Отдача тепла организмом человека происходит вследствие: конвекции, излучения и испарения.
9. Отдача тепла через контактные поверхности
Отдача тепла через контактные поверхности (вследствие теплопроводности) и конвекцию с открытых частей тела человека и поверхности одежды .
Кол-во тепла, отдаваемое вследствие конвекции по закону охлаждения Ньютона:
- площадь поверхности тела человека
- коэффициент теплоотдачи [Вт/м2]. , тем больше чем больше скорость движения ветра
- t одежды.
Теплообмен эффективен при температуре одежды больше температуры воздуха, при V>0. При увеличении температуры воздуха теплоотдача прекращается => в горячих цехах конвективный теплообмен не эффективен.
. Кол-во тепловой энергии передаваемой путем излучения, определяется законом Стефана-Больцмана
- эффективная излучаемая площадь
- излучательная способность внешней одежды
- постоянная Стефана-Больцмана.
Тод - одежды
Токрсреды - излучаемых поверхностей
Теплообмен эффективен Тод > Токрсреды
Излучение теплоты организмом происходит, если температура поверхностей, которые окружают человека, ниже чем температура одежды. Если Токрсреды > 35 то теплоотдача за счет излучения прекращается, и возникает обратный процесс нагревания.
Потери тепла за счет испарения. Теплообмен за счет испарения и потовыделения с поверхности кожи.
Тепло, которое отдается организмом человека, зависит от t, относительной важности, и скорости ветра. Если относительная влажность меньше 100% и V>0 то есть .
Часть тепла в организме затрачивается на нагревания воздуха и еды.
- влагоемкость воздуха. Кол-во водяного пара в граммах, которое приходится на 1кг сухого воздуха.
В состоянии покоя при t=18-20оС теплоотдача организма человека составляет
=45%
=20%
=5%
=30%
Нормальные условия, отвечающие конкретному виду работы, обеспечивается тепловым балансом, то есть температура тела = const.
S=0 - тепловой комфорт.
Вследствие большой температуры:
Тепловой/солнечный удар
Судороги
Обезвоживание организма
Нарушение солевого баланса.
Вследствие низкой температуры:
Невриты
Радикулиты
Менингит
При tтела=24оС наступает смерть
ГОСТ 12.1.00588 «Общие санитарные и гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»
Границы изменений параметров метеоусловий в производственных помещениях
|
Параметр |
Оптимальные |
Допустимые |
|
|
Скорость |
0,1-0,4 |
0,1-0,6 |
|
|
Температура |
16-25 |
13-29 |
|
|
Влажность |
40-60 |
До 75 |
Излишняя тепловая энергия и защита от ее влияния на организм человека.
60% всего тепла теряется за счет инфракрасного излучения.
Длина волны обуславливает разную глубину проникновения лучей. В связи с чем существует 3 зоны:
А. - коротковолновые лучи, поглощаются кровью, хрусталиком глаза, подкожной жировой клетчаткой. Под их действием разогревается кожа, возникает тепловой удар и катаракта.
Б. длинноволновые лучи, поглощаются слизистой оболочкой, роговицей глаза, конективиты, ожег сетчатки, снежная слепота.
В. можно сразу ослепнуть
На производстве допускается .
А - эмпирический коэффициент для поверхности, которая облучается.
А=
Длина волны в мкм с максимальной энергией теплового излучения определяют по закону Вина
поверхности в кельвинах.
ДСМ 3.3.6.042-99 регламентирует интенсивность теплового облучения рабочих.
Интенсивность теплового облучения =< 35 Вт/м2 > 50% тела может быть открыто
Интенсивность теплового облучения =< 70 Вт/м2 > 25-50% -||-
Интенсивность теплового облучения =< 100 Вт/м2 > меньше 25% -||-
Интенсивность теплового облучения =< 140 Вт/м2 меньше 25% -||- + обязательное использование средств защиты тепла и глаз.
Для защиты людей от лучистой энергии применяют:
Теплоизоляция горячих поверхностей. Температура на поверхности теплоизоляции не должна превышать 45оС
Охлаждение теплоизолированных поверхностей водой
Экранирование источников излучения
Воздушная душевая
Меры индивидуальной защиты (защитная одежда)
Организация рационального теплового режима, труда и отдыха
10. Вентиляция
Назначение - удалять излишки влаги, тепла и пыли.
