306
.pdfВоронежская государственная лесотехническая академия
Кафедра безопасности жизнедеятельности
«ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ПО БЖД
Воронеж 2004
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы – изучение параметров метеорологических условий, приборов для их измерения и приобретение практических навыков оценки состояния метеоусловий в производственных помещениях.
Задачи работы:
1.Изучить назначение, устройство и принцип действия приборов для измерения параметров метеорологических условий.
2.Определить температуру, относительную влажность, скорость движения и давление воздуха, интенсивность теплооблучения на рабочем месте.
3.Сделать санитарно-гигиеническую оценку метеоусловий по измеренным величинам параметров микроклимата рабочей зоны.
2.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Метеорологические условия (или микроклимат) производственных помещений – это физическое состояние воздушной среды, которое определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения и давления воздуха, а также температурой окружающей поверхности.
СанПиН 2.2.4.548-96 для рабочих зон производственных помещений устанавливает нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха с учетом периода года и категории работ.
Категории работ – разграничение работ на основе общих энергозатрат организма в процессе труда.
В этой связи все работы разделяют на три категории (табл. 1.):
легкие, средней тяжести, тяжелые.
В любой обстановке (производственной или бытовой) механизмы терморегуляции организма человека стремится поддержать постоянную температуру тела, равную +36,50С. Эта температура является результирующей двух процессов: внутреннего производства теплоты в теле и внешнего теплообмена.
Соответствие между количеством тепла, вырабатываемого организмом и охлаждающей способностью среды характеризуют ее как комфортную. Нарушение теплообмена ведет или к перегреву или к переохлаждению организма, что снижает работоспособность человека, а значит, и производительность его труда, и может явится причиной несчастных случаев и заболеваний.
3
Таблица 1
Категорирование работ в зависимости от энергозатрат (СанПиН 2.2.4.548-96.)
Категория |
Энергозатраты |
Характеристика работ |
работ |
ккал/час. (Дж/с) |
|
Легкая |
До 150 (172) |
Работы, производимы сидя, стоя или |
|
|
связанные с ходьбой, но не требующие |
|
|
систематического физического напря- |
|
|
жения |
Средней тя- |
150-200 |
Работы, связанные с постоянной ходь- |
жести IIа |
(172-232) |
бой, выполняемые сидя или стоя, но не |
|
|
требующие перемещения тяжестей |
Средней тя- |
200-250 |
Работы, связанные с ходьбой и пере- |
жести IIб |
(232-293) |
мещением небольших (до 10 кг) тяже- |
|
|
сти |
Тяжелая III |
Более 250 (293) |
Работы, связанные с систематическим |
|
|
физическим напряжением, с постоян- |
|
|
ной переноской передвижением тяже- |
|
|
стей массой более 10 кг. |
Нормальное тепловое самочувствие человека обеспечивается определенным сочетанием всех метеорологических параметров. Поэтому СанПиН для рабочих зон производственных помещений устанавливает оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха (табл. 2.). Для производств, где по технологическим и другим инженерным причинам оптимальные нормы обеспечить не удается, разрешается устанавливать допустимые параметры воздушной среды (табл. 3).
ГОСТ при этом учитывает не только периоды года, категория работ, но и характеристика помещений по тепловым избыткам. Последнее учитывается только в теплое время года.
При этом все производственные помещения делятся на две группы: с незначительными избытками явного тепла не более 23 ВТ/м3 (20 ккал/м3 ч) и значительными избытками его более 23 ВТ/м3.Явное теплоэто тепло, поступающее в рабочее помещение от оборудования, отопительных приборов, нагретых материалов, людей и других источников тепла, а также в результате солнечной радиации.
Нормальные метеорологические условия производственной среды и сани- тарно-гигиенические качества воздуха обеспечиваются на предприятиях системой вентиляции или специальными установками для кондиционирования воздуха, а также правильно спроектированной и исправно действующей системой отопления.
Оценка метеорологических условий заключается в измерении температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха и в сопоставлении
4
полученных данных с оптимальными или допустимыми санитарными нормами.
