Анализ методов определения комфортного состояния работающего Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 697.11

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМФОРТНОГО СОСТОЯНИЯ РАБОТАЮЩЕГО

© 2005 г. А.И. Чернышев

Комплексы человек - система - среда обитания, которые характеризуются развитыми и сложными связями и зависят от большого количества переменных во времени и пространстве факторов, оказывают существенное влияние на комфортность работающего и на его работоспособность.

Современная техника, эксплуатируемая человеком, не может обладать необходимой эффективно -стью, если не обеспечены оптимальные условия для комплекса человек-система-среда обитания. Это требование имеет особое значение в тех случаях, когда человек работает в небольших помещениях, каковыми являются кабины. Следует также учитывать, что при длительном пребывании в сравнительно стабильных условиях возможно ослабление адаптационных реакций организма. Поэтому существенной является задача обеспечения не только комфортных условий, но и поддержания нормального самочувствия и высокой работоспособности человека.

В последние десятилетия проблеме создания наилучших условий для работы человека уделяется немалое внимание. Наибольший интерес представляют результаты исследования, которые отображены в виде соответствующих графических зависимостей.

Важным параметром комфортности является эффективная эквивалентная температура, которая учитывает влияние скорости на теплоощущение человека. Опыт показывает, что комфортное теплоощущение наблюдается при эффективной температуре 17-21°С зимой и 19-24°С летом. На рис. 1 приведена номограмма для эффективной температуры в зависимости от скорости и температуры воздушного потока и температуры смоченного термометра [1, 2].

На основе обработки многочисленных экспериментальных данных составлены диаграммы тепло-ощущения, предназначенные для расчета микроклимата. На рис. 2 и рис. 3 показаны диаграммы тепло-ощущения, разработанные соответственно Бедфордом, Лизе и Гайя [3].

Можно заметить, что приведенные на этих диаграммах данные в достаточной степени совпадают.

Более надежными представляются диаграммы те-плоощущения, разработанные Американским инженерно-техническим обществом по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха (А8ИКАБ). Они

отражают области значений комфорта и дискомфорта, полученные с учетом смоченного термометра, температуры воздуха, парциального давления водяных паров воздуха и эффективной температуры (рис. 4).

и, м/с

t °С t °С

^ '•см? ^

-45 40

[-55 50 Ь 25 20 715 '-10

10

Рис. 1. Диаграмма эффективной температуры: и - скорость воздушного потока; Гв - температура воздуха; Гсм - температура смоченного термометра; Гэф - эффективная температура

Особого внимания заслуживают так называемые диаграммы комфорта. Необходимость в них обусловлена трудоемкостью решения уравнения комфорта. Известный специалист по проблеме микроклимата человека П.О. Фанчер разработал 28 диаграмм комфорта. Ниже приводится сводная диаграмма комфорта, представляющая наибольший интерес (рис. 5).

Гр, °С

26

22

18

14

10

/X

к %

Уа /А \ 1

X. /у % \

Л %

\ '2 /V

1 ™ лЛ >

V к к,

Шк N

10 14 18 22 26 гъ, °С Рис. 2. Диаграмма теплоощущения, по данным Бедфорда и Лизе: Гр - радиационная температура; Гв - температура воздуха; 1 - жарко; 2 - приятно; 3 - холодно

Гв, °С

25

20

15

10

X

2/\

X

3

5

10

15

20

25 Гр, °С

Рис. 3. Диаграмма теплоощущения, по данным Гайя: Гр - радиационная температура; Гв - температура воздуха; 1 - жарко; 2 - комфорт; 3 - холодно; к - конвективное отопление; л - лучистое отопление

10

н

л,

Р

35 30 25 4 20 Р15 10

0

20 Т

30

40 Гв, °С

Гэф

50

60

70

80

90

Гв, °С

Рис. 4. Диаграмма теплоощущения в зависимости от эффективной температуры (АБНЕАЕ): Гсм - температура смоченного термометра; а - режим непереносим; б - неприятно; в - комфорт; г - неприятно холодно; Гв - температура воздуха

и, м/с 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

и, м/с 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

и, м/с 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

и, м/с 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

10

15 20 а)

1

Г

1 ?

■А / |/ Б / В f

/

' /

5 10 15 20 25 Гос°С

б)

I I

W S>l

Щ. I t^l Vir

щ 1 / 1/

/ / /

А г / Б f / В/

У У

{ Г Г /

5 10 15 20 25 Гос °С

в)

I

А/

-? 1 */ * н

Б / / 7

у У /

Г / (

10

15 20

г)

25

Рис. 5. Сводная диаграмма комфорта Фангера: и - скорость движения воздуха; Го 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 работающего. Для оператора следует пользоваться графическими зависимостями для группы Б, т.е. для средней активности.

Определенная группа работ была посвящена изучению влияния температуры воздуха помещения на производительность умственного труда. В этом отношении заслуживают внимания исследования К. Дани-ельса [5].

5

25 Го.с С

5

г °С

о.с

5

На рис. 6 показано изменение производительности умственного труда в обычной одежде в зависимости

от температуры в помещении.

%

100 ;

80

60

40

20

0 10 20 30 40 °С

Рис. 6. Изменение производительности умственного труда людей среднего возраста в зависимости от температуры воздуха

Изменение работоспособности людей в течение всего года представлено на рис. 7. верхняя линия относится к помещению с кондиционированием воздуха; средняя - к помещению без кондиционирования, но имеющему остекление с высокой теплоотража-тельной способностью и внутренние теплозащитные жалюзи; нижняя линия характеризует помещение, не защищенное от солнечного излучения.

Таким образом, проблема комфортности работающего заслуживает всестороннего внимания. Она может быть решена на основании тщательно проведенных экспериментальных исследований, проводимых в термобарокамере, и теоретических исследований, основанных на методах математического моделирования изучаемых явлений.

Энергосбережие является одной из наиболее актуальных задач современности. С ним в значительной степени связаны экономические и экологические проблемы. Большая доля энергетических ресурсов страны расходуется на теплоснабжение жилых зданий и зда-

Рис. 7. Динамика производительности труда в течение года

Материалы, представленные в статье - анализ состояния вопроса, который рассматривается с теоретической и экспериментальной точки зрения. Собственные результаты исследований по данному научному направлению будут представлены в последующих публикациях автора.

Литература

1. Miller P.L., Nevins R.G. Room air Distribution Performance

of Ventilating Ceilings and Cone-type Circular Diffusers // ASHRAE Transaction. 1970. Vol. 76. P. 186-198.

2. Jokl M., Stverak J. Optimales Microclimate in Arbeitsstatlen und Wohngebauden // Gesundheits-Ing. 1970. № 10. P. 287294.

3. Банхиди Л. Тепловой микроклимат помещений: Расчет комфортных параметров по теплоощущениям человека. М., 1981.

4. FangerP.O. Calculation of thermal comfort: introduction of a basic comfort equation // ASHRAE Transaction. 1967. Vol. 76.

5. Daniels K. Klimatisieren oder nur heizen // Technische Rdsch., 1971. № 13.

14 октября 2004 г.

ний различного технологического назначения. Поэтому вполне закономерным является появление в последние два-три десятилетия нового научно-экспериментального направления в строительстве, связанного с проблемой энергосбережения.

Кубанский государственный аграрный университет, г. Краснодар УДК 697.1

К ПРОБЛЕМЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ЗДАНИЯ

© 2005 г. Р.А. Амерханов, С.Н. Бегдай