Вентиляция может быть обменная и местная.
Основа действия разность давлений снаружи и внутри.
Коэффициент воздухообмена - сколько раз в течение рабочей схемы нужно проветривать помещение. Вентиляция может быть приточная и вытяжная. Естественная вентиляция - аэрация.
Вентиляция - комплекс взаимосвязанных процессов предназначенных для создания организованного воздухообмена производственных помещений.
Вентиляция может быть механическая (осуществляется помощью вентиляции) и естественную (разность давлений снаружи и внутри).
По месту действия вентиляция делится на общеобменную и местную.
Кратность воздухообмена -
L - требуемый объем воздуха для удаления из помещения вредного фактора.
Общие обменные системы могут быть приточные, вытяжные, приточно-вытяжние. Приточно-вытяжная естественная вентиляция называется аэрация.
L1 - объем воздуха, в метрах кубических в час, который требуется для удаления углекислоты.
Числитель - кол-во углекислоты выделяющейся в помещении. х1 и х2 - концентрация углекислоты в наружном воздухе и в помещении соотвественно.
L2 - объем воздуха, в метрах кубических в час, который требуется для удаления вредных паров, газов и пыли.
Числитель - кол-во вредных паров, газов и пыли выделяющихся в помещении. с2 - предельно допустимая концентрация вредных паров, газов и пыли в миллиграммах на метр кубический. с1 - предельно допустимая концентрация вредных паров, газов и пыли в наружном воздухе.
L3 - объем воздуха, в метрах кубических в час, который требуется для удаления влагоизбытков.
Числитель - кол-во вредных влаги испаряющейся в помещении. - плотность воздуха в помещении кг/м3. - влагосодержание воздуха удаляемого и приточного воздуха соответственно, в граммах на кг сухого воздуха.
L4 - объем воздуха, в метрах кубических в час, который требуется для удаления излишней теплоты.
- кол-во избыточной теплоты в ватах.
- плотность воздуха в помещении кг/м3.
- удельная теплоемкость воздуха Дж/(кг*К)
- Т вытяжного и приточного воздуха.
11. Аэрация и канальные системы
Здания бывают фонарные (Ф) и безфонарные (б/Ф). Высокие здания на крышах имеют светоаэрационный фонар. Безфонарные здания - естественная вентиляция.
В фонарных зданиях вентиляция происходит в малых объемах
При естественной вентиляцией давление обуславливающее воздухообмен в помещении определяется как разность гидростатических давлений столбов воздуха
Для второго рисунка
Для первого
h - расстояние между верхним и нижним выводом
h' - расстояние между потолком и полом в безфонарных зданиях
При аэрации - управляемом естественном воздухообмене в фонарных и безфонарных зданиях, воздух в помещениях поступает и удаляется через проемы в наружных ограждениях или фонарях. В гравитационных канальных системах при приточной естественной вентиляцией наружный воздух поступает через заборные шахты затем в каналы в стенах здания и транспортируются в помещениях.
Pmax в безфонарных зданиях равно
В фонарных зданиях наружный воздух поступает через фрамуги, которые предусматривают два ряда створок - нижний ряд 0.3м-1.8м и верхний - ряд 3-4м. Фрамуги в оконных проемах и фонаре снабжены механизмами управления воздухообменом.
В теплое время года открывают аэрационные проемы в нижнем и верхнем рядах, независимо от направления ветра в холодное только в вернем ряду. При воздействии ветра в холодное время аэрационные отверстия с наветренной стороны, а с подветренной открываются.
В теплый период года площадь открытия аэрационных проемов >=30% общей площади аэрационных проемов, а в холодный =<10%.
Расстояние между плоскостями равных давлений и серединой вытяжного и приточного проемов в фонарных зданиях
- рассчитывается через Т.
- определяется с учетом категории рабочего помещения по ГОСТу.
- по термотетру
Расчет аэраций. Цель - определение необходимой площади приточных и вытяжных проемов. Расчет выполняют исходя из уравнения обмена
Расчет аэрации выполняют для теплого периода года как наиболее неблагоприятного периода для работы аэрации.
12. Балансы: баланс тепла, баланс воздухообмена
Цель аэрации - определение необходимой площади приточных и вытяжных проемах.
