Микроклимат и его влияние на организм человека

Микроклимат в производственном помещении и на рабочем месте оказывает существенное влияние на самочувствие работающего, безопасность и производительность его труда. Примерно 1/3 времени жизни человек проводит на работе, поэтому для его организма небезразлично, в какой среде он находится и каким воздухом дышит.

Метеорологические условия рабочей зоны определяются температурой, влажностью, скоростью движения и барометрическим давлением. Для создания здоровых и комфортных условий труда необходимо, чтобы эти параметры воздушной среды находились в определенных соотношениях.

Известно, что в процессе обмена веществ в организме человека все время происходит образование тепла, которое поддерживает постоянную температуру тела. Кроме того, в рабочей зоне может происходить накопление тепла от излучения работающего оборудования и солнечной радиации. Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Отдача тепла от тела происходит через одежду конвекцией (за счет разницы температур тела и среды) и испарением влаги с поверхности кожи. Условия труда считаются комфортными, если количество вырабатываемого организмом тепла в единицу времени равно отданному теплу. Если это соотношение нарушается, то организм вынужден приспосабливаться к изменяющимся условиям, поддерживая температуру тела на постоянном уровне (36,6 ± 0,5 °С). Эта способность организма называется терморегуляцией. Возможность приспосабливания человека к температуре велика, но не безгранична.

При значительных отклонениях параметров внешней среды от комфортных и их длительном воздействии возможности терморегуляции могут быть исчерпаны и организм будет перегреваться или переохлаждаться.

В процессе обмена веществ в организме все время происходит образование тепла. Установлено, что человек в сутки выделяет в покое 1600…1700 ккал, при выполнении легких работ – 2400…2600 ккал, тяжелых – 5000…6000 ккал.

При работе с высокими температурами в помещении теплоотдача затрудняется и наступает перегрев организма. Различают две фазы перегрева: 1) физиологическая, когда усиливается деятельность сердечной и дыхательной систем, наблюдается обильное потовыделение (до 7…10 % от веса тела) и 2) тепловой удар, характеризующийся головокружением, шумом в ушах, иногда приводящий к судорогам. Тепловые удары происходят в основном при работе на открытом воздухе.

Переохлаждение может иметь место при низкой температуре, особенно в сочетании с высокой влажностью и подвижностью воздуха. Оно бывает общим (ощущение холода, побледнение кожного покрова) и местным (действующим на конечности, уши, нос). Переохлаждение нижних конечностей может наступить даже при положительных температурах, охлаждение ног водой возможно и при температуре до 8 °С.

В теплое время года для снижения температуры в кабинах мобильных сельскохозяйственных машин применяются кондиционеры, вентиляторы, люки, форточки и др. В холодный период – различные накидки на сиденье водителя, нагревающиеся от электросети; тепловые радиаторы с вентиляторами, обдувающие боковые стекла и форточки машины и тем самым повышающие температуру воздуха в самой кабине. Однако в зимнее время, после достаточно долгой стоянки машины на холоде или при ее движении, воздух довольно сильно охлаждает пол кабины, и подошвы ног оператора мерзнут. При необходимости частого выхода оператора из машины в зимний период снег, оставшийся на обуви, тает и вода скапливается на коврике, а затем замерзает. При этом подошвы ног находятся в весьма неблагоприятных условиях. К тому же, металлический пол кабины, находясь в постоянном контакте с водой и снегом, постепенно ржавеет и приходит в негодность.

Для решения данной проблемы предлагается автоматическое устройство, обеспечивающее подогрев пола кабины под ногами как водителя, так и пассажира. Принципиальная схема устройства приведена на рисунках 4.1 и 4.2.

Рисунок 4.1 – Принципиальная схема автоматического устройства для подогрева пола кабины: 1 – крыльчатка вентилятора; 2 – головка блока цилиндров; 3 – терморегулятор; 4 – приемная воронка (конфузор); 5 – воздухопроводы; 6 – полик кабины; 7 – насадок; 8 – заслонка

Рисунок 4.2 – Принципиальная схема устройства для подогрева пола кабины (вид сверху):
4 – воронка; 5 – воздухопроводы; 7 – насадок; 9 – главный воздухопровод

Нормальный температурный режим работы двигателя автотранспортного средства обеспечивается натяжением ремня вентилятора, конструкцией крыльчатки 1, открытием или закрытием жалюзи, охлаждающей жидкостью. Наиболее высокая температура создается по периметру подкапотного пространства в верхней части головки блока цилиндров 2 и патрубка, отводящего горячие газы. Поэтому приемная воронка (конфузор) 4 должна располагаться преимущественно вверху подкапотного пространства. Терморегулятор 3 может находиться на входе или внутри приемной воронки. Воронка может иметь различную форму в зависимости от конфигурации подкапотного пространства.

