Учебное пособие: Сертификация систем обеспечения микроклимата

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра

«Машиноведение и сертификация

транспортной техники»

Ю.П. Чепульский

СЕРТИФИКАЦИЯ СИСТЕМ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА

Учебное пособие для студентов специальности

«Стандартизация и сертификация»

Москва – 2006

УДК 389:628.8

Ч–44

Чепульский Ю.П. Сертификация систем обеспечения микроклимата: Учебное пособие – М.: МИИТ, 2006 . – 95 с., ил. 28.

Изложены основы измерений и нормирования параметров микроклимата в кабинах управления подвижного состава – одного из сертифицируемых факторов, определенных стандартом СТ ССФЖТ ЦТ-ЦП 129-2002.

Предназначено для студентов специальности 200503 «Стандартизация и сертификация» и полезно студентам всех специальностей университета при изучении и разработке соответствующего раздела дипломного проект.

Рецензенты:        Бекасов В.И. – доцент РГОТУПС

                            Шатунова Г.И. – доцент МИИТ

1. О принятии и введении в действие Правил сертификации. Постановление Госстандарта России №17 от 5 августа 1997 г.

2. СТ ССФЖТ ЦТ–ЦП 129–2002. Локомотивы, моторвагонный и специальный подвижной состав железных дорог/ Кабины, салоны, служебные и бытовые помещения/Методика испытаний по показателям систем обеспечения микроклимата. (Указание № Р–634у от 25 июня 2003 г.).

3. О создании Системы сертификации работ по охране труда в организациях. Постановление Минтруда России №28 от 24 апреля 2002 г.

4. О создании подсистемы добровольной сертификации работ по охране труда в организациях железнодорожного транспорта. Указание МПС России №Н–829у от 6 августа 2003 г.

5. ГОСТ 12.1.005–88 ССБТ. Общие санитарно–гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

6. ГОСТ 30494–96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

7. СанПиН 2.2.4.548–96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.

8. Р 2.2.755–99 Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса.

9. Методическое руководство по организации рациональных режимов труда и отдыха для строителей, работающих в различных климатических зонах страны/ВНИПИ труда в строительстве Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 1979.

10. СНиП 23–01–99 «Строительная климатология»

11. ЦСР – 611 «Положение о порядке проведения аттестации рабочих мест по условиям труда на предприятиях железнодорожного транспорта».

2. Общие положения

Производственный микроклимат относится к гигиеническим факторам, оказывающим непосредственное влияние на самочувствие, работоспособность и здоровье трудящихся.

Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:

– температура воздуха,

– температура поверхностей,

– относительная влажность воздуха,

– скорость движения воздуха,

– интенсивность теплового облучения

Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

На основе нормативных документов, с помощью технических средств (естественная или механическая вентиляция, системы кондиционирования воздуха) в производственных помещениях можно обеспечивать практически любые параметры микроклимата. Это обуславливает повышенные требования к выбору задаваемых параметров микроклимата и к их гигиенической оценке.

Строительство крупных корпусов, в которых сосредотачиваются различные по характеру тепловыделений технологические процессы, приводит к формированию в производственных помещениях зон с различными сочетаниями факторов микроклимата и их параметров. В этих условиях конкретная оценка микроклимата на отдельных рабочих местах и в целом по помещениям значительно усложняется, что обуславливает необходимость применения комплексной гигиенической оценки.

Настоящее учебное пособие раскрывает комплексную программу сертификации параметров всех факторов производственного микроклимата с учетом нормативных требований, характера и организации труда и имеет практическую направленность.

Нормативной базой для определения и нормирования показателей микроклимата являются следующие документы:

1. ГОСТ 12.1.005–88 ССБТ. Общие санитарно–гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

2. ГОСТ 30494–96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

3. СанПиН 2.2.4.548–96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.

4. Р 2.2.755–99. Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса.

5. ЦУВСС–6/2. Методические рекомендации по аттестации рабочих мест по условиям труда на предприятиях железнодорожного транспорта.

3. Термины и определения

1. Холодный период года – период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха равной +10°С и ниже.

2. Теплый период года – период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10°С.

3. Среднесуточная температура наружного воздуха – средняя величина температуры наружного воздуха, измеренная в определенные часы суток через одинаковые интервалы времени.

4. Тепловая нагрузка среды (ТНС) – сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата (температура, влажность, скорость движения воздуха, тепловое облучение), выраженное одночисловым показателем в °С.

5. Разграничение работ по категориям осуществляется на основе интенсивности общих энерготрат организма в ккал/ч (Вт).

6. Сертификация – основной достоверный способ доказательства соответствия продукции (процесса, услуги) заданным требованиям.

4. Характеристика категорий работ

Требования к параметрам микроклимата конкретного рабочего места определяются затратой физического труда, характеризующейся соответствующей теплопродукцией организма и классифицируется по категориям.

К категории Iа относятся работы с интенсивностью энерготрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо– и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.).

К категории Iб относятся работы с интенсивностью энерготрат 121–150 ккал/ч (140–174 Вт), проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах профессий и т.п.)

К категории IIа относятся работы с интенсивностью энерготрат 151–200 ккал/ч (175–232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятиях, в прядильно–ткацком производстве и т.п.)

К категории IIб относятся работы с интенсивностью энерготрат 200–250 ккал/ч (233–290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10кг и сопровождающихся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных, литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

К категории III относятся работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал/ч (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

5. Гигиенические требования к микроклимату

В процессе теплообмена основную роль играет терморегуляция. Терморегуляцией называется способность организма человека регулировать теплообмен с окружающей средой и сохранять температуру тела постоянной на уровне 36,6°С (±0,5°С) вне зависимости от внешних условий и тяжести выполняемой работы. Ею регулируется отдача тепла в окружающую среду в виде инфракрасного излучения (радиация), нагрева воздуха, омывающего тело (конвекция), испарения пота с поверхности тела, а также посредством контакта тела с окружающими предметами (кондукция).

Сопоставление эффективности перечисленных путей теплообмена показано на рис. 5.1: 1 – конвекцией Q_КВ 5%, 2 – испарением влаги Q_ВЛ 25% , 3 – кондукцией Q_КД 30% и 4 – излучением Q_РД 45%. Теплообмен при дыхании и переваривании пищи учтен в конвективном теплообмене.

Отдача тепла перечисленными путями, кроме испарения, может осуществляться при условии, если температура тела выше температуры окружающей среды. В противном случае теплоотдача осуществляется исключительно испарением пота.

Соотношение теплоотдачи между перечисленными путями меняется в зависимости от сочетания метеорологичеких факторов при постоянстве отдаваемого тепла в процессе не меняющейся категории тяжести труда. При тяжелой физической работе (категория III) и повышенной температуре воздуха потоотделение может возрасти до 1,5 л/ч (на испарение 1 л пота расходуетя около 880 ккал). При этом интенсивность теплоотдачи зависит от влажности и скорости движени воздуха.

Рис. 5.1 Относительные доли путей теплообмена

При высокой относительной влажности (более 75%) может наступить перегрев организма, вызванный нарушением терморегуляции. Такое явление характеризуется повышением температуры тела, обильным потоотделением, учащением дыхания и повышением пульса и, следовательно, дополнительной нагрузкой на сердечно–сосудистую систему. Кроме того, при перегреве организма нарушается водно–солевой обмен, что может привести к тепловому удару с потерей сознания и повышением температуры тела до 40–41°С.

Длительное и интенсивное воздействие низкой температуры приводит к расстройству капиляров и мелких артерий, что проявляется в виде озноба пальцев, мочек ушей и организма в целом. Переохлаждение организма провоцирует заболевание периферической нервной системы и проявляется в виде пояснично–кресцового радикулита, обострения ревматических болезней, заболеваний дыхательных путей и легочного аппарата и др.

Условие комфорта метеорологических условий определяется равенством вырабатываемого человеком и отводимого в атмосферу тепла:

.             (5.1)

При этом микроклимат может оцениваться как нагревающий при накоплении тепла более 0,87 кДж/кг или охлаждающий – при дефиците тепла более 0,87 кДж/кг и подразделяется на оптимальный и допустимый.

Санитарные правила СанПиН 2.2.4.548–96 устанавливают гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест производственных помещений с учетом интенсивности энерготрат работающих, времени выполнения работы, периодов года и содержат требования к методам измерения и контроля микроклиматических условий.

5.1 Оптимальные условия микроклимата

Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8–часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции. Они создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, но на которых выполняются работы операторского типа, связанные с нервно–эмоциональным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и др.). Перечень других рабочих мест и видов работ, при которых должны обеспечиваться оптимальные величины микроклимата определяются Санитарными правилами по отдельным отраслям промышленности и другим документам, согласованными с органами Государственного санитарно–эпидемиологического надзора в установленном порядке.

