Автор: Людмила Гвозденко
Источник:Научно-производственный журнал Охрана труда
В современных условиях микроклимат производственных помещений требует более четкой оценки в связи с его влиянием на функциональное состояние организма работников, их работоспособность, утомляемость. Для успешного решения вопросов по его нормализации необходимо четко соблюдать требования по измерению и оценке микроклимата в соответствии с гигиеническими нормативами. Также требуют оценки новые технологии оптимизации условий микроклимата с использованием энергосберегающих технологий – лучистого и электрокабельного отопления, кондиционирования воздуха и т. п. в плане совершенствования санитарного законодательства. Далее представлен обзор основных проблем, возникающих при оценке этого фактора во время аттестации рабочих мест по условиям труда.
Микроклимат производственных помещений – основной фактор производственной среды, который требует гигиенической оценки на всех рабочих местах без исключения. Это единственный комплексный фактор, который включает такие составляющие, как температура, подвижность, относительная влажность воздуха, а также тепловое излучение – радиационную составляющую микроклимата, представленную в основном инфракрасным участком спектра неионизирующих электромагнитных излучений. Комплекс этих факторов влияет на формирование теплового состояния организма, определяет особенности его теплообмена с окружающей средой, играет важную роль в определении самочувствия человека, его работоспособности, здоровья и производительности труда. Гигиенисты 30–40-х годов прошлого века считали, что понятие микроклимата должно быть более широким и включать оценку дизайна помещения (окраску стен, освещенность), ионный состав воздуха, поскольку эти факторы в определенной степени оказывают влияние на формирование теплового состояния организма. Однако в настоящее время микроклимат оценивается по четырем указанным выше показателям.Оценка условий микроклимата по характеристикам каждого из показателей, его составляющих, имеет большее значение в гигиенической практике, т. к. способствует принятию оперативных решений для улучшения, нормализации микроклимата на рабочих местах. Это положение было представлено на совещании экспертов ВОЗ в 1969 г. членом-корреспондентом АМН СССР Г. Х. Шахбазяном, основоположником разработки отечественных нормативов микроклимата, который высказал мнение советских ученых о необходимости одновременного учета не менее шести факторов: температуры, влажности, скорости движения воздуха, температуры окружающих поверхностей или интенсивности теплового излучения, интенсивности обменных процессов организма в связи с его жизнедеятельностью и выполнением физической работы, теплоизоляционных свойств одежды при оценке условий микроклимата, что и содержат действующие нормативы – ДСН 3.3.6.042-99. В настоящее время существует несколько классификаций микроклимата производственных помещений. Различают конвекционный, радиационный и конвекционно-радиационный микроклимат на основании особенностей характеристик источников тепла в помещениях. Конвекционный микроклимат создается за счет конвекционного тепла, возникающего при перемещениях воздуха со средней кинетической энергией поступательного движения молекул, которое формирует его температуру. Чем больше энергия движения молекул, тем выше температура.Радиационный микроклимат создается при наличии потоков энергии, генерируемых нагретыми телами, – чем выше температура тела, тем большая частота колебаний его фотонов и короче длина волны излучения. Оценивают микроклимат по избыткам явного тепла: при наличии избытков в пределах 20 ккал/м3*ч – микроклимат оценивается как нагревающий, поскольку явное тепло изменяет температуру воздуха в помещении (СН 245-71).Микроклимат по степени его влияния на тепловой баланс человека может разделяться на нейтральный, нагревающий и охлаждающий. При нейтральном микроклимате обеспечивается тепловой баланс организма: разница между теплопродукцией и теплоотдачей не превышает ± 2 Вт. При охлаждающем микроклимате суммарная теплоотдача превышает теплопродукцию, что приводит к дефициту тепла в организме (> 2 Вт) при увеличении доли потерь тепла испарением влаги (> 30%). В настоящее время различают и такой микроклимат, как «офисный», который характеризуется стабильностью температуры воздуха, застойными явлениями или, наоборот, при использовании кондиционеров – наличием неорганизованных потоков воздуха со значительным охлаждающим эффектом.Кроме того, в соответствии с санитарными нормами ДСН 3.3.6.042-99 различают оптимальные и допустимые условия микроклимата. Однако во всех случаях в основе классификации лежит оценка теплового состояния организма. Оно определяется как оптимальное, допустимое, предельно допустимое, недопустимое на основе установления содержания и распределения тепла в глубоких («ядро») и поверхностных («оболочка») тканях организма, а также установления степени напряжения механизмов терморегуляции, которая обеспечивается, прежде всего, функциями сердечно-сосудистой, выделительной, эндокринной систем, определяющих энергетический, водно-солевой и белковый обмены.Пребывание в условиях высокой или низкой температуры воздуха прежде всего сказывается на функциях сердечно-сосудистой системы. Изменяется сосудистый тонус, снижается периферическое сопротивление сосудов, наблюдаются изменения артериального давления. Увеличивается интенсивность потоотделения, нарушается водно-солевой обмен. Большое значение имеют параметры относительной влажности воздуха на рабочих местах. Высокая влажность затрудняет испарение влаги с поверхности кожи и ухудшает теплообмен организма с внешней средой, происходит избыточное теплонакопление. Увеличение подвижности воздуха при этом может повысить теплоотдачу и вызвать переохлаждение организма. Таким образом, важно оценивать все составляющие микроклимата и четко анализировать степень их воздействия на тепловой обмен организма.
