Микроклимат помещений, его роль

Реферат

на тему: «Микроклимат помещений, его роль».

Введение

Состояние здоровья человека и его работоспособность во многом зависят от микроклимата помещения, в котором он находится. Если речь идет о производственных помещениях, то микроклимат зависит от тепловых характеристик процесса, времени года, условий обогрева и вентиляции. Исследования российских и зарубежных ученых в направлении создания комфортной окружающей среды и микроклимата показывают, что для сохранения здоровья человека и высокой работоспособности необходимо создавать определенные условия для пребывания в помещениях. Условия, в которых работает человек, влияют не только на здоровье, но и на результаты производства - производительность, качество и себестоимость продукции. Таким образом, производительность труда повышается за счет сохранения здоровья человека, увеличения рабочего времени и продления активной трудовой деятельности человека [32,с.42].

Качество условий, в которых находится человек, оказывает прямое влияние на характеристики его здоровья. Влияние микроклимата на организм человека значительно. Большую часть активного периода жизни человек занимается целенаправленной профессиональной деятельностью, выполняемой в определенных производственных условиях, что при несоблюдении действующих норм может негативно сказаться на его трудоспособности и здоровье. Если нормы всех параметров, в том числе микроклимата будут соблюдены до конца рабочего дня, человек будет меньше уставать, сохранит бодрость и хорошее настроение [10,с.115].

Стоит отметить, что профессиональная деятельность, условия труда, а также быт и отдых постоянно меняются в связи с развитием научно-технического прогресса. Все это накладывает ответственность за соблюдение техники безопасности и создание оптимальных условий труда. При этом труд – это, конечно, первое, важнейшее и непременное условие существования человека, социального, экономического и духовного развития общества, всестороннего совершенствования личности. Обеспечение безопасности труда и отдыха способствует сохранению жизни и здоровья людей за счет снижения травматизма и заболеваний.

Актуальность темы данной работы заключается в том, что одним из необходимых условий здоровой и высокопроизводительной работы является обеспечение оптимального микроклимата. При этом, часто помещения, особенно небольших объемов, не отвечают современным требованиям по обеспечению нормируемых параметров микроклимата. Кроме того, при проектировании помещений не учитываются эргономические проблемы, то есть энергетическая совместимость работающего и управляемого объекта с учетом параметров окружающей среды. Поэтому необходимы соответствующие исследования, направленные на изучение, совершенствование методов и средств обеспечения микроклимата в помещении.

Целью данной работы является изучение параметров микроклимата помещений и определение его роли в жизни человека и общества

Задача:

- изучить исследования отечественных и зарубежных ученых;

- рассмотреть сущность и классификацию понятия «микроклимат»;

- выявить нормы и условия формирования и влияние на здоровье;

- обозначить методы усовершенствования микроклимата.

Практическое значение работы: данные, представленные в работе, могут быть использованы при проведении дальнейших исследований и разработке совершенствовании методов обеспечения оптимального климата в помещении.

Объект: микроклимат помещений.

Предмет: условия улучшения микроклимата помещения.

1. Сущность понятия «микроклимат», классификация. Влияние микроклимата на здоровье человека

Микроклимат - это комплекс физических факторов окружающей среды в ограниченном пространстве, которые влияют на теплообмен организма. На формирование микроклимата влияют технологический процесс, климат региона, время года, условия отопления и вентиляции. Показателями, характеризующими микроклимат в помещении, являются: температура воздуха, температура поверхности защитных конструкций, относительная влажность, скорость движения воздуха. Следует отметить, что при незначительных отклонениях физических факторов воздушной среды от зоны комфорта самочувствие здоровых людей может не меняться, в то время как больные люди часто испытывают так называемые метеотропные реакции. Люди, страдающие сердечно-сосудистыми, психоневрологическими и простудными заболеваниями, особенно чувствительны к изменениям метеорологических факторов окружающей среды.

Для создания комфортного самочувствия людей рекомендуются следующие параметры внутренних факторов (микроклимат в помещении):

1) средняя температура воздуха от 18 до 20

2) относительная влажность при этих температурах может составлять от 40 до 60% (зимой от 30 до 50%);

3) скорость воздуха в помещении примерно 0,2 - 0,4 м/с [31,с.90].

