Метеорологические условия в гигиеническом отношении представляют собой комплекс физических факторов окружающей среды, влияющих на теплообмен организма и его тепловое состояние.
Метеорологические условия внутренней среды производственных помещений (микроклимат) определяются сочетаниями тем- пературы, влажности, скорости движения воздуха и температуры поверхностей. На формирование производственного микроклимата существенное влияние оказывают технологический процесс и климат местности.
Оценка параметров микроклимата проводится врачом в соответствии с санитарными правилами и нормами «Гигиенические требо- вания к микроклимату производственных помещений» (СанПиН 2.2.4.548-96). В этом документе изложены оптимальные и допустимые параметры микроклимата рабочих мест производственных помещений с учетом тяжести выполнения работы, периодов года, а также методы их измерения.
С целью контроля за соблюдением нормативов при проведении инструментальных исследований необходимо измерять температуру воздуха и поверхностей ограждающих конструкций и технологического оборудования, относительную влажность и скорость движения воздуха. При наличии источников инфракрасного излучения на рабочих местах должна определяться интенсивность теплового облучения.
Измерение температуры, влажности, скорости движения воздуха рабочей зоны. Для измерения температуры и влажности воздуха традиционно используются аспирационные психрометры. Показания сухого термометра характеризуют температуру воздуха окружающей среды. По соотношению температуры сухого и влажного термометра, резервуар которого обернут тонкой тканью, смоченной водой, с помо-
щью соответствующей таблицы определяют относительную влажность воздуха (отношение абсолютной влажности к максимальной), выраженную в процентах.
Существуют модификации психрометров: МВ-4М с механическим приводом и М-34 с электрическим. Диапазон измерения темпе- ратуры — от -30 до +50 ?С, относительной влажности — в пределах 10-100\%. Этим прибором можно измерять температуру и влажность воздуха рабочей зоны даже вблизи источника инфракрасного излучения без дополнительных экранов, так как резервуары термометров защищены двойными полированными металлическими экранами.
Для изучения динамики температуры, когда необходимо определить пределы колебаний, используются самопишущие термографы (суточные или недельные) типа М-16. С этой же целью для оценки относительной влажности используются гигрографы типа М-21. Следует помнить, что гигрографы и термографы не могут применяться без экранов, если рабочие места подвергаются воздействию лучистого тепла.
Для измерения скорости движения воздуха традиционно используются крыльчатые анемометры АСО-3 (в пределах 0,3-5 м/с), чашечный анемометр МС-13 (от 1 до 30 м/с). Скорость движения воздуха менее 0,5 м/с измеряют с помощью электроанемометров, а также кататермометров.
Современные приборы более совершенны, многофункциональны, портативны, просты в управлении, могут снабжаться дополнительным комплектом для автоматической записи на компьютере резуль- татов измерения и анализа данных. Это термогигрометры, термоанемометры, а также приборы, определяющие одновременно или последовательно все метеорологические параметры воздуха. В табл. 4.1 приведены диапазоны определения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха некоторыми из отечественных приборов, выпускаемых в настоящее время.
Благодаря дополнительным устройствам некоторые приборы могут фиксировать параметры воздушной среды в динамике в течение рабочего дня.
Например, ИВА-6АР — автономный регистрирующий прибор с выносным зондом. На дисплее постоянно высвечиваются текущие значения температуры и относительной влажности. К прибору может быть подключен миниатюрный модуль памяти, превращающий его в термогигрограф — устройство, позволяющее записывать резуль-
Таблица 4.1. Приборы для измерения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, диапазон определения
таты свыше 20 тыс. измерений с заданным интервалом. Программа обработки позволяет просмотреть на экране компьютера накопленные данные в текстовом или графическом виде, выделить значения, выходящие за установленные пороги, распечатать отчет за любой интервал времени.
Термоанемометр микропроцессорный ТТМ-2 с выдвижным телескопическим зондом также дает возможность непрерывного измере- ния с накоплением данных для передачи на компьютер.
Многие приборы дополнительно комплектуются «черным шаром», поскольку ТНС-индекс является важным показателем для оценки степени вредности нагревающего микроклимата (см. далее).
Измерение интенсивности теплового излучения. Для измерения интенсивности теплового излучения от производственных источников пользуются актинометрами и радиометрами.
