Прохоров В.Т. Особенности защиты человека от воздействия низких температур

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 1

Анализ методов определения комфортного состояния

работающего

Работающий, в том числе оператор мобильной машины, нахо-

дится в постоянном контакте с оборудованным им техническим устрой-

ствами окружающей средой. Параметры последней в процессе эксплуата-

ции могут заметно изменяться. Поэтому комплексы человек-система-среда

обитания, которые характеризуются развитыми и сложными связями и за-

висят от большого количества переменных во времени и пространстве

факторов, оказывают существенное влияние на комфортность работаю-

щего и на его работоспособность.

Современная техника, эксплуатируемая человеком, не может

обладать требуемой эффективностью, если не обеспечены оптимальные

условия для комплекса человек-система-среда обитания. Это требование

имеет особое значение в тех случаях, когда человек работает в не-

больших помещениях, каковыми являются кабины. Следует также учи-

тывать, что при длительном пребывании в сравнительно стабильных ус-

ловиях возможно ослабление адаптационных реакций организма. Поэто-

му существенной является задача обеспечения не только комфортных ус-

ловий, но и поддержания нормального самочувствия и высокой работоспо-

собности человека.

В последние десятилетия проблеме создания наилучших усло-

вий для работы человека уделяется немалое внимание. Наибольший инте-

рес представляют результаты исследования, которые изображены в виде

соответствующих графических зависимостей от определяющих параметров.

Важным параметром комфортности является эффективная эквивалентная

температура, которая учитывает влияние скорости на теплоощущение че-

ловека. Опыт показывает, что комфортное теплоощущение наблюдается

при эффективной температуре 17-21 °С зимой и 19-24 °С летом.

На рис. 1.1 приведена номограмма для эффективной температуры

в зависимости от скорости и температуры воздушного потока и тем-

пературы смоченного термометра [1,2]

На основе обработки многочисленных экспериментальных дан-

ных составлены диаграммы теплоощущения, предназначенных для рас-

чета микроклимата. На рис. 1.2 и рис. 1.3 показаны теплоощущения,

разработанные соответственно Бедфордом, Лизе и Гайя [3].

Можно заметить, что приведенные на этих диаграммах данные в

достаточной степени совпадают.

Рис. 1.1. Диаграмма эффективной температуры:

и - скорость воздушного потока; t

- температура воздуха;

см

- температура смоченного термометра; t

эф

- эффективная температура.

Рис. 1.2. Диаграмма теплоощущения,

по данным Бедфорда и Лизе:

- радиационная температура;

- температура воздуха;

1 - жарко; 2 -приятно; 3-холодно

Рис. 1.3 - Диаграмма теплоощущения,

по данным Гайя:

- радиационная температура;

- температура воздуха;

1 - жарко; 2 - комфорт; 3 - холодно;

к - конвективное отопление;

л - лучистое отопление

Более надежными представляются диаграммы теплоощущения,

разработанные Американским инженерно-техническим обществом по ото-

плению, вентиляции и кондиционированию воздуха (ASHKAE). На этой

диаграмме показаны области значений комфорта и дискомфорта, по-

лученные с учетом смоченного термометра, температуры воздуха, пар-

циального давления водяных паров воздуха и эффективной температуры

(рис. 1.4).

Рис. 1.4. Диаграмма теплоощущения в зависимости

от эффективной температуры (АSНКАЕ):

см

- температура смоченного термометра; t

- температура воздуха;

а - режим непереносим; б - неприятно; в - комфорт; г - неприятно холодно.

Особого внимания заслуживают так называемые диаграммы

комфорта. Необходимость составления диаграмм обусловлена трудоемко-

стью решения уравнения комфорта. Известный специалист по проблеме

микроклимата человека П.О. Фанчер разработал 28 диаграмм комфорта.

Ниже приводится сводная диаграмма комфорта, представляющая наи-

больший интерес (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Сводная диаграмма комфорта Фангера:

и - скорость движения воздуха; t

о.с.

- температура окружающей среды;

а - без одежды; б - легкая одежда; в - нормальная одежда; г - теплая одежда;

А - высокая физическая активность (150); Б - средняя активность (100);

В - состояние покоя (50)

В этой диаграмме учитывается уровень физической активности ра-

ботающего. Для оператора следует пользоваться графическими зависимостями

для группы Б, т.е. для средней активности.

