Характеристика воздушной среды

Характеристика воздушной среды

Воздушная среда - компонент среды обитания человека, представляющий собой некоторый объем окружающего воздуха, состав и свойства которого оказывают непосредственное влияние на физиологические процессы и подлежат гигиеническому нормированию.

Производственное помещение - пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, где находятся рабочие места.

Обеспечение чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочей зоне производственных помещений является одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда.

Сегодня мы нуждаемся в знании объективных показателей и процессов формирования биопозитивной воздушной среды, которая была бы близка по своим качествам природному «свежему» воздуху и химически, физически и биологически «чистому» воздуху. Поскольку такой воздух благоприятен для жизни, то его целесообразно назвать «живым».

В производственном помещении необходимо создавать и поддерживать такое состояние воздушной среды, которое является биологически позитивным для человеческого организма, а, следовательно, может быть результатом эффективного и производительного труда.

Исходя из теории адаптации и эволюции человека, воздушная среда производственных помещений должна иметь сходные свойства с чистым свежим природным воздухом природы тех мест, где климат считается здоровым и зачастую даже используется для лечения методами климатотерапии. Это горный, морской, лесной и степной воздух.

Таким образом, зная типичные свойства природной воздушной среды, используемой для лечения, можно идентифицировать наиболее характерные черты воздушной среды производственных помещений [3, с. 96].

Во-первых, такой воздух практически не должен содержать техногенных химических и физических загрязнений, т.е. в определенном смысле слова быть чистым.

Во-вторых, его температурные параметры близки к оптимальным, а относительная влажность не должна достигать 100%.

В-третьих, всеобщим характерным показателем воздушной среды должна являться его высокая бактерицидность, определяющая столь же высокую бактериальную чистоту.

В-четвертых, существенным показателем воздуха является определенный спектральный состав аэроионов.

В-пятых, значительным показателем является наличие определенный спектральный и химический состав аэрозолей конденсации.

Всем хорошо известна роль солей натрия, калия, магния и кальция для поддержания жизни и функционирования различных физиологических процессов живого организма. Менее известным является факт, что эти химические элементы практически в том же порядке в виде гидратированных ионов распространяются в земной атмосфере и играют очень важную роль в регулировании качества природного воздуха, его влажности и процессов выпадения осадков.

Если еще учесть природную бета-активность калия-40, то наличие данных вышеназванных химических элементов (естественно, в определенных количествах и формах) в воздухе обязательно должно являться одним из факторов формирования воздушной среды производственных помещений.

ВЛАЖНОСТЬ

Если человек занимается физическим трудом, то он выделяет пот. Тот, кто не выделяет видимого пота, также выделяет влагу (водяной пар), причем среднее количество этой влаги составляет около 900 г в сутки. Около трети этого количества выдыхается через легкие, остальная часть выделяется кожей. С другой стороны, человеческий организм требует, чтобы выделяемая влага возмещалась не только впитыванием ее из жидкостей и пищи, поступающих в желудок, но и при дыхании через легкие.

Поэтому очень важно, чтобы состояние воздуха в помещении допускало дальнейшее насыщение воздуха водяными парами, выделяемыми находящимися в помещении людьми, которые только при этом условии могут чувствовать себя хорошо. Окружающий нас воздух будет поглощать водяной пар до тех пор, пока не будет достигнуто такое насыщение, после которого любое дополнительное количество водяного пара начнет выпадать в виде конденсата: воздух с очень высоким содержанием водяного пара не может поглотить излишнее количество водяного пара, выделяемого человеком. Это вызывает обильное потение и утомление, так как дыхание становится все более тяжелым, и организм, пытаясь компенсировать потерю влаги, выделяемой при чрезмерном потении, поглощает все больше и больше жидкости. Такое состояние воздуха преобладает в жаркие летние месяцы.

Влияние влажности воздуха на теплообмен человека зависит от основных параметров микроклимата: температуры воздуха и теплового излучения.

Высокая влажность в сочетании с высокой температурой ухудшает теплообмен человека с окружающей средой, что приводит к перегреву организма.

Наиболее оптимальной считается относительная влажность воздуха в диапазоне от 30 до 60%. Верхняя граница влажности составляет около 70%.

Превышение указанных параметров влажности воздуха в условиях как высоких, так и особенно относительно низких температур крайне нежелательно. При низком вла-госодержании воздуха, характерном для холодного периода, возрастает отдача тепла человеком за счет интенсивного испарения влаги с поверхности тела, высыхают поверхности слизистых оболочек дыхательных путей, что способствует прониканию болезнетворных микроорганизмов в органы дыхания, восприимчивости организма к простуде и другим заболеваниям.

Воздух с очень низким содержанием водяного пара также оказывает неблагоприятное воздействие на кожу человека: она становится сухой, шероховатой и может растрескиваться от натяжения. Очень сухой воздух обычно бывает зимой в теплых помещениях. Нижняя граница влажности составляет около 20%. При более низких значениях влажности существенно возрастает дискомфорт и опасность заболевания ринитами и фарингитами у людей, постоянно находящихся в условиях пониженной влажности воздуха в помещении.

