Г.В. Федорович, А.Л. Петрухин
Расчет теплового состояния организма и определение комфортных микроклиматических условий труда.

Провести расчеты теплового состояния организма и определить параметры комфортных микроклиматических условий Вы можете воспользовавшись калькулятором "НТМ-Термо" , который находится в открытом доступе на нашем сайте.

Ваши комментарии, отзывы и мнения о работе калькулятора можете оставлять на нашем форуме в разделе .
Принципы работы калькулятора "НТМ-Термо" подробно раскрываются в нижеприведенном руководстве.

Порядок расчета теплового состояния организма и определение комфортных климатических условий труда.

1.1. Назначение калькулятора: - контроль состояния условий труда работника на соответствие действующим санитарным правилам и нормам, гигиеническим - установление приоритетности проведения профилактических мероприятий и оценка их эффективности; - составления санитарно-гигиенической характеристики условий труда работника; - анализа связи изменений состояния здоровья работника с условиями его труда (при проведении периодических медицинских осмотров, специального обследования для уточнения диагноза); - расследования случаев профессиональных заболеваний, отравлений и иных нарушений здоровья, связанных с работой.

1.2. Калькулятор может быть использован: - органами и учреждениями Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека при осуществлении контроля за выполнением санитарных правил и норм, гигиенических нормативов на рабочих местах и проведении социально-гигиенического мониторинга; - организациями, аккредитованными на проведение работ по оценке условий труда; - центрами профпатологии и медицины труда, поликлиниками и другими лечебно-профилактическими учреждениями, проводящими медицинское обслуживание работников; - работодателями и работниками для информации об условиях труда на рабочих местах; - органами социального и медицинского страхования.

2.1. Аксиоматика. Ниже формулируются основные принципы гигиенической оценки параметров микроклимата и их связь с критериями теплового состояния человека . Вклад процессов в организме и в окружающей среде в теплообмен на границе между ними может быть описан только в тех терминах, которые присущи самим процессам теплообмена - температуры среды и поверхности кожи, скорость испарения влаги с поверхности и т.п. Не следует использовать иные параметры, кроме тех, которые могут быть выражены через рутинные термодинамические переменные. Реакция организма может быть ответом только на ту информацию, которую он получает от своих рецепторов температуры и только из тех мест(с поверхности кожи), где эти рецепторы имеются. Сами по себе определения потоков тепла и условия теплового баланса не содержит оценок параметров микроклимата. Категории оценки вносятся в процедуру анализа дополнительно к балансовым соображениям. Следует учитывать, что приспособительные механизмы организма весьма эффективны и достаточно долго могут поддерживать тепловой баланс в широком диапазоне изменений внешних условий. Ощущения комфорта или дискомфорта возникают в результате меньшего или большего напряжения этих механизмов. Количественные оценки степени напряженности приспособительных механизмов могут основываться лишь на тех параметрах и описываться в тех терминах, которые описывают сами процессы теплообмена. Таким образом, значение балансных соотношений для вырабатываемого и теряемого организмом тепла состоит в том, что только параметры, входящие в эти соотношения могут использоваться для сопоставления с субъективными оценками микроклимата.

2.2. Энергозатраты: выделение и потери энергии.
Активность человека характеризуется несколькими видами выделяемой мощности , :

1. Скорость выделения суммарного метаболического тепла W пол - полное энерговыделение за счет всех источников - химических процессов и мышечной деятельности.
2. Скорость выделения метаболического тепла основного (фонового) обмена веществ в организме W o (≈ 90 Вт у взрослого человека).
3. Скорость выделения дополнительного тепла, связанного с производимой работой W доп . Очевидно, что W доп = W пол - W o
4. Механическая мощность, развиваемая мышцами W мех . Последние две величины связаны между собой коэффициентом полезного действия мышц h = W мех / W доп . Несмотря на некоторую условность введения этого коэффициента (он меняется от человека к человеку, зависит от вида механической работы, общего состояния организма и пр.), его целесообразно использовать в расчетах, при этом можно считать его равным ≈ 0,2 . Оценку тепла W теп , выделяемого при определенном уровне мышечной активности, можно получить из вполне очевидных соотношений

Wтеп = Wo+ Wдоп-Wмех = Wo+(1-h)* Wдоп. (1)

Именно эта величина входит в уравнения теплового баланса, в то время как в нормативных документах для характеристики категории работ по уровню энергозатрат (см.ниже п.2.3) используется величина W пол .

1. К категории Iа относятся работы с интенсивностью энергозатрат до 139 Вт, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т. п.).
2. К категории Iб относятся работы с интенсивностью энергозатрат140-174 Вт, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т. п.).
3. К категории IIа относятся работы с интенсивностью энергозатрат 175-232 Вт, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т. п.).
4. К категории IIб относятся работы с интенсивностью энергозатрат 233-290 Вт, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т. п.).
5. К категории III относятся работы с интенсивностью энергозатрат более 290 Вт, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

2.4. Основные каналы теплоотдачи.
Организм может регулировать (в определенных пределах) интенсивность теплопотерь по различным каналам и «включать» их в различных комбинациях, в зависимости от ситуации: интенсивности работы, параметров внешней среды, степени теплоизолированности тела и пр. (подробнее см. ).
Легочный теплообмен. Подробно физиология дыхания описана во многих работах (см.напр.). Тепло- и влагообмен при дыхании, это сложный процесс в котором вдыхаемый воздух увлажняется и согревается (или охлаждается) в верхних дыхательных путях, а выдыхаемый - осушается и охлаждается (или нагревается). Процесс почти циклический. Теплопотери при дыхании обусловлены отступлениями от цикличности - парциальное давление водяного пара в выдыхаемом воздухе больше, чем во вдыхаемом, на это тратится скрытая теплота парообразования.При расчетах следует использовать множественную линейную регрессионную зависимость скорости потери влаги при дыхании от метеопараметров (температуры воздуха и его влажности), а также от физиологических характеристик организма (частоты дыхания, величины дыхательного объема), полученную в работе . Пересчет к параметрам, непосредственно входящим в балансные уравнения проведен в книге . Зависимость теплопотерь при дыхании Wлег от интенсивности мышечной деятельности и параметров воздуха - температуры ta и абсолютной влажности aa определяется формулой:

Wлег = Wp*γ(ω)* (2)

Здесь индексом р отмечены характерные для легочного теплообмена величины, определяющие теплопотери: Wp = 31 Вт, tp= 164 °С,ap = 56 г/м 3 , γp =12 . Через ω обозначена доля дополнительного энерговыделения, обусловленного мышечной активностью: ω = Wдоп/Wo , а функция γ(ω) = 1 + ω*(0,5 + ω) интерполирует увеличение скорости легочной вентиляции с ростом мышечной активности. Величину Wлег следует вычесть из тепловой мощности Wтеп при расчетах потерь тепла с поверхности тела. За счет теплообмена на границе кожа - внутренняя поверхность одежды должна отводиться мощность Wпол - Wлег. Пересчитывая мощность на единицу поверхности тела, получим плотность теплового потока

Jко = (Wтеп - Wлег)/S (3)

Здесь S ≈ 2 м 2 - площадь поверхности тела взрослого человека. Поток c плотностью Jко должен обеспечиваться за счет кондуктивного теплообмена кожа-одежда. Кондуктивный теплообмен кожа-одежда. Поток Jко тепла через одежду определяется разностью температур кожи tк и поверхностью одежды tп и термосопротивлением одежды Iclo:

Jко= (tк - tп) / Iclo (4)

В гигиенических исследованиях величину термосопротивления одежды принято выражать в безразмерных единицах Clo. Связь величин Iclo и Clo задается соотношением

Iclo = ι*Clo (5)

Где ι = 0,155 °С*м 2 / Вт - коэффициент пересчета условных единиц Clo в реальное термосопротивление одежды. Теплопотери с поверхности одежды. На поверхности одежды действуют кондуктивный и радиационный каналы теплообмена. Кондуктивный теплообмен с окружающей средой, пропорционален разности температур поверхности одежды и воздуха:

Jконд= hс* (tп - tа) (6)

Здесь величина hс - коэффициент теплоотдачи с поверхности одежды. Он зависит от скорости Va движения воздуха вблизи поверхности одежды. Эту величину можно определять по формуле :

hc = max{2,38*| tc - ta | 0,25 ; 12,1*Va 0,5 } (7)

