нужно размещать таким образом, чтобы все рабочие места хорошо проветривались. Необходимо избегать параллельного размещения горячего оборудования и других источников тепловыделения, так как в этих случаях рабочие места и вся зона, расположенная между ними, плохо проветривается, свежий воздух, проходя над источниками тепловыделения, приходит на рабочее место в нагретом состоянии. Аналогичное положение создается, если горячее оборудование находится у глухой стены. С гигиенической точки зрения наиболее целесообразно располагать его вдоль наружных стен, снабженных оконными и другими проемами, с основной зоной обслуживания - рабочими местами - со. стороны этих стен. Не рекомендуется рядом с горячим оборудованием располагать рабочие места, на которых производятся холодные работы (вспомогательные, подготовительные, ремонтные и др.).

Для защиты крыши зданий от солнечной радиации и, следовательно, от передачи тепла внутрь зданий перекрытие верхнего этажа хорошо тепло изолируется. В солнечные летние дни хороший эффект дает мелкое разбрызгивание воды по всей поверхности крыши.

На летний период стекла окон, фрамуг, фонарей и других проемов целесообразно покрывать непрозрачной белой краской (мелом). Если оконные проемы открываются для проветривания, их следует зашторивать белой редкой тканью. Наиболее рационально в открытых оконных проемах оборудовать жалюзи, которые пропускают рассеянный свет и воздух, но преграждают путь прямым солнечным лучам. Подобные жалюзи изготовляются из полосок непрозрачной пластмассы или тонкой листовой жести, окрашенных в светлые тона. Длина полосок - во всю ширину окна, ширина - 4 - 5 см. Полоски укрепляются под углом 45 o с интервалом, равным ширине полоски, горизонтально по всей высоте окна.

Для охлаждения воздуха, поступающего в цех в теплый период года, целесообразно производить мелкое распыление воды при помощи специальных форсунок в открытых въездных и оконных проемах, в приточных венткамерах и вообще в верхней зоне цеха, если это не мешает нормальному технологическому процессу. Полезно также периодически опрыскивать пол цеха водой.

Чтобы предупредить сквозняки в зимний период, все въездные и другие часто открывающиеся проемы оборудуются тамбурами или воздушными завесами. Чтобы холодные потоки воздуха не попадали непосредственно на рабочие места, последние в холодный период года целесообразно экранировать со стороны открывающихся проемов щитами на высоту около 2 м.

Существенную роль в оздоровлении условий труда играют механизация и автоматизация технологических процессов. Эта позволяет удалить рабочее место от источников тепловыделений, а нередко и значительно сократить их воздействие. Рабочие освобождаются от тяжелой физической работы.

При механизации и автоматизации процессов появляются новые виды профессий: машинисты и операторы Труд их характеризуется значительным нервным напряжением. Для этих рабочих необходимо создать наиболее благоприятные условия труда, так как сочетание нервного напряжения с неблагоприятным микроклиматом особенно вредно.

Мероприятия по борьбе с избытками тепла направляются на максимальное сокращение их выделения, так как легче предупредить избытки тепла, чем удалить их из цеха. Наиболее эффективным способом борьбы с ними является изоляция источников тепловыделений. Санитарными нормами установлено, что температура наружных поверхностей источников тепловыделений в зоне расположения рабочих мест не должна превышать 45 o С, а прй температуре внутри них менее 100 o С - не более 35 o С. Если добиться этого путем теплоизоляции невозможно, рекомендуется экранировать эти поверхности и применять другие санитарно-технические меры.

Учитывая, что инфракрасная радиация действует не только на рабочих, а нагревает все окружающие предметы и ограждения и создает тем самым весьма значительные источники вторичного выделения тепла, целесообразно горячее оборудование и источники инфракрасного излучения экранировать не только на участках размещения рабочих мест, а по возможности по всему периметру.

Для изоляции источников тепла применяются обычные термоизоляционные материалы, обладающие низкой теплопроводностью. К ним относятся пористый кирпич, асбест, специальные глины с примесью, асбеста и т. п. Лучший гигиенический эффект дает водяное охлаждение наружных поверхностей горячего оборудования. Оно применяется в виде водяных рубашек или системы труб, покрывающих снаружи горячие поверхности. Вода, циркулирующая по системе труб, отбирает тепло с горячей поверхности и не допускает выделения его в помещение цеха. Для экранирования примеряются щиты высотой не менее 2 м, поставленные параллельно горячей поверхности на небольшом расстоянии от нее (5 - 10 см). Подобные щиты препятствуют распространению конвекционных токов нагретого воздуха от горячей поверхности в окружающее пространство. Конвекционные токи направляются вверх по щели, образованной горячей поверхностью и щитом, и нагретый воздух, минуя рабочую зону, уходит наружу через аэрационные фонари и другие проемы. Для удаления тепловыделений от небольших источников тепла или от локализованных (ограниченных) мест его выделения можно использовать местные укрытия (зонты, кожухи) с механическим или естественным отсосом.

Описанные мероприятия не только снижают тепловыделения конвекционным путем, они приводят также к снижению интенсивности инфракрасного излучения.

Для защиты рабочих от инфракрасного облучения применяется ряд специальных устройств и приспособлений. Большинство из них представляет собой экраны различной конструкции, которые защищают рабочего от прямого облучения. Они устанавливаются между рабочим местом и источником излучения. Экраны могут быть стационарными и переносными.

