Оценка и нормирование состояния воздушной среды

При оценке состояния и нормирования воздушной среды с точки зрения БЖД наибольшее значение имеет:

 

1. Газовый состав воздуха;

2. Давление воздуха и парциальное давление биологически-значимых компонентов;

3. Параметры микроклимата;

4. Загрязнение воздуха вредными веществами.

 

Газовый состав воздуха. Воздух состоит из: N₂ – 78,08%, O₂ – 20,95%, Ar – 0,93%, CO₂ – 0,03%. Если содержание кислорода уменьшается до 17% - 19%, то ощущается его нехватка и ухудшение самочувствия, до 14% - потеря сознания, до 11% - наступает смерть.

 

Давление воздуха. При увеличении давления на высоте 2-3 км кислород приобретает токсические, а азот – наркотические свойства. При увеличении парциального давления – кислородное голодание.

Параметры микроклимата. Для эффективной трудовой деятельности необходимо обеспечение требуемой чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий на рабочем месте: определенной температуры, относительной влажности и подвижности воздуха. Сочетание этих трех показателей с тепловым излучением от нагретых поверхностей оборудования, материалов, мускульной работы людей определяет микроклимат работы помещения. Микроклимат (метеорологические условия) оказывают огромное влияние на процесс теплообмена человека с окружающей средой. Нарушение теплообмена приводит к нарушению терморегуляции организма. Например: низкая температура воздуха в сочетании высокой скорости перемещения воздуха увеличивает частоту простудных заболеваний, а высокая влажность и низкая температура приводят к заболеванию туберкулезом.

 

Терморегуляция контролируется центральной нервной системой и обеспечивает тепловой баланс организма человека. Как перегрев, так и переохлаждение вызывают ухудшение здоровья и работоспособности человека. Терморегуляция регулирует отдачу тепла, и тепло из организма переходит в окружающую среду тремя путями:

 

- конвекция – передача тепла телом окружающей среде;

- излучением – тело отдает теплоту от более нагретого тела к менее нагретому, но если тело расположено вблизи от нагретой поверхности, то соответственно оно поглощает теплоту;

- испарение – когда человек потеет, вода испаряется с поверхности кожи и удаляет избытки тепла (легче осуществляется при ветре и затрудняется при повышенной влажности).

 

В условиях покоя на долю излучения приходится 45%, конвекции 30% и испарения 25% от всего удаляемого организмом тепла.

 

Загрязнение воздуха вредными веществами. Происходит как из-за загазованности (загрязнения воздуха вредными газами или парами жидкостей), так и при запыленности (загрязнение воздуха аэрозолями). При высокой загазованности и запыленности возникают заболевания органов дыхания. Вдыхаемая пыль проникает в легкие, накапливается и вызывает изменение тканей.

 

Характеристика воздушной среды

 

1. Температура;

2. Влажность;

3. Скорость перемещения воздуха;

4. Интенсивность теплового излучения (L);

5. Тепловая нагрузка среды (ТНС), градусы Цельсия. Учитывает в комплексе воздействия первых 4х факторов;

6. Запыленность;

7. Загазованность.

 

Нормирование параметров микроклимата

 

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ нормируются 4 показателя:

- температура (в градусах);

- относительная влажность (в %);

- скорость движения воздуха (м/с);

- интенсивность теплового излучения L (вт/м²).

 

Первые 3 параметра определяют способность среды отводить тепло, а четвертый параметр определяет количество тепла, выделяемое оборудованием. Эти параметры могут быть как оптимальными, так и допустимые.

 

Оптимальными считаются такие параметры микроклимата, которые не приводят к нарушению терморегуляции организма и ухудшению состояния здоровья. Допустимые – параметры, которые после длительного воздействия могут привести к нарушению реакции терморегуляции, но к нарушению состояния здоровья не приводят. Оптимальные параметры достигаются конденционированием воздуха, а допустимые вентиляцией и отоплением. Параметры микроклимата зависят от категории работ и времени года.

 

Допустимые параметры микроклимата по ГОСТ 12.1.005-88

Период года	Категории работ	Температура в ºС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Легкая 1а	21º - 25º	<=75%	<=0,1
Легкая 1б	20º - 24º	<=75%	<=0,2
Средняя 2а	17º - 23º	<=75%	<=0,3
Средняя 2б	20º - 23º	<=75%	<=0,4
Тяжелые	15º - 19º	<=75%	<=0,5

 

Классы условий труда по показателям микроклимата для производственных помещений, независимо от периода года

Показатель	Классы условий труда
	Оптим.	Допуст.	Вредный	Опасн.
			3.1	3.2	3.3	3.4
Темпер. ºС	По СанПиН 2.2.4.549-96 «гигиенические требования к миркоклимату ппроизводственных помещений»	По показателю тепловой нагрузки среды (ТНС - индекса)
Скорость движения воздуха м/c	Учтена в показателях индекса ТНС
Влажность	14-10	<=10
Тепловое излучение L Вт/м^2	1001-1500	1501 - 2000	2001 – 2500	2501 – 2800	Свыше 2800

 

Средства защиты:

- спецодежда, обувь, средства защиты рук и органов дыхания, кожных покровов;

- защита временем, т.е. ограничение времени нахождения людей в экстремальных условиях.