Здесь величина скорости воздуха Va подставляется в единицах м/с. Другой канал теплообмена на поверхности одежды - теплообмен за счет излучения и поглощения лучистой энергии. Если плотность падающего на поверхность потока лучистой энергии представить в виде σ*Трад 4 (здесь ω = 5,67*10 -8 Вт*м -2 К -4 - постоянная Стефана-Больцмана, Трад - радиационная температура (по шкале Кельвина) падающего излучения), то поток тепла с поверхности одежды будет иметь вид

Jрад= εпо* σ*(Тп 4 - Трад 4) (8)

Здесь величина εпо - степень нечерноты поверхности одежды (для теплового излучения). Теплопотери, обусловленные испарением пота. Скорость испарения с единицы поверхности пропорциональна отношению (Рнас - Рпар) / Р, где Р - давление воздуха, Рнас - парциальное давление водяных паров в состоянии насыщения при температуре поверхности, Рпар - реальное парциальное давление водяного пара в воздухе в зависимости от его температуры и влагосодержания . Использование общих соотношений между давлением водяных паров и их температурой, позволяет выразить скорость испарения влаги через непосредственно измеряемые величины - температуры поверхности одежды и воздуха и относительную влажность воздуха над поверхностью. Соответствующие расчеты приведены в книге , их результат для интенсивности (с единицы поверхности одежды) потока тепла, теряемого на испарение пота, имеет вид:

Wпот= Kк*S*{1 - RH*exp[ (tв - tк)/ to ]} (9)

Здесь коэффициент Кк = 1,25*10 3 Вт/м 2 . S - площадь поверхности с которой происходит испарение, RH - относительная влажность воздуха, tв и tк -температуры воздуха и кожи, to≈ 16,7 °С - характерный масштаб температуры. Простейшие оценки показывают, что если содержимое фигурных скобок в формуле (9) не слишком отличается от единицы (реально это так вдали от точки росы), то скорость теплопотерь при испарении влаги может достигать величин до 1 кВт с 1 м 2 поверхности. Такой скорости теплопотерь с избытком хватает для компенсации любого тепловыделения. Теплообмен наиболее эффективен в случае, когда основное испарение происходит на поверхности одежды. Предполагая, что человек одет «подходящим образом», можно считать, что теплопотери Wпот, сопровождающие испарение пота на поверхности одежды, пропорциональны скорости Q потовыделения. Если скорость Q определяется в единицах г/час, для пересчета в величины теплопотерь (в единицах Вт), следует использовать коэффициент пересчета

r ≈ 0,7*Вт*час/г (10)

Величину Jпот = Wпот /S следует добавить к потоку тепла с поверхности одежды. Суммарная система балансных уравнений, включающая основные составляющие теплообмена организма с окружающей средой, имеет вид:

Jко = (Wтеп - Wлег)/S= Jконд + Jрад +Jпот (11)

2.5. Физиологические характеристики теплового состояния организма.
Используются обобщенные данные об изменениях физиологических показателей при мышечной деятельности, приведенные в книге . Для обеспечения нормального теплового состояния организма должны соблюдаться определенные соотношения между интенсивностью мышечной деятельности (определяемой, например, по величине механической мощности Wмех или по, однозначно связанной с ней соотношением (1), величине полного энерговыделенияWпол) и такими физиологическими реакциями организма как величина влагопотерь и средневзвешенная температура кожи (СВТК). Различают два режима работы систем терморегуляции. Один из них «естественен» для организма, при этом человек чувствует себя комфортно. Внешние условия, обеспечивающие такое состояние определяются как оптимальные. Для обеспечения нормального температурного режима при неоптимальных внешних условиях регулирующие системы организма начинают работать с некоторым напряжением своих возможностей. Тем не менее, если внешние условия не слишком отличаются от оптимальных, напряжения терморегулирующих систем достаточно для поддержания теплового баланса. Конкретизация этого качественного описания теплового состояния организма приведена ниже.

Показатели теплового состояния человека, положенные в основу выработки требований к параметрам оптимального микроклимата.

Таблица 1.

Характер работы	Расход энергии Wпол, Вт	Влагопотери, Q, г/час	СВТК, °С
Легкая, категория Ia	до 139	40-60	32,2 - 34,4
Легкая, категория I б	140-174	61-100	32,0 - 34,1
Средняя, категория IIа	175-232	80-150	31,2 - 33,0
Средняя, категория IIб	233-290	100-190	30,1 - 32,8
Тяжелая, категория III	291 - 340	120-250	29,1 - 31,0

Разбросы величин влагопотерь и СВТК обусловлены тем, что они отнесены к диапазону расходуемой энергии.

Рис.1. Скорость влагопотерь, соответствующая комфортному состоянию организма (средняя линия) и допустимому напряжению систем терморегуляции (крайние линии).

На рис.1 данные табл.1 по влагопотерям организма приведены в графическом виде. Внутри прямоугольников, согласно данным табл.1, показатели теплового состояния человека соответствуют комфортным. Границы допустимых напряжений системы терморегуляции определяются верхней и нижней прямыми на плоскости (W,Q). Вне границ, определенных этими линиями системы терморегуляции перенапряжены и начинается перегрев или переохлаждение организма. Для расчетов можно использовать интерполяцию зависимости величины влагопотерь Q от энергозатрат W вида

Q = k*Wпол (12)

Где коэффициент k равен 0,374 для нижней границы допустимых значений, 0,56 для оптимальных и 0,87 для верхней границы допустимых значений. Пересчет к энергии, уходящей на испарение пота дает аналогичную формулу

Wпот = K*Wпол (13)

Где коэффициент K = r*k равен 0,26 для нижней границы допустимых значений, 0,39 для оптимальных и 0,61 для верхней границы допустимых значений. Аналогичные графики для средневзвешенной температуры кожи tк в зависимости от энергозатрат Wпол приведены на рис.2.

Рис.2. Средневзвешенная температура кожи, соответствующая комфортному состоянию организма (средняя линия) и допустимому напряжению систем терморегуляции (крайние линии).

Видно, что в отличие от скорости влагопотерь, растущей с энергозатратами, температура кожи спадает с ростом Wпол. Это вполне ожидаемо, т.к. чем больше производство тепла, тем интенсивнее должен быть его отвод из внутренних частей организма к поверхности. Для этого (при постоянстве температуры внутренних органов) требуется уменьшение температуры кожи. Для расчетов можно использовать интерполяцию зависимости величины СВТК от энергозатрат Wпол вида

tк= t1*(1 - Wпол/W1) (14)

Где масштаб температуры t1 равен 33,1 °С для нижней границы допустимых значений, 35,4 °С для оптимальных и 36,5 °С для верхней границы допустимых значений. Для масштаба мощности W1 соответствующие значения равны 2739 Вт, 2185 Вт и 3094 Вт соответственно. Если регулирующих возможностей систем поддержания теплового баланса недостаточно, начинает меняться энтальпия (теплосодержане) организма. Это приводит к дискомфорту, а при больших вариациях энтальпии - к профессионально обусловленным нарушениям здоровья. Для нагревающего микроклимата соотношение между избытком энтальпии и классом условий труда, а также с описательной оценкой риска перегрева организма представлено в табл.2.

Таблица 2.
Вредное воздействие избытка энтальпии организма на здоровье работников.

Аналогично, растет вредное воздействие микроклиматических условий при переохлаждении организма. Для охлаждающего микроклимата соотношение между дефицитом энтальпии и классом условий труда представлено в табл.3.

Таблица 3.
Вредное воздействие дефицита энтальпии организма на здоровье работников

Качественная оценка риска совпадает с данными таблицы 2 при соответствующих классах условий труда. Данные, приведенные в таблицах 1 - 3, вместе с описанными выше алгоритмами расчета теплообмена организма с внешней средой, являются основанием для вынесения суждений об условиях труда по результатам измерений реальных микроклиматических параметров производственной среды.