В тех случаях, когда рабочий не должен наблюдать за горячим оборудованием или другим источником излучения (слитком, прокатом и т. п.), экраны делаются из непрозрачного материала (асбофанеры, жести). Во избежание нагрева под действием инфракрасных лучей целесообразно их поверхность, обращенную к источнику излучения, покрывать полированной жестью, алюминием или оклеить алюминиевой фольгой. Экраны из жести, как и щиты у нагретых поверхностей, делаются двух или (лучше) трехслойными с воздушной прослойкой между каждым слоем в 2 - 3 см.

Наиболее эффективны экраны с водяным охлаждением. Они состоят из двух металлических стенок, соединенных между собой герметично по всему периметру; между стенками циркулирует холодная вода, подаваемая из водопровода специальной трубкой и стекающая с противоположного края экрана по выпускной трубе в канализацию. Такие экраны, как правило, полностью снимают инфракрасное облучение.

Если обслуживающий персонал должен наблюдать за работой оборудования, механизмов или за ходом процесса, используются прозрачные экраны. Простейшим экраном данного типа может служить обычная мелкая металлическая сетка (сечение ячейки 2 - 3 мм), которая сохраняет видимость и снижает интенсивность облучения в 2 - 2,5 раза.

Более эффективны водяные завесы: они снимают инфракрасную радиацию почти полностью. Водяная завеса представляет собой тонкую водяную пленку, которая образуется при равномерном стекании воды с гладкой горизонтальной поверхности. С боков водяная пленка ограничивается рамкой, а снизу вода собирается в приемный желоб и специальным стоком отводится в канализацию. Подобная водяная завеса абсолютно прозрачна. Однако оборудование ее требует особой точности выполнения всех элементов и их наладки. Эти условия не всегда выполняются, в силу чего может нарушаться работа завесы (пленка “рвется”).

Более проста в изготовлении и эксплуатации водяная завеса с сеткой. Вода стекает по металлической сетке, поэтому водяная пленка более прочная. Однако эта завеса несколько снижает видимость, поэтому она может применяться лишь в тех случаях, когда не требуется особо точного наблюдения. Загрязнение сетки ведет к еще большему ухудшению видимости. Особенно неблагоприятно, сказывается загрязнение сетки смазочными и другими маслами. В этих случаях сетка не смачивается водой, и пленка начинает “рваться”, рябить, ухудшается видимость и проходит часть инфракрасных лучей. Поэтому сетку этой водяной завесы следует содержать в чистоте, периодически промывать горячей водой с мылом и щеткой. В Киевском институте гигиены труда и профзаболеваний разработан аквариальный экран, предназначенный для защиты от облучения рабочих, находящихся в замкнутых пространствах: за пультом управления, в кабинах кранов и т. п. Эти экраны построены по тому же принципу, что и описанные выше непрозрачные экраны с водяным охлаждением, но боковые стенки в данном случае изготовлены не из металла, а из стекла. Для того чтобы на внутренней части стекол не оседали соли и тем самым не нарушали видимости, внутри экрана должна циркулировать дистиллированная вода. Эти экраны полностью сохраняют прозрачность, однако они требуют весьма аккуратного обращения, так как малейшее повреждение может вывести их из строя (бой стекол и вытекание воды).

Для снятия тепла и конвекционного и лучистого, воздействующего на рабочего, в горячих цехах широко применяется воздушное душирование, начиная от настольного вентилятора и кончая мощными промышленными аэраторами и приточными вентиляционными системами с подачей воздуха непосредственно на рабочее место. Для этой цели используются как простые, так и аэраторы с распылением воды, повышающей охлаждающий эффект за счет ее испарения.

Рациональное оборудование мест отдыха играет важную роль. Они располагаются вблизи основных рабочих мест, чтобы рабочие могли пользоваться ими даже при кратковременных перерывах. В то же время места отдыха должны быть удалены от горячего оборудования и других источников выделения тепла. Если удалить их невозможно, необходимо тщательно изолировать от влияния конвекционного тепла, инфракрасного излучения и других неблагоприятных факторов. Места отдыха оборудуются удобными скамейками со спинками. В теплый период года туда следует подавать свежий охлажденный воздух. Для этого оборудуется местная приточная вентиляция или устанавливаются аэраторы с водяным охлаждением. Крайне желательно на местах отдыха установить полудуши для принятия гидропроцедур и приблизить будку с подсоленной газированной водой или доставлять воду на места отдыха в специальных баллонах.

Еще институтом гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР был разработан ряд способов радиационного охлаждения. Простейшие полузакрытые кабины радиационного охлаждения состоят из двойных металлических стен и крыши. В пространстве между двумя слоями стен циркулирует холодная артезианская вода и охлаждает их поверхность. Кабины делаются небольших размеров, внутренний размер их равен 85 x 85 см, высота - 180 - 190 см. Небольшие габариты кабины позволяют установить ее на большинстве стационарных рабочих мест.

По такому же принципу выполнена конструкция кабины отдыха- типа водяной завесы. Она изготовлена из металлической сетки, по которой стекает вода в виде сплошной водяной пленки. Эта кабина удобна тем, что рабочий, находясь в ней, может наблюдать за технологическим процессом, работой оборудования и т. п.

Более сложным устройством является специально оборудованная комната для группового отдыха. Размер ее может достигать 15 - 20 м 2. Панели стен на высоту 2 м покрыты системой трубопроводов, по которым от компрессора подается аммиачный раствор или другой хладагент, снижающий температуру поверхности труб. Наличие большой холодной поверхности в такой комнате обеспечивает весьма ощутимую отрицательную радиацию и охлаждение воздуха.

Теги: Охрана труда, работник, микроклимат производственных помещений, влияние метеорологических условий, организм человека, мероприятия по обеспечению нормированного микроклимата, профилактика перегревов и переохлаждений