Таблица 5.1

Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Оптимальные параметры микроклимата на рабочих местах должны соответствовать величинам, приведенным в табл. 5.1, применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года.

5.2 Допустимые условия микроклимата

Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8–часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия, к понижению работоспособности.

Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины.

Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 5.2, применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года.

При обеспечении допустимых величин микроклимата на рабочих местах перепад температуры воздуха не должен превышать:

– по высоте 3°С;

– по горизонтали, а также ее изменения в течение смены:

-при категориях работ Iа и I6 – 4°С,

-при категориях работ IIа и IIб – 5°С,

-при категориях работ III – 6°С.

При этом абсолютные значения температуры воздуха не должны выходить за пределы величин, указанных в табл. 5.2 для отдельных категорий работ.

При температуре воздуха на рабочих местах 25°С и выше максимально допустимые величины относительной влажности воздуха не должны выходить за пределы:

-  70% при температуре воздуха 25°С

-  65% при температуре воздуха 26°С

-  60% при температуре воздуха 27°С

-  55% при температуре воздуха 28°С

При температуре воздуха 26–28°С скорость движения воздуха, указанная в табл. 5.2 для теплого периода года, должна соответствовать диапазону:

-  0,1–0,2 м/с при категории работ Iа;

-  0,1–0,3 м/с при категории работ Iб;

-  0,2–0.4 м/с при категории работ IIа;

-  0,2–0,5 м/с при категории работ IIб и III.

В производственных помещениях, в которых допустимые нормативные величины показателей микроклимата невозможно установить из–за технических требований к производственному процессу или экономически обоснованной нецелесообразности, условия микроклимата следует рассматривать как вредные и опасные.

В целях профилактики неблагоприятного воздействия микроклимата должны быть использованы защитные мероприятия (например, системы местного кондиционирования воздуха, воздушное душирование, компенсация неблагоприятного воздействия одного параметра микроклимата изменением другого, спецодежда и другие средства индивидуальной защиты, помещения для отдыха и обогревания, регламентация времени работы, в частности, перерывы в работе, сокращение рабочего дня, увеличение продолжительности отпуска, уменьшение стажа работы и др.).

5.3 Интенсивное тепловое облучение

Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих на рабочих местах от производственных источников, нагретых до темного свечения должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 5.3.

Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих от источников излучения, нагретых до белого и красного свечения (раскаленный или расплавленный металл, стекло, пламя и др.) не должны превышать 140 Вт/м². При этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Таблица 5.3

Допустимые значения интенсивности теплового облучения поверхности тела от производственных источников

При наличии теплового облучения работающих температура воздуха на рабочих местах не должна превышать в зависимости от категории работ следующих величин:

25°С – при категории работ Iа,

22°С – при категории работ IIа,

21°С – при категории работ IIб,

20°С – при категории работ III.

5.4 Определение индекса тепловой нагрузки среды (ТНС–индекса)

Для оценки сочетанного воздействия параметров микроклимата в целях осуществления мероприятий по защите работающих от возможного перегревания рекомендуется использовать интегральный показатель тепловой нагрузки среды (ТНС–индекс).

Индекс тепловой нагрузки среды характеризуется сочетанным действием на организм человека параметров микроклимата (температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения).

ТНС–индекс определяется на основе величин температуры смоченного термометра аспирационного психрометра (t_вл) и температуры внутри зачерненного шара (t_ш).

Таблица 5.4

Величины интегрального показателя тепловой нагрузки среды (ТНС–индекса) для профилактики перегревания организма

Температура внутри зачерненного шара измеряется термометром, резервуар которого помещен в центр зачерненного полого шара. Температура t_ш отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости движения воздуха. Зачерненный шар должен иметь диаметр 90 мм, минимальную толщину и коэффициент поглощения 0,95. Точность измерения температуры внутри шара ±0,5°С.

ТНС–индекс при нормальных условиях рассчитывается по уравнению:

ТНС = 0,7·t_вл + 0,3·t_ш.           (5.2)

ТНС–индекс рекомендуется использовать для интегральной оценки тепловой нагрузки среды на рабочих местах, на которых скорость движения воздуха не превышает 0,6 м/с, а интенсивность теплового облучения – 1200 Вт/м².

Этот индекс соответствует стандарту ИСО 7243–1982[1], в котором он определен как WBGT – Weight Body Global Temperature.

При большой солнечной нагрузке температурный индекс определяется иным выражением:

ТНС = 0,7·t_вл + 0,2·t_ш+0,1·t_в,          (5.3)

где t_в – температура окружающего воздуха.

Однако, в реальных условиях тепловая нагрузка по высоте тела непостоянна, поэтому приходится оценивать взвешенное значение:

      (5.4)

где индексы гол, жив и лод соответственно означают голова, живот и лодыжка.

Метод изменения и контроля ТНС–индекса аналогичен методу измерения и контроля температуры воздуха. Значения ТНС–индекса не должны выходить за пределы величин, приведенных в табл. 5.3.

5.5 Время работы при температуре воздуха на рабочем месте выше или ниже допустимых величин

В целях защиты работающих от возможного перегревания или охлаждения на рабочих местах время пребывания на рабочих местах (непрерывно или суммарно за рабочую смену) должно быть ограничено. При этом среднесменная температура воздуха, при которой работающие находятся в течение смены на рабочих местах и местах отдыха не должна выходить за пределы допустимых величин для соответствующих категорий работ. Обобщенная характеристика режима «время–температура» приведена на рис. 5.2.

Среднесменная температура воздуха (t_сс) рассчитывается по формуле:

,                            (5.5)

где t_i и τ_i – температура воздуха (°С) и время (мин) выполнения работы на соответствующих участках рабочего места; 480 – продолжительность рабочей смены (мин); n – количество точек измерения.

Рис. 5.2 Обобщенные нормы «время–температура»

Остальные показатели микроклимата на рабочих местах должны быть в пределах допустимых величин.

6. Критерии условий труда по показателям микроклимата

6.1 Классификация условий труда

Гигиенические критерии – это показатели, позволяющие оценить степень отклонений параметров производственной среды и трудового процесса от действующих гигиенических нормативов. Классификация условий труда основана на принципе дифференциации указанных отклонений.

Исходя из гигиенических критериев, условия труда подразделяются на 4 класса: оптимальные, допустимые, вредные и опасные.

Оптимальные условия труда (1 класс) – такие условия, при которых сохраняется здоровье работающих и создаются предпосылки для поддержания высокого уровня работоспособности. Оптимальные нормативы производственных факторов установлены для микроклиматических параметров и факторов трудового процесса. Для других факторов условно за оптимальные принимаются такие условия труда, при которых неблагоприятные факторы отсутствуют либо не превышают уровни, принятые в качестве безопасных для нанесения.

Допустимые условия труда (2 класс) характеризуются такими уровнями факторов среды и трудового процесса, которые не превышают установленных гигиенических нормативов для рабочих мест, а возможные измерения функционального состояния организма восстанавливаются во время регламентированного отдыха или к началу следующей смены и не должны оказывать неблагоприятного действия в ближайшем и отдаленном периоде на состояние здоровья работающих и их потомство. Допустимые условия труда условно относят к безопасным.

Вредные условия труда (3 класс) характеризуются наличием вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормативы и оказывающих неблагоприятное действие на организм работающего и/или его потомство.

Таблица 6.1 Классы условий труда по показателям микроклимата для производственных помещений и открытых территорий в теплый период года

* В соответствии с СанПиН 2.2.4.548–96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». При использовании систем лучистого обогрева в холодный период года следует учесть требования к допустимым сочетаниям величин интенсивности теплового облучения, температуры воздуха и других параметров микроклимата.

** В диапазоне интенсивности теплового излучения от 141 до 1000 Вт/м² нагревающий микроклимат следует оценивать по ТНС–индексу.

Вредные условия труда по степени превышения гигиенических нормативов и выраженности изменений в организме работающих подразделяются на 4 степени вредности:

1 степень 3 класса (3.1) – условия труда характеризуются такими отклонениями уровней вредных факторов от гигиенических нормативов, которые вызывают функциональные изменения, восстанавливающиеся, как правило, при более длительном (чем к началу следующей смены) пребывании контакта с вредными факторами и увеличивают риск повреждения здоровья;

2 степень 3 класса (3.2) – уровни вредных факторов, вызывающие стойкие функциональные изменения, приводящие, в большинстве случаев к увеличению производственно обусловленной заболеваемости (что проявляется повышением уровня заболеваемости с временной утратой трудоспособности и, в первую очередь, теми болезнями, которые отражают состояние наиболее уязвимых органов и систем для данных вредных факторов), появлению начальных признаков или легких (без потери профессиональной трудоспособности) форм профессиональных заболеваний, возникающих после продолжительной экспозиции (часто после 15 и более лет);

3 степень 3 класса (3.3) – условия труда, характеризующиеся такими уровнями вредных факторов, воздействие которых проводит к развитию, как правило, профессиональных болезней легкой и средней степени тяжести (с потерей профессиональной трудоспособности) в периоде трудовой деятельности, росту хронической (производственно–обусловленной) патологии, включая повышенные уровни заболеваемости с временной утратой трудоспособности.