3. Контролируемые показатели микроклимата.
Из соотношений, приведенных выше в п.2.4 следует, что при исследованиях теплового состояния человека должны быть измерены следующие параметры микроклимата:

• температура воздуха Та;
• относительная влажность воздуха RH;
• скорость движения воздуха Va;
• интенсивность теплового облучения IR;

Относительная роль перечисленных параметров неодинакова. Температура воздуха непосредственно входит в уравнения теплового баланса. Характерный масштаб вариаций температуры, судя по данным, приведенным в табл.1, составляет несколько десятых долей градуса. Это соответствует относительной неопределенности ≈ 10 -3 (0,1 %) и задает допустимую погрешность измерительной аппаратуры. Относительная влажность воздуха RH определяет величину легочныхтеплопотерь. Эта величина составляет незначительную долю (не более 25%) от теплоотдачи по каналу кондуктивныхтеплопотерь, согласно формуле (2) относительная величина слагаемого пропорционального влажности воздуха составляет не более 20% от величины остальных слагаемых. Эти обстоятельства определяют невысокие требования к измерителям относительной влажности воздуха. Погрешность 5 - 10 % вполне допустима для измерения относительной влажности. Скорость движения воздуханепосредственно определяет коэффициент теплоотдачи с поверхности одежды согласно формуле (7). Так как неопределенность разницы температур воздуха и поверхности одежды может составлять единицы процентов, то соответственно, требования ≈ 5-10% к относительной погрешности измерения скорости обеспечивают вполне достаточную строгость измерений. Оценка интенсивности теплового облучения вносит наибольшую неопределенность в расчеты влияния микроклимата на тепловое состояние организма работника. Наиболее надежным способом измерения этой величины является использование шарового термометра.

3.1. Измерение эффективной величины теплового облучения.
Поток тепла, обусловленный инфракрасным излучением, является векторной величиной. Соответственно, датчики, применяемые в измерительных приборах, могут быть либо направленного действия, либо изотропные. Практически все приборы, использующиеся в отечественной практике санитарно-гигиенического контроля, представляют собой ИК-радиометры с ограниченным углом зрения. Эти приборы с датчиками направленного действия можно использовать для измерения потоков теплового излучения от источников с небольшими угловыми размерами, полностью попадающих в поле зрения радиометра. В случае источника больших размеров, или если источников несколько и облучение происходит с нескольких направлений, обработка результатов измерения представляет собой нетривиальную задачу, не всегда имеющую корректное решение . Задача практически не решаема для нестационарных (например, движущихся) источников. Шаровой термометр (сфера Вернона) представляет собой прибор с изотропной чувствительностью, наиболее подходящий для измерения интегрального (всесторннего) теплового облучения. Соответствующий алгоритм пересчета результатов измерения температуры в интегральное тепловое облучение изложен в . В основе такого пересчета лежит уравнение баланса тепловых потоков для сферы

J 1 = ε*σ*T g 4 +h g *(T g -T a) (15)

Здесь введено обозначение J 1 = εσT r 4 для потока падающего на сферу ИК-излучения. Нагрев или охлаждение организма за счет теплового облучения определяется разностью между падающим излучением и собственным излучением с поверхности одежды J 1 = ε*σ*T c 4 . В этом определении через T c обозначена температура (абсолютная) поверхности одежды. Разница ΔJ= J 1 - J 2 определяет скорость нагрева или охлаждения организма, она зависит от температуры одежды Тс, воздуха Та и показания шарового термометра Tg формулой: атуры в интегральное тепловое облучение изложен в . В основе такого пересчета лежит уравнение баланса тепловых потоков для сферы

ΔJ = ε*σ*(T g 4 -T c 4)+h c *(T g -T a) (16)

Эту величину и следует использовать при оценках теплового состояния организма. Соотношение (16) определяет тепловое воздействие ИК-излучения через хорошо измеряемые температуры сферы Тg и воздуха Та, однако в него входит и температура поверхности одежды Тс измерение которой гораздо сложнее: ее необходимо измерять в нескольких местах одежды с последующим усреднением результатов. Несколько теряя в точности, можно заменить температуру Тс в (16) на температуру воздуха Та. Это приводит к существенному упрощению процедуры контроля параметров микроклимата. Результат такой замены имеет смысл эффективного потока теплового облучения, именно он подлежит гигиеническому нормированию.

ΔJ = ε*σ*(T g 4 -T a 4)+h c *(T g -T a) (17)

Характерные в гигиенических исследованиях значения температур и потоков теплового излучения приведены в таблице 4. При расчетах предполагалось, что скорость движения воздуха равна 0,25 м/с.

Таблица 4.
Потоки теплового облучения, соответствующие разнице Δt температур воздуха ta и шарового термометра

ta Δta	10	14	18	22	26	30
2	24,76	25,21	25,66	26,13	26,62	27,11
4	49,74	50,64	51,56	52,51	53,48	54,48
6	74,95	76,30	77,69	79,12	80,59	82,10
8	100,38	102,2	104,07	105,99	107,96	109,99
10	126,04	128,33	130,68	133,1	135,58	138,13
12	151,94	154,7	157,55	160,47	163,46	166,54
14	178,07	181,32	184,66	188,09	191,61	195,23
16	204,44	208,18	212,03	215,97	220,02	224,18
18	231,06	235,3	239,65	244,12	248,71	253,42
20	257,92	262,66	267,53	272,53	277,66	282,93

Видно, что интенсивность теплового облучения примерно пропорциональна превышению показаний шарового термометра над температурой воздуха, причем коэффициент пропорциональности растет с ростом температуры воздуха ta . Такая зависимость вполне понятна, т.к. при небольших различиях в температурах воздуха и шарового термометра, разность четвертых степеней можно с хорошей степенью точности заменить разностью самих температур. Произведя такую замену, из (17) получим

ΔJ = *(T g -T a) (18)

Такая зависимость интенсивности эффективного теплового облучения от разности температур воздуха и шарового термометра вполне согласуется с данными, приведенными в таблице.

4. Подбор одежды как средства индивидуальной защиты от неблагоприятного воздействия метеопараметров.
Обоснованные рекомендации по выбору одежды, обеспечивающей комфортную работу в реально существующих производственных условиях, являются важным моментом санитарно-гигиенического исследований при АРМ и производственном контроле. За счет правильного выбора одежды можно существенно улучшить условия труда и снизить профессиональные риски, не меняя производственную среду. Для этого, однако, рекомендации должны быть убедительно обоснованы результатами расчетов теплообмена организма с окружающей средой.

4.1. Относительная роль радиации и кондукции в создании неблагоприятных условий труда.
Материалы п.п.2-3 свидетельствуют о том, что два основных канала теплообмена с окружающей средой - радиационный и кондуктивный - определяют тепловое состояние организма (см. напр. выражение (17) для скорости нагрева). Для определения того, от чего должны защищать СИЗ, необходимо оценить относительную роль упомянутых каналов теплообмена.
Для оценок можно использовать соотношение (16), в котором оценивать разность четвертых степеней температуры на разность самих температур (см. выше переход от (17) к (18)). Получим

ΔJ ≈ (4*ε*σ*T g 3 +h g)*(T g -T a) (19)

Отсюда видно, что роль радиационного теплообмена будет превалировать при

T g > (h g ⁄ (4*ε*σ)) 1⁄3 ≈ 300 °K (20)

Иными словами, при превышении температуры излучения над нормальной комнатной температурой, следует защищаться от излишнего теплового облучения, а при меньших температурах излучения - от перегрева или переохлаждения организма за счет кондуктивного теплообмена.

4.2. Спецодежда из теплоотражательной ткани для "горячих цехов".
Термозащитная одежда предусматривает защиту рабочих, работающих в горячих цехах, от искр, окалины, брызг расплавленного металла, лучистого тепла. Ассортимент такой спецодежды представлен костюмами, фартуками, рукавицами, комбинезонами. Для изготовления спецодежды применяются льняные и хлопчатобумажные ткани е огнестойкими пропитками. Большинство этих тканей имеет достаточно плотную и гладкую поверхность, с которой легко скатываются искры и брызги расплавленного металла. С целью отражения лучистого тепла применяют нетекстильные материалы с алюминиевым покрытием.
Костюмы для работы в горячих цехах изготавливают по ГОСТ 9402-70 (мужской) и по ГОСТ 9401-70 (женский). Конструкция этих костюмов может быть построена на базе основы конструкции второго и третьего вариантов первой группы изделий спецодежды. Этот вид одежды предназначен для рабочих различных профессий (сталевар, подручный сталевара, крановщик, вальцовщик, котельщик, заливщик, кузнец и др.). Костюм используется при работах в мартеновских, сталеплавильных, прокатных, литейно-котельных и кузнечных цехах, в которых температура на рабочем месте достигает +50°С, а интенсивность облучения лучистым теплом до 18— 20 кал/(см2мин).