Определенная группа работ была посвящена определению влияния

температуры воздуха помещения на производительность умственного ру-

да. В этом отношении заслуживают внимания исследования К. Даниельса

[5].

На рис. 1.6 показано изменение производительности умственного

труда, в обычной одежде, в зависимости от температуры в помещении.

Рис. 1.6. Изменение

производительности умственного труда

людей среднего возраста в зависимости

от температуры воздуха

Рис. 1.7. Динамика

производительности труда

в течение года

Изменение работоспособности людей в течение всего года пред-

ставлено на рис. 1.7. верхняя линия относится к помещению с кондицио-

нированием воздуха; средняя к помещению без кондиционирования, но

имеющим остекление с высокой теплоотражательной способностью и внут-

ренние теплозащитные жалюзи; нижняя линия характеризует помещение

без принятия мер по защите от солнечного излучения.

В связи с этим следует отметить, что проблема комфортности ра-

ботающего заслуживает всестороннего внимания. Она может быть реше-

на на основании тщательно проведенных экспериментальных исследова-

ний, проводимых в термобарокамере, и теоретических исследований, ос-

нованных на методах математического моделирования изучаемых явлений.

При нахождении человека в спокойном (горизонтальном, ком-

фортном) состоянии, после ночного сна температура кожи (кожных

покровов) стопы выравнивается с температурой кожи на других уча-

стках тела. По данным Ю.Л. Кавказова, поверхность стопы утром при

температуре окружающего воздуха 14-16°С имеет температуру 28-

32°С, которая днем понижается и на поверхности, обращенной к

стельке, она равняется 19-22 °С, а в тыльной части 20-25 °С [4].

Днем, при нахождении человека в спокойном состоянии сидя,

стоя или при выполнении легкой работы даже при комнатной темпе-

ратуре в результате теплообмена с окружающей средой температура

кожного покрова стопы снижается и различна на разных ее участках

[2].

Когда человек надевает обувь, температура поверхности стопы

вначале несколько повышается, затем понижается и становится даже

ниже температуры обнаженной стопы.

Наиболее высокая температура наблюдается на голени и тыль-

ной стороне стопы; более низкая - на подошве и еще более низкая - на

отдаленном участке - на опорной подушечке большого пальца. Ука-

занное обстоятельство послужило основанием для исследования тем-

пературы именно на этом участке, по которому можно судить о теп-

ловом состоянии стопы, учитывая температуру кожного покрова сто-

пы и на других ее участках (тыльной стороне, подошве).

С гигиенической точки зрения систему «человек - обувь - сре-

да» следует рассматривать более детально, а именно: «человек (нога

человека) воздушный слой между ногой и так называемой внутренней

обувью внутренняя обувь воздушный слой между внутренней обувью

и внутренними деталями обуви - детали обуви среда» [4].

Одной из важнейших функций одежды является создание у

человека комфортных теплоощущений, т. е. нормального теплового

состояния, которое поддерживается при определенном соотношении

процессов теплообразования и теплоотдачи [1].

Также большое значение теплозащитная обувь имеет для про-

цессов теплообмена организма человека с окружающей средой, для

обеспечения нормальной деятельности терморегуляции человека при

низких атмосферных температурах и связанное с этим ощущение ком-

фортности. Комфортные условия в обуви определяются ее способно-

стью поддерживать во внутриобувном пространстве необходимые влаж-

ность и температуру, которые, в свою очередь, зависят от физиологиче-

ских особенностей терморегуляции организма, от метеорологических

факторов окружающей среды, от выбранных материалов труда и

других факторов. Несоблюдение требований к комфортности может

привести к тяжелым последствиям для потребителя. Нужно отметить ог-

ромную роль стопы, которая является большим «резервуаром тепла» и

участвует в теплообмене организма. Изменение температуры конечно-

стей играет роль буфера для организма в целом и обеспечивает постоян-

ство температуры висцеральных органов и их нормальную работу [3].

Под тепловым состоянием человека понимается такое состоя-

ние организма, которое характеризуется содержанием и распределе-

нием тепла в тканях тела с относительно постоянной температурой и в

тканях тела с меняющейся температурой, а также степенью напряже-

ния аппарата терморегуляции.

О тепловом состоянии человека можно судить по его тепло-

ощущениям и объективным показателям: температуре тела и кожи,

топографии температуры кожи, величине влагопотерь, гемодинамиче-

ским показателям (частота пульса, артериальное давление). Тепловое

состояние человека обусловливает и его работоспособность.