4 степень 3 класса (3.4) – условия труда, при которых могут возникать тяжелые формы профессиональных заболеваний (с потерей общей трудоспособности), отмечается значительный рост числа хронических заболеваний и высокие уровни заболеваемости с временной утратой трудоспособности.

Опасные (экстремальные) условия труда (4 класс) характеризуются уровнями производственных факторов, воздействие которых в течение рабочей смены (или ее части) создает угрозу для жизни, высокий риск развития острых профессиональных поражений, в т. ч. и тяжелых форм).

Общие энерготраты можно рассчитать по формуле:

Q = 4·ЧСС – 255,

где Q – общие энерготраты, Вт/м²; ЧСС – среднесменная частота сердечных сокращений.

Таблица 6.2 Классы условий труда по показателю ТНС–индекса (°С) в теплый период года

Отнесение условий труда к тому или иному классу вредности и опасности по показателям микроклимата осуществляется в соответствии с руководством Р 2.2.755–99 «Гигиеническими критериями оценки и классификации условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса».

Температура, влажность, скорость движения воздуха, интенсивность теплового облучения и тепловая нагрузка среды (ТНС) оцениваются в соответствии с СанПиН 2.2.4.548–96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».

6.2 Защита временем при работе в условиях нагревающего микроклимата

Для обеспечения среднесменного термического напряжения работающих на допустимом уровне суммарная продолжительности их деятельности в условиях нагревающего микроклимата в течение рабочей смены не должна превышать 7, 5, 3 и 1 ч соответствующего класса вредности условий труда.

Рекомендуемое ограничение стажа работы в зависимости от класса вредности нагревающего микроклимата также представлено в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Класс условий труда по термической нагрузке

Во избежание общего перегревания и локального повреждения (ожог) должна быть регламентирована продолжительность периодов непрерывного инфракрасного облучения человека и пауз между ними (табл. 6.4).

Рекомендуется принимать на работу в нагревающей среде лиц не моложе 25 лет и не старше 40, обладающих тепловой устойчивостью не ниже средней, определяемой в соответствии с методическими рекомендациями «Способы определения тепловой устойчивости рабочих» (№ 10–11/114, 1988 г. Минздрав СССР).

Таблица 6.4

Регламент работы при ифракрасном облучении*

* С учетом применения спецодежды согласно ГОСТ ССБТ 12.4.176–89 «Одежда специальная для защиты от теплового излучения»; ГОСТ ССБТ12.4.045–87 «Костюмы мужские для защиты от повышенных температур» и использование средств коллективной защиты от инфракрасных излучений».

Доказано, что при работе в условиях нагревающего микроклимата класса 3.3 патологические состояния развиваются в среднем через 15,5 лет, а в условиях 3.4 – через 8 лет стажа работы.

Учитывая сложность реадаптации, дополнительный отпуск желателен, но не к основному, а вторым в году с использованием его для медицинской профилактики.

6.3 Классификация условий труда по показателям охлаждающего микроклимата

Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место изменение теплообмена организма, приводящее к образованию общего или локального дефицита тепла в организме (> 0,87 кДж/кг) в результате снижения температуры «ядра» и/или «оболочки» тела (температура «ядра» и «оболочки» тела – соответственно температура глубоких и поверхностных слоев тканей организма).

Класс условий труда при работе в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом (при отсутствии теплового облучения) определяется по табл. 6.5 применительно к работающим, одетым в комплект «обычной одежды» с теплоизоляцией 1 кло.

При работе в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом по согласованию с территориальными центрами Госсанэпиднадзора класс условий труда может быть снижен (не ниже класса 3.1) при условии соблюдения режима труда и отдыха и обеспечения работников одеждой с соответствующей теплоизоляцией.

Таблица 6.5

Класс условий труда по показателю температуры воздуха (°С, нижняя граница) при охлаждающем микроклимате

* Характеристику категорий работ см. раздел 4

** Применительно к 3 классу условий труда приведена температура воздуха, °С.

Для работающих в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом и при наличии источников теплового облучения класс условий труда устанавливается по показателю «тепловое облучение» (табл. 6.5), если его интенсивность выше 1000 Вт/м².

При тепловом облучении от 141 до 1000 Вт/м²оценка условий труда проводится (специалистами по гигиене труда) на основе определения конкретной термической нагрузки на организм.

Класс условий труда при работах на открытой территории в холодный период года и в не отапливаемых помещениях определяется по табл. 6.6, в которой представлены критерии для разных климатических зон.

Согласно ЦСР–611 «Положение о порядке проведения аттестации рабочих мест по условиям труда на предприятиях железнодорожного транспорта» и ЦУВСС 6/2 «Методические рекомендации по аттестации рабочих мест по условиям труда на предприятиях железнодорожного транспорта», измерение фактической температуры на открытой территории в холодный период года не проводится. Фактические величины принимаются согласно таблице «Климатические параметры», СНиП 23–01–99 «Строительная климатология», (табл. П1).

Таблица 6.6

Классы условий труда по показателю температуры воздуха для открытых территорий в холодный период года и неотапливаемых помещениях

Приведенные температуры рассчитаны на человека, работающего в спецодежде с расчетной теплоизоляцией, с учетом работ средней тяжести и соответствующей регламентацией времени непрерывного пребывания в охлаждающей среде (не более 2–х часов непрерывно).

В табл. 6.6 указана температура относительно спокойного воздуха. Для расчета фактической температуры воздуха учитывается скорость ветра на рабочем месте. Температура воздуха увеличивается на 2,2°С на каждый 1 м/с увеличения скорости.

При температуре воздуха минус 40°С и ниже необходима защита органов дыхания.

Одновременно с применением специальной одежды необходимо соблюдение должной регламентации времени работы в неблагоприятной среде, а также общего режима труда, утвержденного соответствующим предприятием и согласованного с территориальными центрами Госсанэпиднадзора. Если в течение смены производственная деятельность работника осуществляется в различном микроклимате, следует раздельно их оценить, а затем рассчитать средневзвешенную во времени величину (см. пример).

Пример оценки условий труда по показателям микроклимата для работников, подвергающихся в течение смены воздействию как нагревающего, так и охлаждающего микроклимата.

В течение 80% смены работники подвергаются воздействию повышенных температур, а 20% смены заняты в помещениях с охлаждающим микроклиматом. По интенсивности энерготрат их работа относится к категории IIа (СанПиН 2.2.4.548–96).

1. Оценивают условия труда отдельно для нагревающего и охлаждающего микроклимата.

2. Определяют ТНС–индекс при работе в условиях повышенных температур. Он равен 26,2°С, что, в соответствии с табл. 8. характеризует условия труда как вредные второй степени (класс 3.2).

3. Температура воздуха в холодном помещении 8°С, что по табл. 9 соответствует четвертой степени вредности (класс З.4.).

4. Рассчитывают средневзвешенную величину степени вредности, умножая процент занятости в данных условиях на коэффициент:

Ø   для 2 класса условий труда – 0;

Ø   для 3.1 класса условий труда – 1;

Ø   для 3.2 класса условий труда – 2;

Ø   для 3.3 класса условий труда – 3;

Ø   для 3.4 класса условий труда – 4;

Ø   для 4 класса условий труда – 5.

В примере: (80·2+20·4)/100= 2,4, т.е. степень вредности между классами 3.2 и 3.3. Так как организм работника подвергается действию температурного перепада, то степень вредности округляют в большую сторону.

Таким образом, условия труда по показателям микроклимата относятся к классу 3.3.

Примечание. При увеличении скорости движения воздуха на 0,1 м/с свыше оптимальной (по СанПиН 2.2.4.548–96) температура воздуха должна быть увеличена на 0,2°С.

С целью защиты персонала от перегревания или переохлаждения суммарное время пребывания на рабочем месте за смену ограничивается. При этом среднесменную температуру воздуха рассчитывают по формуле:

где ti и τi – температура и продолжительность пребывания (мин) работника на i–том участке рабочего места, не выходить за пределы, установленные для соответствующей категории работ.

7. Измерительные приборы

Измерения показателей микроклимата проводят не менее 3 раз в смену (в начале, середине и в конце). При колебаниях показателей микроклимата, связанных с технологическими и другими причинами, проводятся дополнительные измерения при наибольших и наименьших величинах термических нагрузок на работающих. Если рабочим местом являются несколько участков производственного помещения, то измерения осуществляются на каждом из них с последующим определения среднесменного значения.