Выпускаемые в настоящее время радиометры «Аргус-03» (радиометр неселективный) позволяет измерять тепловое излучение в спектральном диапазоне 0,5-20 мкм и интенсивностью от 1 до 2000 Вт/м2, а «РАТ 2П-Кварц 41» (радиометр энергетической освещенности) предназначен для измерения теплового облучения от 10 до 20 000 Вт/м2 в спектральном диапазоне 0,2-25 мкм (с инфракрасным фильтром от 1 до 15 мкм).
В соответствии с действующими санитарными нормами обычно измеряются и оцениваются максимальные величины инфракрасного облучения тела работающего. В некоторых случаях при интенсивном облучении, носящем прерывистый характер, рассчитывается средняя величина интенсивности (q) за тот или иной срок облучения (например, при выборе параметров воздушного душирования) по формуле:
Например, рабочий, выполняя определенную операцию, дважды в течение часа находился в зоне облучения по 20 мин. Интенсивность излучения за этот период изменялась от 400 до 3000 Вт/м2 (5 мин — 400 Вт/м2,
7 мин — 1500 Вт/м2 и 8 мин — 3000 Вт/м2). В этом случае средняя величина интенсивности излучения составила 1825 Вт/м2.
Аналогичным образом рассчитывается и средневзвешенная величина инфракрасного (теплового) облучения (ТО) для определения класса условий труда по микроклиматическим параметрам, при этом учитывается и период времени, когда излучение на рабочем месте отсутство- вало.
Пример. На рабочем месте сталевара при открытой заслонке печи излучение составляло 1500 Вт/м2, а время работы — 2 ч; при закрытой заслонке — 350 Вт/м2 в течение 4 ч. Работа вне воздействия инфракрасного излучения — 1 ч (включая регламентированные перерывы). Среднесменная вели- чина ТО рассчитывается как средневзвешенная во времени:
Измерение температуры поверхностей ограждающих конструкций, технологического оборудования. Для измерения температуры поверхностей используются электротермометры, термопары, инфракрасные термометры.
Термометр поверхностный ТЦМ 1510 — переносной электронный прибор, предназначенный для измерения температуры поверхностей в диапазоне 0-300 ?С контактным способом, выпускается со сменным набором щупов. Датчик соединен с прибором с помощью удлиненного кабеля.
Пирометры С-110 и С-210 (инфракрасные термометры) предназначены для бесконтактного измерения температуры поверхности различных объектов в диапазоне от -20 до +200 ?С (марка С-110) и от -20 до +600 ?С (марка
С-210).
При проведении измерений в кабинах, помещениях пультов управления, диспетчерских и других помещениях малого объема, когда расстояние от человека до ограждений не превышает 2 м, осуществляется непосредственное измерение температур внутренних поверхностей ограждений с последующим расчетом их средневзвешенных температур (tСВП) по формуле:
Измерение и расчет показателя для комплексной оценки параметров микроклимата. Для интегральной оценки микроклимата используется индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс), характеризующий сочетанное действие на организм человека температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения от окружающих поверхностей.
ТНС-индекс является показателем, выраженным в ?С, рассчитанным на основе величин температуры смоченного термометра психрометра (tвл) и температуры внутри «черного шара» (tш) по уравнению:
ТНС = 0,7 tвл + 0,3 tm.
Этот показатель рекомендуется использовать для следующих условий на рабочих местах: при скорости движения воздуха менее 0,6 м/с и интенсивности теплового облучения менее 1000 Вт/м2.
Как следует из формулы, для определения этого показателя необходимы шаровой термометр и аспирационный психрометр.
Традиционный шаровой термометр представляет собой полый зачерненный шар, в центр которого помещен резервуар термометра (с диапазоном измерения 0-50 ?С). Измеряемая в центре шара температура (tш) является равновесной температурой от радиационного и конвективного теплообмена между шаром и окружающей средой. Необходимо помнить, что приборы не могут размещаться в непосредственной близости от открытого огня или больших поверхностей, имеющих температуру выше 100 ?С.
Выпускаемые в настоящее время многофункциональные приборы для оценки параметров микроклимата дополнительно комплектуются щупом с «черным шаром». Вот некоторые из них.
Шаровой термометр представляет собой электронный цифровой термогигрометр, который комплектуется тонкостенной металлической сферой с черной матовой поверхностью диаметром 90 мм и штативом. Можно измерять температуру (от -20 до 90 ?С), относительную влажность воздуха (от 0,5 до 99\%), температуру по влажному термометру (tвл) и температуру в «черном шаре» (tгш). ТНС-индекс определяется расчетом.
