CC BY
3
УДК 613.5:628.81-07
К. Рублак, Р. Ф. Афанасьева, X. Гебеляйн, Н. С. Михайлова, X. Ноак, Ю. А. Околухин, Г. Шульц
ИНТЕГРАТОР КЛИМАТИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ ОЦЕНКИ МИКРОКЛИМАТА ПОМЕЩЕНИЙ
НИИ гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР, Москва; Центральный институт рабочей медицины Минздрава ГДР, Берлин
Микроклимат помещений оценивается по результатам изучения физиологических реакций человека, которые связаны с параметрами микро-' климата, уровнем энерготрат организма, тепловым сопротивлением одежды. В конечном счете оценка микроклимата предусматривает получение данных о состоянии теплообмена работающего человека. При этом одним из наиболее информативных показателей является накопление или дефицит тепла в организме.
Получение и обработка данных для оценки теплообмена человека с окружающей средой весьма трудоемки, поэтому возникла необходи-Ч мость разработки метода, позволяющего дать характеристику комплексного влияния метеорологических, теплофизических и физиологических факторов на тепловое состояние организма, значительно сократив при этом затраты времени на получение и обработку необходимых исходных данных.
В Центральном институте рабочей медицины (Берлин) разработан интегратор климатических данных, предназначенный для проведения гигиенических исследований микроклимата. Прибор состоит из двух функциональных блоков: измерительного и интегратора. В настоящее время создано несколько экспериментальных разновидностей интегратора. Ниже приводится описание одного из них.
В верхней части измерительного блока распо-<*. ложены 5 инфракрасных детекторов, устроенных по принципу болометров, ориентированных на
Блок-схема интегратора
Установочные величины
Усилители
потолок и стены. Диапазон измерения плотности радиационного теплового потока (др) —50 + + 250 ккал/(м2-ч) с точностью ±5 ккал/(м2-ч). В средней части находятся измеритель подвижности воздуха, электроанемометр. Диапазон измерения скорости воздушного потока (V) 0— 5 м/с с точностью ±0,05 м/с для скорости движения воздуха менее 1 м/с. В нижней части измерительного блока находятся чувствительные элементы для измерения температуры воздуха (Т„) и парциального давления водяного пара (Р„). В качестве первичного преобразователя для определения Р„ используется хлорлитиевый датчик. Диапазон измерения Р„ 0—50 торр с точностью ±1 торр. Для измерения температуры воздуха служит искусственно состаренный терми-стор. Диапазон измерения температуры воздуха 0—50 °С с точностью ±0,3 °С.
Показания температуры, влажности, скорости движения воздуха и инфракрасной радиации регистрируются стрелочными приборами, шкалы которых расположены на передней панели интегратора климатических данных. Остальные показатели, необходимые для расчета уравнения теплового баланса человека, — энерготраты (Ч»н), средневзвешенная температура кожи (Тсв. к), давление водяного пара при данной средневзвешенной температуре кожи (Рсв. т. к), коэффициент одежды (Род) — определяются соответствующими методами и вводятся в интегратор с помощью установленных в нем потенцио-
климатических данных
Измеряемые параметры климата
Усилители
Интегратор
%
ЛЯ
Чсух
метров. Измеренные значения 4 компонентов микроклимата (Т„, V, Рв, Яр) вместе с установленными входными величинами (я»н, Тсв. к, Рев.т.к» Р,,д) интегрируются аналоговой вычислительной машиной прибора по уравнению теплового баланса в комплексные однозначные показатели, пропорциональные тепловой нагрузке человека (см. схему). К таким комплексным показателям относятся я,.,* и Ая-
Плотность сухого теплового потока (я<;ух) представляет собой сумму энерготрат (Я:»н) и плотностей теплового потока конвекцией и радиацией (я.< и Яр):
Я<:ух = Я™ + (Як + Чр) ' Р°Д.
где я а» — энерготраты человека [в ккал/(м2-ч)]; Як — плотность теплового потока конвекцией [в ккал/(м2-ч)]; Яр—плотность теплового потока радиацией (в ккал/(м2ч)]; Род—коэффициент, учитывающий теплоизолирующие свойства одежды. Это условный показатель, заложенный в интегратор климатических данных для характеристики теплоизолирующих свойств одежды. Он предназначен для введения в формулу расчета комплексных показателей тепловой нагрузки человека я<-ух и Ая. Численные значения Род: 0,6 — при Иод 1 кло, 0,8— при Я0д 0,6 кло и 1 — при Иод 0,2 кло. И,,;, — тепловое сопротивление комплекта одежды, выраженное в кло.