Измерение параметров микроклимата в цехах предприятий с большой плотностью рабочих мест при отсутствии источников локального тепловыделения, охлаждения или влаговыделения участки измерения параметров микроклимата должны распределяться равномерно по площади: до 100 м² – 4 участка; 100 – 400 м² – 8 участков; свыше 400 м² – число участков определяется расстоянием между ними – не более 10 м.

Измерительные задачи решаются применением современных цифровых приборов, обеспечивающих требуемую точность и автоматизацию процесса получения информации, что делает работу испытателя комфортной, а результаты достоверными.

7.1 Термогигрометры

Для измерения показателей микроклимата применяются унитарные и комбинированные приборы. Унитарные предназначаются для измерения одного из метеорологических параметров, а комбинорованные – минимум для двух.

Среди унитарных приборов отличные метрологические характеристики имеет, например, гигрометр hygrotest 6200 (рис. 7.1). Его производитель фирма testo (Германия). Отличается он высокой точностью результата и широким температурным диапазоном, что позволяет применять его в различных климатических условиях, свойственных России.

Комбинированные приборы имеют наибольшее распространение. Как правило, они сочитают возможность измерения двух параметров: температура–скорость движения воздухак или температура–относительная влажность.

Для измерения температуры и влажности разработан термогигрометр типа ТКА–ТВ (рис. 7.2). Прибор оснащен выносным зондом, обеспечивающим свободный доступ к точке измерений. Питание осуществляется от батареи «Крона».

Таблица 7.1

Метрологические характеристики прибора ТКА–ТВ

Относительным недостатком прибора – ограничение тепмпературного режима измерений положительными температурами. Метрологические параметры измерителя температуры и влажности приведены в табл. 7.1.

В настоящее время изготавливаются в основном комбинированные приборы для одновременного измерения нескольких параметров микроклимата. Это цифровые приборы, применение которых существенно ускоряет процесс измерения и повышает точность результата при считывании цифровой информации, исключающей ошибку параллакса. Они малогабаритны и легки. Питаются от батареи типа «Крона».

Для измерения температурного режима и относительной влажности воздушной среды используется термогигрометр ИВА–6 (рис. 7.2). Это компактный прибор с простым режимом обслуживания: имеет только две клавиши по числу измеряемых параметров и ЖК–дисплей с четко читаемой информацией.

Термогигрометр ИВА–6А (рис. 7.3) – более совершенный цифровой прибор с высокими метрологическими характеристиками (табл. 7.3). Он обеспечивает в автоматическом режиме измерения с интервалом 1 мин (основной режим) или 2 с по выбору исследователя. В памяти прибора сохраняются минимальное и максимальное значения температуры и относительной влажности за весь период измерения.

Чувствительные элементы относительной влажности и температуры установлены в измерительном преобразователе и защищены от механических повреждений. Прибор выполнен на основе цифровых технологий, мологабаритный с питанием от внутреннего источника типа «Крона».

Блок индикации термогигрометра выполнен на базе микроконтроллера и осуществляет следующие функции:

– измерение частоты сигнала по каналу влажности;

– измерение сопротивления терморезистора;

– вычисление значения температуры;

– вычисление значения относительной влажности;

– температурная коррекция значения относительной влажности;

– вычисление температуры точки росы;

– индикация величины относительной влажности и температуры на жидкокристаллическом дисплее;

– часы и календарь;

– запись измеренных значений влажности и температуры в модуль памяти с заданным интервалом между измерениями;

– фиксация экстремальных значений температуры и влажности, времени и даты этих событий;

- взаимодействие с персональным компьютером.

Таблица 7.2

Метрологические характеристики ИВА–6А

При измерениях преобразователь термогигрометра размещают непосредственно в месте измерения относительной влажности и температуры воздуха, избегая близости предметов, выделяющих тепло (отопительные системы и пр.). Блок индикации термогигрометра держат в руке или размещают на горизонтальной поверхности.

На рис. 7.5 показаны лицевая панель термогигрометра, на которой расположены индикатор и две кнопки: «→» и «↓».

На индикаторе термогигрометра постоянно высвечиваются текущие значения относительной влажности (верхняя строка) и температуры (нижняя строка). Период обновления показаний – 1 минута. При нажатии на любую кнопку термогигрометр переходит в «быстрый» режим измерений и период обновления показаний индикатора уменьшается до 2 с. Через некоторое время период обновления показаний индикатора становится равным 1 минуте.

При необходимости поддерживать термогигрометр в «быстром» режиме измерений длительное время рекомендуется периодически кратковременно нажимать на кнопку «↓» (после нажатия кнопки начинается новый отсчет времени «быстрого» режима измерений).

Если термогигрометр не находится в равновесии с анализируемой средой (в случае изменения температуры или влажности, при перемещении в другое место и т.д.), то считывание значений влажности и температуры осуществляют после того, как показания индикатора термогигрометра примут установившееся значение. Для ускорения процесса установления показаний рекомендуется производить колебательные движения измерительного преобразователя. При этом уменьшается время достижения теплового равновесия сенсоров с окружающей средой за счет их обдува воздухом.

Считывание значений относительной влажности и температуры можно производить только при установившихся показаниях термометра!

Переключение режимов работы термогигрометра осуществляется последовательным нажатием кнопки «→». При этом на дисплее высвечивается указатель  напротив надписи на панели термогигрометра, характеризующей текущий режим работы.

Последовательность переключения режимов работы следующая:

1. Индикация минимального значения относительной влажности и соответствующего ему значения температуры. Указатель напротив надписи «RН_min».

2. Индикация максимального значения относительной влажности и соответствующего ему значения температуры. Указатель напротив надписи «RН_max».

3. Индикация минимального значения температуры и соответствующего ему значения относительной влажности. Указатель напротив надписи «Т_min».

4. Индикация максимального значения температуры и соответствующего ему значения относительной влажности. Указатель напротив надписи «Т_max».

5. Индикация интервала записи в модуль памяти. Если модуль памяти не установлен, режим пропускается. Указатель напротив надписи «Интервал записи».

6. Индикация текущего времени и даты. Указатель напротив надписи «Время/Дата».

7. Индикация времени и даты начала периода фиксации экстремальных значений температуры и относительной влажности. Режим сброса экстремальных значений температуры и относительной влажности и начала нового периода фиксации этих значений. Указатель напротив надписи «СБРОС».

8. Индикация текущего значения точки росы и температуры (если этот режим разрешен при конфигурировании). Указатель напротив надписи «°С_тр». Если термогигрометр не находится в «быстром» режиме измерений, первое нажатие кнопки «→» игнорируется (при этом начинается «быстрый» режим).

При выборе режима индикации текущего времени и даты после нажатия кнопки «→» на индикаторе высвечивается текущее время. При нажатии кнопки «↓» на индикатор выводится текущая дата: в верхней строке число и месяц, в нижней – год. При последующих нажатиях кнопки «↓» на индикаторе чередуются время и дата. При длительном (более 3 с) нажатии кнопки «↓» термогигрометр переходит в режим установки текущих значений времени и даты. Параметр (часы, минуты, число, месяц или год), значение которого может увеличиваться на единицу при нажатии на кнопку «↓» начинает мигать. Переход к следующему параметру осуществляется нажатием на кнопку «→». После ввода всех параметров на индикаторе высвечивается надпись «ЗАП.». При нажатии кнопки «↓» в этом состоянии происходит запись введенных значений текущего времени и даты.

Время достижения экстремального значения влажности или температуры выводится на индикатор в режиме индикации соответствующего экстремального значения после нажатия на кнопку «↓». После второго нажатия на эту кнопку на индикатор выводится дата этого события.

Отличительная особенность данного термогигрометра – возможность подключения внешнего модуля памяти и обработка результатов на персональной ЭВМ. На рис. 7.5 приведен график изменения температуры во времени. Продолжительность регистрации исследуемых параметров во внешней памяти зависит от интервала снятия показаний и при 1 мин составляет 14 суток.

7.2 Метеометр МЭС–200

Наиболее совершенным прибором для измерения параметров воздушной среды является метеометр МЭС–200А (рис. 7.6).

Таблица 7.3

Основная абсолютная погрешность измерений

V_X – измеренное значение скорости воздушного потока, м/с.

Кроме температуры, скорости движения, относительной влажности и ТНС–индекса он пригоден для измерения концентрации вредных газов (со специальными щупами). Этот прибор может использоваться как в качестве портативного, так и в составе систем сбора данных в качестве датчика перечисленных выше величин со стандартными каналами связи RS–232С и RS –485.

Питание МЭС–200А осуществляется от блока аккумуляторов напряжением 4,8 В или от внешнего источника электропитания напряжением 12 В и током 0,25 А.

Прибор обладает высокими метрологическими свойствами (табл. 7.3). Предел допускаемого значения дополнительной погрешностей измерения относительной влажности на каждые 10°С в диапазоне температур от 10 до 40 °С не превышает 1%.