4.3. Теплосопротивление и влагопроницаемость тканей.
Обоснованные рекомендации по выбору одежды, обеспечивающей комфортную работу в реально существующих производственных условиях, являются важным моментом санитарно-гигиенического исследований при АРМ и производственном контроле.
За счет правильного выбора одежды можно существенно улучшить условия труда и снизить профессиональные риски, не меняя производственную среду. Для этого, однако, рекомендации должны быть убедительно обоснованы результатами расчетов теплообмена организма с окружающей средой. В зависимости от целей таких расчетов (требования к параметрам микроклимата, ограничения на энерготраты, расчет термосопротивления одежды и т.п.) должны выбираться алгоритм и последовательность анализа отдельных каналов теплообмена. Использование шарового термометра существенно упрощает и уточняет расчет термосопротивления одежды, обеспечивающей индивидуальную защиту от неблагоприятного воздействия микроклиматических условий.
Если изначально задаваться полными энергозатратамиWпол, для расчетов теплообмена из них следует вычесть механическую мощность Wмех, теплопотери на испарение пота Wпот, и теплопотери при дыхании Wлег. Оставшаяся мощность Wh =Wпол - Wпот- Wлег должна быть отведена через одежду. Соответствующий поток тепла Jзадается формулами:

J = W h ⁄ S=(t s - t c) ⁄ Iclo (21)

Здесь Iclo - термосопротивление одежды, остальные переменные описаны выше.
Исследования по физиологии терморегуляции показывают, что для каждого уровня энергозатрат существует физиологически обусловленная оптимальная температура кожи ts, так что, если определить и температуру поверхности одежды tс, то из уравнения (16) можно определить величину термосопротивления одежды Iclo, обеспечивающей оптимальные условия работы с заданными полными энергозатратамиWпол. Для определения tс решается уравнение теплообмена с учетом кондуктивного и радиационного каналов теплоотдачи на поверхности одежды:

J = h c *(T c -T a)+ε*σ*(T c 4 -T r 4) (22)

В этом соотношении опять появляется радиационная температура теплового излучения Tr,которую можно определить с помощью шарового термометра. Объединяя уравнения (5), (21) и (22) в систему и исключаяиз нее J и Tr, получим уравнение

ε*σ*T c 4 +h c *T c = ε*σ*T g 4 +h g *T g +W h ⁄ S + (h c -h g)*T a (23)

Решая которое определяем температуру Tcповерхности одежды, после чего из (21) определяется Iclo.
Коэффициент теплоотдачи hg с поверхности сферы Вернона определяется как конструкцией сферы (ее диаметром), так и метеопараметрами (скоростью движения воздуха, его температурой и пр.). Существует возможность подобрать такую сферу, у которой этот коэффициент будет равен коэффициенту теплоотдачи hсс поверхности одежды. В этом случае в уравнение для определения температуры поверхности одежды Tcтемпература воздуха Tа не входит - для определения Tc достаточно показаний шарового термометра. Это существенно упрощает расчеты термосопротивления одежды, обеспечивающей комфортные условия работы.
В любом случае, использование одежды с правильно рассчитанным термосопротивлением представляет собой пример эффективного подбора средства индивидуальной защиты от неблагоприятного воздействия микроклиматических условий. Пример конкретных расчетов, демонстрирующих насколько таким способом можно улучшить условия труда, приведен в работе . Вполне реально понижение класса вредности на 2-3 балла.

5. Алгоритмы обработки результатов измерений.
5.1. Уравнения, приведенные в п.п.2-4, можно использовать для решения разнообразных задач, связанных с оптимизацией теплообмена организма работника с окружающей средой. Результаты таких расчетов приводят к «размыванию» границы между нагревающим и охлаждающим микроклиматом. Можно показать, что в зависимости от величины энергозатрат, качества одежды и других факторов, работа в среде с одними и теми же микроклиматическими параметрами, может в одних случаях приводить к перегреванию организма, а в других - к переохлаждению. Это обстоятельство иллюстрируется данными таблицы 5.

Таблица 5.
Скорость набора энтальпии dH ⁄ dt (кДж ⁄ кг ⁄ час) при выполнении работы с суммарными энергозатратами Wпол (Вт), выполняемой в одежде с термосопротивлением Clo (у.е.)

Clo Wпол	0,1	0,4	0,7	1	1,3	1,6	1,9	2,2	2,5
100	-4,39	-2,03	-0,62	0,33	1,01	1,52	1,92	2,23	2,49
120	-3,67	-1,27	0,17	1,13	1,82	2,34	2,74	3,06	3,33
140	-2,88	-0,44	1,02	2,00	2,70	3,23	3,64	3,97	4,24
160	-2,00	0,48	1,97	2,97	3,68	4,22	4,64	4,97	5,25
180	-0,98	1,54	3,05	4,06	4,79	5,33	5,76	6,10	6,38
200	0,20	2,75	4,29	5,32	6,06	6,61	7,05	7,39	7,68
220	1,58	4,18	5,74	6,79	7,54	8,10	8,54	8,89	9,18
240	3,23	5,86	7,45	8,51	9,28	9,85	10,30	10,65	10,95
260	5,19	7,87	9,48	10,56	11,33	11,92	12,37	12,73	13,03
280	7,54	10,26	11,90	12,99	13,78	14,37	14,83	15,20	15,50
300	10,35	13,11	14,77	15,88	16,68	17,28	17,75	18,12	18,43

При построении этой таблицы принимались следующие параметры среды: температура воздуха ta = 20°C, температура шарового термометра tg = 23 oC, относительная влажность воздуха RH = 50%, скорость движения воздуха Va = 0,25 м/с, коэффициент поглощения теплового излучения поверхностью одежды ε = 0,3, вес работника 75 кг.
Видно, что при выполнении даже достаточно тяжелой работы (с энергозатратами до 200 Вт) в легкой одежде организм может переохлаждаться (dH ⁄ dt < 0), т.е. этот микроклимат будет охлаждающим, но при выполнении работы в одежде с большим термосопротивлением (Clo > 1) может наблюдаться перегрев организма (dH ⁄ dt > 0), т.е. тот же микроклимат следует признать нагревающим.
5.2. Расчет теплового баланса можно использовать для подбора одежды, обеспечивающей комфортные, или, по крайней мере, допустимые условия выполнения работы. В качестве примера результатов такого расчета можно привести данные, содержащиеся в таблице 6.
При расчетах предполагалось, что тепловое облучение приводит к тому, что температура шарового термометра на 2,5°C больше температуры воздуха. Относительная влажность воздуха принималась равной 35%, скорость движения воздуха Va = 0,25 м/с, степень нечерноты поверхности одежды в ИК-области спектра ε ≈ 0,2.

Таблица 6.
Термосопротивление (Clo) одежды, обеспечивающей оптимальные и допустимые условия работы с заданными энергозатратами W (Вт) при заданной температуре воздуха ta (°C)

	16	18	20	22	24	26
100	2,06	1,7	1,36	1,05	0,76	0,49
	1,66	1,31	0,99	0,69	0,41	0,16
	1,3	0,97	0,66	0,37	0,11	<0
120	1,7	1,39	1,1	0,83	0,58	0,34
	1,31	1,01	0,74	0,48	0,24	0,02
	1	0,71	0,45	0,2	<0	<0
140	1,41	1,13	0,88	0,64	0,42	0,21
	1,04	0,78	0,53	0,31	0,1	<0
	0,76	0,5	0,27	0,06	<0	<0
160	1,18	0,92	0,69	0,48	0,28	0,1
	0,82	0,58	0,36	0,16;	<0	<0
	0,56	0,34	0,13	<0	<0	<0
180	0,97	0,74	0,53	0,34	0,16	<0
	0,63	0,41	0,22	0,04	<0	<0
	0,4	0,19	0,01	<0	<0	<0
200	0,79	0,58	0,38	0,21	0,05	<0
	0,46	0,26	0,09	<0	<0	<0
	0,25	0,07	<0	<0	<0	<0
220	0,62	0,43	0,25	0,1	<0	<0
	0,31	0,13	<0	<0	<0	<0
	0,12	<0	<0	<0	<0	<0
240	0.46	0.29	0.13	<0	<0	<0
	0.17	0,01	<0	<0	<0	<0
	0	<0	<0	<0	<0	<0
260	0.32	0.16	<0	<0	<0	<0
	0,04	<0	<0	<0	<0	<0
	<0	<0	<0	<0	<0	<0
280	0.18	<0	<0	<0	<0	<0
	<0	<0	<0	<0	<0	<0
	<0	<0	<0	<0	<0	<0

