Микроклимат производственных помещений

Микроклимат производственных помещений определяется сочетанием температуры, влажности, подвижности воздуха, температуры окружающих поверхностей и их тепловым излучением.

Параметры микроклимата производственных помещений, отличаясь большой динамичностью, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции.

Основные параметры микроклимата

1)      температура воздуха

2)      влажность воздуха

3)      подвижность воздуха

Микроклимат и тепловой обмен

Между человеком и окружающей его средой постоянно происходит теплообмен. Несмотря на колебания температуры окружающей среды, температура тела человека поддерживается на относительно постоянном уровне (в подмышечной впадине равна 36,5  - 36,9 °С с колебаниями в течение суток в пределах 0,5 -  0,7 °С). Уровень температуры тела человека в определенной степени зависит от соотношения между интенсивностью образования тепла и величиной теплопотерь, поддерживаясь за счет реакций терморегуляции.

Терморегуляция - взаимосочетание процессов теплообразования и теплоотдачи, регулируемых нервно-эндокринным путем.

Различают регуляцию теплообразования (химическая терморегуляция) и теплообмена (физическая терморегуляция).

Наибольший вклад в энергетический обмен вносит сократительная мышечная активность. Теплопродукция  печени составляет  12 - 24% общей теплопродукции организма. Так, если в состоянии покоя теплообразование находится на уровне 111,6 - 125,5 Вт, при интенсивной мышечной работе наблюдается увеличение теплопродукции до 313,6 - 418,4 Вт.

Усиление теплообразования у человека вследствие увеличения интенсивности энергетического обмена отмечается тогда, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной (18 - 20 °С)

При низких температурах специфической реакцией химической терморегуляции является холодовая мышечная дрожь, при которой внешней работы не совершается и вся энергия сокращения переходит в тепло. Источником дополнительного тепла при охлаждении является также терморегуляторный мышечный тонус - особая не видимая глазу сократительная активность мышц.

Эффективность повышения теплопродукции зависит от величины теплоизоляции тела.

Теплоотдача  осуществляется следующими путями:

а) излучения тепла телом человека  (по отношению к окружающим поверхностям, имеющим более низкую температуру) - радиационная теплоотдача;

б) конвекции - отдачи тепла с поверхности тела человека притекающим к нему менее нагретым слоям воздуха;

в) проведения - отдачи тепла предметам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела;

г) испарения воды с поверхности кожи и дыхательных путей.

Одежда уменьшает теплоотдачу. Теплоизолирующие свойства одежды зависят от толщины используемых материалов, воздухопроницаемости и конструкции.

Тепло отдается организмом излучением тогда, когда температура стен, пола, потолка, а также поверхностей оборудования и других материалов в окружающей среде ниже температуры поверхности тела.

В тех случаях, когда температура окружающих поверхностей выше температуры тела (32 - 33 °С), происходит не потеря, а восприятие тепла путем радиации.

При повышении температуры воздуха и окружающих поверхностей, когда отдача тепла конвекцией и радиацией уменьшена, основным путем отдачи тепла организмом является испарение.

При нормальной температуре воздуха организм теряет в сутки до 1 л воды путем неощутимого и активного потоотделения. При повышении температуры выделение пота может быть 5 - 6 л за смену. При тяжелой мышечной работе в горячем цехе величина потоотделения может достигать 12 л.

Величина потоотделения у человека зависит от температуры воздуха, скорости движения его, влажности (парциального давления паров), теплозащитных свойств одежды, уровня мышечной активности.

При повышении температуры воздуха заметно возрастает влияние на теплообмен организма влажности воздуха и влагопроницаемости одежды. Увеличение содержания влаги в воздухе уменьшает физиологический дефицит насыщения и тем самым ограничивает теплопотери испарением.

При низких температурах среды повышенная влажность увеличивает теплопотери организмом в результате интенсивного поглощения водяными парами теплового излучения организма.