Предел допускаемого значения дополнительной погрешности измерения скорости воздушного потока на каждые 10°С в диапазоне температур от –40 до +60 °С не превышает значения основной абсолютной погрешности.

Дополнительная погрешность МЭС–200А, вызванная изменением напряжения питания в пределах (4,8 ± 0,48) В, не более 0,2 основной. Время прогрева МЭС–200А не превышает 5 мин.

Время непрерывной работы МЭС–200А от блока аккумуляторов не менее, ч:

– во всех режимах, кроме режима измерения скорости воздушного потока – 12;

– в режиме измерения скорости воздушного потока – 5.

Составные части МЭС–200А предназначены для эксплуатации в следующих условиях:

– блок электроники при температуре от –20 до +60°С и относительной влажности окружающего воздуха до 95% при температуре 35°С;

– щуп Щ–1 для измерения давления, относительной влажности, температуры и скорости воздушного потока при температуре от –40 до +85°С и относительной влажности окружающего воздуха до 98 % при температуре 35°С;

– щуп измерительный температуры черного шара Щ–2 при температуре от –40 до +85°С и относительной влажности окружающего воздуха до 98 % при температуре 35°С.

7.3 Устройство и работа метеометра МЭС–200А

Датчик скорости воздушного потока – платиновый терморезистор, подогреваемый стабилизированным током до температуры (200 – 250) °С. В зависимости от скорости воздушного потока меняется степень охлаждения терморезистора и падение напряжения на нем, которое и является мерой скорости воздушного потока.

В качестве датчика температуры используется платиновый терморезистор с нормирующим усилителем.

Датчика влажности – функционально законченный сенсор влажности с нормированным выходным напряжением от 0,8 до 4,2 В с высокой степенью линейности выходного напряжения от относительной влажности.

Интегральный показатель ТНС–индекс определяется автоматически на основе величин температуры смоченного термометра (Т_ВЛ) и температуры внутри зачерненного шара (Т_Ш):

ТНС = (0,7Т_ВЛ +0,3Т_Ш), °С.

Температура внутри черного шара Т_Ш измеряется с помощью щупа Щ–2, помещаемого в центр черного полого шара. Т_Ш отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости движения воздуха.

Температура Т_ВЛ автоматически вычисляется на основании результатов измерения с помощью щупа Щ–1 температуры и влажности воздуха в окружающей среде.

Блок электроники служит для преобразования аналоговой информации в цифровую форму, математической обработки результатов измерений и отображения результатов измерений на двухстрочном матричном жидкокристаллическом индикаторе.

На лицевой панели прибора расположены четыре кнопки управления:

На верхнем торце блока электроники расположен разъем с надписью «Т, Н, V» для подключения щупов Щ–1, Щ–2 и датчик давления (надпись Р).

На нижнем торце блока электроники расположены разъем с надписью «РС» для подключения к компьютеру и разъем с надписью «12 В» для подключения к внешнему источнику электропитания. Кроме того, на этой же стороне блока установлен светодиод сигнализации зарядки аккумуляторной батареи.

7.4 Работа со щупом измерительным Щ–1

Предварительные замечания:

1. В период эксплуатации МЭС–200А при резкой смене температур (перемещение прибора из рабочих условий с отрицательными температурами в рабочие условия с положительными) необходимо выдержать МЭС–200А при положительной температуре в течение 20 мин.

2. При пользовании МЭС–200А необходимо предохранять сенсоры, расположенные в щупах, от касания руками и различными предметами.

3. При транспортировке щупов сенсоры должны быть обязательно закрыты защитным кожухом.

При нажатии кнопки «О» включается подсветка и на индикаторе появляются надписи со значениями температуры и влажности

Т.................°С,

Н.................%.

Если аккумуляторная батарея разряжена, надпись в верхней строке будет мигать с частотой (1–2) Гц. В этом случае необходимо выключить МЭС–200А, подключить внешний источник электропитания и произвести подзарядку аккумуляторов в течение 16 ч. О подключении источника электропитания сигнализирует светодиод на нижней торцевой стороне корпуса. Во время заряда МЭС–200А должен быть выключен. Установка режимов работы МЭС–200А осуществляется кнопками «П», «+», «–» в соответствии с циклограммами, представленными на рис. 7.8.

Рис. 7.8 Использование клавиш при работе со щупом Щ–1

При нажатии кнопки «О» прибор переходит в режим измерения температуры и влажности. Для установки МЭС–200А в режим измерения давления необходимо нажать кнопку «П». При следующем нажатии кнопки «П» МЭС–200А возвращается в режим измерения температуры и влажности и т.д.

Для установки МЭС–200А в режим измерения скорости воздушного потока необходимо после нажатия кнопки «П» нажать кнопку «+» и выждать (2–3) мин до снятия показаний (интервал времени, необходимый для прогрева сенсора скорости воздушного потока).

При следующем нажатии кнопки «П» МЭС–200А устанавливается в режим измерения температуры и влажности и т.д.

В режиме измерения температуры и влажности (Т, Н) при нажатии кнопки «П» и сразу кнопки «–» младшему разряду единицы измерения температуры соответствует 0,01 °С.

В режиме измерения давления (Р) при нажатии кнопки «П» и сразу затем кнопки «–» младшему разряду единицы измерения давления соответствует 0,01 кПа и 0,1 мм рт. ст.

Подсветка матричного индикатора возникает каждый раз при нажатии кнопки «О» и затем любой другой кнопки и продолжается в течение ~ 10 с, а затем подсветка выключается. Для повторной подсветки следует нажать кнопку «+» или «–».

Если в процессе работы с МЭС–200А ни одна из кнопок не нажимается в течение ~ 5 мин, прибор автоматически выключается.

Примечания:

1) при измерении скорости воздушного потока в диапазоне от 0 до 5 м/с температура внутри измерительного щупа Щ–1 может возрастать на 2°С относительно температуры окружающей среды. Измерять температуру с нормированной погрешностью после измерения скорости воздушного потока можно через 10 мин;

2) при измерении скорости воздушного потока измерительный щуп Щ–1 должен быть ориентирован относительно направления воздушного потока таким образом, чтобы плоскость приемного окна сенсора скорости измерительного щупа была перпендикулярна направлению воздушного потока, при этом головка крепежного винта на щупе должна быть направлена в сторону потока.

3) схемы подключения МЭС–200А к персональному компьютеру по стандартным каналам связи RS–232С и RS–485, протоколы обмена и инструкция по работе с программой в среде операционной системы Windows находятся на дискете, поставляемой по специальному заказу в комплекте принадлежностей.

7.5 Работа со щупом измерительным Щ–2

Данный тип щупа предназначен для измерений ТНС–индекса. С этой целью собирают схему, представленную на рис. 7.7.

Подготовка к работе измерительного щупа Щ–2 осуществляется в следующей последовательности:

а) закрепить щуп измерительный температуры шара Т_ш на подставке, зафиксировав его стопорным винтом;

б) вставить резиновую втулку в отверстие черного шара;

в) черный шар с резиновой втулкой установить на щуп так, чтобы резиновая втулка плотно прижалась к выступу на щупе; при этом сенсор температуры щупа будет установлен в центре черного шара;

г) снять защитный кожух со щупа измерительного Щ–1.

При нажатии кнопки «О» на индикаторе появляются результаты измерения температуры (температура сухого термометра) и относительной влажности окружающей среды:

Т..................°С

Н..................%.

Если аккумуляторная батарея разряжена, надпись в верхней строке будет мигать с частотой (1–2) Гц. В этом случае необходимо выключить МЭС–200А, подключить источник электропитания ИЭС7–1203 к блоку электроники и произвести зарядку аккумуляторной батареи. Зарядка производится в течение 16 ч.

 Установка режимов работы МЭС–200А осуществляется кнопками «П»,«+», «–» в соответствии с циклограммой, представленной на рис. 7.9.

При нажатии кнопки «П» МЭС–200А переходит в режим измерения давления. На индикаторе появляются надписи со значениями давления в кПа и мм рт.ст.

При следующем нажатии кнопки «П» МЭС–200А переходит в режим измерения ТНС–индекса и температуры влажного термометра Т_ВЛ. После следующего нажатия кнопки «П» прибор переходит в режим измерения температуры окружающей среды (температура сухого термометра) и температуры внутри черного шара Т_Ш. После очередного нажатия кнопки «П» он возвращается в режим измерения температуры и относительной влажности окружающего воздуха.

В режимах измерения температур Т, Т_Ш, Т_ВЛ, ТНС при нажатии кнопки «П» и сразу кнопки «–» младшему разряду единицы измерения соответствует 0,01°С.

В режиме измерения относительной влажности аналогично при нажатии кнопки «П» и сразу кнопки «–» младшему разряду единицы измерения влажности будет соответствовать 0,1 %.