Таблица 2 Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости
движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений (СанПиН 2.2.4.548-96)
|
|
|
|
|
|
Скорость |
Сезон года |
Категория |
Температура, |
Относительная |
движения |
||
|
|
работ |
|
0С |
влажность, % |
воздуха, м/с, |
|
|
|
|
|
|
не более |
Холодный |
и |
Легкая I |
|
20-23 |
60-40 |
0,2 |
переходный |
Средней |
тя- |
|
|
|
|
период года |
жести IIа |
|
18-20 |
60-40 |
0,2 |
|
|
|
Средней |
тя- |
|
|
|
|
|
жести IIб |
|
17-19 |
60-40 |
0,3 |
|
|
Тяжелая II |
|
16-18 |
60-40 |
0,3 |
Теплый |
пе- |
Легкая I |
|
22-25 |
60-40 |
0,2 |
риод года |
|
Средней |
тя- |
|
|
|
|
|
жести IIа |
|
21-23 |
60-40 |
0,3 |
|
|
Средней |
тя- |
|
|
|
|
|
жести IIб |
|
20-22 |
60-40 |
0,4 |
|
|
Тяжелая III |
18-21 |
60-40 |
0,5 |
Таблица 3 Допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений в холодный
и переходный период года (СанПиН 2.2.4.548-96)
|
|
|
|
Скорость |
Температура |
Категория |
Температура, |
Относительная |
движения |
воздуха вне |
|
работ |
|
0С |
влажность, % |
воздуха, м/с, |
постоянных |
|
|
|
|
не более |
рабочих мест, |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Легкая I |
|
19-25 |
75 |
0,2 |
15-26 |
Средней |
тя- |
|
|
|
|
жести IIа |
|
17-23 |
75 |
0,3 |
13-24 |
Средней |
тя- |
|
|
|
|
жести IIб |
|
15-21 |
75 |
0,4 |
13-24 |
Тяжелая II |
13-19 |
75 |
0,5 |
12-19 |
5
3. УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРИБОРОВ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ
1.Атмосферное давление в данной работе измеряется барометром - анероидом или барографом М-22.
Барометры – анероиды представляют собой металлическую коробку с застекленной верхней стенкой. Внутри коробки имеется безвоздушная металлическая подушечка с волнообразными стенками. Колебания давления изменяют объем подушечки и через систему рычагов передаются на стрелку, которая, двигаясь по шкале, показывает величину давления в миллиметрах ртутного столба. Нормальное атмосферное давление – 100,8 кПа (755 мм. рт. ст.).
Для непрерывного наблюдения за колебаниями атмосферного давления применяется самопишущий прибор – барограф М-22. Его используют в работе при неисправности барометра-анероида. Описание устройства прибора дано в приложении 1.
2.Температура воздуха. При исследовании температуры закрытых помещений чаще всего определяется их температурный режим. Под этим термином понимают показатели температуры воздуха помещения на различных уровнях и в различных направлениях по вертикали и по горизонтали.
Для объективной оценки измерения ее проводят в трех точках: у внутренней стены, в центре помещения, у холодной стены. В работе для этой цели применяются ртутные или спиртовые термометры, установленные на вертикальных стойках на уровне 0,2м; 1м и 1,5м от пола. Стойки устанавливают по диагонали помещения у внутренней (тепловой) стены на расстоянии 1м от источников тепла и стен здания.
Для систематического наблюдения за ходом температуры в течение продолжительного времени используют термографы. Описание устройства и принципа действия термографа дано в приложении 3.
3.Влажность воздуха – содержание в воздухе водяных паров (характеризуется различными величинами).
Абсолютная влажность е - упругость (или парциальное давление) водя-
ных паров, находящихся в воздухе, выраженное в мм.рт.ст.
Иногда абсолютной влажностью называют весовое количество пара в 1м3
парогазовой смеси, так как эта величина численно почти полностью совпадает с упругостью и при Т =16,5 0С точно равна ей.
Относительная влажность воздуха – процентное отношение абсолютной влажности к максимальной
R = е 100%
Е
где R - относительная влажность воздуха, %;
е- абсолютная влажность воздуха;
Е- упругость насыщенных водяных паров при температуре «сухого» термометра ТС .
6
Относительная влажность измеряется психрометрами Августа и Ассмана. Основные части психрометра – два термометра. Резервуар одного из них обернут гигроскопической тканью.
Принцип действия психрометра основан на зависимости интенсивности испарения влаги в окружающий воздух от влажности этого воздуха.
Более совершенным является психрометр Ассмана, у которого резервуары обоих термометров помещены в металлические трубки, защищающие их от теплового излучения. Чтобы исключить влияние скорости движения окружающего воздуха, через эти трубки пропускают исследуемый воздух со скоростью 4 м/с. Движение воздуха обеспечивается вентилятором, который вмонтирован в корпус психрометра и приводится в движение пружинным двигателем.
Зная показания термометров, относительную влажность находят по психрометрическим таблицам или по соответствующим графикам.
