Лабораторна робота №1
ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ МІКРОКЛІМАТУ У
ВИРОБНИЧИХ ПРИМІЩЕННЯХ

1.1 Мета: визначити основні параметри мікроклімату на робочому місці, оцінити їх відповідність санітарним нормам мікроклімату виробничих приміщень. 

1.2 Короткі теоретичні відомості

Мікроклімат виробничих приміщень – умови внутрішнього середовища цих приміщень, що впливають на тепловий обмін працюючих з оточенням. Ці умови визначаються поєднанням температури, відносної вологості та швидкості руху повітря, температури оточуючих людину поверхонь та інтенсивністю теплового (інфрачервоного) опромінення.

Оптимальні мікрокліматичні умови – поєднання параметрів мікроклімату, які за тривалого та систематичного впливу на людину забезпечують збереження нормального теплового стану організму без активізації механізмів терморегуляції. Вони забезпечують відчуття теплового комфорту та створюють передумови для високого рівня працездатності.

Оптимальні параметри мікроклімату повинні підтримуватись в приміщеннях, пов’язаних з виконанням нервово-емоційних робіт, що потребують підвищеної уваги (диспетчерські, приміщення, де працюють із комп’ютерами, кабінети діагностики, пульти управління технологічними процесами, хімічні лабораторії, бухгалтерії, конструкторські бюро і т.д.). Для таких робіт оптимальна температура повітря – +22 – +24ºС; його відносна вологість – 40 – 60%; швидкість руху – не більше 0,1 м/сек. Перелік інших виробничих приміщень, у яких повинні вимагатись оптимальні норми мікроклімату, визначається галузевими документами, погодженими із органами санітарного нагляду у встановленому порядку.

У випадах, коли на робочих місцях не можна забезпечити оптимальні величини мікроклімату за технологічними вимогами виробництва, технічною недосяжністю та економічно обґрунтованою недоцільністю, для виробничих приміщень встановлюються допустимі параметри мікроклімату.

Допустимі мікрокліматичні умови – поєднання параметрів мікроклімату, які за тривалого та систематичного впливу на людину можуть викликати зміни теплового стану організму, що швидко минають і нормалізуються та супроводжуються напруженням механізмів терморегуляції в межах фізіологічної адаптації. При цьому не виникає ушкоджень або порушень стану здоров'я, але можуть спостерігатися дискомфортні тепловідчуття, погіршення самопочуття та зниження працездатності.

Нормування параметрів мікроклімату у виробничих приміщеннях відбувається у відповідності до санітарних норм мікроклімату виробничих приміщень (ДСН 3.3.6.042–99) в залежності від періоду року та категорії робіт за енерговитратами (таблиця 1.1, 1.2).

Для нормування параметрів мікроклімату календарний рік поділяється на два періоди:

– холодний період – період року, коли середньодобова температура зовні приміщення нижча за +10ºС;

– теплий – період року, коли середньодобова температура зовні приміщення становить +10ºС і вище.

За важкістю та енерговитратами роботи класифікують на такі категорії:

І категорія – легка, роботи, що виконуються сидячи (І а), стоячи, або пов’язані із ходьбою, але не потребують систематичного напруження або піднімання та перенесення вантажів (І б); енерговитрати за таких робіт відповідно складають 105…140 Дж/с (І а) та 138…174 Дж/с (І б). Це роботи користувачів комп’ютерів, основні процеси точного приладобудування.

ІІ категорія – роботи середньої важкості, що виконуються сидячи, стоячи, або пов’язані із ходьбою, але не потребують перенесення вантажів (ІІ а) та роботи, пов’язані із ходьбою і перенесенням вантажів вагою до 10 кг (ІІ б); енерговитрати відповідно складають 175…232 Дж/с (ІІ а) та 232…290 Дж/с (ІІ б). Це роботи у механоскладальних, механічних цехах.

ІІІ категорія – важкі роботи, пов’язані з перенесенням вантажів, вагою понад 10 кг і систематичним напруженням; енерговитрати – більше 290 Дж/с. Це роботи у ковальських цехах з ручною ковкою, немеханізовані роботи у ливарних цехах тощо.