При аттестации рабочих мест по условиям труда перед исследователем стоит задача определения степени воздействия микроклимата на тепловой баланс организма, отнесение его к категории допустимого, нагревающего или охлаждающего. Если условия микроклимата на рабочем месте отличаются от допустимых, это приводит к развитию острых и хронических профессиональных заболеваний, которые включены в перечень профессиональных заболеваний. К ним относятся: перегревания острые (тепловой и солнечный удар, тепловые обмороки, тепловые судороги и т. п.) и хронические (вегетативно-сосудистая дисфункция с нарушением терморегуляции, электролитного обмена и т. п.) – при воздействии нагревающего микроклимата. При работе в условиях охлаждающего микроклимата возникают, прежде всего, сосудистые нарушения, связанные с их сокращением, нарушение трофики тканей, которые могут привести к развитию облитерирующего эндартериита, вегетативно-сенсорной полиневропатии, ангиотрофоневроза. При контакте с влажной средой в условиях низких температур (обработка кожи, с/х сырья, рыбных продуктов и т. п.) возможно развитие ониходистрофий, механических эпидермозов (омозолелостей) и т. п.Для развития профессиональной патологии необходимо длительное воздействие неблагоприятных условий микроклимата. На первых этапах работы в этих условиях возможно развитие профессионально обусловленной патологии, которая приводит к снижению работоспособности, формированию высокого уровня заболеваний с временной утратой трудоспособности. Среди рабочих горячих цехов, в частности металлургических, литейных, кузнечно-прессовых и термических цехов машиностроительных заводов, машинно-ванных цехов стекольных заводов и др., работающих в условиях нагревающего микроклимата, очень высок уровень заболеваний сердечно-сосудистой системы (дистрофия миокарда, ишемическая болезнь сердца1), центральной нервной системы (вегетососудистая дистония), желудочно-кишечного тракта (гастриты, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки). У них снижается иммунологическая реактивность, что становится причиной высокого уровня простудных заболеваний, который в 1,2–2,1 раза выше, чем у рабочих, не подвергающихся воздействию нагревающего микроклимата. Среди таких рабочих наблюдается раннее старение организма и повышение уровня смертности.Работа в условиях охлаждающего микроклимата также приводит к возникновению сердечно-сосудистой патологии, обострению язвенной болезни желудка, радикулитов, высокому уровню заболеваний органов дыхания. Охлаждение человека как общее, так и локальное обусловливает изменение его двигательных реакций, развитие тормозных процессов в коре головного мозга, нарушает координацию при выполнении точных операций, что может стать причиной высокого уровня травматизма. Все вышесказанное свидетельствует о важности гигиенической оценки микроклимата производственных помещений. Соблюдение определенных методических подходов при проведении исследований дает возможность объективно оценить условия микроклимата на рабочих местах.