 

Загрязнение воздушной среды

 

Источники пылевыделения на производственном участке:

 

1. Первичные. Тех.процессы: резание абразивными инструментами, дробление сырья и материалов;

2. Вторичные. Перемещение воздуха при работающей системе вентиляции: перемещение транспортных средств, зачистные и уборочные операции.

 

Источниками газовыделений являются: сырье, материалы, тех.процессы, основанные на хим. реакциях, а так же неплотности или утечки системы.

 

Характеристики и единицы измерения запыленности

 

1. Главная характеристика – вид вещества и класс опасностти. Согласно ГОСТ 12.1.007 все вещества разделены на 4 класса опасности:

 

- чрезвычайно опасные. ПДК <0,1 мг/м³ (ртуть, свинец);

- особо опасные. ПДК 0,1-1 мг/м³ (пары серной и соляной кислот);

- умеренно опасные. ПДК 1,1-10 мг/м³ (кварцевая пыль);

- малоопасные. ПДК > 10 мг/м³ (древесная пыль и аммиак).

 

2. Концентрация (мг/м³).

3. Агрегатное состояние: газ, аэрозоль, пар.

4. Дисперсный состав (крупность пылинок):

 

- мелкодисперсная пыль (диаметр до 5мкм) – наиболее опасная пыль;

- среднедисперсная пыль (диаметр до 10мкм);

- крупнодисперсная пыль (диаметр > 10мкм).

 

Наибольшее значение для характеристик веществ представляют их ПДК.

 

Нормирование содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе

 

Для одного и того же вещества, нормы в воздухе рабочей зоны и для атмосферы отличаются. В воздухе рабочей зоны они выше. Для рабочей зоны характеристики запыленности и загазованности нормируются и главной характеристикой является ПДК рабочей зоны (ПДКрз) – это такая концентрация, которая в течение 8 часового рабочего дня или 40 часовой рабочей недели не оказывает вредного воздействия на организм человека, как в течение трудовой деятельности так и в последующих поколениях.

 

Основным экологическим критерием качества атмосферного воздуха является ПДК среднесуточная (ПДКсс) – это такая концентрация вредных веществ, при которой не существует никакого вредного воздействия на организм человека. ПДК среднесуточная наиболее объективно и точно выражает состояние воздушной среды. Не превышение этой ПДК является гарантией длительного безопасного проживания человека в районе, где соблюдается это условие.

 

ПДК максимально разовая (ПДКмр) – это такая концентрация вредного вещества, не вызывающая рефлекторных реакций организма (ощущение запаха).

 

Для контроля воздуха в населенных пунктах обычно применяется ПДКмр. Для оценки вредного действия практическую концентрацию сравнивают с ПДКрз и делают заключение о возможности работы. ПДКсс используют во всех расчетах при проектировании средств защиты. Как ПДКсс, так и ПДКмр и ПДКрз измеряются в мг/м³.

Системы обеспечения параметров микроклимата и состава воздуха в производственных помещениях

 

Вентиляция – организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление загрязненного и подачу чистого воздуха в помещениях. В зависимости от способа перемещения воздуха вентиляция бывает естественной и искусственной. Естественная вентиляция (аэрация) – такая вентиляция, при которой воздух перемещается под воздействием естественных факторов (теплового напора или действия ветра). При механической (искусственной) вентиляции воздух перемещается с помощью вентилятора.

 

Механическая вентиляция. Достоинства:

 

- поступающий и удаляемый воздух можно очистить;

- воздухообмен не зависит от внешних метеоусловий, т.е. поступающий воздух можно подогреть или охладить;

- можно удалить вредные вещества с любого участка помещения.

 

Механическая вентиляция. Недостатки:

- большие затраты электроэнергии (в шахтах до 90% идет на вентиляцию);

- необходимость проведения мероприятий по борьбе с шумом от вентиляторов.

 

В сочетании естественной и искусственной вентиляции образуется смешанная система вентиляции. В зависимости от организации воздухообмена вентиляция может быть:

 

1. Общеобменная. При которой смена воздуха происходит во всем объеме помещения;

2. Местная. Предназначена для отсоса вредных выделений (газы, пары, пыли) в местах их образования и удаления их из помещения;

3. Комбинированная. Это сочетание общеобменной и местной вентиляции;

4. Аварийная. Представляет собой самостоятельную вентиляционную установку и имеет большое значение для обеспечения взрывоопасной эксплуатации и производств, связанных с вредными веществами. Обычно для автоматического включения эту вентиляцию блокируют с газоанализаторами, настроенными на ПДК вредного вещества и на величину нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР).

 

НКПР (ВКПР) – минимальное (максимальное) содержание горючего в смеси (горючее вещество-окислительная среда), при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. Внутри этих пределов сможет гореть или взрываться, внутри этих пределов смесь не горючая.