Определяют требуемый воздухообмен
Определяют общее избыточное гравитационное давление фонарных зданий или максимальное в безфонарных
фонарные здания
безфонарные здания
Находят скорость движения воздуха в аерационных проемов можно определить по проемам скорость нижних проемов
мю - коэффициент потери скорости, зависит от конструкции проема и угла открытия проема альфа.
Можно скорость движения воздуха в нижнем проеме
аналогично скорость верхних проеме
Вычисляют составляющую гравитационного давления(напора воздуха) обеспечивающего приток
Составляющие, обеспечивающие вытяжку
Находят необходимую площадь вытяжных проемов
a-аэродинамический коэффициент зависящий от конфигураций здания, для прямоугольной = 0.7-0.85 для наветренной стороны, 0,3-0,45 для подветренной.
13. Освещенность
Освещенность открытого места в пасмурный день 1-2*10^3 люксов, яркость 40 кандел/м^2. Для расчета освещения имеют значение отражающая, поглощающая и пропускающая способность тел.
Основная задача освещения на предприятии: должна быть равномерно распределена яркость на рабочей поверхности. В поле зрения не должно быть прямой и отраженной блестящести.
Наше зрение обладает адаптацией и аккомодацией, адаптация - способность глаза менять чувствительность, аккомодация - способность приспособиться к виденью на разном расстоянии и углом
По функциональному назначению бывают рабочие, аварийное, охранное, дежурное, эвакуационное…
В зависимости от природы источника света:
Природное
Точечное
Комбинированная
Нормируется по величине КПО (коэффициент природного освещения)
Лампы:
ЛД - лампы дневного света.
ЛБ - лампы белого света. Наиболее экономные
ЛКБ - лампы холодного белого света.
ЛДЦ - с улучшенной передачей цвета. Цветные
ЛЕ - лампы близкие к солнечному свету по спектру. Цветные
Дксн - ксеноновые. На производствах где разряженный воздух.
Днат - натриевые, высокого давление. -//-
Метало-галогеновые. -//-
Нормирование и оценка природного и точечного освещения
В помещениях с верхним или комбинированным освещением нормируется среднее значение КПО на рабочей поверхности, не ближе 1 метра от стен.
В бытовых помещениях значение КПО может быть больше либо равным 0.25%.
Нормируется также
Показатель заслепленности P = 20-60%
Коэффициент пульсации освещенности 10-20%.
Показатель дискомфорта М, только для жилых зданий
Минимальная нормируемая освещенность
Основы расчета рабочего освещения:
Метод светового потока
Sп - площадь освещаемого помещения, к - коэффициент запаса, z - коэффициент минимальной освещенности, nсв - светильники, n - коэффициент использования светового потока в зависимости от индекса помещения, высоты подвеса светильников - H, коэффициентов отражения стен и потолка.
i=ab/H(a+b)
Точечный метод Е
,
Ia - сила света заданная для условной лампы со световым потоком в 1000 люменов, alfa - угол между вертикальной плоскостью и направлением светового потока на освещаемую точку. Относительная освещенность Л=Ia*cos^3(alfa)- соответствует освещенности точки "а" расположенной на том же луче, но на плоскости, по отношению к которой высота установки светильника = 1м. e=Л/H^2 - условная освещенность. E=ф*е/1000h^2.
Пространственные изолюксы - строят для каждого типа светильника, показывают условную горизонтальную освещенность е являющиеся функции d,h.
Порядок расчета освещенности по точечному методу:
Выбрать тип и размещение светильников, и высоту их подвеса Hсв
Вычертить в масштабе план помещения со светильниками. На план нанести контрольную точку и найти расстояние d от нее до проекции светильников
По изолюксам найти условную освещенность е от каждого светильника
Вычислить общую условную освещенность (сумма е от всех светильников)
Рассчитать горизонтальную освещенность в контрольной точке по формуле
Е=(Ф*мю * SUM(e))/(1000*K)
где мю - 1.1 - 1.2 - коэффициент учитывающий дополнительную освещенность от удаленных светильников, К - коэффициент запаса - 1,3-1,5 в зависимости от периодичности чистки светильников. Если мощность источника света предварительно не выбрана то
Ф = Еn*(К/мю)*SUM(e).
Расчет по удельной мощности используется для помещений большой площади при равномерном освещении (прикидочный метод) - Wy=W/sp - W - мощность источников света всех осветительных установок, Sp - освещаемая площадь.