Относительную влажность воздуха также вычисляют по формуле (1). При этом абсолютная влажность е вычисляют по формуле (3) для психрометра Ассмана:
е = Е |
, |
− α (Т |
С |
− Т |
В |
) Р |
(2) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
е = Е |
, |
− 0,5 (Т |
|
− Т |
|
) |
Р |
(3) |
||
|
С |
В |
755 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
где Е, - упругость насыщенных водяных паров при температуре «влажного» термометра ТВ , мм.рт.ст. (табл. 4);
α - психрометрическая постоянная – коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха, (табл. 5);
ТС - показания «сухого» термометра психрометра, 0С;
ТВ - показания «влажного» термометра психрометра, 0С;
Р- атмосферное давление в момент измерения влажности, мм.рт.ст. Для непрерывного наблюдения за изменением относительной влажности
используют самопишущий прибор – гигрограф. Описание устройства прибора и принцип действия его дано в приложении 2.
Упругость водяных паров в мм.рт.ст. при разной температуре
Т |
Упругость |
Т |
Упругость |
Т |
Упругость |
10 |
9,14 |
18 |
14,93 |
26 |
24,96 |
11 |
9,77 |
19 |
16,32 |
27 |
26,47 |
12 |
10,43 |
20 |
17,36 |
28 |
28,87 |
13 |
11,14 |
21 |
18,47 |
29 |
29,74 |
14 |
11,88 |
22 |
19,63 |
30 |
31,51 |
15 |
12,67 |
23 |
20,86 |
31 |
33,37 |
16 |
13,51 |
24 |
22,05 |
32 |
33,32 |
17 |
14,44 |
25 |
23,52 |
33 |
37,37 |
7
Таблица 5 Значения психрометрического коэффициента при разных скоростях дви-
жения воздуха
скорость, м/с |
коэффициент α |
скорость, м/с |
коэффициент α |
0,13 |
0,00130 |
0,8 |
0,00080 |
0,16 |
0,00120 |
2,3 |
0,00070 |
0,20 |
0,00110 |
3,0 |
0,00069 |
0,30 |
0,00100 |
4,0 |
0,00067 |
0,40 |
0,00090 |
|
|
4.Скорость движения воздуха определяется специальными приборами – анемометрами.
Механические анемометры (крыльчатый и чашечный) работают на принципе измерения за определенный срок числа оборотов приемной вертушки прибора, помещенного в установившийся воздушный поток. Пределы измерений крыльчатого струйного анемометра – от 0,3 до 5,0 м/и, а чашечный – от 1 до 20 м/с.
Индукционные анемометры работают на принципе измерения угловой скорости вращения вертушки методом электрического индукционного тахометра.
Анемометр ручной индукционный (АРИ - 49) предназначен для измерения усреднённого значения скорости движения воздуха в наземных условиях в диапазоне от 2,0 до 30,0 м/с.
В лабораторной установке движение воздуха создается с помощью настольного вентилятора.
5.Тепловое излучение – электромагнитное излучение, испускаемое телами, находящимися в состоянии термодинамического равновесия (когда все части тела имеют одну и ту же температуру). Зависимость от абсолютной температуры и оптических свойств излучающего тела.
Измерение интенсивности теплового излучения производится актинометрами (например, актинометр ЛИОТ – Н – инспекторский актинометр Носкова), принцип действия которого основан на измерении термо - ЭДС, возникающей вследствие равной величины поглощения и излучения блестящими и зачерненными секциями термоприемника.
Актинометр не следует долго держать открытым у источника тепла; необходимо также оберегать его от толчков и сотрясений.
Данные о влиянии лучистой тепловой энергии на человека показаны в табл. 6.
Таблица 6 Данные интенсивности теплооблучения и характера воздействия на орга-
низм человека
Интенсивность теплооблу- |
0,4-0,8 |
0,8-1,5 |
1,5-2,5 |
2,5-3 |
чения, кал/см2мин |
|
|
|
|
Переносимо при непре- |
долго |
3-5 мин |
40-50с |
20-30с |
рывном воздействии |
|
|
|
|
8
В термических, литейных, крупных кузнечных цехах, участках сушки, термообработки необходимо учитывать интенсивность теплового излучения.
С целью сохранения теплового баланса в организме человека при работе и, следовательно, полной трудоспособности в данных производственных условиях рекомендуется при интенсивности теплового излучения 0,5 кал/см2 мин и более применять воздушное душирование, а при – 1,5 кал/см2 мин устраивать водо - , воздушное душирование, холодное экранирование и др.
Техника безопасности при выполнении лабораторной работы
Работа выполняется после проверки лаборантом исправности изоляции электросети, шнура вентилятора и теплоизлучателя.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
После ознакомления с сущностью работы, устройством, принципом действия приборов, требованиями техники безопасности при выполнении лабораторной работы студент должен поставить в известность об этом преподавателя и получить разрешение на выполнение экспериментальной части.
Порядок проведения работы
1.Установить категорию работ и соответствующие ей оптимальные или допустимые параметры метеорологических условий в лаборатории.