Все жизненно важные процессы в организме сопровождаются непрерывной отдачей тепла окружающей среде. Для нормального протекания физиологических процессов необходимо, чтобы выделяемое организмом тепло полностью выделялось в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву или переохлаждению. В производственных помещениях принято различать монотонный микроклимат, когда его параметры практически не меняются в течение рабочей смены (производство ткацкое, шитье, обувное, машиностроение и т. д.) и динамичный микроклимат (производство стали, литейный цех и т. п.)

В зависимости от степени воздействия на тепловое состояние человека параметры микроклимата находятся в оптимальном состоянии, нейтральном, нагревающем и охлаждающем [7,с.115].

Оптимальный (нейтральный) микроклимат - это совокупность его параметров, которые при длительном воздействии на человека обеспечивают тепловой баланс организма, точнее, приблизительное равенство между количеством тепловыделения человеческого организма и его теплоотдачей в окружающую среду. Оптимальный микроклимат создает ощущение комфорта и создает условия для высокой производительности.

Охлаждающий микроклимат - это совокупность параметров, при которых общая теплоотдача человека окружающей среде превышает тепловыделение организма, что приводит к образованию общего и/или локального дефицита тепла в организме человека.

Нагревающей микроклимат - это совокупность его параметров, при которых общая теплоотдача человека окружающей среде меньше, чем выработка тепла организмом, что приводит к накоплению тепла в организме.

Негативные последствия микроклимата

Прохладный микроклимат способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний, респираторных заболеваний, заболеваний опорно-двигательного аппарата, приводит к обострению язвенной болезни желудка, радикулита. Даже при кратковременном воздействии холода в организме происходит перестройка регуляторной и гомеостатической систем, изменяется иммунный статус организма. При выраженном охлаждении организма вероятность тромбоза возрастает.

Эффект нагревающего микроклимата связан с нагрузкой на функциональные системы человеческого организма, что приводит к нарушению здоровья, снижению работоспособности и производительности труда. При определенных параметрах потепление микроклимата может привести к распространенным заболеваниям: появляются головные боли, повышенная потливость и усталость, повышается риск смерти от сердечно-сосудистых заболеваний (гипертония и ишемическая болезнь сердца, заболевания артерий и капилляров). Люди с массой тела выше нормы особенно подвержены тепловому удару [23,с.32].

Недостаток влажности в воздухе также может нанести вред человеку, так как влага из слизистых оболочек существенно испаряется, при этом оболочки высыхают и трескаются, повышается риск заражения патогенными микроорганизмами.

Микроклимат формируется внешними факторами окружающей среды, характеристиками здания, а также системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Тепловые условия и состав воздуха в помещении оказывают особенно сильное воздействие на человека. Воздух, вдыхаемый человеком, может превышать концентрацию пыли, паров, вредных газов и углекислого газа. В многоэтажных зданиях атмосферное давление резко снижается как снаружи здания, так и внутри него. В результате на верхних этажах наблюдается сильное загрязнение бактериями и газом, а на нижних этажах существует риск переохлаждения, что связано с повышенным риском загрязнения радоном. Большие площади окон в многоэтажных зданиях вызывают радиационный дискомфорт зимой и чрезмерное освещение летом. Особенности микроклимата формируются под воздействием воздушных, влажностных и тепловых потоков. Воздух в комнате постоянно находится в движении. Все химические соединения могут постоянно витать в воздухе и отравлять здоровье человека.

Если присутствуют высокая или низкая температура воздуха, это наносит вред организму, поскольку приводит к перегреву или переохлаждению. В первом случае появляются такие признаки:

Влажность воздуха снижается, если обогреватели работают слишком интенсивно. Последствия недостаточной влажности:

Обезвоживание слизистых оболочек носа

Снижение иммунитета, склонность к развитию различных инфекционно-воспалительных заболеваний [30,с.302].