Терморегулятор включен в общую электросеть мобильной машины и является датчиком для соленоидов, открывающих или закрывающих с помощью заслонок 8 воздухопроводы 5, идущие к полу кабины 6.

Насадок представляет собой замкнутое круглое пространство, в верхней части которого находится ряд отверстий (рисунок 4.3). Через эти отверстия воздух выходит и обогревает пол кабины под ногами водителя и пассажира. Насадки приворачиваются к полу с помощью болтов или устанавливаются в специально выполненные пазы.

Рисунок 4.3 – Насадок (вид сбоку): 6 – пол кабины, 7 – насадок

Конструкция должна предусматривать возможность легкого демонтажа воронок, т.к. работа устройства в теплый период года нецелесообразна. К тому же, возможность быстрого монтажа-демонтажа воронок позволит легко получить доступ к отдельным узлам двигателя (при необходимости).

Для обогрева подошв ног оператора также разработана автоматическая система подогрева пола кабины, работающая на принципе нагрева электроэлемента, вмонтированного в резиновый коврик (рисунок 4.4). Постоянство температуры поверхности резинового коврика поддерживается терморегулятором, включенным в бортовую электрическую сеть транспортной машины.

Рисунок 4.4 – Принципиальная схема устройства для электроподогрева пола кабины:
1 – ступня человека; 2 – носок; 3 – стенка обуви; 4 – стелька; 5 – подошва обуви; 6 – слой резины коврика; 7 – слой электрической изоляции нагревательного элемента (лак); 8 - нагревательный элемент; 9 – слой теплоизоляции коврика; 10 – металлический пол кабины;
11 – слой антикоррозионного покрытия; 12 – электрические провода

Для равномерного нагрева электроэлемент может монтироваться в коврик с рисунком различной конфигурации (в зависимости от потребляемой мощности, напряжения бортовой сети и площади нагрева).

Подсоединение нагревательного электроэлемента к бортовой сети машины может быть выполнено через выключатель или штепсельный разъем. Электроподогрев может осуществляться от бортовой сети 12 и 24 В.

Нагревательный коврик получает питание от специального управляющего разъема (рисунок 4.5). Разъем подключается к «прикуривателю» автомобиля.

Рисунок 4.5 – Внешний вид передней панели разъема, подключаемого к прикуривателю автомобиля

Устройства, описанные выше, позволяют автоматически поддерживать температуру пола кабины в соответствии с санитарными нормами.

Наряду с температурой на терморегуляцию организма большое влияние оказывает влажность воздуха. Повышенная (более 80 %) затрудняет терморегуляцию из-за снижения испарения пота, а низкая (менее 20 %) вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей. При оценке микроклимата влажность выражают в относительных величинах, поэтому и влажность называется относительной (j). Она представляет собой отношение фактического содержания паров воды при определенной температуре (g_j) к максимально возможному содержанию влаги при той же температуре (g_т), т.е. к насыщенному пару:

(4.1)

Скорость движения воздуха является также важным фактором, влияющим на тепловое самочувствие человека. В жарком помещении движение воздуха способствует увеличению теплоотдачи организма и улучшает его состояние, но при низкой температуре воздуха в холодный период года оказывает неблагоприятное воздействие.

В сельском хозяйстве, где большинство полевых работ выполняется на открытом воздухе, состояние здоровья работающих и безопасность их труда зависят от метеорологических условий: температуры воздуха, скорости ветра, осадков, солнечной радиации.

При неудовлетворительных условиях труда требуются частые перерывы для отдыха, снижаются темпы работы из-за усталости и падения общей работоспособности. Так, температура воздуха в кабине трактора летом достигает +40…45 °С, стенки кабины нагреваются до +50…60 °С. В животноводческих помещениях при низкой температуре и высокой влажности воздуха наряду с заболеваниями людей на 10…25 % уменьшаются привесы животных.

Исследованиями установлено, что состояние микроклимата влияет на аварийность на транспорте. При температуре более 25 °С она наблюдается в результате утомления водителя, а при температуре менее 10 °С из-за ощущения холода водитель вынужден работать в теплой одежде, стесняющей его движения, затрудняющей манипуляции органами управления.