Параметры микроклимата человека и вентиляция

Для эффективного теплообмена организма человека со средой обитания и организации комфортных условий производства необходимы следующие оптимальные параметры микроклимата:

• • относительная влажность воздуха 40−60% (но не менее 20 и не свыше 75%);
• • температура воздуха 18−22°С (но не менее 13 и не выше 28°С);
• • скорость движения воздуха 0,2−0,3 м/с (но не менее 0,1 и не более 1,5 м/с).

Для различных категорий работ (от Iа до III) и сезонов года (теплый, холодный) комфортные и допустимые условия труда человека приведены в специальных нормативных документах (ГОСТ, СанПиН). Значения параметров микроклимата (относительная влажность, температура и скорость движения воздуха), характеризующие верхнюю границу области допустимых условий жизнедеятельности человека, в графическом виде образуют некоторую симметричную трехмерную поверхность (рис. 3.4). Отличительным свойством данной области значений параметров является возможность для организаторов производства оставаться в пределах допустимых условий жизнедеятельности человека путем активной коррекции микроклимата среды обитания при изменении хотя бы одного из трех взаимосвязанных между собой физических свойств этой среды.

Рис. 3.4. Верхняя граница области допустимых значений параметров микроклимата.

Дополнительно предъявляются следующие требования по вентиляции рабочих и жилых помещений различного назначения исходя из потребности притока свежего воздуха за 1 мин на 1 м² пола помещения:

• • 0,15 м3 — для конторских помещений, музеев, вокзалов;
• • 0,3 м3 — для обычных рабочих помещений, поликлиник, больниц;
• • 0,5 м3 — для аудиторий, судебных помещений, универмагов, библиотек;
• • 0,6 м3 — для лабораторий, операционных, помещений тяжелых работ.

Необходимость обеспечения указанных выше нормативов вентиляции помещений носит двоякий характер. С одной стороны, при средней частоте дыхания человека, равной 16 вдохам и выдохам в минуту (колебания в пределах 14−20 вдохов и выдохов), объем потребного для дыхания взрослого человека свежего воздуха составляет около 8 л/мин при условии, что доля кислорода при нормальном давлении на уровне моря для комфортных условий составляет 21%. Считается, что в зависимости от тяжести выполняемых физических работ потребление кислорода человеком может колебаться от менее 0,5 (при легкой работе) до более чем 1 л/мин (при тяжелой работе).

С другой стороны, нормальное содержание углекислого газа (С02) в атмосфере составляет 0,01−0,03%, а комфортный уровень в помещении, где находятся люди, не должен превышать 0,5%. Увеличение концентрации СO2 в воздухе до 1 — 1,5% субъективно может не ощущаться, но приводит к снижению эффективности труда. При содержании углекислого газа, равном 3%, возникает затруднение дыхания, которое нарастает вместе с дальнейшим ростом содержания СO2. Длительное пребывание в атмосфере, содержащей более 10% двуокиси углерода, смертельно для человека.

Таким образом, можно сделать очевидный вывод, что отсутствие или недостаточный объем вентиляции в рабочем помещении неизбежно приводит к изменению газового состава воздуха, обеднению его кислородом и пересыщению углекислым газом со всеми перечисленными последствиями.

В качестве параметра, характеризующего уровень вентиляции помещений, применяется воздухообмен (Кв), ч-1, — показатель, равный отношению объема заменяемого в помещении воздуха Wз в единицу времени (например, в час), т. е., по сути, скорости замены воздуха в помещении, к общему объему помещения Vп, из которого удаляется воздух:

Из этой формулы следует, что воздухообмен характеризуется величиной, кратной объему воздуха помещения, заменяемого в единицу времени, т. е. этот показатель свидетельствует, сколько раз в течение часа полностью заменен воздух в помещении (при Кв > 1) или какая часть всего объема воздуха в помещении заменена в течение часа (при Кв < 1).

Величина воздухообмена в результате естественного проветривания (инфильтрации) жилых помещений, зданий через неплотности окон, дверей, элементов внешних конструкций может достигать значений 0,5−0,75 ч-1, а для производственных помещений, зданий — 1,0−1,5 ч-1, т. е. вдвое больше. Той же цели можно добиться и путем аэрации (специального открывания окон, фрамуг, форточек) при намеренном проветривании помещений.

В случае принудительной механической вентиляции, осуществляемой с помощью специальных вентиляционных устройств, механизмов, различают приточную, вытяжную и приточно-вытяжную вентиляцию, при расчете которых исходят из следующих нормативов: при объеме помещения на одного человека Vn < 20 м3/человек необходима W? 30 м3/ч, а при Vп = 20−40 м3/человек требуется Wэ ? 20 м3/ч. Из тех же соображений рассчитывают производительность кондиционеров и установок искусственного климата.

Кроме тепловых и климатических особенностей пребывания человека в техносфере, необходимо рассмотреть еще некоторые важные факторы, оказывающие самое непосредственное влияние на эффективность его трудовой деятельности, и прежде всего — освещение и работоспособность.