В режиме измерения давления при нажатии кнопки «П» и сразу кнопки «–» младшему разряду единицы измерения давления будет соответствовать 0,01 кПа и 0,1 мм рт.ст.Температуру воздуха можно измерить любым термометром, погрешность измерения которым не превышает ±0,2°С. Для этой цели лучше использовать палочный термометр, у которого деления нанесены непосредственно на корпус, что обеспечивает получение результата с указанной точностью.

Современным автоматизированным прибором, для сертификационных исследований параметров микроклимата является монитор тепловой нагрузки 1219 (B & K, Дания). Это цифровой прибор с питанием от элементов типа 363 (6 шт.), который определяет все параметры: скорость движения, температуру и относительную влажность воздуха. На основе измерений в автоматическом режиме рассчитывает температурный индекс, с представлением результата как на ж–к дисплей, так и на внешнюю регистрирующую аппаратуру.

8. Измерение скорости воздушного потока

Для измерения скорости воздуха применяется широкий класс приборов – анемометры. Они выполняются механическими, электрическими и цифровыми. В настоящее время имеются комбинированные цифровые приборы. Одним из них является термоанемометр отечественного производства ТАМ–1 с диапазоном измерений скорости от 0,1 до 2,0 м/с, а анемометр testo–415 (Германия) имеет нижний предел измерения скоростного потока воздуха, близкий к нулю.

Механические и электрические анемометры в качестве рабочего устройства имеют крыльчатку или получашки. Нижний предел измеряемой скорости потока не ниже 0,2 м/с у крыльчатого и 2,5 м/с – у чашечного анемометров.

Крыльчатые анемометры (рис. 8.1) требуют ориентировки крыльчатки вдоль оси воздушного потока. При непостоянстве направлений воздушного потока, например в производственных условиях, пользоваться таким анемометром затруднительно.

Рис. 8.2 График зависимости вида v=Q/H

Так как верхний предел скорости воздушного потока на рабочем месте в отдельных случаях составляет менее 0,1 м/с, не все из перечисленных анемометров подходят для сертификации этого параметра микроклимата.

Наиболее простым прибором для измерения скорости воздушного потока является кататермометр, принцип действия которого основан на интенсивности теплосъема с рабочей части движущимся воздухом. В силу этого его еще называют тепловым анемометром. Фактически – это обычный термометр, рабочая часть 4 которого имеет увеличенные размеры для снижения погрешности измерений за счет теплоотдачи капиляра 3 и верхнего резервуара 1 (рис. 8.3). Характеристикой прибора является фактор F [мкал∙ч·c/см²].

Его величину определяют при изготовлении и наносят на корпус в районе верхнего резервуара 2.

Порядок применение кататермометра следующий:

1. Нижний резервуар нагревают на пару с тем, чтобы часть подкрашенного спирта перешла в верхний резервуар.

2. Размешают прибор в точке измерений и при снижении столбика спирта до отметки 38°С включают секундомер.

3. При достижении отметки 35°С секундомер останавливают.

Отметим, что средний интервал температур составляет 36,5°С и соответствует температуре тела здорового человека.

4. Выполняют рассчеты:

,

где F – фактор кататермометра; T – время падения столбика спирта между отметками 38,0°С и 35,0°С; t – температура воздуха в точке измерения, °С.

Задача определения скорости воздуха упрощается, если предварительно построить график (рис. 8.2). Как следует из приведенных выражений, график применим при любом значении фактора кататермометра. Диапазон измеряемых скоростей – от сотых долей до 0,5 м/с,

9. Измерение теплового облучения

Для измерений интенсивности теплового облучения применяют радиометры с углом видимости приемника не менее 160^о и чувствительностью в инфракрасной и видимой областях спектра. Одним из них является радиометр Argus–03 (рис. 8.4). Это цифровой прибор с широким диапазоном измерений лучистой энергии. Его применение целесообразно на рабочем месте кузнеца, машиниста котельной установки, а также в помещениях теплопунктов.

Методы измерения и контроля этого параметра микроклимата аналогичны приемам при измерении температуры воздуха, а положение точек над уровнем пола указано в табл. 9.1.

Для измерения интенсивности теплового облучения (Вт/м²) может использоваться радиометр Argus–03 отечественного производства (рис. 9.1). Это – компактный прибор с батарейным питанием и углом видимости приемника не менее 160^о.

Автоматизированные системы измерения ТНС–индекса (WBGT– индекса по международному стандарту ISO 7243) могут быть как одно-, так и многоканальные. Они позволяют измерять необходимые для расчета параметры параллельно в трех точках и выдавать результат на встроенный дисплей и/или на принтер.

Таблица 9.1

Одноканальный комплект фирмы Брюль и Къер (Дания) показан на рис. 9.3. Комплект датчиков типа ММ 0030 включает шаровой термометр 1, сухой 2 и влажный 3 термометры. Влажный термометр имеет емкость, заполненную дистиллированной водой. Измерительный прибор, выполненный по компьютерной технологии, и выдает результат без вмешательства оператора.

Трехканальная конфигурация этого прибора позволяет определить ТНС–индекс, включая взвешенный показатель. Для этого достаточно перед измерениями задать режим работы измерительного прибора.

Блок схема 3–х канального комплекса приведена на рис. 9.5. Такая комплектация позволяет одновременно измерять значение WBGT–индекса в рассмотренных точках и рассчитывать взвешенный показатель

Рис. 9.5 Блок-схема 3–х канального прибора

10. Проведение сертификационных испытаний

Порядок проведения испытаний рассмотренных параметров различных режимов воздушной среды установлен стандартом системы сертификации на федеральном железнодорожном транспорте СТ ССФЖТ ЦТ–ЦП 129–2002[2]. Стандарт предусматривает оценку параметров микроклимата, как в кабине машиниста подвижного состава, так и в салонах и служебных помещениях при проведении сертификационных испытаний. Для реализации требований сертификации стандартом устанавлены методические требования по оценке следующих показателей (табл. 10.1):

1.         коэффициента теплопередачи ограждений;

2.         коэффициента герметичности;

3.         эффективности системы подогрева;

4.         эффективности системы охлаждения;

5.         подпор воздуха (избыточное давление);

6.         колическтво наружного воздуха, подаваемого в помещение (инфильтрация).

10.1 Сертификация показателя «Коэффициент теплопередачи ограждений»

Для поддержания оптимального температурного режима в кабине машиниста необходимо знать коэффициент теплопередачи ограждений:

где Q – тепловой поток

Таблица 10.1

Показатели, характеризующие микроклимат

Установленные стандартом показатели должны измеряться в определенных точках в зависимости от сертифицируемого объекта. При этом объекты классифицируются по площади помещения: до 12 м² и свыше. В обоих случаях точки располагаются в трех сечениях горизонтальной и вертикальной плоскостях. К первым относятся кабины машиниста, схема расположения точек измерения для которых показана на рис. 10.1.

Измеряемыми показателями являются:

·        мощность электрообогревателей, кВА;

·        температура воздуха, °С

¾        в помещении объемом до 12 м³ в 9-ти точках, а при объеме более 12 м³ – в 18 точках;

¾        в цехе с двух сторон от объекта на уровне 1,5 м от пола;

·          площадь ограждения (внутренняя и внешняя).

Порядок проведения испытаний

Испытываемый объект (например, локомотив) устанавливают в помещении и прогревают до температуры окружающего воздуха. Затем в кабине размещают электрообогреватели мощностью 0,8–1,0 кВт в расчете на каждые 10 м³ помещения.

Внутри кабины равномерно размещают в 9–18 точках (в зависимости от объема) термодатчики измерительной аппаратуры по схеме (рис.10.1 и 10.2). Собирают измерительный комплекс температур и расхода электроэнергии.

Процесс испытания делят на два периода – период предварительного прогрева кабины и период непосредственного проведения измерений при достижении стационарного температурного режима. Продолжительность прогрева помещения должна составлять не менее 8–12 часов. В этот период ведут запись всех температур с целью определения момента выхода на стационарный режим.

Когда изменение показаний термодатчиков изменяются в пределах ±1,0^°С, начинают регистрацию показаний всех приборов с интервалом 15 мин в течение 1–2 часа.

	Рис. 10.2. Места установки датчиков температуры воздуха в помещениях площадью более 12 м2

Обработка результатов

Средний коэффициент теплопередачи ограждения К вычисляют по формуле (Вт/м²·К):

К= ,                 (1)

где Q – тепловой поток, проходящий через ограждение помещения, Вт,

Q= I·U, Вт                             (2)

где I, U – соответственно, ток А и напряжение В в цепи питания электрообогревателей; Dt_ср – средний перепад температур воздуха в испытываемом помещении относительно наружного (в депо), ^оС;

Dt_ср = t_вн –t_н,;                                     (3)

t_вн = ,                          (4)

где j – точка замера; t_j – температура воздуха в j-ой точке помещения; m – количество точек измерения; n – количество измерений по времени при установившемся температурном режиме.

 t_н = ,                                  (5)

где t_n1, t_n2 – наружная температура в точках 1 и 2; F_ср – средняя площадь ограждения помещений, м².