Метеоскоп (рис. 4.1) — по дополнительному соглашению в комплект может быть включен шаровой термометр для измерения ТНСиндекса в диапазоне от 10 до 50 ?С и интенсивности теплового излучения от 10 до 1000 Вт/м2.
Выпускается черная сфера к термогигрометрам ТКА-ПКМ (модели 20, 23, 24, 41, 42, 43) для измерения (расчета) ТНС-индекса.
Рис. 4.1. Измеритель климатических параметров воздушной среды «Метеоскоп»
Цифровой универсальный прибор предназначен для измерения температуры, влажности, давления и скорости воздушного потока в жилых и производственных помещениях.
Технические характеристики: диапазон измерения скорости воздушного потока: от 0,1 до 20 м/с; пределы допускаемой основной относительной погрешности канала измерения скорости воздушного потока: в диапазоне от 0,1 до 1 м/с: ?(0,05+0,05V), в диапазоне от 1 до 20м/с: ?(0,1+0,05V); диапазон измерения температуры окружающего воздуха: от -10 до +50 ?С; предел допускаемой основной абсолютной погрешности канала измерения темпе- ратуры: ? 0,2 ?С; диапазон измерения относительной влажности: от 30 до 98\%; предел допускаемой основной абсолютной погрешности канала измерения относительной влажности: ?3 \%; диапазон измерения абсолютного атмосферного давления: от 80 до 110 кПа, от 600 до 825 мм Eg; предел допускаемой основной абсолютной погрешности канала измерения абсолютного атмосферного давления: ?0,13 кПа, ?1 мм Eg; время установления рабочего режима: 1 мин; время непрерывной работы измерителя без подзарядки аккумуляторной батареи: 10 ч. (Производитель: приборостроительная компания «ЕТМ-Защита».)
ТКА-ПКМ (мод. 24) — электронный термогигрометр, снабженный «черным шаром», для одновременного измерения температуры, относительной влажности воздуха, температуры внутри «черного шара», температуры влажного термометра, а также ТНС-индекса.
ИВТМ-7КЗ с «черным шаром» — портативный микропроцессорный измеритель температуры и относительной влажности воздуха, температуры по влажному термометру, температуры в шаре. ТНС-индекс определяется расчетом.
Порядок проведения исследований по оценке производственного микроклимата. Начинают исследование с выявления гигиенических особенностей технологических процессов (определения источников образования и выделения тепла, влаги, инфракрасного излучения), архитектурно-планировочных решений, системы вентилирования помещений. Необходимо располагать планами помещений с обозначением технологического оборудования, рабочих мест и вентиляционных систем.
Намечаются точки для замеров параметров микроклимата. Выбор точек проводится в зависимости от целей обследования. При составлении общей характеристики условий труда промеры проводят на рабочих местах. Если рабочим местом являются несколько участков производственного помещения, то измерения осуществляются на каждом из них в точках, минимально и максимально удаленных от источников локального тепловыделения, охлаждения или влаговыделения (нагретых агрегатов, окон, дверных проемов, ворот, открытых ванн и т.д.).
В помещениях с большой плотностью рабочих мест при отсутствии источников локального тепловыделения, охлаждения или вла- говыделения точки измерения намечают равномерно по всему помещению: при площади до 100 м2 — 4 точки измерения, при площади 101-400м2 — 8 точек; при площади более 400 м2 через каждые 10 м.
При санитарно-гигиеническом контроле систем вентиляции, кроме измерений в названных точках, проводятся также измерения в открытых проемах укрытий, аэрационных проемах, приточных струях от воздухоподающих устройств, воздушных душей и завес.
Далее проводятся хронометражные наблюдения для определения продолжительности пребывания рабочих в конкретных метеороло- гических условиях. Это особенно важно при неравномерно протекающих технологических процессах, когда при выполнении отдельных операций, иногда кратковременных, происходят значительные изменения параметров микроклимата.