В последние годы для оценки микроклимата предлагается использовать в нормативных документах индекс WBGT (Wet Buld Globe Temperature) или ТНС-индекс (термическая нагрузка среды) – показатель, который характеризует комплексное воздействие температуры, влажности, подвижности воздуха и потоков инфракрасного излучения интенсивностью до 1000 Вт/м2. Индекс WBGT внутри помещения рассчитывают следующим образом:WBGT = 0,7 tвл + 0,3 tш,где tвл, tш – соответственно температура влажного термометра и температура внутри черного шара.ТНС-индекс можно определить по температуре влажного термометра аспирационного психрометра. В основе разработки индекса WBGT, ТНС-индекса лежит оценка теплоощущений человека, которая зависит от особенностей питания, одежды и т. п. Поэтому применение этих оценочных показателей требует уточнения для конкретных исследуемых групп населения. Попытка использовать ТНС-индекс показала, что его рационально применять при оценке охлаждающего микроклимата, при лучистом отоплении помещений.В ДСН 3.3.6.042-99 изложены основные требования к проведению измерений и оценке условий микроклимата. Прежде всего необходимо определить категорию тяжести работы, выполняемой работником, и сезон года в период измерений – от этих факторов зависит выбор оптимальных или допустимых гигиенических нормативов, по отношению к которым оцениваются фактические параметры микроклимата. Очень важно тщательно измерять показатели непосредственно на рабочем месте и в рабочей зоне: на разной высоте (0,5 м – 1 м – 1,5 м) для характеристики перепадов показателей по вертикали, которые не должны превышать 3 °С; в разных точках рабочей зоны, если рабочий перемещается, обслуживает несколько видов оборудования – для характеристик перепадов по горизонтали, которые должны находиться в границах допустимых температур воздуха для определенной категории тяжести работ. Наличие значительных перепадов в величине показателей по вертикали и горизонтали имеет значение для оценки теплового состояния организма, напряжения функций терморегуляции. Для характеристики особенностей радиационного теплообмена организма рабочего имеет значение измерение температуры поверхностей оборудования на рабочих местах. Если она ниже температуры воздуха в помещении, это свидетельствует о возможности потери собственного тепла и охлаждении организма, и наоборот. Радиационный путь теплообмена оценивается также при измерении интенсивности теплового излучения в зависимости от вида источников, генерирующих излучение, и величины облучаемой поверхности тела.Трудности при оценке условий микроклимата могут возникнуть при наличии большой разницы в величине показателей на протяжении рабочего дня, при обслуживании различных стадий технологического процесса, сопровождающихся формированием различных условий микроклимата. В гигиенической литературе нет четкого мнения в отношении оценки таких параметров микроклимата, особенно при аттестации рабочих мест по условиям труда. Предлагается рассчитывать среднесменные величины факторов, находить наиболее часто встречающуюся величину (Мо), оценивать фактор по разнице между минимальным и максимальным значением измеренных величин или только по максимальным величинам. В Гигиенической классификации труда
(ГН 3.3.5-3.3.8; 6.6.1-083-2001 г.) в этих случаях предлагается отдельно оценивать степень вредности каждого из сочетаний факторов микроклимата, а затем рассчитывать средневзвешенный во времени класс и степень опасности (вредности). Вероятно, при этом наиболее объективной будет оценка функционального состояния организма работающего, его теплового состояния, с привлечением комплекса показателей о функциях сердечно-сосудистой системы, состоянии иммунологической реактивности и др. функций. Однако на практике исследователь ориентируется, в основном, на уровень температуры воздуха (min/max) и параметры теплового излучения. Интенсивность потоков теплового излучения оценивается по максимальным величинам, которые определяются при измерениях на разной высоте по отношению к рабочему месту через каждые 30–45° по его периметру. Кроме того, при оценке параметров облученности, особенно при прерывистых режимах облучения, целесообразно проводить хронометраж длительности разовых периодов облучения и определять суммарное время облучения за смену. В таком случае допустимыми можно будет считать гораздо большие величины облученности (табл. 4 ДСН 3.3.6.042-99). При этом обязательно соблюдение определенной суммарной продолжительности облучения за смену и соотношение длительности разовых периодов облучения и пауз между ними, в течение которых рабочий должен находиться при допустимых условиях микроклимата. В таких условиях будет происходить отдача полученных избытков энергии, и в то же время сохраняются приспособительные реакции, возникающие в период облучения.Большое значение имеют параметры относительной влажности воздуха. Сочетание повышенной влажности и уровня температуры воздуха, находящегося на нижней границе допустимых величин, очень часто способствует охлаждению организма – вода хорошо поглощает тепловое излучение человеческого тела и обусловливает потери собственного тепла радиационным путем. И наоборот – чуть повышенная температура воздуха при большой влажности способствует перегреванию организма вследствие исключения теплоотдачи испарением. В связи с этим для летнего периода предложены предельные уровни влажности воздуха в зависимости от его температуры: при 24 °С – не более 75%, при 25 °С – не более 70%, при 26°С – не более 65%, при 27 °С – не более 60% и при 28 °С – не более 55%.В современных офисных помещениях большое значение имеют параметры подвижности воздуха. В условиях оптимальных температур чуть повышенные скорости движения воздуха (> 0,1 м/с) воспринимаются весьма неблагоприятно, вызывают локальное охлаждение поверхности тела и жалобы работающих.