Факторы, влияющие на микроклимат, можно разделить на две группы: нерегулируемые (комплекс климатообразующих факторов в данной области); регулируемые (особенности и качество конструкции зданий и сооружений, интенсивность теплового излучения от отопительных приборов, частота воздухообмена, количество людей и животных в помещении и т. д.) [6,с.7].

Факторы, влияющие на микроклимат, могут меняться в зависимости от типа окружающей среды. Факторы, влияющие на микроклимат, регулируются (особенности и качество конструкции зданий и сооружений, интенсивность теплового излучения отопительных приборов, частота воздухообмена, количество людей и животных в помещении и т. д.). Факторы второй группы имеют решающее значение для поддержания параметров воздушной среды рабочих зон в пределах санитарных норм. Неприятный микроклимат вызывает нагрузку на процессы терморегуляции, возникает плохая чувствительность к теплу, ухудшается условная рефлекторная деятельность и функционирование анализаторов, снижается работоспособность и качество работы, снижается сопротивляемость организма действию неблагоприятных факторов. Неприятным микроклиматом может быть перегрев (гипертермия) и охлаждение (гипотермия) [13, с.117].

Производственный климат в разных местах отличается. Однако при всем разнообразии микроклиматических условий их можно разделить на четыре группы:

1. Микроклимат производственных помещений, в которых технология производства не связана со значительными тепловыми выбросами. Микроклимат в этих помещениях в основном зависит от климата в помещении, отопления и вентиляции. Здесь возможен лишь небольшой перегрев летом в жаркие дни и похолодание зимой при недостаточном отоплении.

2. Микроклимат производственных помещений со значительным отводом тепла. Подобные производственные помещения, называемые горячими цехами. К ним относятся котельные, кузницы, мартеновские и доменные печи, пекарни, сахарные заводы и другие. В горячих цехах тепловое излучение от нагретых и раскаленных поверхностей оказывает большое влияние на микроклимат.

3. Микроклимат производственных помещений с искусственным воздушным охлаждением. К ним относятся различные холодильники.

4. Микроклимат открытой атмосферы, который зависит от климатических и погодных условий (например, сельское хозяйство, дорожные и строительные работы) [1,с.127].

2. Условия формирования микроклимата на производстве

Параметры микроклимата формируются (рис. 1) в результате воздействия внешней среды, технологического процесса в помещении и систем отопления-охлаждения (СО) и вентиляции (СВ) или кондиционирования воздуха (СКВ). Внешняя среда косвенно влияет на тепловые параметры микроклимата через ограждающие конструкции (передача тепла и влаги и воздухопроницаемость) и внутренние связи между помещениями (движение воздушного потока, теплообмен) [14,с.235].

Следовательно, тепловая защита здания и планировочная структура являются пассивными факторами в формировании теплового микроклимата. Технологический процесс играет особенно активную роль в формировании микроклимата [17, с.34]

Выделение тепла, влаги, газов и потоков пыли, сопровождающих этот процесс, происходит непосредственно в помещении и напрямую влияет на тепловые параметры и состав воздуха. В свою очередь, эффективное протекание технологического процесса в ряде современных производств невозможно без поддержания параметров внутренней среды в определенных пределах [17, с.33]. В этом случае говорят о технологических параметрах внутренней среды.

Следует учитывать, что в большинстве отраслей технологический процесс осуществляется людьми. Поэтому правильнее говорить о необходимости обеспечения комфортных технологических условий на производственных объектах (за исключением закрытых технологических линий, где не требуется участия человека).

Рисунок 1. Структура формирования микроклимата

Системы отопления, охлаждения и вентиляции активно формируют внутренний микроклимат, нейтрализуя негативное воздействие внешней среды и технологического процесса. С незапамятных времен человек стремился удовлетворить потребность в комфортных условиях жизни в своем окружении. Достижимый комфорт в значительной степени обеспечивался конструкцией и теплозащитой здания в сочетании с относительно простым отопительным и вентиляционным оборудованием [7, с.170]

Одним из наиболее актуальных требований нашего времени является повышение энергической эффективности зданий, в первую очередь за счет усиления их теплозащиты. Усиление теплозащиты напрямую влияет на улучшение теплового комфорта помещений в холодное время года. Кроме того, уменьшая тепловую нагрузку при нагревании с повышенной теплозащитой, вы можете снизить температуру охлаждающей жидкости (теплоносителя). Это приводит к улучшению теплового комфорта и качества воздуха в помещении. Таким образом, стоит отметить, что существует множество прямых и косвенных взаимосвязей между параметрами здания и условиями формирования в нем микроклимата.

