К комплексу метеорологических условий (микроклимата) относятся: температура, влажность, движение воздуха, а также напряжение лучистой энергии, т. е. те факторы производственной среды, которые влияют на тепловое состояние организма.

Исследования температуры и относительной влажности воздуха

Проводят как в рабочей зоне (1,25-1,5 м от пола) производственных помещений, так и на разных уровнях по высоте этих помещений (0,25, 2 м и выше, а в некоторых случаях и под потолком помещения).

Температура и относительная влажность воздуха в рабочей зоне помещения определяются обычно в ряде точек, при выборе которых следует избегать расположения приборов вблизи нагретых поверхностей оборудования, ворот, дверей и окон. Замеры следует производить в начале, середине и конце рабочего дня или смены. Одновременно необходимо измерять температуру и относительную влажность наружного воздуха.

Исследования температуры и относительной влажности воздуха производят как для характеристики условий труда в производственных помещениях, имеющих источники интенсивного тепловыделения, так и для оценки эффективности вентиляции этих помещений, а также при каждом отборе проб воздуха для санитарно-промышленного анализа.

Применяются для этой цели психрометры Августа и Ассмана.

Психрометр Августа (рис. 10, а, б) состоит из двух укрепленных на штативе или помещенных в общем футляре ртутных термометров со шкалой на 50°. Шарик одного из них обвернут тонкой тканью (марля, кисея или батист), конец которой опущен в стаканчик с водой, стоящей под термометром. Показания психрометра Августа могут быть неточными, если шарики термометров находятся вблизи источников теплоизлучения. Для предупреждения этого необходимо термометры психрометра Августа защищать от действия лучистого тепла асбестовыми листами или располагать психрометры на достаточном расстоянии от источников теплоизлучения.

Рис. 10. Приборы для измерения влажности воздуха:
а – психрометр Августа; б – психрометр Августа в футляре;
в – аспирационный психрометр Ассмана.

При снятии показаний сухого и мокрого термометров психрометра Августа производят перед ним искусственное движение воздуха, помахивая плоским предметом в течение 3-5 минут. Показания термометров, снятые в неподвижном воздухе, дадут менее точные результаты относительной влажности. Ткань должна плотно прилегать к ртутного шарику влажного термометра и быть постоянно влажной. Уровень воды в стаканчике должен находиться на расстоянии 3-4 см от головки смачиваемого термометра. Вода в стаканчике должна периодически дополняться до указанного уровня. Необходимо менять временами ткань, по мере загрязнения ее осаждающейся из воздуха пылью.

Психрометр Ассмана (рис. 10, в) или аспирационный психрометр дает более точные показания и более удобен в обращении. Термометры этого психрометра заключены в металлическую оправу; шарики термометров находятся в двойных металлических гильзах; в головке прибора помещается вентилятор с часовым механизмом, просасывающий воздух вокруг шариков термометров со скоростью около 4 м/сек. При пользовании психрометром АсСмана с помощью пипетки увлажняют обвертку влажного термометра, держат прибор вертикально головкой вверх во избежание заливания воды в гильзы и головку прибора; заводят ключом механизм до отказа и вывешивают прибор в исследуемой точке. Через 3-5 минут во время полного хода вентилятора производят снятие показаний обоих термометров.

Вычисление относительной влажности как по психрометру Августа, так и по психрометру Ассмана производят по специальным психрометрическим таблицам, составленным отдельно для каждого из этих психрометров (табл. 59 и 60).

При необходимости исследования температуры и влажности воздуха на производстве в течение длительного времени употребляют самопишущие приборы – термографы, психрографы или термопсихрографы с суточной или недельной заводкой. В этих приборах показания температуры и влажности воздуха записывается на лентах, которые надеваются на вращающиеся с определенной скоростью барабаны. Показания самопишущих приборов необходимо время от времени сверять с показаниями термометров и психрометров.

Обработку данных, полученных при помощи измерительных приборов, и вычисление по ним относительной влажности следует производить не позже следующего дня после проведения измерения, чтобы вовремя повторить измерения в случае обнаружения каких- либо ошибок, допущенных при измерениях.

Таблица 51

Таблица для вычисления относительной влажности воздуха по показаниям
психрометра Августа при скорости движения воздуха 0,2 м/сек (извлечения)

Скорость движения воздуха

Измеряется анемометрами и кататермометрами. Эти измерения могут производиться в разных местах рабочего помещения в зависимости от целей исследования:

а) в самом рабочем помещении (чаще всего применяются кататермометры, а при наличии достаточно мощных потоков воздуха – анемометры);

б) в открытых сечениях вентиляционных воздуховодов (анемометры) ;

в) в отверстиях светопроемов – окнах и световых фонарях (анемометры).