2.Определить экспериментально параметры микроклимата в учебной лаборатории:
а) давление воздуха с помощью барометра-анероида, а при неисправности или отсутствии его по барографу; б) среднюю температуру воздуха по показаниям термометров укрепленных на стойках или по термографу;
в) относительную влажность воздуха психрометром Ассмана, осуществив при этом следующую последовательность операций;
-смочить матерчатый колпачок термометра дистиллированной водой;
-завести пружину вентилятора прибора на 5-6 оборотов, создавая скорость движения воздушного потока 4 м/с;
-через 1,5-2 мин снять показания с «сухого» и «влажного» термометра;
-по психрометрическому графику (таблице), приложенному к паспорту прибора, определить относительную влажность воздуха;
-вычислить относительную влажность воздуха по формуле (1);
-сопоставить результаты расчета и эксперимента.
Примечание: При отсутствии или неисправности психрометра Ассмана используют психрометр Августа. Перед снятием показаний с термометров создают около прибора скорость воздушного потока 0,4 м/с путем помахивания тетрадью в течение 4х минут. Влажность определяется по психрометрической таблице.
9
3. Сравнить результаты измерений температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха с оптимальными и допустимыми величинами по СанПиН 2.2.4.548-96. Данные занести в протокол № 1.
П Р О Т О К О Л № 1 Оценки параметров микроклимата для _______________________периода
года, для __________________________категории тяжести работ
Пара- |
Единица |
Опти- |
Допусти- |
Фактическая вели- |
Примеча- |
|
метры |
измере- |
мальная |
мая вели- |
чина |
ние |
|
|
ния |
величина |
чина |
изме- |
расчетная |
|
|
|
|
|
ренная |
|
|
Т |
0С |
|
|
|
|
|
R |
% |
|
|
|
|
|
V |
м/с |
|
|
|
|
|
JT |
кал/см2мин |
|
|
|
|
|
Р |
мм.рт.ст. |
|
|
|
|
|
4. Определить скорость воздушного потока в трубе чашечным и крыльчатым анемометром. При этом необходимо соблюдать следующую последовательность операции:
-снять показания (С1) до начала опыта со стрелок анемометров, начиная с циферблата «тысяча», затем с циферблата «сотни» и далее – с большого циферблата. Если стрелка стоит между цифрами, то записывается значение меньшей цифры;
-включить вентилятор;
-через 2 мин работы приборов в установившемся воздушном потоке
снять показания (С2) со шкал приборов в указанной выше последовательности;
- определить число деле ний в секунду по формуле N = (С2 − С1 ) / t ;
-по графикам, прилагаемым к паспортам анемометров, найти скорость (V ) воздушного потока в м/с.
Показания приборов и расчетные данные заносятся в протокол № 2.
Примечание: При отсутствие одного из указанных анемометров используют индукционный анемометр.
5. Определить интенсивность тепловой радиации от нагретого источника
Jt:
-включить источник тепла;
-установить через 5 минут актинометр на расстоянии заданном преподавателем от источника тепла так, чтобы термоприемник был обращен в сторону излучения;
-открыть заслонку термобатареи на 2-3 секунды и снять показания с прибора, закрыть теплобатарею заслонкой;
10
- дать субъективную оценку теплового состояния человека (табл.6). Данные эксперимента и сравнительные данные заносятся в протокол № 3.
П Р О Т О К О Л № 2 Определение скорости движения воздуха
Наиме- |
Показа- |
Показания |
Длитель |
Число |
Скорость |
При- |
нование |
ния при- |
прибора по- |
ность |
оборо- |
движения |
меча- |
прибо- |
бора до |
сле проведе- |
опыта t , |
тов в 1с, |
воздуха по |
ние |
ра |
начала |
ния опыта С2 |
с |
N |
тариро- |
|
|
опыта С1 |
|
|
|
вочному |
|
|
|
|
|
|
графику |
|
|
|
|
|
|
V , м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П Р О Т О К О Л № 3 Оценка интенсивности теплооблучения
Показания акти- |
Расстояние от источника |
Заключение (сравнение с |
нометра |
до прибора |
данными табл. 6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
По окончании работы необходимо оформить отчёт и подготовить ответы на контрольные вопросы:
1.Какими параметрами определяются метеорологические условия производственных помещений?
2.Какая существует взаимосвязь между самочувствием человека и состоянием микроклимата производственной среды?
3.Какими нормативными документами регламентированы метеорологические условия производственной среды?
4.По каким показателям определяется категорийность работ?
5.Что такое оптимальные и допустимые параметры метеорологических условий производственных помещений?
6.Какими приборами измеряются параметры метеорологических условий?
7.В чем различие психрометров Августа и Ассмана?
11