3. Процессы формирования микроклимата. Нормирование микроклимата

Процессы трансформации тепловых, влажных и воздушных потоков, которые приводят к изменению параметров микроклимата, и есть процессы формирования микроклимата [19,с.26]. Можно выделить три группы физических процессов для формирования микроклимата в помещении - это процессы теплообмена, процессы воздушного потока и процессы молекулярной диффузии газовых примесей в воздухе помещения. Совокупность процессов формирования отдельных параметров или групп параметров называется режимом [21, с.230]. Когда рассматривают задачи обеспечения микроклимата, обычно речь идет о тепловом, влажностном, воздушном и газовом режимах помещения или здания (рис.2,3).

Рисунок 2. Вертикальное движение воздушного потока в здании

Рисунок 3. Смещение токов в пространстве.

Теплообмен в помещении происходит за счет поступления тепловых потоков, которые по своей природе условно делятся на радиационные и конвекционные потоки, формируют температурный режим в помещении. Таким образом, потоки лучистые поглощаются поверхностями ограждений и мебели, что приводит к их нагреву [35, с.23]. Распределение лучистых пооков в помещении, как правило, неравномерно или асимметрично, что приводит к неравномерному нагреву отдельных поверхностей. Нагретые поверхности передают тепло воздуху помещения за счет естественного конвективного теплообмена. Если температура воздуха выше температуры поверхности, конвективный теплообмен имеет другое направление. Поскольку поверхности ограждений обладают тепловой инерцией, теплообмен происходит в нестационарном режиме [22, с.12]. Подвижность воздуха немного увеличивает естественный теплообмен на поверхностях. Конвективное тепло поступает непосредственно в воздух, который не обладает тепловой инерцией, что приводит к быстрому изменению температуры воздуха. В помещениях с большим объемом воздуха перемешивание осуществляется медленно, что приводит к неравномерному распределению температуры воздуха.

Движение воздушного потока происходит как между помещениями внутри здания, так и в пределах одного помещения. Кроме того, наружный воздух поступает в помещение через внешние ограждения или воздух удаляется из помещений. Воздушные потоки, поступающие в помещение из других помещений, несут с собой газовые примеси, которые загрязняют воздух в помещении. Наружный воздух обычно охлаждает помещение. Движение воздуха между помещениями по вертикали (рис. 2) основано на вертикальном распределении перепада давления снаружи и внутри здания с разницей в объемном весе наружного и внутреннего воздуха. В большинстве случаев объемный вес наружного воздуха больше, поэтому воздушный поток имеет направление снизу вверх. Горизонтальное движение воздуха связано с действием ветра на здание. Воздух поступает в помещение через негерметичные внешние ограждения на ветровой стороне здания и достигает внешней части помещения на желанной стороне здания [12, с.99].

Движение воздушного потока в помещении (рис. 3) происходит вблизи нагретых поверхностей нагревательных приборов и технологических приспособлений и охлаждаемых поверхностей наружных ограждений (так называемых источников конвекции, образующих конвекционные струи). Самое сильное движение воздуха в помещении происходит за счет действия вентиляционных струй. В результате в рабочей зоне помещения образуются застойные зоны с завихренными движениями воздуха, в которых могут скапливаться вредные примеси, что недопустимо [16, с. 123]. Молекулярная диффузия паров и газов в воздухе происходит из-за разницы парциальных давлений вблизи источника примесей и на расстоянии от него. Благодаря подвижности воздуха скорость распространения вредных примесей в объеме помещения в несколько раз превышает скорость диффузии. Следовательно, этот процесс не оказывает существенного влияния на формирование параметра микроклимата - концентрации опасного газа - в той мере, в какой, например, поток воздуха перемещается в помещении.