Исследования микроклимата проводят при максимальной загрузке технологического оборудования и работе всех вентиляционных
систем. При измерении температуры, влажности, скорости движения воздуха необходимо соблюдать ряд следующих общих правил:
1) измерения должны проводиться в холодный период года — в дни с температурой наружного воздуха, близкой к средней температуре наиболее холодного месяца зимы, в теплый период года — в дни с температурой наружного воздуха, близкой к средней температуре наиболее жаркого месяца;
2) измерения необходимо проводить в начале, середине и конце смены при равномерном ходе технологического процесса и монотонном микроклимате. Если технологический процесс связан с существенным изменением выделения тепла при отдельных операциях, то, кроме названного выше, следует проводить измерения и в это время;
3) измерения температуры, влажности, скорости движения воздуха необходимо проводить на высоте 1 м от поверхности пола или рабочей площадки при работах, выполняемых сидя, и на высоте 1,5 м — при работах стоя;
4) для определения разности температуры воздуха и скорости его движения по вертикали рабочей зоны следует дополнительно проводить измерения на высоте 0,1 м от поверхности пола или рабочей площадки.
Измерение температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций (стен, пола, потолка), наружных поверхностей техноло- гического оборудования или его ограждающих устройств (экранов и т.п.) должно проводиться в случаях, когда рабочие места удалены от них на расстояние не более 2 м. Температура каждой поверхности измеряется на двух уровнях: на высоте от пола рабочего места 0,1 и 1 м (поза сидя) и 0,1 и 1,5 м (поза стоя).
Измерение интенсивности инфракрасной радиации проводится непосредственно на уровне облучаемых участков поверхности тела человека. Приемник прибора должен быть повернут в направлении максимального теплового излучения, перпендикулярно падающему потоку на высоте 0,5; 1,0 и 1,5 м от уровня пола или рабочей площадки. При этом необходимо определить приблизительно поверхность тела, подвергающуюся облучению (менее 25\%, от 25 до 50\%, более 50\% поверхности тела) с учетом доли каждого участка тела: голова и шея — 9\%; грудь и живот — 16\%; спина — 18\%; руки — 18\%; ноги — 39\%.
Например, если работающий обращен лицом к источнику излучения, то при облучении всей обращенной к источнику поверхности она составляет более 50\% поверхности тела, если облучению подвер-
гаются только лицо, грудь, руки, живот — от 25 до 50\%, если облучаются лицо, грудь — менее 25\% поверхности тела.
Метод измерения ТНС-индекса аналогичен методу измерения температуры воздуха.
Необходимо составить характеристику производственных помещений с учетом категории выполняемых в них работ по энерготратам в соответствии с ведомственными нормативными документами (исходя из категории работ, выполняемых 50\% и более работающих в данном помещении), а если они отсутствуют, то провести исследование и оценку труда по степени тяжести и напряженности.
Можно также ориентироваться на следующие данные.
В соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» выделяют легкие, средней тяжести и тяжелые физические работы.
Легкиефизическиеработы(I категория): 1а (энеготраты до 139 Вт) — работы, проводимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, часовом, швейном производствах; в сфере управления и т.п.; 1б (140-174 Вт) — работы, проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи; контролеры, мастера в различных видах производств и т.п.).
Работы средней тяжести (II категория): 11а (175-232 Вт) — работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве); 11б (233-290 Вт) — работы, связанные с ходьбой, перемещением 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.).
Тяжелые физические работы (III категория): энерготраты составляют более 290 Вт. Это работы, связанные с постоянным перемещением и переноской тяжестей (более 10 кг), требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опор машиностроительных, металлургических предприятий и т.п.).
По результатам исследования необходимо составить протокол, в котором должны быть отражены общие сведения о производственном объекте, размещении технологического и санитарно-техническо- го оборудования, источниках тепловыделения, охлаждения и влаговыделения, приведена схема размещения участков, точки измерения параметров микроклимата и другие данные. В заключении протокола должна быть дана оценка результатов выполненных измерений на соответствие нормативным требованиям.
Оценка результатов исследования на соответствие гигиеническим нормативам. При оценке полученных данных следует давать по возможности динамическую характеристику метеорологических условий. Измеренные температуру, влажность, скорость движения воздуха в различных точках помещения на рабочих местах при различных операциях сравнивают с оптимальными или допустимыми нормативными величинами, приведенными в СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» (табл. 4.2 и 4.3).
Оптимальные параметры микроклимата обеспечивают ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, сохранение здоровья и высокого уровня работоспособности.
Допустимые микроклиматические условия обеспечивают сохранение здоровья, но могут приводить к ощущению теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции и понижению работоспособности.