В последние годы в связи с энергетическим кризисом в Украине для отопления в зимний период стали применять системы лучистого обогрева, особенно для многопролетных промышленных зданий с большой высотой (> 8 м). Используются для этих целей инфракрасные газовые или электрические излучатели, в которых излучающая поверхность может быть нагрета до 800–900 °С (cветлые
излучатели, λmax = 2,5–3,0 мкм), до 400–500 °С (темные
излучатели, λmax = 4,0–4,5 мкм) и до 200–250 °С (супертемные
излучатели λmax = 5–6 мкм). В Украине налажено их производство, но поступают они и из-за рубежа. Как показали наши исследования, использование таких излучателей дает возможность за счет появления вторичных источников излучения (нагретый пол, поверхности конструкций и оборудования), имеющих большую площадь, создать условия микроклимата, способствующие формированию допустимого теплового состояния у работающих в неотапливаемых помещениях. Температура воздуха в этих помещениях может повышаться до 16–18 °С при температуре нагретых поверхностей до 20–26 °С, что весьма позитивно оценивается рабочими. Однако при нерациональном расположении облучателей возможно облучение тела работающего, особенно головы, интенсивностью инфракрасного излучения до 250–300 Вт/м2. Такие интенсивности облучения весьма неблагоприятны для организма и создают опасность перегрева, тепловых ударов. В связи с этим нами разработаны рекомендации по эксплуатации таких систем отопления, направленные, прежде всего, на предупреждение избыточного инфракрасного облучения головы работника.Для создания интенсивностей облучения на поверхности головы порядка 35–60 Вт/м2 (ДСН 3.3.6.042-99, изменения к ГОСТ 12.1.005-88) необходимо располагать облучатели под углом 45–60° к поверхности пола, чтобы максимальный поток излучения падал на конструкции и оборудование, а рабочая зона находилась на его периферии. Необходимо строго соблюдать высоту подвешивания излучателей, особенно светлых
(не менее 7–8 м) и контролировать параметры излучения на уровне головы работника. При этом она должна быть защищена головным убором с теплозащитой 0,155 °С * м2/Вт.Использование систем лучистого отопления – новая технология, которая способствует экономии энергии, но требует четкого соблюдения гигиенических требований. Эффективное применение таких систем возможно при отсутствии на рабочих местах скоростей движения воздуха (не более 0,3 м/с), когда температура шарового термометра составляет 13,5–19 °С. Контроль параметров теплового состояния организма, особенно степени повышения температуры облучаемых кожных покровов при использовании излучения с различной длиной волны в системах лучистого отопления, позволяет дать объективную гигиеническую оценку этим системам (см. таблицу). Особого внимания требуют системы электрокабельного отопления, используемые для обогрева жилых и офисных помещений. При гигиенической оценке этих систем в помещениях с постоянным пребыванием людей следует строго контролировать температуру поверхности пола. В зависимости от категории тяжести выполняемой в этих помещениях работы температура пола, способствующая формированию допустимых условий микроклимата, должна составлять 20–23 °С. При этих условиях интенсивность инфракрасного излучения от пола составляет 10 – 15 – 30 Вт/м2 при напряженности электромагнитного поля частотой 50 Гц – ниже фоновых величин.Класс вредности и опасности условий микроклимата определяется по наиболее выраженному фактору – тепловому излучению, температуре воздуха. Наличие теплового излучения, превышающего 140 Вт/м2, характеризует условия труда как вредные и опасные класса 3.1; выше 1500 Вт/м2 – класса 3.2; выше 2000 Вт/м2 – класса 3.3. При этом значения ТНС-индекса могут быть оптимальными или допустимыми, что подтверждает наше наблюдение о хорошей корреляции ТНС-индекса с тепловым состоянием организма (теплонакоплением) в условиях низких температур воздуха (11–18 °С) и малых интенсивностей теплового облучения (30–60 Вт/м2).Таким образом, при оценке условий микроклимата в современных производственных помещениях необходимо руководствоваться существующими гигиеническими нормативами. При этом главным критерием оценки должно быть тепловое состояние организма работников.В помещениях с энергосберегающими технологиями отопления большое значение приобретает радиационная составляющая микроклимата, которая требует четкого контроля, оценки и дальнейшего изучения в плане разработки необходимых нормативов.Помимо гигиенических нормативов, с помощью которых оценивают параметры микроклимата, наработан комплекс мероприятий, позволяющих улучшать условия микроклимата в производственных помещениях. Это касается, прежде всего, нормализации температуры воздуха. Разработаны требования к естественной и искусственной вентиляции производственных помещений, локализации и экранированию источников теплового излучения. Выбор материалов для экранов должен учитывать характеристики действующих потоков излучения – по его спектру и интенсивности. Существует система мероприятий по нормализации теплового состояния работающих в горячих цехах: это требования и к организации теплового режима, и к созданию систем охлаждения, и к нормализации теплового состояния при разработке рациональных систем вентиляции.Таким образом, при проектировании и создании оптимальных условий для работающих необходимо учитывать весь комплекс наработанных мероприятий по нормализации микроклимата.