Показатели микроклимата при эксплуатации здания нормированы по ГОСТ 30494-96 «Жилые и общественные здания. Параметры микроклимата в помещении». Согласно этим нормам, в здании имеются помещения следующих категорий: помещения категории 2 - это помещения, где люди выполняют умственную работу. Номера категории 3а - это помещения для массового пребывания людей, в которых люди в основном находятся в сидячем положении без уличной одежды. Номера категории 3б - это номера с массовым пребыванием людей, где люди в основном находятся в положении, когда они сидят в уличной одежде. комнаты категории 3в - это места массового скопления людей, в которых люди в основном стоят без уличной одежды. Номера категории 6 - это временные комнаты отдыха (вестибюль, раздевалки, коридоры, лестницы, ванные комнаты, комнаты для курения, кладовые). Для указанных помещений требования к параметрам микроклимата определяются стандартами [20,с.124]. Показатели требуемого микроклимата в помещении достигаются следующим образом: 1) обогрев здания; 2) устройство тамбуров, которые будут препятствовать проникновению потоков холодного воздуха через вентиляционные отверстия; 3) установка стеклопакетов; 4) утепление здания приборами и утепленными полами; 5) кондиционеры, вентиляция и т.д.

Оценка микроклимата проводится на основании измерений его параметров и сравнения со стандартами согласно СанПиН 2.2.4.548—96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» [33, с.410].

4. Исследование проблемы качества воздуха как параметра микроклимата помещения

Исследования российских и зарубежных ученых в направлении создания комфортной среды и микроклимата помещений показывают, что для сохранения здоровья человека и его высокой эффективности необходимо создавать определенные условия для пребывания в помещении [2,18,24].

Например, в Национальном институте жилищной безопасности и охраны здоровья США были опубликованы результаты исследования, посвященного созданию комфортной среды и микроклимата помещений, в нем говорится, что в настоящее время существует множество зданий, в которых имеются низкие показатели качества воздуха в помещениях. В результате трудоспособность и производительность труда работающих там людей также значительно снижаются, денежные потери из-за этого составляют 60 миллиардов долларов в год [5, с.79].

В большинстве случаев проблемы с качеством воздуха в помещениях возникают из-за непрофессионализма в проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха [11, с.127]. Национальное агентство Финляндии по новым технологиям опубликовало показатели воздействия «синдрома больного здания» на здоровье людей и финансовые потери [26, с.4]

Исследование на эту тему, проведенное учеными Гарвардского университета, показало, что более высокое качество воздуха в помещениях, где осуществляется умственная деятельность, приятный микроклимат положительно влияют на результаты этой умственной деятельности. Согласно этим исследованиям, ученые проанализировали состояние 24 добровольцев, которые в течение некоторого времени работали в различных условиях качества воздуха. В то же время 61% испытуемых значительно лучше справились с тестовыми заданиями, когда находились в помещении с низким содержанием углекислого газа и других загрязняющих веществ.

Аналогичный план исследований был проведен в Дании, а затем в Швеции. И там результаты показали, что производительность офисных работников намного выше в хорошо проветриваемом помещении, и они с меньшей вероятностью совершают ошибки во время работы [25, с.89].

Данные исследований показывают, что наиболее распространенными мерами экономии энергии для зданий в настоящее время являются «меры герметизации» (замена оконных блоков на энергосберегающие стеклопакеты, утепление стен и дверей и т.п.). Эти решения изменяют воздухообмен во время эксплуатации зданий, поэтому использование рассчитанных значений для оценки эффективности мер по энергосбережению недопустимо. Чтобы исключить снижение качества воздуха при проведении мероприятий по энергосбережению, необходимо определить фактический воздухообмен помещений объекта и спрогнозировать изменения в воздухообмене после проведения мероприятий по энергосбережению. В то же время качество воздуха является важным показателем для анализа комфорта в помещении.