Таблиця 1.1 – Оптимальні величини параметрів мікроклімату

Таблиця 1.2 – Допустимі величини температури, відносної вологості та швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень

*/ Постійне робоче місце – місце, на якому працюючий знаходиться понад 50% робочого часу або більше 2-х годин безперервно. Якщо при цьому робота здійснюється в різних пунктах робочої зони, то вся ця зона вважається постійним робочим місцем.

Непостійне робоче місце – місце, на якому працюючий знаходиться менше 50% робочого часу або менше 2-х годин безперервно.

При проведенні вимірювання в холодний період року температура зовнішнього повітря не повинна бути вищою за середню розрахункову температуру, в теплий період – не нижчою за середню розрахункову температуру, що приймається для опалення та кондиціонування за оптимальними та допустимими параметрами.

Вимірювання параметрів мікроклімату на робочих місцях проводяться на висоті 1,0 м (для сидячих робіт) і 1,5 м  (для стоячих робіт) від підлоги, або робочого майданчика.

За наявності кількох джерел інфрачервоного випромінювання або джерел великої площі вимірювання інфрачервоного випромінювання на робочому місці проводиться у напрямку максимуму потоку від джерела. Вимірювання здійснюється через кожні 30 – 40º навколо робочого місця для визначення максимального опромінення (приймач приладу розташовують перпендикулярно падаючому потоку енергії).

Параметри оцінюються:

– як оптимальні, якщо середнє значення та результати не менше 2/3 вимірювань знаходяться в межах оптимальних величин (табл. 1.1);

– як допустимі, якщо середнє значення та результати не менше 2/3 вимірювань знаходяться в межах допустимих величин (таблиця 1.2);

– як такі, що не відповідають Санітарним нормам, якщо середнє значення та результати більше 2/3 вимірювань не відповідають значенням таблиць 1.1, 1.2.

Температура та відносна вологість повітря вимірюються приладами, дія яких ґрунтується на психрометричних принципах. Можливе використання тижневих і добових термографів і гігрографів.

Вимірювання температури повітря у виробничому приміщенні здійснюється звичайними ртутними термометрами. За наявності джерела теплового випромінювання застосовують парний термометр – два термометри, у яких резервуар одного затемнений, а другого –  посріблений. Дійсну температуру повітря в цьому випадку визначають за формулою:

T = TС – K(TС – TЗ)                                                   (1.1)

де ТС – показник посрібленого термометра, оС; ТЗ – показник затемненого термометра, оС; К – константа приладу (наводиться у паспорті або інструкції до приладу).

Температура поверхонь огороджувальних конструкцій (стін, стелі, підлоги) або обладнань (екранів і т.ін.), зовнішніх поверхонь технологічного устаткування вимірюються приладами, що діють за принципом термоелектричного ефекту.

Інтенсивність теплового опромінення вимірюється приладами з чутливістю в інфрачервоному діапазоні, що діють за принципами термо-, фотоелектричного та інших ефектів, або визначається розрахунковим методом за температурою джерела.

Повітря у виробничому приміщенні може мати різний вміст водяної пари. Вологість повітря має такі визначення: абсолютна вологість, вологомісткість, відносна вологість.

Абсолютна вологість – маса водяної пари в кг, яка міститься в 1 м3 повітря; вологомісткість – маса водяної пари в кг, що міститься в 1 кг повітря; відносна вологість – це виражене у відсотках відношення наявної в повітрі кількості водяної пари, до максимально можливої її кількості за даної температури.

Вимірювання відносної вологості повітря здійснюється психрометрами.

Швидкість руху повітря вимірюється анемометрами ротаційної дії. Малі величини швидкості руху повітря (менше 0,3 м/сек.), особливо за наявності різноспрямованих потоків, вимірюються електроанемометрами, циліндричними або кульовими кататермометрами.