Таким образом, в производственных условиях, когда температура воздуха и окружающих поверхностей выше температуры поверхности кожи, теплоотдача осуществляется преимущественно излучением и конвекцией. Если же температура воздуха и окружающих поверхностей такая же, как температура кожи, или выше ее, теплоотдача возможна лишь испарением влаги с поверхности тела и с верхних дыхательных путей при условии малого насыщения воздуха водяными парами.

Влияние нагревающего микроклимата на физиологические функции организма

Гипертермия.  Длительное воздействие высокой температуры, особенно в сочетании, с повышенной влажностью, может привести к значительному накоплению тепла в организме и развитию  перегревания организма выше допустимого уровня (гипертермии ) - состояния, при котором температура тела  поднимается до 38 – 39 °С. То же случается и при высоком кратковременном нагревании при температуре выше 60 °С, например при ремонте печей.

Клинически при гипертермии  наблюдается головная  боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия предметов, сухость во рту, тошнота, рвота, гиперемия лица, обильное потоотделение.  Пульс и дыхание учащены,  температура тела  повышена  до 38 °С  и более. В крови увеличивается содержание остаточного азота и молочной кислоты. Выраженная гипертермия,  сопровождающаяся  высокой  температурой  тела   (40 - 41 °С) и тяжелым общим состоянием организма, называется тепловым ударом.  При этом наблюдается бледность, синюшность,  зрачки расширены, дыхание частое, поверхностное (50 – 60 в 1 мин), временами судороги, тахикардия,  падение  АД  (тепловой коллапс), потеря сознания.

На фоне симптомов теплового удара развиваются тетанические судороги мышц конечностей и резкие боли в них при движении, что является судорожной  формой перегрева. Наблюдается резкое снижение диуреза, развивается сгущение крови (увеличиваются вязкость крови, количество эритроцитов и гемоглобина).

В  тяжелых случаях  могут  наблюдаться  нервно-психические расстройства.

Основную роль в патогенезе перегрева отводят газовому алкалозу и аммиачной интоксикации образованию токсических БАВ, явлению гипоксии в организме. Судорожная  форма перегрева является следствием нарушения водно-солевого обмена, обезвоживания и деминерализации организма (потери NaCl).

Тепловой удар возникает в особо неблагоприятных условиях работы: выполнение тяжелой  физической работы в условиях высокой температуры, инфракрасного  излучения и высокой влажности, в  одежде  затрудняющей теплоотдачу; работы на открытом воздухе в жарком климате

Солнечный удар может возникнуть при работах на открытом воздухе (строители, геологи, сельскохозяйственные рабочие и др.) в результате интенсивного прямого облучения головы инфракрасным излучением коротковолнового диапазона (1 - 1,4 мкм), следствием чего является тяжелое поражение оболочек, и мозговой ткани вплоть до выраженного менингита и энцефалита. Клиническая картина солнечного удара характеризуется общей слабостью, головной болью, головокружением, шумом в ушах, беспокойством, расстройством зрения, тошнотой, рвотой. В тяжелых случаях - помрачнение сознания, резкое возбуждение, судороги, галлюцинации, бред, потеря сознания. Температура тела при этом в отличие от теплового удара нормальная или незначительно повышена.

Влияние низких температур на организм

Многие производственные процессы, выполняемые при пониженной температуре, большой подвижности и влажности воздуха могут быть причинами охлаждения и даже переохлаждения организма (гипотермия), если спецодежда и режимы труда не соответствуют гигиеническим требованиям.

При гипотермии вначале наблюдается возбуждение симпатического отдела вегетативной нервной системы, вследствие чего рефлекторно уменьшается теплоотдача и усиливается теплопродукция.

Снижение теплоотдачи организмом происходит за счет понижения температуры поверхности тела в результате спазма периферических сосудов (особенно в области кистей и стоп) и перераспределения крови во внутренние органы, способствующего поддержанию постоянной температуры внутренних органов, увеличению термического сопротивления тканей организма.

Сужение сосудов пальцев рук и ног, кожи лица чередуется с неактивным расширением их. Этот физиологический процесс, именуемый флюктуацией, является компенсаторными, обеспечивающим защиту от переохлаждения.