Величина я<ух позволяет различать по сумме и знаку охлаждающие, термически нейтральные и нагревающие микроклиматические условия. Вторая величина — Ая, предназначенная для оценки нагревающего микроклимата, представляет собой разность плотности сухого теплового потока (Ягух) и плотности теплового потока путем максимально возможного испарения (Яисп. макс) : Ая = ясух—Яисп. макс- Величина Ая зволяет установить, возможно ли в условиях нагревающего микроклимата компенсировать недостаточную теплоотдачу организма конвекцией и радиацией посредством испарения пота. Если Ля является отрицательной величиной, это означает, что в данных условиях микроклимата тепловое равновесие организма достигается за счет испарения пота. Положительное значение Ая свидетельствует о невозможности в данных условиях среды испарить такое количество пота, которое необходимо для поддержания теплового равновесия организма. В ряде институтов ГДР и СССР проводилась апробация метода оценки микроклимата с помощью интегратора климатических данных в различных экспериментальных и производственных условиях микроклимата по согласованной программе. В лаборатории микроклимата НИИ гигиены труда и профзаболеваний АЛАН СССР были выполнены исследования и опубликованы их материалы, касающиеся апробации интегратора климатических данных в условиях, вызывающих значительное перегревание организма (К. Рублак и соавт.).
Таблица 1
Характеристика испытуемых, принимавших участие я экспериментах по апробации интегратора климатических данных
№ Возраст, Масса тела. Рост, см Поверхность
п/п годы кг тела, м-
1 28 73,6 181 1.95
2 18 57,0 184 1,74
Данные исследования посвящены изучению взаимосвязи я^ух с реакциями, характеризующими тепловое состояние организма человека в нейтральной, умеренно нагревающей и охлаждающей средах, и при наличии такой связи предполагалось выявить диапазон значений Ясух при различном тепловом состоянии организма.
Исследования проведены в экспериментальных условиях в микроклиматической камере. Выполнены 44 эксперимента на 2 испытуемых, характеристика которых представлена в табл. 1. .
Каждый испытуемый в течение 1 ч находился ► в микроклиматической камере в состоянии относительного физического покоя, сидя и выполнял легкую умственную работу (читал или обрабатывал результаты исследования на микрокалькуляторе). В ряде экспериментов температура воздуха и ограждений была одинаковой и колебалась в отдельные дни от 19 до 24 °С. В других случаях температура стен отличалась от температуры воздуха (была на 0,5—3,5 °С ниже или на 1,7—7,4 °С выше). Относительная влажность воздуха не регулировалась и находилась в пределах 40—70 %. Воздух был практически неподвижен. Одежда испытуемых по своим теплоизолирующим свойствам составляла 1, 0,6 и 0,2 кло. Учитывая, что подвижность и влажность воздуха в помещении на протяжении всей серии исследований были стабильны и близки к оптимальным, а температура воздуха и ограждений различалась, микроклимат в экспериментальном помещении оценивали также по результирующей температуре. Результирующую температуру определяли по шаровому термометру Вернона — Йокла
(Т,„).
Тепловое состояние организма оценивали по общепринятым физиологическим реакциям теплообмена через 60 мин от начала пребывания испытуемых в заданных условиях микроклимата. Температуру тела (Тт) измеряли под языком малоннерционным максимальным ртутным термометром. Температуру кожи определяли на 14 участках поверхности тела (Т, — лоб, Т2 — грудь, Т3 — спина, Т4 — живот, Т5 — поясжща, Тв — ягодица, Т7 — кисть, Те и Тд — соответственно наружная и внутренняя поверхности плеча, Тю и Тп — наружная и внутренняя поверхности # бедра, Т|2 — голень, Т13— тыльная сторона стоны, Т14—подошвенная поверхность стопы). Использовали комплект термодатчнков конструкции и из-
-1—I I I—I_I_I_I_' 1" I
Л_I_'III'
-зо-ао-7о-бо-5с-<ю-зо го-ю о ююзо4050воловсэо Чсу,-"ка'>/мг4
Рис. 2. Связь МСЖДу (]сух И Тсв.н. Урннмгиие регрессии »/=0,0«+ 32.7; г = 0,59.
