Микроклимат на рабочем месте. Расчет отопления

  Рабочее место — место, где работник должен находиться и где он выполняет работу в режиме и условиях, предусмотренных нормативно - технической документацией. Рабочая зона — пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или временного пребывания работающих. Основными параметрами микроклимата являются: температура внешней среды; относительная влажность; скорость движения воздуха и давление.

Во время своей жизнедеятельности человек потребляет пищу, которая в результате химических процессов в организме переходит в тепло. Чтобы не происходил перегрев организма это тепло (в среднем 2600 ккал в сутки) необходимо отводить в окружающую среду. Повышение температуры внутри тела человека до 43 ^о С или охлаждение до 25 ^о С и ниже на длительное время может привести к летальному исходу.  Поэтому все время происходит процесс обмена теплом с окружающей средой, т.е. справедливо уравнение теплового баланса: Q _тп =Q _т.с., где Q _т.п -  тепло, выделяемое телом человека, Q _т.с.– тепло, поглощаемое окружающей средой. Если тепло не полностью передается окружающей среде, происходит повышение температуры внутри тела человека. Ему становиться жарко.  И наоборот, если окружающая среда воспринимает больше тепла, чем ее образуется в теле человека, может наступить переохлаждение организма – человеку холодно.  Тепло от тела человека передается окружающей среде за счет трех основных процессов: теплоизлучения, конвекции и испарения: Q_тп= Q_изл+ Q_конв+ Q_исп

  Передача тепла другими процессами незначительна и составляет менее 4%. При температуре 20 ^оС за счет конвекции от тела человека отводится порядка 30 % тепла, которое согласно соотношению Qконв=αSэфф(tпов-tср) зависит от разности температур тела человека и среды, эффективной поверхности тела человека (среднем 1,8 м²) и коэффициента теплоотдачи конвекцией α, который в свою очередь является функцией скорости движения воздуха, относительной влажности и давления. Следует отметить, что скорость движения воздуха приводит к более существенной передаче тепла в окружающую среду. Так, например, температура -12 ^о С при скорости в 9 м/с воспринимаются как -32 ^оС. При высокой относительной влажности также отводится от тела человека больше тепла. Больше всего (более 44%) при упомянутой температуре от тела человека отводится тепла за счет процесса теплоизлучения.

Согласно закона Стефана- Больцмана:

Q_изл =βS_изл((T _пов/100)⁴ –(T _ср/100)⁴),                                                           (14)

где Т_пов и Т _ср-температуры тела человека и среды, К,

 S_изл - площадь излучающей поверхности,

β–коэффициент теплоизлучения (для расчетов β=4,9  Вт/(м²К^-4)).

Тепло, передаваемое в окружающую среду за счет процесса испарения, зависит от массы выделяемого пота m_п и удельной теплоты испарения q согласно соотношению Q _исп =m_пq и составляет обычно порядка 21% от общего количества отводимого тепла. Кроме того,  на количество теплоты,  отдаваемое в окружающую среду за счет процесса испарения, влияет температура среды, физическая нагрузка, а также скорость движения воздуха и относительная влажность. При температурах более 30 ^оС практически все тепло отводится от тела человека за счет испарения, что ведет к  обезвоживанию организма. Уже при температуре 37,8 ^оС выделение пота идет со скоростью 300г/ мин. Обезвоживание организма на 6%  приводит к нарушению умственной деятельности, снижению остроты зрения.  При потере воды более 15% от массы тела возможен летальный исход. Вместе с водой из тела человека выводится также ряд необходимых организму веществ, например, NaCl и др. Длительное воздействие высоких температур может привести к перегреву организма– гипертермии. В этом случае наблюдается головная боль, головокружение, искажение цветового восприятия, тошнота, учащение пульса.  И как следствие, возникает тепловой удар, характеризуемый потерей сознания, расширением зрачков. При пониженных температурах, сопровождаемых большой влажностью и подвижностью воздуха, может возникнуть состояние  переохлаждения – гипотермии. Большую роль в  жизнедеятельности человека играет давление, что связано с нагрузкой на дыхательный аппарат. Величина атмосферного давления на земном шаре колеблется в интервале от 680  до 810 мм рт.ст. Но основную роль играет парциальное давление кислорода,  определяемое соотношением:

                                                                            (15)

где P - атмосферное давление вдыхаемого воздуха, Vо - объем кислорода, содержащийся в альвеолярном воздухе, Pуг - парциальное давление углекислого газа в воздухе. Парциальное давление кислорода в 90-120 мм. рт.ст. является наиболее благоприятным для человека.  При его снижении, например, при подъеме в гору на высоту 4-5 км оно падает до 60 мм рт.ст. Вследствие этого снижается диффузия кислорода из легких в кровь, что приводит к учащению дыхания и излишней нагрузке на сердце.  С другой стороны при проведении подводных работ парциальное давление повышается. И при дыхании возрастает усилие дыхательного аппарата и сердечной мышцы. Кроме того, важным в этом случае является период декомпрессии, необходимый для вывода азота, которым насыщается кровь при повышенном давлении.