В таблице 6 каждому сочетанию параметров {W,ta} соответствуют три значения термосопротивления одежды. Среднее значение соответствует оптимальному состоянию организма: оптимальной температуре кожи и оптимальному потовыделению (см. выше п.п.2-4). Крайние значения Clo соответствуют допустимому напряжению терморегулирующих систем организма: верхнее - минимальным температурам кожи и потовыделению, нижнее - максимальным значениям этих параметров.
Способ интерпретации этих результатов можно проиллюстрировать на примере работы с энергзатратами 100 Вт при температуре 16°С (верхняя левая триада в таблице). Условия труда в одежде с термосопротивлением от 2,06 Clo до 1,3 Clo допустимы, причем если Clo близко к 1,7 условия будут оптимальными. Отрицательные термосопротивления невозможны для обычной одежды, поэтому соответствующие ячейки в таблице 5 следует интерпретировать как «сужение» интервалов возможного термосопротивления одежды. Например, при работе с энергзатратами 100 Вт при температуре 26°С (верхняя правая триада в таблице) допустимые условия ограничены сопротивлениями одежды от 0,49 до 0 (отсутствие одежды), причем одежда с Clo = 0,16 создает оптимальные условия труда.
С ростом энергозатрат допустимые термосопротивления одежды уменьшаются, например, при W = 200 Вт и ta = 16°C допустимы термосопротивления в диапазоне от 0,25 до 0,79 Clo (оптимально 0,46 Clo). При температуре воздуха 26°С невозможно подобрать одежду для создания допустимых условий труда. Такой микроклимат можно назвать абсолютно нагревающим для работы с энергозатратами 200 Вт. При ta = 22°С одежда с термосопротивлением до ≈ 0,2 Clo обеспечивает допустимые условия труда, однако невозможно обеспечить оптимальные условия только за счет подбора термосопротивления одежды.
5.3. Выполнение работы при низких температурах воздуха может быть оптимизировано за счет использования обогревателей с инфракрасным излучением. Подбор необходимых величин теплового облучения также можно производить на основе балансных соотношений п.3.4. Результаты соответствующих расчетов приведены в таблице 7. При расчетах предполагалось: температура воздуха 12,5°С; относительная влажность воздуха RH = 35%; скорость движения воздуха Va = 0,25 м/с; степень нечерноты поверхности одежды в ИК-области спектра ε ≈ 0,4.
Структуры данных в ячейках табл.6 и табл.5. аналогичны.
Представленные данные свидетельствуют о том, что при небольших энергозатратах (например, при W = 100 Вт) тепловое облучение легко одетого человека (Clo ≈ 0,4) должно быть на уровне 320 Вт/м2, однако, если термосопротивление одежды достаточно велико (Clo ≈ 2,4), дополнительного облучения практически не требуется. Для работы с большими энергозатратами (например, при W = 200 Вт) дополнительный обогрев (на уровне 170 Вт/м2) требуется только для легко одетых работников, но уже при термосопротивлении одежды Clo ≈ 1, оптимальным будет отсутствие дополнительного теплового облучения. Отрицательные результаты расчетов теплового облучения при больших энергозатратах свидетельствуют о необходимости дополнительного охлаждения. Например, если W = 300 Вт, только легкая одежда (с Clo < 0,5) может обеспечить допустимые (но не оптимальные) условия труда. Для одежды с большим термосопротивлением работа с W = 300 Вт будет приводить к недопустимому перегреву организма. Единственная возможная защита от перегрева в этом случае - ограничение времени работы, с тем, чтобы дополнительная энтальпия не превышала допустимых величин (см. выше п.2.5).
Таблица 7.

Интенсивность теплового облучения (Вт/м 2), необходимая для поддержания теплового баланса при совершении работы с энергозатратами W (Вт) в одежде с термосопротивлением Сlo
	0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	2,4
W (Вт)
100	380,33	318,97	258,11	197,76	137,89	78,51
	319,01	257,93	197,35	137,27	77,67	18,54
	263,54	202,78	142,52	82,75	23,45	< 0
120	360,7	289,19	218,37	148,22	78,73	9,88
	292,07	220,9	150,42	80,6	11,43	< 0
	235,19	164,38	94,24	24,77	< 0	< 0
140	340,74	259,01	178,19	98,23	19,13	< 0
	264,8	183,49	103,06	23,5	< 0	< 0
	206,5	125,58	45,53	< 0	< 0	< 0
160	319,54< 0	227,23	136,05	45,99	< 0	< 0
	236,3	144,48	53,78	< 0	< 0	< 0
	176,58	85,17	< 0	< 0	< 0	< 0
180	295,92	192,25	90,01	< 0	< 0	< 0
	205,4	102,3	0,61	< 0	< 0	< 0
	144,25	41,59	< 0	< 0	< 0	< 0
200	268,39	152,11	< 0	< 0	< 0	< 0
	170,6	54,98	< 0	< 0	< 0	< 0
	108,02	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
220	235,2	104,48	< 0	< 0	< 0	< 0
	130,16	0,22	< 0	< 0	< 0	< 0
	66,15	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
240	194,31	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
	82,05	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
	16,6	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
260	143,39	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
	23,95	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
	< 0	<0	< 0	< 0	< 0	< 0
280	79,87	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
300	0,89	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0
	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0	< 0

6. Литература

1. Тимофеева Е.И., Федорович Г.В. Экологический мониторинг параметров микроклимата. М., НТМ-Защита, 2007, 212 с.
2. Иванов К.П. и др. Физиология терморегуляции. Л, Наука, 1984, 470 с.
3. Кричагин В.И. Принципы объективной оценки теплового состояния организма. - В кн. Авиационная и космическая медицина (под ред. Парина В.В.).-М. 1963. с. 310-314.
4. Бреслав И.С., Исаев Г.Г. (ред). Физиология дыхания - СПб, Наука, 1994, 680 с.
5. Ergonomics of the thermal environment - Analitical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria” ISO 7730:2005(E).
6. Хирс Д., Паунд Г., Испарение и конденсация, (пер. с англ.), ИИЛ, М., 1966.
7. Федорович Г.В. Параметры микроклимата, обеспечивающие комфортные условия труда. // БиОТ - 2010 - №1 - стр.75

Оценка тяжести труда по энергозатратам (физиологический метод)

энергозатраты организм труд физиология

Необходимость регламентации напряжения физиологических функций обусловлена тем, что как перенапряжение отдельных органов и систем, так и недостаточная их нагрузка неблагоприятно отражаются на состоянии организма и снижают эффективность труда.

Нагрузка на организм при труде обусловлена:

• а) трудовой деятельностью;
• б) условиями производственной среды.

Ответная реакция организма в виде его напряжения является основной мерой оценки и нормирования трудовых нагрузок. Различают оптимальную и предельно допустимую рабочую нагрузку (метод. рекомендации "Физиологические нормы напряжения организма при физическом труде" МЗ СССР 2189-80)

это такая ее величина, которая у лиц допущенных к данному виду труда по состоянию здоровья, не приводит в конце смены к выраженному утомлению и обеспечивает оптимальную жизнедеятельность организма на протяжении всего трудового периода жизни.

Это такая ее величина, которая у лиц, не имеющих медицинских противопоказаний к тяжелому или напряженному труду, не приводит в конце смены к переутомлению и при установленной длительности рабочей недели в течение всего трудового периода жизни не вызывает нарушения работоспособности и отклонения в состоянии здоровья.

Классификация различных видов труда по тяжести и напряженности имеет важное значение для оптимизации условий труда и его рациональной организации. Эти характеристики позволяют сравнивать различные виды труда и определять пути и очередность проведения оздоровительных мероприятий. Характеристика труда по тяжести является наиболее распространенной и привычной. Тяжесть физического труда оценивается по величине энергозатрат за относительно длительные промежутки времени (час, рабочая смена, сутки). При этом определяют либо количество энергии, расходуемой человеком на так называемую активную деятельность, то есть прибавки энергии к основному обмену, и выражают ее в рабочих калориях, либо в процессе выполнения каждым специалистом профессиональных функций измеряют суммарный расход энергии, который слагается из затрат в покое и при работе. По данным немецкого физиолога Г. Лемана (1967), максимально допустимая физическая нагрузка на длительный срок при 8-часовом рабочем дне и 280 рабочих днях в году составляет

• · для мужчин 2000-2500,
• · для женщин - 1600 рабочих килокалорий (ккал) в сутки.