Для того чтобы избежать вредного влияния чрезмерной влажности или, наоборот, сухости воздуха, его необходимо осушать в летние месяцы, и увлажнять зимой. Этот двусторонний процесс и является одной из основных функций системы кондиционирования воздуха.

ПОДВИЖНОСТЬ

Температура и относительная влажность воздуха не определяют полностью теплофизическое состояние среды. Немаловажное значение играет подвижность воздуха.

Отсутствие движения воздуха в помещении или чрезмерно низкие его значения ассоциируются с плохой вентиляцией. Причина неприятного самочувствия в плохо вентилируемом помещении объясняется тем, что при отсутствии движения воздуха вокруг тела человека образуется тонкая неподвижная воздушная оболочка, которая быстро насыщается парами воды, принимает его температуру и уменьшает теплоотдачу.

Легкое движение воздуха сдувает обволакивающий человека насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха.

Если температура окружающей среды ниже температуры тела человека, то с повышением подвижности воздуха потеря тепла человеком возрастает. Для сохранения комфортных условий необходимо либо увеличить относительную влажность воздуха, уменьшив тем самым испарение, либо увеличить его температуру.

В то же время чрезмерная подвижность воздуха, особенно в условиях охлаждения, вызывает увеличение теплопотерь конвекцией и испарением и способствует быстрому охлаждению организма.

Значение подвижности воздуха выбирается в зависимости от характера деятельности человека. Подвижность воздуха, кроме того, оказывает существенное влияние на состояние внутренней среды помещения: распределение температур и влажности по объему помещения, наличие застойных зон и т.д. Подвижность воздуха зависит от способа организации воздухообмена, типа воздухораспределительного устройства, скорости выпуска воздуха и его расхода. Влияние подвижности воздуха на комфортное состояние человека необходимо рассматривать в совокупности с температурой и влажностью воздушной среды помещения.

Таблица 1.6 Рекомендуемые скорости движения воздуха в помещении по данным некоторых авторов

Рекомендации наиболее известных авторов в отношении минимально необходимой, максимально допустимой и оптимальной подвижности воздуха в помещении представлены в табл. 1.6. Рекомендации по скорости движения воздуха даны в зависимости от температуры воздуха в помещении.

В кондиционируемых помещениях при высокой температуре воздуха летом существенное повышение его подвижности недопустимо, так как вызывает ощущение дискомфорта (табл. 1.7).

При температуре воздуха 23-24 °С следует считать допустимой скорость движения воздуха до 0,15 м/с.

Еще одним важным компонентом комфортного состояния является динамика изменения скорости движения воздуха. Установлено, что люди более чувствительны к изменениям скорости воздушных потоков, чем к силе самих потоков. Существуют нормативные ограничения изменений скорости воздушных потоков, при этом вводится термин "интенсивность турбулентности". Эта задача представляется весьма сложной и не до конца еще проясненной. Описанные комфортные условия среды должны поддерживаться в рамках так называемой "занятой зоны". Эта зона обычно располагается на расстоянии 0,6 м от всех стен, дверей и окон в помещении до высоты 1,8 м от пола.

Таблица 1.7 Распределение оценок теплоощущений в исследованиях kollmar при изменении подвижности воздуха и температуре в помещении 23-24°С

ГАЗОВЫЙ СОСТАВ

Воздушный комфорт человека в закрытом помещении определяется качественной характеристикой комнатного воздуха, которая во многом зависит от количества поступающего свежего атмосферного воздуха. Жалобы на духоту и "нехватку кислорода" отмечаются нередко как в помещениях с недостаточным естественным воздухообменом, так и в помещениях, уже оснащенных различными системами вентиляции и кондиционирования воздуха. При анализе причин ощущения несвежести воздуха в закрытых помещениях, как правило, решается вопрос: каким должен быть воздухообмен, чтобы был обеспечен оптимальный газовый состав воздуха в помещениях?

Таблица 1.8 Допустимые значения концентрации углекислого газа ( СО2) в воздухе помещения

Рекомендуемый в работах большинства исследователей объем свежего воздуха, который необходимо подавать в помещения, установлен на основании количества углекислоты, выделяемой человеком при дыхании в единицу времени. Эта величина зависит от нескольких переменных: температуры воздуха в помещении, возраста человека, его деятельности.

В условиях комфортного кондиционирования, когда газовый состав изменяется главным образом в результате жизнедеятельности людей, критерием санитарного состояния воздуха служит содержание в нем углекислого газа (СО2). Допустимые значения концентрации СО2 в помещении показаны в табл. 1.8.

В обычных условиях в состоянии покоя человек поглощает в час около 19 л кислорода и выделяет около 16 л углекислого газа.

Действие углекислого газа на организм человека хорошо известно. Он участвует в регуляции дыхания, кровообращения, газообмена и т.д.

Избыток и недостаток СО2 во вдыхаемом воздухе одинаково вредно отражаются на состоянии организма. При недостатке СО2, когда его допустимая концентрация КСО2< 0,03%, расстраивается работа указанных органов, а при избытке, когда КСО2> 1,5%, ощущаются наркотическое действие, головные боли и т.п. Установлено, что работоспособность и основные физиологические функции организма значительно не изменяются, если во вдыхаемом воздухе КСО2 = 0,5-1,5%. Комфортной же зоне соответствуют: КСО2 = 0,04-0,5%.