При выборе норматива для сопоставления с результатами измерений необходимо исходить из того, что оптимальные параметры микроклимата создаются при кондиционировании воздуха, например в радиоэлектронной промышленности, приборостроении, в кабинах, на пультах и постах управления при работах операторского типа, в помещениях, где по технологии нет значительных тепло- и влаговыделений.
При пользовании табл. 4.2 или 4.3 необходимо учитывать, что к холодному относится период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10 ?С и ниже, к тепло- му — период года, характеризуемый среднесуточной температурой выше +10 ?С.
Необходимо оценить перепады температур воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение
Таблица 4.2. Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений
Таблица 4.3. Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений
Примечание. *При температуре воздуха 25 ?С и выше максимальные величины относительной влажности воздуха не должны выходить за пределы: 70\% (при t = 25 ?С); 65\% (при t = 26 ?С); 60\% (при t = 27 ?С); 55\% (при t = 28?C).
смены. При обеспечении оптимальных величин микроклимата на рабочих местах эти перепады не должны превышать 2 ?С. При обес- печении допустимых величин возможны перепады по высоте до 3 ?С (для всех категорий работ), а по горизонтали и в течение смены — до 4 ?С при легких работах, до 5 ?С — при работах средней тяжести и до 6 ?С — при тяжелых работах, если абсолютные значения температуры воздуха на различной высоте и в различных участках помещений не выходят за пределы допустимых величин.
Оценка температур внутренних поверхностей, ограждающих конструкций, устройств, а также технологического оборудования проводится в соответствии с табл. 4.2 при обеспечении оптимальных показателей микроклимата или с табл. 4.3 при обеспечении допустимых параметров микроклимата. Как видно из этих таблиц, диапазон регламентируемых температур поверхностей отличается от оптимальных или допустимых величин температуры воздуха не более чем на 2 ?С.
Если какая-либо из окружающих поверхностей существенно отличается по температуре от остальных, то она учитывается и оце- нивается отдельно по величине инфракрасного излучения.
Установлены допустимые величины интенсивности теплового облучения на рабочих местах:
1) от производственных источников, нагретых до темного свечения (материалы, изделия и др.), на уровне 35 Вт/м2 при облучении 50\% и более поверхности тела, 70 Вт/м2 — при величине облучаемой поверхности от 25 до 50\%, и 100 Вт/м2 — при облучении не более 25\% поверхности тела;
2) от источников излучения, нагретых до белого и красного свечения (расплавленный металл, стекло; пламя и др.) на уровне 140 Вт/м2, при этом облучению не должно подвергаться более 25\% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.
Учитывая однонаправленное действие высокой температуры и инфракрасного излучения, нормативом предусмотрен более низкий допустимый температурный предел при наличии инфракрасного излучения на рабочих местах (даже соответствующего нормам), а именно температура воздуха не должна превышать оптимальных значений для теплого периода: 25 ?С (категория работы Iа), 24 ?С (Iб), 22 ?С (11а), 21 ?С (11б), 20 ?С (III). Аналогичным образом, чтобы снизить тепловую нагрузку на организм, установлены более низкие
параметры относительной влажности при температуре воздуха 25 ?С и выше (см. примечание к табл. 4.3).
Учитывая, что возможно сочетанное действие параметров микроклимата, т.е. когда один показатель может компенсировать или усиливать действие другого, рекомендуется также ориентироваться при оценке производственного микроклимата на интегральный показатель — ТНС-индекс. Допустимые величины ТНС-индекса для профилактики перегревания организма даны в табл. 4.8.
При оборудовании рабочих мест воздушными душами, что является необходимым мероприятием для профилактики перегревов при интенсивности теплового излучения свыше 140 Вт/м2, оценивают температуру и скорость воздушного потока, обдувающего работающего, в соответствии с МР ? 5172-90 «Профилактика перегревания работающих в условиях нагревающего микроклимата» (табл. 4.4). Эти же величины приняты при проектировании вентиляции в качестве расчетных норм для воздушного душирования согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
В СанПиН 2.2.4.548-96 представлены гигиенические требования для производственных помещений, оборудованных традиционными — конвективными — системами отопления и кондиционирования воздуха. Если производственные помещения оборудованы системами лучистого обогрева, параметры микроклимата должны оцениваться в соответствии с допустимыми величинами согласно документу Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» (табл. 4.5). Регламентом предусмотрены работы средней тяжести в течение 8-часовой рабочей смены.