По данным ФАО/ВОЗ (1974)

• · при очень тяжелой работе энерготраты составляют 2400 рабочих килокалорий для мужчин и 1800 ккал для женщин;
• · при тяжелой работе - 1900 и 1400 ккал;
• · при работе средней тяжести - 1400 и 1000 ккал
• · при легкой работе - 1100 и 800 рабочих килокалорий.

Если учесть среднюю величину расхода энергии на основной обмен 1700 ккал, то максимальная трата энергии в течение длительного времени составляет 3700-4200 ккал. Профессии, требующие затрат энергии более 4500 ккал, в настоящее время редки, однако в отдельных случаях расход энергии может достигать 10-12 тыс. ккал в сутки. Различают труд:

• · легкий при величине общих энерготрат не более 3000 ккал для мужчин и 2300 ккал для женщин,
• · труд средней тяжести - 3900 и 3100 ккал;
• · труд тяжелый - 4500 и 4000 ккал
• · труд очень тяжелый - более 4500 ккал только для мужчин (для женщин очень тяжелый труд действующим законодательством по труду недопустим). Перечень работ, относимых к различным категориям тяжести труда, приведен в таблице 1. Субъективное чувство тяжести труда определяется не только величиной энерготрат в единицу времени, но и такими факторами, как физическая подготовленность, адаптация к данному виду работы и ее условиям, адекватность питания, степень утомления, социальные мотивы и т.п.

Таблица 1. Характеристика тяжести физического труда по величине энерготрат (ГОСТ)

	Характеристика работ	Энергозатраты
Лёгкие физически работы		Работы производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой, но не требующие напряжения или переноски тяжестей
Физические работы средней тяжести		Работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, не требующие перемещения тяжестей
	Работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей
Тяжёлые физически работы		Работы, связанные с постоянными передвижениями и переноской значительных (более 10 кг) тяжестей

Как тяжелый физический труд, не соответствующий возможностям человека, так и отсутствие постоянных и систематических физических нагрузок неблагоприятно сказывается на его здоровье. Человек как биомеханическая система сформировался под действием, в основном, физического труда и для поддержания ее в оптимальном состоянии нуждается в постоянной физической нагрузке. При физической нагрузке ниже определенного уровня система неизбежно деградирует. Этим пределом является величина 1200-1300 рабочих ккал в сутки для мужчин и 800-1000 ккал - для женщин.

Физический труд количественно характеризуют и оценивают по величине энерготрат за относительно короткие промежутки времени, например за минуту. По классификации ВОЗ :

• · очень легкий по напряженности физический труд характеризуется энерготратами по 2,5 ккал/мин,
• · легкий - 2,5-4,9 ккал/мин,
• · тяжелый - 7,5-9,9 ккал/мин,
• · очень тяжелый - 10,0 ккал/мин и более.

К числу параметров, характеризующих напряженность труда, относят также процент общего рабочего времени, занятого теми или иными физическими усилиями, количество выполняемых трудовых операций в единицу времени, величину усилий и тяжесть труда, наличие статической нагрузки, удобство рабочей позы и т.п. В настоящее время используется также метод оценки труда по напряженности , который можно назвать физиологическим. Напряженность в этом случае оценивается по уровню некоторых физиологических показателей - частоте сердечных сокращений, минутному объему дыхания, количеству потребляемого кислорода, величине экстраренальных потерь воды и другим.

Определение и оценка тяжести умственного (интеллектуального) труда в четких количественных показателях пока затруднительны. Поэтому тяжесть и напряженность преимущественно умственного труда характеризуются в основном косвенными безразмерными показателями: тяжесть - количеством и качеством перерабатываемой информации в течение рабочего дня, а напряженность - в течение коротких отрезков времени и их распределением в течение рабочего дня. К числу таких показателей относятся также

• · процент времени, затрачиваемого на непосредственное выполнение умственной работы;
• · сложность решения задач и их новизна;
• · масштаб решаемых задач;
• · степень или мера моральной и юридической ответственности за невыполнение, неправильное или несвоевременное решение задач;
• · количество принимаемых решений за рабочий день;
• · неблагоприятные условия труда;
• · наличие помех (информационный "шум") и т.п.

Для определения физического напряжения работающих используются общепринятые методы физиологических исследований (изложенные выше). При этом необходимо иметь усредненные данные для группы из 6-10 чел. в возрасте 18-49 лет со стажем работы свыше 1 года. Полученные результаты сопоставляются с величинами, представленными в табл. 2.

Таблица 2. Физиологические нормативы физического напряжения при труде

Критерий напряжения организма	Предельно допустимые величины
При работе продолжительностью (часы)
Частота сердечных сокращений в 1 мин. при работе
Региональный
Локальный
При операциях с преобладанием статистической нагрузки
Энерготраты (ккал / мин).
Общая работа
Региональная
Локальная
Минутный объём дыхания (л / мин).
Общая работа
Региональная
Локальная
Кожно - лёгочные влагопотери (г/ч)
Снижение статистической выносливости при условии в 0,75 максимальной силы мышц (%)

Примечания: Под общей подразумевается работа с участием обширных мышечных групп (ног, туловища и др.); под региональной - с участием мышц плечевого пояса и верхних конечностей, под локальной - с участием мышц предплечья и кисти.

3. Задача № 2

На рабочем месте маляра одного из строительных предприятий юга Тюменской области установлены классы условий труда, которые действуют в течение следующей продолжительности смены:

• - аэрозоль извести 3.1 - 50%
• - пары ацетона 3.1 - 30%
• - тяжесть труда 3.2 - 100%

Определить процент доплаты к тарифной ставке маляра за вредные условия труда, если его заработная плата составляет 15 000 руб. в которую включен районный коэффициент 15% .

Решение:

Переведем в баллы (1*0,50 + 1*0,30 + 2*1) = 2,8 балла.

По таблице доплат за вредность данному маляру полагается 8% доплаты к зарплате без районного коэффициента.

Доплата: 15000*15% = 2250 руб.

• 12750*8% = 1020 руб.
• 4. Задача № 14

Определить величину снижения выручки предприятия от потерь рабочего времени, связанных с заболеваемостью работников в динамике 2005-2008 гг., таблица 3.3. В случаях заболеваемости учесть как прямые так и косвенные потери

Таблица 3.3 - Затраты предприятия, связанные с заболеваемостью работников

1. К категории Iа относятся работы с интенсивностью энергозатрат до 120 ккал/час (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.)

2. К категории I6 относятся работы с интенсивностью энергозатрат 121-150 ккал/час (140-174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства т п.)

3. К категории IIа относятся работы с интенсивностью энергозатрат 151-200 ккал/час (175-232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.).

4. К категории IIб относятся работы с интенсивностью энергозатрат 201-250 ккал/час (223-290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

5. К категории III относятся работы с интенсивностью энергозатрат более 250 ккал/час (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т. п.)

Приложение 2

Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Приложение 3

Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

1. Общие сведения…………………………………………………………………………….3

2. Характеристика и нормирование микроклимата…………………………………………3

3. Приборы и оборудование…………………………………………………………………..7

4. Требования к организации контроля и методам измерения микроклимата…………..13

5. Методика выполнения работы……………………………………………………………15

Приложения…………………………………………………………………………………17

В настоящее время в странах СНГ выпускаются электронные приборы для измерения температуры и влажности. Так измеритель температуры и влажности «ТКА–ПКМ» (модель 20) предназначен для измерения температуры и относительной влажности воздуха (рис. 1).

Рис. 1. ТКА-ПКМ Модель 41

Диапазон измерения: влажности, %, отн.: 10–98, температуры, 0 С.: 0–50. Дополнительно прибор может быть снабжен «черным шаром» предназначенным для измерения радиационной температуры и индекса ТНС (WBGT)

Модели 41, 42 и 43 «ТКА-ПКМ» предназначены для измерения освещенности в видимом диапазоне спектра (10–200000мк), температуры воздуха (0–50 0 С) и относительной влажности (10–98%) (рис. 2).

Рис. 2. ТКА ПКМ Модель 20

Приборный комплекс «ТКА–Хранитель» (рис. 2) объединяет в себе функции Люксметра, УФ– радиометра, Измерителя температуры и влажности воздуха.