5. Методы улучшения микроклимата в помещениях

В настоящий момент существуют решения, которые помогут в устранении многих проблем и обеспечении нормативных параметров микроклимата в помещении. В частности, в помещениях с небольшим периметром имеет смысл использовать светопрозрачные защитные конструкции с низким тепловым сопротивлением с учетом теплопередачи от работающего и нестационарного процесса теплопередачи через ограждение. В этом случае между изолирующим экраном и ограждающей конструкцией помещения должен быть слой воздуха. Рациональная толщина воздушного слоя составляет 40 мм, как с точки зрения снижения теплопотерь и подвода тепла, так и с точки зрения поддержания рабочего объема помещения, если это небольшое помещение [4, с.63].

Установка изолирующего экрана на внутренней поверхности светопрозрачного ограждения небольшого помещения позволяет увеличить сопротивление теплопередаче в 2,4 раза [15, с.260]. Для вентиляции оптимально использовать вентиляционную решетку РВ, которая является самой простой по конструкции, что повышает надежность и долговечность. Вентиляционная регулируемая решетка может быть использована для регулирования направления потока воздуха и для изменения характеристик системы аэродинамического плана. Новые технические решения и анализ эксплуатируемых установок позволяют обеспечить необходимые параметры микроклимата в помещении с помощью инженерных систем и избежать процесса перетекания воздуха из грязных помещений в чистые, создавая изолированную воздушную среду необходимого качества [28, с.89].

Производственная вентиляция должна выполнять две основные задачи: обеспечивать оптимальный воздухообмен в производственных помещениях и, соответственно, доводить микроклимат до заданных значений. Вентиляция производства также обеспечивает доведение воздуха до требуемых характеристик, что является важной задачей для некоторых видов производства. Помимо этого, производственная вентиляция «отвечает» за быстрое и эффективное удаление всех загрязнений воздуха и удаление перегретого воздуха. По этой причине устройство должно быть индивидуально адаптировано в каждом отдельном случае, в зависимости от типа производства и технического процесса. Улучшение качества приточного и вытяжного воздуха достигается за счет того, что датчики для контроля влажности, температуры и концентрации загрязняющих веществ в воздухе помещений прикреплены к впускным патрубкам вытяжных воздуховодов, которые подключены к электроприводу вентилятора. Датчик влажности приточного воздуха, подключенный к распылителю, и счетчик нагрева воды, подключенный к распылителю, установлены внутри камеры вентиляции приточного воздуха, а распылитель выполнен в виде секции трубных блоков, к которым прикреплены небольшие распылители воды [3, с.187]. Техническим результатом подобной конструкции является снижение концентрации вредных веществ и обеспечение оптимальных параметров микроклимата в помещениях [9, с.180]. В зависимости от местных климатических условий предъявляются различные требования к теплопроводности конструкций, толщине оконных стекол, мощности отопительных приборов и кондиционеров, частоте воздухообмена, поперечному сечению воздуховода и т.д. Весь комплекс этих показателей обеспечивает надежные и комфортные микроклиматические условия в зимний холод и летнюю жару.

В помещениях с отклонениями от допустимых параметров микроклимата требуются меры по реконструкции, улучшению или повышению эффективности следующих технических систем безопасности, которые отвечают за проектирование микроклимата в помещении:

Заключение

В итоге можно сделать вывод: здание - это совокупность помещений, представляющих собой ограниченный объем, в котором происходит жизнедеятельность человека. Процесс жизнедеятельности сопровождается взаимодействием человека со средой окружающего его пространства. Правильная организация помещений, микроклимата в них, всего здания открывает возможность создания безопасных и эффективных условий для пребывания в них людей. Внутренняя среда помещения, проявляющаяся в множестве факторов, воздействующих на человека, называется микроклиматом помещения.

Среди факторов внутренней среды мы выделим комплекс микроклиматических условий, оказывающих наиболее ощутимое физиологическое воздействие на человека. К ним относятся тепловые условия в помещении и состав воздуха в помещении. Среда, которая не содержит раздражающих и возбуждающих факторов, мешающих физической и умственной работе, а также отдыху, называется комфортной. Использование оптимальных параметров микроклимата целесообразно и экономически оправдано не во всех помещениях. Поэтому в национальных стандартах часто используется понятие допустимых параметров, которые представляют собой разумные пределы, при которых отсутствует негативное воздействие на организм человека.

Список литературы