 F_ср= ,                                                             (6)

где F_н и F_вн – площадь наружных и внутренних ограждений, м².

Погрешность испытаний

Точность полученного путем вычислений среднего коэффициента теплопередачи ограждений помещения выражается интервалом, в котором с вероятностью 0,95 находится искомый результат, т.е.

Р = (`К – DК< К< К + DК) = 0,95,           (7)

где р – надежность получения результата, Р= 95% (0,95); `К – средний коэффициент теплопередачи ограждений помещения из n измерений:

К =  ,                    (8)

n – количество повременных измерений, идущих в зачет; k_i – результат вычисления коэффициента теплопередачи в каждый момент времени; DК – доверительный интервал:

                         (9)

t_a,n–1 – коэффициент Стьюдента, который зависит от объема выборки (n) и доверительной вероятности (p=1–a); S_K – среднеквадратическое отклонение результата вычисления коэффициента теплопередачи ограждений помещения:

S_K =  ,              (10)

S_Dt – суммарное среднеквадратическое отклонение результата перепада температур воздуха в помещении относительно наружного;

S_Dt = ,      (11)

S′_Dt – систематическая погрешность прибора по измерению температуры; S″_Dt – случайная погрешность измерения

                            (12)

S_F – суммарное среднеквадратическое отклонение результата измерений средней площади ограждения помещения:

S_F = ,                       (13)

DС – погрешность одного линейного измерения; m – количество линейных измерений; S_Q – суммарное среднеквадратическое отклонение результата измерения мощности электрообогревателя, установленного в помещении;

S_Q = ,              (14)

S'_Q – систематическая погрешность измерительного прибора:

S′_Q = ,                         (15)

Q_вп – верхний предел измерения прибора; К_л – класс точности измерительного прибора; Q_i – результат повременного измерения

S″_Q =      (16)                        (17)

В случае, если погрешность испытаний превышает приписанную методике испытаний 0,05 Вт/м²·К, испытания проводят повторно.

Средний коэффициент теплопередачи ограждений помещения оценивают удовлетворительно, если он меньше или равен нормативному значению. В противном случае его оценивают неудовлетворительно.

10.2 Сертификация показателя "Эффективность системы подогрева помещений"

При сертификации показателя эффективности подогрева помещения оценивают следующие параметры:

·        максимальный перепад температур в помещении относительно наружной при максимально отрицательной наружной температуре Dt_max, заданной ТУ, ^оС;

·        время достижения заданной температуры воздуха в помещении при заданной ТУ наружной температуре t, мин;

·        точность поддержания температуры воздуха в помещении, ± Dt, ⁰С.

Время достижения заданной температуры определяют при включении системы отопления на максимальную мощность при испытаниях на стоянке.

Эффективность системы отопления измеряют в диапазоне отрицательных наружных температур и заданной постоянной скорости движения объекта:

·          для локомотивов и МВПС с конструкционной скоростью;

·          для самоходного СПС с конструкционной скоростью и на стоянке;

·          для несамоходного СПС – на стоянке.

В случае невозможности проведения испытаний при конструкционной скорости допускается проводить испытания при другой постоянной скорости с последующим расчетом на условия, заданные ТУ.

Окна и двери в помещении должны быть закрыты, устройство подачи наружного воздуха должно работать с номинальной производительностью, а скорость ветра не должна превышать 7 м/с.

В случае жидкостной системы отопления объекта температура охлаждающей жидкости двигателя должна поддерживаться на уровне, предусмотренном ТУ.

Система отопления должна быть включена на максимальную производительность. При отрицательных наружных температурах, близких к 0^оС, допускается проводить испытания на частичной мощности системы отопления. Полученный результат пересчитывают.

Приняты следующие показатели оценки сертифицируемого параметра:

·        температура наружного воздуха в одной точке на уровне нижней кромки окна помещения, ^оС;

·        температура воздуха в помещении на уровне 1,5 м от пола, ^оС:

¾        в кабине – в одной точке в центре (рис. 10.1);

¾        в помещениях, площадью от 5 до 10 м² – в 2-4 точках (рис. 10.1);

¾        в салоне вагона – в шести точках (рис. 10.2);

·          скорость ветра снаружи на уровне 1,5 м от земли на открытом пространстве, м/с;

·          скорость движения транспортного средства, км/ч;

·          время нагрева до заданной температуры, мин.

Точность приборов должна быть не хуже:

Средства измерения должны быть поверены в установленном порядке и иметь действующие свидетельства о поверке.

Порядок проведения испытаний

1. Определение времени достижения заданной температуры выполняют в следующей последовательности:

·        закрывают окна, двери и другие вентиляционные проемы (в т.ч. закрывают дефлекторы и перекрывают подачу наружного воздуха системой принудительной вентиляции);

·        включают систему отопления на максимальную мощность;

·        фиксируют время включения системы отопления и время достижения заданной нормируемой температуры в помещении.

2. Определение эффективности системы отопления проводят в следующем порядке:

·        измеряют скорость ветра;

·        устанавливают постоянную производительность системы отопления и фиксируют положение переключателя (максимальная/минимальная, I, II и т.д. ступени);

·        в случае испытаний системы отопления, использующей тепло дизеля, устанавливают постоянный тепловой режим дизеля в соответствии с ТУ;

·        устанавливают постоянную скорость движения испытуемого объекта в соответствии;

·        измеряют температуру воздуха в помещении в заданных точках;

·        зачетное измерение температур воздуха проводят через 3 ч после включения системы отопления не менее 3–х раз через 15 мин. В случае открывания окон или дверей по технологическим причинам измерение температур проводят через 15 минут после закрывания проемов.

Обработка результатов.

По полученным результатам строят зависимость (рис.10.3):

Dt = f (t_н),

где Dt= t_вн – t_н , ^оС; t_вн – средняя температура в помещении, ^оС

t_вн = ,

где t_i и t_j – температуры воздуха в точках измерения; n – количество точек измерений по площади помещения; m – количество циклов испытаний, m =3; t_н – наружная температура, ^оС.

Рис. 10.3 Зависимость перепада температур в кабине относительно наружной от наружной

Перепад температур в помещении является линейной функцией наружной температуры, параметры которой устанавливаются методом наименьших квадратов (МНК) в виде:

где y – перепад температур воздуха Dt в помещении относительно наружной, ^оС; x – температура наружного воздуха t_н, ^оС; m – угол наклона функции к оси абсцисс, ; c – значение функции при наружной температуре 0^оС.

 ; = ,

где n – количество измерений при различных наружных температурах, порядковый номер измерения (цикла); i – i-ое измерение.

По полученной зависимости вычисляют перепад температур при наружной температуре, заданной ТУ.

Точностью поддержания температуры воздуха в помещении ^°С является отклонение от средней температуры за период измерения:

где t_max, t_min – максимальная и минимальная температура в одной точке (геометрический центр помещения) на высоте 1,5 м от пола.

Полученные результаты заносят в табл. П3, которая является приложением к протоколу испытаний.

Расчет погрешности измерений

Оценку погрешности испытаний производят в соответствии с выражением:

р(Y₁ – dy < Y < Y₂ + dy) =0,95

т.е. р(Dt₁–d(Dt)< Dt< Dt₂+d(Dt)=0,95,

где p=0,95 – уровень достоверности полученного результата;

dy= d(Dt) – доверительный интервал:

где Dy – среднеквадратическая погрешность результата; Dm, Dc – среднеквадратическая погрешность коэффициентов уравнения; t_a,n–1 – коэффициент Стьюдента, который зависит от объема выборки (n) и заданной доверительной вероятности p= 1–a;

где y_i– значение функции в i–той точке.

Допустимая погрешность испытаний составляет ±3,5^оС.

10.3 Сертификация показателя "Эффективность системы охлаждения помещений"

При сертификации показателя эффективности охлаждения помещения оценивают следующие параметры[3]:

·        максимальный перепад температур в помещении относительно наружной при максимально положительной наружной температуре, заданной ТУ, Dt^ТУ, ^оС;

·        время достижения заданной температуры воздуха в помещении при заданной ТУ наружной температуре, t^ТУ, мин;

·        точность поддержания температуры воздуха в помещении, ± Dt, ⁰С.

Перечисленные параметры определяются в следующих режимах:

·        систему вентиляции вагона испытывают без нагрузки и пассажиров.

·        систему охлаждения испытывают на стоянке.

·        систему вентиляции испытывают в движении с эксплуатационными скоростями.

Испытания проводят при температурах наружного воздуха выше плюс 20^оС в период максимальной солнечной радиации (12–16 ч местного времени) в отсутствие облачности и осадков.