У ч е б н о - м е т о д и ч е с к о е и з д а н и е

К категории Iб относятся работы, выполняемые сидя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях связи, контролеры, мастера).

К категориям IIа относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие незначительного физического напряжения (ряд профессий в прядильно-ткацком производстве, механосборочных цехах).

К категории IIб относятся работы, связанные с ходьбой и перемещением грузов массой до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий машиностроения, металлургии).

К категории III относятся работы, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (более 10 кг) тяжести и требующие значительных физических усилий (ряд профессий с выполнением ручных операций металлургических, машиностроительных, горнодобывающих предприятий).

Чем выше категория выполняемой работы, тем больше нагрузка на опорно-двигательную , дыхательную и сердечно-сосудистую системы . Так частота сердечных сокращений, которая в состоянии покоя составляет 65 - 70 сокращений в минуту, при выполнении тяжелых работ может возрасти до 150 - 170. Легочная вентиляция так же, как и частота сердечных сокращений повышается пропорционально увеличению интенсивности выполняемой работы. Вентиляция легких, которая составляет 6 - 8 литров воздуха в минуту в состоянии покоя, во время тяжелой физической работы может достигать - 100 и более литров в минуту. Во время интенсивной работы происходят изменения и некоторых других функций организма.

Умственная деятельность человека определяется в основном участием в трудовом процессе центральной нервной системы и органов чувств. При умственной работе уменьшается частота сердечных сокращений, повышается кровяное давление, ослабляются обменные процессы, уменьшается обеспечение кровью конечностей и брюшной полости, в то же время увеличивается поступление крови в мозг (в 8 - 10 раз по сравнению с состоянием покоя). Умственная деятельность очень тесно связана с работой органов чувств, в первую очередь органов зрения и слуха. По сравнению с физической деятельностью в отдельных видах умственной деятельности (работа конструкторов, операторов ЭВМ, учащихся и учителей) напряженность органов чувств увеличивается в 5 - 10 раз. Это предопределяет более жесткие требования к нормированию уровней шума, вибрации, освещенности именно при умственной деятельности.

Невзирая на существенные отличия, разделения трудовой деятельности на физическую и умственную достаточно условно. С развитием науки и техники, автоматизации и механизации трудовых процессов, граница между ними все больше сглаживается.

При интенсивной, продолжительной или монотонной работе может наступить утомление, для которого характерным является снижение работоспособности. Под утомлением понимают совокупность временных изменений в физиологическом и психическом состоянии человека, развивающихся в результате напряженной и продолжительной деятельности и ведущих к ухудшению ее количественных и качественных показателей, сопровождающиеся чувством усталости. Утомление является защитной реакцией, которая направлена против истощения функционального потенциала организма человека. После отдыха утомление исчезает, а работоспособность восстанавливается. Утомление может возникнуть как при интенсивной физической, так и при умственной деятельности, хотя при последней оно менее заметно.

Важно, чтобы утомление, накапливаясь, не перешло в переутомление, поскольку при последнем возможны патологические изменения в организме человека и развитие заболеваний нервной системы.

Государственная система санитарно-эпидемиологического
нормирования Российской Федерации

Федеральные санитарные правила, нормы и гигиенические
нормативы

2.2.4. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ

Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений

Санитарные правила и нормы

СанПиН 2.2.4.548-96

Минздрав России

Москва 1997

1 . Разработаны: НИИ медицины труда РАМН (Афанасьева Р.Ф., Репин Г.Н., Михайлова Н.С., Бессонова Н.А., Бурмистрова О.В., Лосик Т.К.); Московский НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана (Устюшин Б.В.); при участии Санкт-Петербургского НИИ гигиены труда и профзаболеваний (Синицина Е.В., Чащин В.П.); Госкомсанэпиднадзор России (Лыткин Б.Г., Кучеренко А.И.).

2 . Утверждены и введены в действие Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 1 октября 1996 г., № 21.

3 . Введены взамен «Санитарных норм микроклимата производственных помещений», утвержденных Минздравом СССР от 31.03.86, № 4088-86.

Закон РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»

«Санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы (далее - санитарные правила) - нормативные акты, устанавливающие критерии безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды его обитания и требования к обеспечению благоприятных условий его жизнедеятельности.

Санитарные правила обязательны для соблюдения всеми государственными органами и общественными объединениями, предприятиями и иными хозяйствующими субъектами, организациями и учреждениями, независимо от их подчиненности и форм собственности, должностными лицами и гражданами» (статья 3).

«Санитарным правонарушением признается посягающее на права граждан и интересы общества противоправное, виновное (умышленное или неосторожное) деяние (действие или бездействие), связанное с несоблюдением санитарного законодательства РСФСР, в том числе действующих санитарных правил ¼

Должностные лица и граждане РСФСР, допустившие санитарное правонарушение, могут быть привлечены к дисциплинарной, административной и уголовной ответственности» (статья 27).

УТВЕРЖДЕНО

Дата введения: с момента утверждения

2.2.4 . ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ

Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений

Hygienic requirements to occupational microclimate

Санитарные правила и нормы

СанПиН 2.2.4.548-96

1. Общие положения и область применения

1.1 . Настоящие Санитарные правила и нормы (далее - Санитарные правила) предназначены для предотвращения неблагоприятного воздействия микроклимата рабочих мест, производственных помещений на самочувствие, функциональное состояние, работоспособность и здоровье человека.

1.2 . Настоящие Санитарные правила распространяются на показатели микроклимата на рабочих местах всех видов производственных помещений и являются обязательными для всех предприятий и организаций. Ссылки на обязательность соблюдения требований настоящих санитарных правил должны быть включены в нормативно-технические документы: стандарты, строительные нормы и правила, технические условия и иные нормативные и технические документы, регламентирующие эксплуатационные характеристики производственных объектов, технологического, инженерного и санитарно-технического оборудования, обусловливающих обеспечение гигиенических нормативов микроклимата.

1.3 . В соответствии со статьями 9 и 34 Закона РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» в организациях должен осуществляться производственный контроль за соблюдением требований Санитарных правил и проведением профилактических мероприятий, направленных на предупреждение возникновения заболеваний работающих в производственных помещениях, а также контроль за соблюдением условий труда и отдыха и выполнением мер коллективной и индивидуальной защиты работающих от неблагоприятного воздействия микроклимата.

1.4 . Руководители предприятий, организаций и учреждений вне зависимости от форм собственности и подчиненности в порядке обеспечения производственного контроля обязаны привести рабочие места в соответствие с требованиями к микроклимату, предусмотренными настоящими Санитарными правилами.

1.5 . Государственный санитарно-эпидемиологический надзор и контроль за выполнением настоящих Санитарных правил осуществляется органами и учреждениями Государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации, а ведомственный санитарно-эпидемиологический надзор и контроль - органами и учреждениями санитарно-эпидемиологического профиля соответствующих министерств и ведомств.

1.6 . Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за строительством новых и реконструкцией действующих производственных помещений осуществляется на этапах разработки проекта и введения объектов в эксплуатацию с учетом характера технологического процесса и соответствия инженерного и санитарно-технического оборудования требованиям настоящих Санитарных правил и Строительных норм и правил «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

1.7 . Проектная документация на строительство и реконструкцию производственных помещений должна быть согласована с органами и учреждениями Госсанэпидслужбы России.

1.8 . Ввод в эксплуатацию производственных помещений в целях оценки соответствия гигиенических параметров микроклимата требованиям настоящих Санитарных правил должен осуществляться при обязательном участии представителей Государственного санитарно-эпидемиологического надзора Российской Федерации.

2. Нормат ивные ссылки

2.1 . Закон РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».

2.2 . Положение о Государственной санитарно-эпидемиологической службе Российской Федерации и Положение о Государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании, утвержденные Постановлением Правительства Российской Федерации от 5 июня 1994 года, № 625.

2.3 . Руководство «Общие требования к построению, изложению и оформлению санитарно-гигиенических и эпидемиологических нормативных и методических документов» от 9 февраля 1994 года Р 1.1.004-94 .

3. Термины и опре деления

3.1 . Производственные помещения - замкнутые пространства в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей.

3.2 . Рабочее место - участок помещения, на котором в течение рабочей смены или части ее осуществляется трудовая деятельность. Рабочим местом может являться несколько участков производственного помещения. Если эти участки расположены по всему помещению, то рабочим местом считается вся площадь помещения.