7 о
6- »* х XX х ^^^^^
* 5-
О«осхю< ¿уж ■ о о
х^-—"з о о
о о*А X д / 111111111
^,^^^ X »с /■ 111111111
Рис. 1. Связь между чСух и ДЭ. Уравнение регрессии .</=0.558*—3,17; г = 0,50. Здесь и на рис. 2 и 3 треугольники — тепловое сопротивление одежды I кло. крестики — 0,6 кло, кружки — 0,2 кло.
готовления ЭТП Московского НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана. ТСв. к рассчитывали по формуле, основанной на 11-точечной системе измерения Температуры кожи П. В. Рамзаева. Учитывая, что человека обследовали в состоянии относительного покоя, в положении сидя, при котором внутренние поверхности бедра, плеча и подошвенная часть стоп находятся в особых условиях теплообмена, дополнительно определяли температуру кожи указанных участков поверхности тела, вводя их в формулу расчета 1 с,в. к с коэффициентами, пропорциональными занимаемой ими площади:
Тсв. и = 0,0886 Т, + 0,085 (Т2 + Т3+Тч + Т5) +
+ 0,05075 (Т6 + 2Т|0+Тц) + 0,045Т7 +0,0335 (ЗТ8 +
+ Т9) +0,1251,2 + 0,0322(1.3 + 1,4).
Изменение теплосодержания в организме за 1 ч эксперимента (АО) рассчитывали по формуле: = 0,83 (0,7 ДТт + 0,3 ДТо. н)-Р, где ДТт—изменение температуры тела за 1 ч эксперимента; АТсв. к—изменение средневзвешенной температуры кожи за 1 ч эксперимента; Р — масса тела испытуемого.
Теплоошущения определяли методом опроса испытуемых и оценивали по 7-балльной шкале: 1 — «холодно», 2 — «прохладно», 3 — «слегка
-30-00-70-60-50-40-30 -Ю-Ю О ЮЮ304050 60 ЮвОЯО Я ¿ух, ккал/м'ч
Рис. 3. Связь между чсух и теплоощущениями. Уравнение регрессии 1/=0.03и + 3,8; г=0,47.
прохладно», 4 — «комфорт», 5 — «слегка тепло», 6 — «тепло», 7 — «жарко».
Результаты исследования физиологических реакций, полученные в конце эксперимента при результирующей температуре от 19 до 32°С, сопоставляли с установленной одновременно величиной q(.yx на интеграторе климатических данных. Проведен анализ взаимосвязи д,.ух с общепринятыми данными о тепловом состоянии организма: изменением теплосодержания (АО), средневзвешенной температурой кожи (Тсв. и), тепло-ощущениями. Результаты корреляционного анализа представлены на рис. 1—3.
Величина q,•Уx имеет прямую умеренную связь с ДО (г = 0,50±0,11), Т,.„. „(г = 0,59±0,10) и показателем теплоощущений (л = 0,47±0,12). Все коэффициенты корреляции достоверны (г/тГ> >3).
Следует отметить, что у обнаженных испытуемых (Иод 0,2 кло) связь дгух с изменением теплосодержания, средневзвешенной температурой кожи и теплоощущеннями (коэффициенты корреляции соответственно 0,90, 0,74 и 0,94) значительно теснее, чем в экспериментах с одетыми испытуемыми (Иод 0,6 и 1 кло), у которых коэффициенты корреляции показателя ч,;ух с другими реакциями теплового состояния организма были в пределах 0,38—0,77. По-видимому, коэффициент Род, входящий в формулу расчета ясут, не совсем точно отражает изменения теплообмена организма, обусловленные тепловым сопротивлением одежды. Возможно, что причиной более значительного разброса физиологических ре-
Таблица 2
Показатели теплового состоянии организма при различных V«-ух- полученных на интеграторе климатических данных
ккал/(м'-ч) ДО, ккал Тсв.«-°С Теплоощущеиня, баллы
-92 —54,5 30,84 I
—60 —36,6 31,48 2
- 27 — 18,2 32,14 3
+5 —0.4 32,78 4
+37 + 17.5 33,42 5
+ 70 +35,9 34,08 6
+ 102 +53,7 34,72 7
акций у одетых испытуемых является неодинаковое восприятие тепла одетым и обнаженным человеком, разная топография температуры кожи и др. Эта проблема требует специальных дополнительных исследований с целью уточнения параметров коэффициента Foa.