В процессе испытаний измеряют следующие показатели вне зоны прямого попадания солнечной радиации:

·        температура воздуха, ^оС:

¾                  снаружи в тени вблизи объекта испытаний на уровне 1,5 м от поверхности земли;

¾                  в кабине в 2-х точках на уровне 1,5 м от пола (рис. 10.6);

а) кабина машиниста

Рис. 10.6 Места установки датчиков температуры воздухав помещениях

¾                  в служебном помещении в 2–4 точках на уровне 1500 мм от пола (рис. 10.6);

¾                  в салоне в 3–х поясах слева и справа на уровне 1500 мм от пола (рис. 10.7).

·        скорость воздуха снаружи вблизи объекта испытаний на уровне 1,5 м от поверхности земли, м/с.

·        скорость движения объекта испытаний, км/ч.

Приборы должна обеспечивать точность измерений не хуже, указанных в таблице:

Средства измерения должны быть поверены в установленном порядке и иметь действующие свидетельства о поверке.

Порядок проведения испытаний

1. Испытание эффективности системы охлаждения, принудительной и естественной вентиляции производят в следующем порядке:

·        Определяют скорость ветра.

·        Устанавливают систему охлаждения и принудительной вентиляции в режим максимальной мощности (ручное управление), систему естественной вентиляции – на максимальную производительность (открыты все вентиляционные проемы).

·        Устанавливают режим работы объекта испытания:

¾                  стоянка;

¾                  движение с постоянной скоростью.

·        Проведение измерений температур воздуха в помещении:

¾                  при наличии кондиционера замеры температуры производят с момента включения системы и фиксируют время достижения заданной температуры;

¾                  при испытаниях принудительной или естественной вентиляции.

Зачетное испытание начинают с момента установления постоянства температур в помещении. Зачетные замеры производят в количестве не менее трех с интервалом 15–30 минут.

Указанные испытания проводятся при трех значениях наружной температуры в диапазоне 20–40^оС.

Обработка результатов измерений

Определение эффективности системы охлаждения, принудительной и естественной вентиляции.

Для определения эффективности системы охлаждения, принудительной и естественной вентиляции проводят измерение температур воздуха в помещении, находят среднюю температуру в помещении и перепад температур в помещении относительно наружной.

По полученным данным строят зависимость Dt=f(t_н) (рис.10.8), которая позволяет вычислить перепад температур в помещении относительно наружной при любой наружной в диапазоне летних температур.

Перепад температур в помещении для системы охлаждения, принудительной и естественной вентиляции выражается зависимостью:

Dt =А·t_н + В

где А, В – коэффициенты, характеризующие систему теплозащиты и эффективности кондиционера принудительной и естественной вентиляции.

Эффективность системы охлаждения, принудительной и естественной вентиляции оценивается перепадом температур Dt:

Dt=t_вн –t_н ,

где t_вн – средняя температура в помещении, ^оС; t_н – температура наружного воздуха, ^оС.

Рис. 10.8 Снижение температуры воздуха в помещении подвижного состава в зависимости от наружной температуры

Построение зависимости перепада температур в помещении относительно наружной температуры.

Зависимость Dt =f(t_н) должна быть линейного вида:

y= mx + c;

m= ; c=  – m ; =  

D= ²; =  ;

где y – перепад температур воздуха в помещении относительно наружной, Dt, ^оС; x – температура наружного воздуха, t_н, ^оС; m – угол наклона функции к оси абсцисс, ; c – значение функции при наружной температуре 0^оС, В, ^оС; n – количество измерений при различных наружных температурах; i – i-ое измерение.

Оценка погрешности измерения производится в соответствии с выражением:

P(Y₁ – dy < Y < Y₂ + dy) =0,95

т.е. P(Dt₁–d(Dt)< Dt< Dt₂+d(Dt)=0,95;

dy= d(Dt)= t_a,n–1, Dy =

где p=0,95 – уровень достоверности полученного результата; dy= d(Dt) – доверительный интервал; Dy – среднеквадратическая погрешность результата; Dm, Dc – среднеквадратические погрешности коэффициентов уравнения; t_a,n–1 – коэффициент Стьюдента, который зависит от объема выборки (n) и заданной доверительной вероятности р= 1–a;

(Dm)² = ; d_i =y_i – y_i; (Dc)² = ( + ) ,

где y_i– значение функции в i–той точке

Время охлаждения помещения (мин) при условиях, заданных в ТУ, определяют по формуле:

,

где Р_о – мощность системы кондиционирования, кВт; К – коэффициент теплопередачи помещения, Вт/м²К; F – средняя площадь ограждения помещения, м²; Dt_по, Dt_пτ – перепад температур в помещении относительно наружной при условиях, заданных ТУ, в начальный момент и при достижении нормируемой температуры, ^оС;

Dt_по^ТУ=t_по– t_н^ТУ; Dt_пτ^ТУ= t_пτ–t_н^ТУ,

где t_по, t_пτ – температура воздуха в помещении, соответственно в начальный момент измерений и в момент времени t, ^оС; t_н^ТУ– температура наружного воздуха, заданная в ТУ, ^оС; с_э – эффективная теплоемкость помещения, Дж/К.

По результатам испытаний определяют эффективную теплоемкость помещения с_э, Дж/К:

,

где τ_изм – измеренное время охлаждения помещения до заданной температуры при наружной температуре на момент испытаний, мин; Dt_по^изм, Dt_пτ^изм – измеренные перепады температур в помещении относительно наружной, соответственно в начальный момент и при достижении нормируемой температуры, ^оС;

Dt_по^изм= t_н^изм– t_по^изм; Dt_пτ^изм= t_н^изм – t_пτ^норм,

где t_по^изм – температура воздуха в помещении в начальный момент измерений, ^оС; t_пτ^норм – заданная температура воздуха в помещении, ^оС; t_н^изм – температура наружного воздуха при испытаниях, ^оС.

Точностью поддержания температуры воздуха в помещении является отклонение от средней температуры за период измерения:

± Dt = ⁰С,

где t_max, t_min – максимальная и минимальная температура в геометрическом центре помещения на высоте 1,5 м от пола.

Оценка полученных результатов

Эффективность системы охлаждения помещения оценивают удовлетворительно, если создаваемый ею перепад температур в диапазоне расчетных температур по ТУ не менее нормируемого время достижения заданной температуры τ и точность поддержания температуры воздуха (при наличии системы автоматического регулирования) соответствуют нормативным значениям.

В случае если хотя бы один показатель не соответствует нормативным значениям, ее оценивают неудовлетворительно.

Приложение

Мощность

системы

отопления

Q, кВт

Скорость движения

V, км/ч

Наружная

температура

t_н, °C

Измеряемая

внутренняя

температура

T_к, °C

Измеренный

перепад

Dt, °C

Расчетные условия,

заданные ТУ

(°С; км/ч)

Перепад

Dt, °C

Температура в кабине

t^к, °С

Таблица П3

Результаты определения эффективности системы подогрева

Таблица П4

Расчетные параметры наружного воздуха

Содержание

1.      Официальные документы

2.      Общие положения

3.      Термины и определения

4.      Характеристика категорий работ

5.      Гигиенические требования к микроклимату

5.1    Оптимальные условия труда

5.2    Допустимые условия труда

5.3    Интенсивное тепловое облучение

5.4    Определение индекса тепловой нагрузки ТНС

5.5    Время работы при температуре воздуха на рабочем месте выше или ниже допустимых величин

6.      Критерии условий труда по показателям микроклимата

6.1    Классификация условий труда

6.2    Защита временем при работе в условиях нагревающего климата

6.3    Классификация условий труда по показателям охлаждающего климата

7.      Измерительные приборы

7.1    Термогигрометры

7.2    Метеометр МЭС–200

7.3    Устройство и работа метеометра

7.4    Работа со щупом измерительным Щ–1

7.5    Работа со щупом измерительным Щ–2

8.      Измерение скорости воздушного потока

9.      Измерение теплового облучения

10.    Проведение сертификационных испытаний

10.1  Сертификация показателя «Коэффициент теплопередачи ограждаения»

10.2  Сертификация показателя «Эффективность системы подогрева помещения»

10.3  Сертификация показателя «Эффективность системы охлаждения помещения»

Приложение

[1] «Окружающая среда с повышенной температурой – оценка влияния тепловой нагрузки на работающего человека, основанная на температурном по влажному и шаровому термометрам индексе»

[2] СТ ССФЖТ ЦТ–ЦП 129–2002. Локомотивы, моторвагонный и специальный подвижной состав железных дорог. Кабины салоны, служебные и бытовые помещения. Методики испытаний по показателям систем обеспечения микроклимата. Разработан ВНИИЖГ МПС России.

[3] При испытаниях системы охлаждения в помещении допускают наличие, кроме бригады, двух испытателей.