3.3 . Холодный период года - период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10 °С и ниже.

3.4 . Теплый период года - период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10 °С.

3. 5 . Среднесуточная температура наружного воздуха - средняя величина температуры наружного воздуха, измеренная в определенные часы суток через одинаковые интервалы времени. Она принимается по данным метеорологической службы.

3.6 . Разграничение работ по категориям осуществляется на основе интенсивности общих энергозатрат организма в ккал/ч (Вт). Характеристика отдельных категорий работ (I а, Iб, II а, II б, III ) представлена в приложении .

3.7 среды (ТНС ) - сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата (температура, влажность, скорость движения воздуха, тепловое облучение), выраженное одночисловым показателем в °С.

4. Общие требования и показатели микроклимата

4.1 . Санитарные правила устанавливают гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест производственных помещений с учетом интенсивности энергозатрат работающих, времени выполнения работы, периодов года и содержат требования к методам измерения и контроля микроклиматических условий.

4.2 . Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

4.3 . Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:

· температура воздуха;

· температура поверхностей*;

· относительная влажность воздуха;

· скорость движения воздуха;

· интенсивность теплового облучения.

* Учитывается температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т.п.), а также технологического оборудования или ограждающих его устройств.

5. Опт имальные условия микроклимата

5.1 . Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

5.2 . Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, на которых выполняются работы операторского типа, связанные с нервно-эмоциональным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и др.). Перечень других рабочих мест и видов работ, при которых должны обеспечиваться оптимальные величины микроклимата определяются Санитарными правилами по отдельным отраслям промышленности и другими документами, согласованными с органами Государственного санитарно-эпидемиологического надзора в установленном порядке.

5.3 . Оптимальные параметры микроклимата на рабочих местах должны соответствовать величинам, приведенным в табл. , применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года.

5.4 . Перепады температуры воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение смены при обеспечении оптимальных величин микроклимата на рабочих местах не должны превышать 2 °С и выходить за пределы величин, указанных в табл. для отдельных категорий работ.

Таблица 1

Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

		Температура воздуха, ° С	Температура поверхностей, ° С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный
	Iб (140 - 174)
	IIа (175 - 232)
	IIб (233 - 290)
	III (более 290)
	Iб (140 - 174)
	IIа (175 - 232)
	IIб (233 - 290)
	III (более 290)						Температура воздуха, ° С		Температура поверхностей, ° С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
диапазон ниже оптимальных величин	диапазон выше оптимальных величин	для диапазона температур воздуха ниже оптимальных величин, не более	для диапазона температур воздуха выше оптимальных величин, не более**
Холодный		20,0 - 21, 9				0, 1
	Iб (140 - 174)		23,1 - 24, 0
	IIа (175 - 232)
	IIб (233 - 290)	15,0 - 16, 9
	III (более 290)						0, 4
		21, 0 - 22,9	25, 1 - 28,0
	Iб (140 - 174)
	IIа (175 - 232)	18,0 - 19, 9	22,1 - 27, 0
	IIб (233 - 290)
	III (более 290)

*При температурах воздуха 25 ° С и выше максимальные величины относительной влажности воздуха должны приниматься в соответствии с требованиями п . .

** При температурах воздуха 26 - 28 ° С скорость движения воздуха в теплый период года должна приниматься в соответствии с требованиями п . .

6.4 . При обеспечении допустимых величин микроклимата на рабочих местах:

· перепад температуры воздуха по высоте должен быть не более 3 ° С ;

· перепад температуры воздуха по горизонтали , а также ее изменения в течение смены не должны превышать:

При этом абсолютные значения температуры воздуха не должны выходить за пределы величин, указанных в табл. для отдельных категорий работ.

Количество участков измерения

От 100 до 400

Количество участков определяется расстоянием между ними, которое не должно превышать 10 м.

Диапазон измерения

Предельное отклонение

Температура воздуха по сухому термометру, °С

от -30 до 50

± 0, 2

Температура воздуха по смоченному термометру, ° С

± 0,2

Температура поверхности, ° С

± 0,5

Относительная влажность воздуха, %

± 5,0

Скорость движения воздуха, м/с

± 0, 05

± 0,1

Интенсивность теплового облучения, Вт/м 2

от 10 до 350

± 5,0

± 50,0

7.14 . По результатам исследования необходимо составить протокол, в котором должны быть отражены общие сведения о производственном объекте, размещении технологического и санитарно-технического оборудования, источниках тепловыделения, охлаждения и влаговыделения, приведены схема размещения участков измерения параметров микроклимата и другие данные.

7.15 . В заключении протокола должна быть дана оценка результатов выполненных измерений на соответствие нормативным требованиям.

Приложение 1
(справочное)

Характеристика отдельных категорий работ

1 . Категории работ разграничиваются на основе интенсивности энергозатрат организма в ккал/ч (Вт).

2 . К категории I а относятся работы с интенсивностью энергозатрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.).

3 . К категории I б относятся работы с интенсивностью энергозатрат 121 - 150 ккал/ч (140 - 174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.).

4 . К категории II а относятся работы с интенсивностью энергозатрат 151 - 200 ккал/ч (175 - 232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.).

5 . К категории II б относятся работы с интенсивностью энергозатрат 201 - 250 ккал/ч (233 - 290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

6 . К категории III относятся работы с интенсивностью энергозатрат более 250 ккал/ч (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

Определение индекса тепловой нагрузки среды (ТНС-индекса)

1 . Индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс) является эмпирическим показателем, характеризующим сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата (температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения).

2 . ТНС-индекс определяется на основе величин температуры смоченного термометра аспирационного психрометра (t вл ) и температуры внутри зачерненного шара (t ш ).

3 . Температура внутри зачерненного шара измеряется термометром, резервуар которого помещен в центр зачерненного полого шара; t ш отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости движения воздуха. Зачерненный шар должен иметь диаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0,95. Точность измерения температуры внутри шара ± 0,5 °С.

4 . ТНС-индекс рассчитывается по уравнению:

5 . ТНС-индекс рекомендуется использовать для интегральной оценки тепловой нагрузки среды на рабочих местах, на которых скорость движения воздуха не превышает 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения - 1200 Вт/м 2 .

6 . Метод измерения и контроля ТНС-индекса аналогичен методу измерения и контроля температуры воздуха (п.п. - настоящих Санитарных правил).

7 . Значения ТНС-индекса не должны выходить за пределы величин, рекомендуемых в табл. .

	Величины интегрального показателя, ° С
Iб (140 - 174)
IIа (175 - 232)
IIб (233 - 290)	19,5 - 23, 9
III (более 290)	18,0 - 21, 8

Время работы при темпера т уре воздуха на рабочем месте выше или ниже допустимых величин

1 . В целях защиты работающих от возможного перегревания или охлаждения, при температуре воздуха на рабочих местах выше или ниже допустимых величин, время пребывания на рабочих местах (непрерывно или суммарно за рабочую смену) должно быть ограничено величинами, указанными в табл. и табл. настоящего приложения. При этом среднесменная температура воздуха, при которой работающие находятся в течение рабочей смены на рабочих местах и местах отдыха, не должна выходить за пределы допустимых величин температуры воздуха для соответствующих категорий работ, указанных в табл. 1

5, 5

Среднесменная температура воздуха (t в ) рассчитывается по формуле:

где

t в1 , t в2 , … t в n - температура воздуха (°С) на соответствующих участках рабочего места;

τ 1 , τ 2 , …, τ n - время (ч) выполнения работы на соответствующих участках рабочего места;

8 - продолжительность рабочей смены (ч).

Остальные показатели микроклимата (относительная влажность воздуха, скорость движения воздуха, температура поверхностей, интенсивность теплового облучения) на рабочих местах должны быть в пределах допустимых величин настоящих Санитарных правил.

Библиографические данные

1 . Руководство Р 2.2.4/2.1.8. Гигиеническая оценка и контроль физических факторов производственной и окружающей среды (в стадии утверждения).

2 СНиП 2.01.01 . «Строительная климатология и геофизика».

3 . Методические рекомендации «Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и перегревания» № 5168-90 от 05.03.90. В сб.: Гигиенические основы профилактики неблагоприятного воздействия производственного микроклимата на организм человека. В. 43, М. 1991, с. 192 - 211.

4 . Руководство P 2.2.013-94. Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса. Госкомсанэпиднадзор России, М., 1994, 42 с.

5 . ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

6 . Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».