 

Для паровоздушных смесей единица измерения НКПР и ВКПР – объемные проценты, а для пылевоздушных – г/м³. В зависимости от назначения вентиляции (подача или приток воздуха в помещении) вентиляцию называют приточной или вытяжной. При приточной системе вентилятор подает в помещение чистый воздух, создается избыточное давление и загрязненный воздух удаляется на улицу. При вытяжной вентилятор удаляет загрязненный воздух, создается разрежение и чистый воздух подсасывается с улицы. При одновременной подаче и удалении воздуха вентиляция называется приточно-вытяжной и состоит из 2х вентиляторов.

 

Схема приточно-вытяжной вентиляционной системы:

Приточная вентиляция (верхняя часть схемы):

 

1. Воздухо - заборное устройство, устанавливаемое на улице снаружи здания в тех местах, где воздух наиболее чист и наименее загрязнен;

2. Воздуховоды (металлические или кирпичные), предназначенные для перемещения воздуха;

3, 4. Устройства, необходимые для придания воздуху необходимых качеств: 3 – фильтр для очистки, 4 – калорифер для подогрева воздуха;

5. Вентилятор (побудитель) воздуха;

6. Воздухо – распределительные устройства (приточные насадки), обеспечивающие подачу воздуха в нужное место с заданной скоростью и в требуемом количестве;

10. Контур цеха.

 

Воздух при помощи вентилятора 5 забирается с улицы через воздухо – заборное устройство 1, проходит через воздуховоды, очищается в фильтре, подогревается в калорифере и подается на рабочие места с помощью приточных насадок 6. Фильтр, калорифер и вентилятор устанавливаются в приточной вентиляционной камере, которую обычно устанавливают в подвальном помещении.

 

Вытяжная вентиляция (нижняя часть схемы):

 

7. Вытяжные насадки;

9. Устройство для выброса воздуха.

 

Загрязненный воздух с рабочих мест через вытяжные насадки с помощью вентилятора 5 проходит в воздуховоды, очищается в фильтре 8 и выбрасывается устройством 9 для выброса воздуха (высокие трубы). Высота трубы должна быть не менее чем на 1 метр выше здания. Вентиляторы и устройства очистки устанавливаются в вентиляционно-вытяжной камере. Расстояние между приточной и вытяжной вентиляцией должно составлять не менее 10 метров.

 

Требования к системе вентиляции

 

1. Количество удаляемого воздуха не должно отличаться от количества приточного воздуха более чем на 15%;

2. Концентрация примесей в приточном воздухе не должна превышать 30% от их ПДК;

3. Подача приточного воздуха должна осуществляться в самый чистый участок помещения, а удаляться из самого загрязненного;

4. Система вентиляции не должна создавать повышенного уровня шума и вибрации;

5. Должна быть электро- и пожаро-безопасной;

6. Экономичной.

 

Методы расчета вентиляции

1. В помещениях воздух, который загрязнен вредными парами, газами или пылью, количество приточного воздуха доставляемого приточной вентиляцией для разбавления вредных выделений до ПДК рассчитывается так:\

L=(1000*G)/(С_ПДК - C_ПР), м³/час,

 

Где: С_ПДК – предельно допустимая концентрация вредных веществ, мг/м³

G – масса вредных веществ, выделяющаяся в рабочее помещение.

C_ПР – содержание вредных веществ в подаваемом воздухе.

2. Когда присутствует общеобменная вентиляция в помещениях со значительными тепловыделениями. Цель расчета: определить L, расход или объем подаваемого свежего воздуха для выведения избытков тепла. Порядок расчета:

 

- определяем все источники тепловыделений в производственном помещении. Источники тепловыделения: человек, электрические машины, механические системы или станки, процессы резания, нагревательные устройства и источники света. Находим это все по справочнику и записываем суммарное количество тепловыделений (∑Qвыд, Дж/час).

- определяем источники теплопоступления от каждого источника: солнечная радиация через оконные проемы, теплопоступление через стены или кровлю, системы отопления; Суммарное количество теплопоступлений: ∑Qпост (Дж/час).

- определяем избытки тепла: ∑Qизб = ∑Qвыд - ∑Qпост.

- расход воздуха определяется по формуле:

 

L = ∑Qизб/с*p (tуд+tпр),

 

Где: p – плотность поступаемого воздуха;

tуд – температура удаляемого воздуха;

tпр – температура приточного воздуха.

 

3. Расчет местной вытяжной вентиляции. Объем удаляемого воздуха рассчитывается по формуле:

 

Lвыт = F*V*3600,

 

Где: F – площадь открытого сечения вытяжного устройства;

V – скорость движения всасываемого воздуха (0,1 – 0,5 м/c).

 

В тех случаях, когда количество выделяемых вредностей невелико или трудноопределимо, допускается рассчитывать количество вентиляционного воздуха по кратности воздухообмена, установленного нормативными документами. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа воздух в помещении должен быть заменен полностью:

 

K=L/V, час^-1,

 

Где: V – объем помещения;

L – объем воздуха для вентиляции помещения.

 

По этому выражению можно установить L, выбрав кратность из справочника. Для производственных помещений К = от 3 до 5.