В табл. 2 представлены qcyx и соответствующие им изменения теплосодержания, средневзвешенной температуры кожи и теплоощущений человека в покое, в положении сидя.
Величины qcyx при тепловом состоянии человека, близком к комфорту, колеблются от —27 до +37 ккал/(м2-ч). При этом теплоощущення не выходят за границы оценок от «слегка прохладно» до «слегка тепло». Тсп. к от 32,14 до 33,42 °С, а изменение теплосодержания за 1 ч входит в диапазон от —18,2 до 17,5 кал. Указанные показатели теплового состояния организма соответствуют параметрам, известным в литературе как комфортные для человека в состоянии покоя (Н. К. Витте; В. И. Кричагин; Р. Ф. Афанасьева).
Выводы. 1. Метод оценки микроклимата с помощью интегратора климатических данных, основанный на измерении и анализе показателей микроклимата помещения, данных об уровне фи-
зической активности и степени теплоизоляции одежды человека, позволяет выразить в едином показателе (Чсух) влияние микроклимата на тепловое состояние организма человека.
2. Установлена прямая связь ясух с общепринятыми в гигиене микроклимата реакциями теплового состояния организма (средневзвешенной температурой кожи, теплоощущениямн, изменением теплосодержания).
3. Состояние теплового комфорта организма человека в покое наблюдается прн ясух от —27 до +37 ккал/(м2-ч).
4. Интегратор климатических данных может быть использован для оценки микроклимата помещений, в которых люди находятся в состоянии относительного физического покоя.
Литература. Афанасьева Р. Ф. Гигиенические основы проектирования одежды для защиты от холода. М.,
1977.
Витте Н. К. Тепловой обмен человека и его гигиеническое
значение. Киев, 1956. Кричагин В. И. — Гиг. и сан., 1966, № 4, с. 65—69. Рамзаев П. в.— Там же, 1960. № 7, с. 64—67. *
Рублак К.. Медведева Е. Ф., Ноак Г. и др. — В кн.: Актуальные вопросы промышленного микроклимата. М..
1978, с. 120—125.
Поступила 27.12.82
УДК 613.648
Т. В. Уверская, О. Н. Перевозчиков, И. Э. Бронштейн, В В. Оробей
ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ УСТАНОВОК С РАДИОИЗОТОПНЫМИ ПРИБОРАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ ГАММА-ИСТОЧНИК
Ленинградская областная санэпидстанция; Львовская областная санэпидстанция; Ленинградский НИИ радиационной гигиены Минздрава РСФСР
В настоящее время в различных отраслях промышленности широко используются радиоизотопные приборы (РИП) различных типов с источниками гамма-, бета-, альфа- и нейтронного излучения.
Неотъемлемой частью системы радиационной безопасности (РБ) РИП является радиационный контроль (РК), обеспечивающий получение необходимой информации об уровнях радиационного воздействия на персонал, занятый техническим обслуживанием РИП, и лиц, работающих в зоне установки РИП, а также о радиационной обстановке на предприятиях в целом.
Необходимый контроль уровней излучения РИП проводится персоналом монтажно-наладоч-ных организации, выполняющих монтаж и наладку РИП сразу после проведения указанных работ. Впоследствии дозиметрический контроль осуществляется либо по договору специализированными организациями, либо специально выделенным лицом из числа сотрудников предприятия. Полученные данные используются службой РБ учреждений или органами государствен-
ного санитарного надзора для ограничения облучения персонала и других работающих, прогнозирования радиационной обстановки и раз^ работки мероприятий по защите.
До сих пор отсутствуют рекомендации в отношении методов и приборов дозиметрического контроля РИП на предприятиях. В действующих «Санитарных правилах устройства и эксплуатации радиоизотопных приборов» (№ 1946—78) говорится, что радиационный контроль за мощностью дозы гамма-излучений должен проводиться на рабочих местах в 1 м от поверхности блоков источников (БИ) излучения и вплотную к ним. Однако в данных правилах не указаны условия, прн которых следует проводить измерения— с открытым или перекрытым пучком излучения, что может привести к занижению уровней облучения работающих. На предприятиях для измерения мощности доз РИП используются различные типы дозиметрических приборов: ДРГЗ-01, ДРГЗ-02, СРП-68-01, СРП-68-О4 РК-1М, РК-2М, «Спутник», ДП-5А, ДП-5Б и др. независимо от их энергетической чувствительности.
