CC BY
33
Рис. 1. Суточный ход температуры воздуха: (—) наружного, (—•—) в кабине машиниста экскаватора и (—X—) интенсивность солнечной радиации
Рис. 2. Суточный ход температуры воздуха: (—) наружного, (—•—) в кабине бурового станка и (—X—) интенсивность солнечной радиации
Рис. 3. Зависимость разности температур воздуха в модели кабины экска-
ватора и окружающего воздуха"^ высоты подэкранного пространства О |1|еЁ3Й^Й^Р©.ЭД.ьН^1\/1,ЭДЙ:Ш!)Р “ 1 истое кровельное железо, х - окисленный дюралюминий, А-чистый дюраг
ЗАЩИТА КАБИН ГОРНЫХ МАШИН ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАДИАЦИОННОГО ТЕПЛА
пыт эксплуатации горнотранспортных машин, работающих на открытых работах, показывает, что температура воздуха в кабинах в летний период времени при высокой солнечной радиации может достигать 45-50 0С. Такие условия труда создают чрезвычайно высокие нагрузки на организм и, прежде всего, на сердечную и нервную системы, что приводит не только к заболеваниям, но и к снижению производительности труда.
Высокая температура в кабинах объясняется плохими
О теплоизоляционными свойствами стенок, низкой отражательной способностью наружных поверхностей ограждений и отсутствием кондиционеров.
Нами в условиях карьеров Крив-басса исследован суточный ход температуры воздуха в кабинах экскаваторов и буровых станков, а также за пределами кабин. В дневное время суток при помощи термографов измерялась интенсивность солнечной радиации и альбедо ограждений кабин.
На рис. 1 приведен суточный ход температуры воздуха в кабине машиниста экскаватора ЭКГ-8И.
Термограф закреплялся на высоте 2 м на эластичных подвесках с целью исключения действия вибрации.
Температура атмосферного воздуха записывалась на расстоянии 25 м от экскаватора на
высоте 2,5 м. Тень под термографом создавалась при помощи металлического листа с высоким альбедо. Такой же лист защищал прибор снизу от отраженной радиации снизу. Параллельно измерялась интенсивность солнечной радиации актинометром термографическим, который был установлен на штативе в месте измерения температуры атмосферного воздуха. Измерения, как правило, производились при отсутствии облачности. Из рис. 1 наглядно видно, что температура воздуха в кабине в светлое время суток на 4-6 0С выше, чем атмосферного воздуха, а в темное время суток на 12 0С из-за поступления тепла из кузова и электрооборудования в кабине при открытом смотровом окне. Интенсивность солнечной радиации в период измерения была для района Кривбасса достал „ кВт точно высокой - до 0,6 —— .
м
На рис. 2 приведены результаты аналогичных измерений для бурового станка.
В день измерений интенсивность солнечной радиации была кВт
значительно ниже 0,3 —— , одна-
м2
ко влияние солнечной радиации в светлое время суток хорошо просматривается, хотя дверь кабины оставалась все время открытой.
Таким образом, при современных теплотехнических качествах
кабин горных машин установка кондиционеров в них без принятия специальных мер не рациональна.
Как показывают исследования и расчеты, основное количество тепла в кабины горнотранспортных машин может поступать за счет солнечной радиации (80-90 %). Поэтому, защита от инсоляции может в значительной степени улучшить микроклимат кабин.
Одним из самых простых и надежных способов защиты от инсоляции, особенно при реконструкции кабин и любых мобильных зданий является экранирование всех ограждений и, прежде всего, крыши.
Исследование эффективности солнцезащитных экранов осуществлялось на моделях кабин, выполненных в масштабе 1:10. Ограждения моделей были изготовлены из кровельного железа окисленного и нового, а также дюралюминия соответственно окисленного и нового.
Экраны над крышей были изготовлены из такого же материала. Модели позволяли устанавливать экраны из любого материала. При этом высота подэкранной щели могла изменяться от 0 до 0,2 м. Экраны изготовлялись односкатными и двухскатными с изгибом в средней части и щелью для выхода воздуха, которая была регулируемая по ширине от 0 до 0,2 м.
Рис. 4. Зависимость эффективности солнцезащитного экрана от ширины щели в нем
С целью исключения влияния
конвективного теплообмена, вызываемого воздействием ветра, эффективность солнцезащитных экранов исследовалась в помещении. В качестве источника лучи-
стого излучения использовались лампы накаливания мощностью 1 кВт, вмонтированные в прожекторы заливающего света.
Параллельно исследовались по 2 модели над каждой из которых устанавливался прожектор на высоте 2 м под углом 650, что примерно соответствовало максимальному углу стояния солнца на широте г. Кривого Рога.
Эффективность солнцезащитного экрана оценивалась по разности температуры в модели и вне зоны действия прожекторов. Температура внутри моделей фиксировалась при помощи суточных термографов. Опыт длился до тех пор, пока температура не устанавливалась, что соответствовало 4-6 часам.
На рис. 3 приведена зависимость разности температур в модели кабины и окружающего воздуха от расстояния экрана от кровли при ширине щели на коньке 0,04 м.
Из рисунка видно, что при прямом контакте экрана с кровлей его эффективность очень низкая. По мере увеличения подэкранного расстояния эффективность экранирования возрастает, но начиная с величины 0,1-0,12 м остается почти постоянной. Приведенные кривые на рис. 3 соответствуют материалу экрана и модели: ржавое кровельное железо, чистое кровельное железо, окисленный дюралюминий и чистый дюралюминий.
При перестановке экранов из одной модели на другую был сделан вывод, что более существенное значение имеет не материал покрытия кабины, а материал экрана. Достаточной высотой подэкранного пространства для прохода воздуха без учета несущих конструкций следует считать 0,15 м.
Если крыша имеет уклон, то уклон экрана может соответствовать уклону крыши.
В случае плоской крыши (почти плоской) экран целесообразно делать двухскатным со щелью по коньку. Эта щель должна прикрываться экраном, который находится выше и защищает кровлю от воздействия прямых солнечных лучей.
На рис. 4 приведена графическая зависимость эффективности экрана от ширины щели по коньку.
Обозначение материала экрана и модели на рис. 3 и 4 идентичное. Из рис. 4 видно, что начиная с ширины щели 0,04 м эффективность экрана возрастает несущественно.
Исследовалась также эффективность экранирования кабины машиниста экскаватора ЭКГ-5 в натурных условиях. Каркас экрана был изготовлен из древесины, а покрытие из дюралюминия. Экран выступал за контуры кабины на 0,5 м, поэтому позволял защищать боковые стенки от прямой солнечной радиации только на высоте 0,8 м.
Таким образом, при отсутствии кондиционирования воздуха в кабинах в случае интенсивной солнечной радиации, температура воздуха в них может значительно превышать допустимые санитарные нормы. Одним из самых простых и надежных способов снижения температуры является экранирование кабин при одновременном повышении теплоизоляционных свойств стенок.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Бересневич П.В. - профессор, Криворожский технический университет. Украина. Немченко В.А. - аспирант, Криворожский технический университет. Украина.