Вимірювання атмосферного тиску здійснюють барометром-анероїдом. Дія його заснована на здатності мембранної анероїдної коробки деформуватися при зміні атмосферного тиску. Лінійні переміщення мембрани перетворюються передаючим важільним механізмом у кутові переміщення стрілки приладу. Шкала градуйована у міліметрах ртутного стовпчика або у Па.

Рисунок 1.1 – Прилади для вимірювання параметрів мікроклімату 

Чашковий анемометр “Atmos” (рисунок 1.1 а) призначений для визначення швидкості вітру, температури, коефіцієнта охолодження вітром, відносної вологості, точки роси.

Портативна метеостанція (рисунок 1.1 б) розрахована для використання  в суворих умовах, вологостійка, містить повний набір метеоданих із записом значень і можливістю передачі на комп’ютер.

Сигнальна система (рисунок 1.1 в) на основі точного термо-гігро- анемометра призначена для оповіщення звуковими і візуальними сигналами у випадку,  якщо з один параметрів температури (°C і F) і вологості повітря (% r) вийде з діапазону заданих мінімальних і максимальних значень або у випадку, коли швидкість вітру (км/год, м/сек) досягне одного з двох виставлених рівнів.

Діапазон вимірювання та допустима похибка приладів повинна відповідати вимогам таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 – Вимоги до вимірювальних приладів

1.3. Експериментальна частина

1.3.1 Виміряйте температуру повітря в приміщенні. Результати вимірів занесіть до таблиці 1.4.

1.3.2 Визначте відносну вологість повітря за допомогою психрометра та гігрометра.

Для визначення вологості повітря за допомогою гігрометра необхідно зволожити марлю, якою обмотана ртутна кулька вологого термометру, і зачекати поки значення температури стануть постійними. Зафіксуйте показники температури tв вологого та tc сухого термометрів. Визначте різницю в показниках Δt = tc – tв, оС. Користуючись таблицею, що знаходиться на панелі гігрометра, за значенням tв (температура вологого термометра) і Δt знайдіть відносну вологість повітря. 

Для визначення вологості повітря (R) за аспіраційним психрометром необхідно підвісити його на кронштейн, піпеткою змочити водою марлю вологого (лівого) термометру і завести пружину вентилятора до упору. Коли вентилятор зупинить свій рух (7...8 хв), зняти показники з обох термометрів і визначити відносну вологість за психрометричним графіком (рисунок 1.4). Вентилятор аспіраційного психрометру може приводитись до руху не за допомогою механічної пружини, а від електричної мережі. В цьому випадку психрометр після зволожування марлі вмикають в розетку на 7...8 хв, потім вимикають і роблять виміри.

1.3.3 Виміряйте швидкість руху повітря (рух повітря створюється настільним вентилятором) за допомогою чашкового анемометру. Для цього спочатку запишіть початкові показники за шкалою “тисячі”, “сотні” та “одиниці” анемометру. Встановіть анемометр на відстані 30...40 см від вентилятора і увімкніть вентилятор. Через 10...15 с, коли чашки анемометру почнуть обертатися з постійною швидкістю, увімкніть одночасно анемометр і секундомір.

Вимір здійснюють протягом 100 с, потім анемометр вимикають і записують кінцеві показники за всіма шкалами анемометру. Розрахуйте різницю Δn між кінцевим і початковим показником. Заміри виконують тричі. Отримані значення Δn трьох замірів сумують і ділять на сумарний час вимірів (300 с). За отриманим значенням, користуючись графіком (рисунок 1.5), визначають швидкість руху повітря у приміщенні.

Всі отримані результати заносять до таблиці 1.4.

1.3.4 Визначте атмосферний тиск у приміщенні у кПа та мм.рт.ст., користуючись барометрами-анероїдами. Результати занесіть до таблиці 1.4.

Рисунок 1.5 – Графік для визначення швидкості руху повітря
в залежності від показників анемометра

Таблиця 1.4 – Протокол експерименту

1.4 Висновки. 

Студент, порівнюючи результати замірів з нормами метеорологічних умов, робить висновок, чи відповідають параметри мікроклімату категорії робот, що виконуються у приміщенні.