При очень резком охлаждении организма при длительном воздействии субнормальных температур наблюдается стойкий сосудистый спазм, который приводит к анемизации тканей, нарушению их питания. Спазм сосудов охлаждаемой поверхности тела вызывает ощущение боли.

При значительном охлаждении организма включается химическая  терморегуляция – усиливаются окислительные обменные процессы в организме, возрастает потребление кислорода.

У человека прирост обменных процессов при понижении температуры на 1°С составляет около 10 %, a при интенсивном охлаждении он может возрасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена. В процесс теплообразования вовлекается скелетная мускулатура, сначала повышается мышечный тонус, а затем появляются сокращения отдельных мышц - мышечная дрожь, при которой внешней работы не совершается и имеет место превращение всей энергии в тепло. Появление мышечной дрожи в течение некоторого времени может задерживать снижение температуры внутренних органов даже при интенсивном охлаждении поверхности тела.

При воздействии низких температур со стороны сердечно-сосудистой системы отмечается холодовая гипертензия, обусловленная сужением просвета капиллярной сети. Увеличивается систолическое и диастолическое артериальное давление.

В  начальном периоде воздействия умеренного холода наблюдается уменьшение частоты дыхания, увеличение объема вдоха. Интенсивное действие холода вызывает рефлекторное учащение дыхания и рост  легочной  вентиляции.  При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличиваются, одновременно увеличивается легочная вентиляция.

Восстановление физиологических реакций в условиях радиационного охлаждения носит более длительный характер. В связи с охлаждением и понижением общей сопротивляемости организма у работающих могут возникнуть различные последствия. Результатом острого  местного (контактного ) переохлаждения может быть отморожение.

Адаптация и акклиматизация при работе в условиях нагревающего и охлаждающего климата

Организм работающих в условиях постоянного  воздействия высоких или низких температур находится в состоянии динамического равновесия с внешней средой (динамическая стереотипия) - это равновесие, установившееся благодаря приспособлению организма человека к определенным метеорологическим условиям.

Тепловая адаптация. В основе адаптации к охлаждающему или нагревающему микроклимату лежат процессы, направленные на поддержание определенного уровня и взаимосвязи физиологических систем, органов, механизмов управления, обеспечивающих высокую жизнедеятельность организма.

На начальных этапах адаптация осуществляется за счет активации компенсаторных механизмов - первичных рефлекторных реакций, направленных на устранение или ослабление функциональных сдвигов в организме, вызванных термическими раздражителями.

В процессе приспособления (адаптации) вся деятельность организма путем нейрогуморальных механизмов приводится во все более точное и тонкое уравновешивание с окружающей средой.

В результате адаптационного процесса устанавливается стабильное состояние жизненных систем организма в измененных микроклиматических условиях среды - акклиматизация.

Акклиматизация приспособление к новым климатическим условиям является частным случаем адаптации, развивается в результате длительного пребывания в условиях высоких и низких температур.

Характерными особенностями адаптации и акклиматизации являются улучшение общего состояния, более легкая переносимость высоких и низких температур, сокращение периода восстановления физиологических функций и работоспособности.

Акклиматизация зависит от индивидуальных свойств человека, состояния его физиологических функций до адаптации. Через 4 - 6 недель в условиях высокой температуры уже имеются признаки довольно выраженной адаптации, характеризующиеся меньшим напряжением систем регуляции и сердечно-сосудистой системы, некоторым повышением работоспособности, однако для акклиматизации к высоким температурам необходимы годы.

Адаптация к высоким температурам выражается в повышении работы мышц, значительном снижении основного обмена, уменьшении артериального давления, урежении частоты пульса и дыхания, некотором снижении температуры тела, усилении потоотделения, повышении содержания жировых веществ в поту за счет более активной деятельности сальных желез. В процессе адаптации при выраженном потоотделении наблюдается уменьшение концентрации хлоридов в поту, что способствует уменьшению нарушений водно-солевого обмена.