Нам представляется, что при создании одежды для защиты от

холода и ее гигиенической оценке следует ориентироваться на топо-

графию теплового потока и температуры кожи. Об этом свидетельст-

вуют многочисленные данные, указывающие на более быстрое воз-

никновение терморегуляторных реакций в области нижних конечно-

стей и кистей, т. е. на тех участках, которые утеплены в меньшей сте-

пени и которые, как правило, подвергаются большему охлаждению.

Учитывая разнообразие в топографии теплового потока и тем-

пературы кожи, следует заранее сказать, что в практическом отноше-

нии такой принцип подхода к построению одежды не всегда осущест-

вим. Во-первых, он связан лишь с учетом определенного физиологи-

ческого состояния человека и, следовательно, требует знания топо-

графии теплового потока и температуры кожи в каждом конкретном

случае. Во-вторых, теплоизоляционные свойства одежды ограничены,

эффективность утепления различных частей тела человека неодинако-

ва, и, следовательно, не любую топографию теплового потока и тем-

пературы кожи можно воспроизвести.

Топография теплового потока (и температуры кожи) использу-

ется при оценке создаваемой одежды, с помощью которой необходи-

мо поддерживать не только определенные средневзвешенные показа-

тели, но и соответствующую плотность теплового потока на каждом

участке тела человека [1].

В связи с различными климатическими условиями нашей

страны и увеличения контингента работающих на открытом воздухе,

для защиты человека от воздействия низких температур должна изго-

тавливаться специальная обувь, которая обеспечивала бы создание

комфортных условий в течение того периода носки, который обу-

словлен режимом нахождения человека в этих условиях.

К наиболее важным факторам, влияющим на человека, кото-

рые следует учитывать при разработке требований к материалам обу-

ви для защиты от воздействий низких температур, необходимо отне-

сти температуру воздуха, скорость ветра, атмосферные осадки. Такие

показатели, как давление и влажность воздуха, в обычных условиях

имеют второстепенное значение, однако при большой влажности воз-

духа заметно повышается равновесная влажность материалов обуви и

их теплопроводность.

Каждый год позиции у старого ассортимента отвоевывает новая

утепленная обувь. Частично - импортная, частично - российская, сде-

ланная с помощью новых технологий, по новым ТУ и ГОСТам. Утеп-

ленная спецобувь должна обладать определенным набором защитных

свойств, которые обеспечивали бы безопасность рабочего в конкрет-

ных «специальных» условиях. На каждом рабочем месте необходимо

определить, какие именно защитные свойства здесь в приоритете, и

уже тогда подбирать обувь, создающую для работника максималь-

ную защиту именно в этих условиях. Кроме того, необходимо помнить и

о комфортности обуви, а это - способность обуви к поддержанию

микроклимата, наиболее благоприятного для стопы (температура, влаж-

ность, биологические факторы), облегаемость обувью стопы и вес

обуви [3].

Охлаждение организма в процессе производственной деятель-

ности приводит к снижению работоспособности человека. Охлажде-

ние может быть обусловлено как недостатком, так и избытком тепло-

защитных свойств одежды.

Влияние одежды на человека определяется не только свойст-

вами материалов, из которых она изготовлена, но также соответстви-

ем одежды внешним условиям и состоянием организма в данный мо-

мент [2].

Мокрый снег или тающий лед создает условия высокой тепло-

отдачи от поверхности обуви во внешнюю среду и может приводить к

значительному охлаждению стопы человека в обуви. Данные условия

можно охарактеризовать двумя показателями: коэффициентом тепло-

отдачи и влажностью материалов обуви.

При носке обуви в зимний период (при наличии снега) должна

быть исключена возможность попадания снега внутрь обуви через

верхний край, а также прилипания его к поверхности

обуви, т.к. при

входе в теплое помещение снег тает и увлажняет обувь [3].

В холодных климатических зонах уделяется особое внимание

защите обуви от увлажнения, являющейся причиной увеличения теп-

лопроводности материала и увеличения теплопотерь человеком.

Температура воздуха внутри обуви имеет большое значение

для физиологических функций человека, его самочувствия и работо-

способности.

Нормальная температура тела близкая к 37 °С, является в со-

временных климатических зонах земли оптимальной в смысле воз-

можности ее эффективной регуляции. Это постоянство температуры