Анемометры по характеру своего устройства бывают крыльчатые (рис. 11, а) и чашечные (рис. 11, б). Первые состоят из вращающегося колеса с пластинками из алюминия, вторые – из четырех полых алюминиевых полушарий. Пластинки или полушария вращаются под давлением тока воздуха. Их вращение посредством системы зубчатых колес передается стрелкам, движущимся по циферблатам, градуированным на метры, сотни, тысячи метров и т.д.

Рис. 11. Приборы для измерения скорости движения воздуха:
а – анемометр крыльчатый; б– анемометр чашечный.

Оба вида анемометров не достаточно чувствительны для измерения скорости движения воздуха в рабочих помещениях, так как крыльчатый анемометр отмечает скорость движения воздуха, начиная не менее чем с 0,2-0,25 м/сек, а чашечный – с 0,3 и даже с 0,5 м/сек, в то время как скорости движения воздуха, наблюдаемые обычно в производственных помещениях, колеблются в пределах от 0,02 до 0,5 м/сек.

При измерении скорости движения воздуха в отверстии воздуховодов вентиляции, окна или дверей колесо анемометра устанавливают так, чтобы ось его была параллельна току воздуха. Перед этим записывают исходное положение стрелок на циферблатах. После того как крылья анемометра начнут вращаться с устойчивой скоростью, при помощи рычажка пускают стрелку на циферблате и включают секундомер. Спустя 1-2 минуты, тем же рычажком останавливают стрелку циферблата и отмечают показания пройденного пути в метрах. Разделив найденную цифру (разница показаний на циферблате между показаниями после остановки стрелки и до начала ее вращения) на число секунд вращения, получают скорость движения воздуха в метрах в секунду, умножив полученный результат на коэффициент поправки прибора, указанной в его паспорте.

Таблица 60

Таблица для вычисления относительной влажности воздуха
по показаниям психрометра Ассмана (аспирационного)
 (извлечения.)

При больших отверстиях анемометр следует передвигать в плоскости сечения всего отверстия, так как скорость в разных точках отверстия неодинакова. Измеряя скорость движения воздуха в воротах, в дверях и окнах, следует помнить, что в части этих отверстий будет наблюдаться приток, а в части – удаление воздуха, что зависит от расположения этих отверстий по высоте помещения. В некоторых случаях в самом отверстии (ворота, двери, окна) направления движения воздуха будут различны в верхней и нижней части отверстия.

При измерении скорости движения воздуха в потоках горячего, запыленного, влажного и особенно загрязненного кислотами и другими едкими веществами воздуха анемометры легко портятся и могут давать неточные показания. Поэтому их необходимо периодически чистить, смазывать и подвергать проверке и тарировке для определения новой поправки приборов.

Для изучения скорости движения воздуха в производственных помещениях крыльчатые и чашечные анемометры вследствие их малой чувствительности непригодны, так как существующие в помещениях токи воздуха не в состоянии преодолеть сопротивления оси колеса или чашек. Более подходящим для этой цели является дифференциальный анемометр (рис. 12). Этот анемометр более чувствителен к движению воздуха потому, что в нем инерция частично преодолевается добавочным током воздуха, направленным на колесо вентилятором, расположенным в нижней части прибора и заведенным ключом перед измерением. Принцип работы этого анемометра заключается в следующем. Скорость движения воздуха, создаваемого вентилятором, дает 30 делений в минуту. Если мы измеряем скорость движения воздуха, направленного навстречу вращению колеса от вентилятора, то скорость его будет уменьшаться движением воздуха, подаваемым вентилятором. Например, если стрелка вместо 30 делений пройдет только 24 в минуту (одно деление равно 1 м), то скорость движения воздуха в помещении будет равна 30 – 24=6 м/мин, или 0,1 м/сек. Если направление движения исследуемого воздуха соответствует направлению тока воздуха от вращения колеса вентилятора, то скорость вращения колеса будет увеличиваться. Таким образом, если стрелка пройдет за минуту 45 делений, то скорость движения воздуха в помещении будет равна 45–30=15 м/мин, или 0,25 м/сек.

Рис. 12. Дифференциальный анемометр.
1 – общий вид; 2 – схема работы прибора

Удобным прибором для определения малых скоростей движения воздуха в производственных помещениях является кататермометр (рис. 13). Он представляет собой спиртовой термометр, состоящий из цилиндрического или шарового резервуара и капиллярной трубки, оканчивающейся овальным расширением. Поверхность резервуара прибора составляет около 30 см². Резервуар заполнен подкрашенным спиртом. Шкала термометра разделена на три градуса (от 35 до 38°) у цилиндрической модели и на 7° (от 33 до 40°) у шарообразной модели прибора. Средняя температура обеих приборов равна 36,5°.

Измерения кататермометром производят следующим образом. Резервуар прибора нагревают в воде температуры 60-75° до того момента, когда спирт из резервуара заполнит капилляр и поднимется до половины верхнего расширения. Нагретый прибор вынимают из воды, насухо вытирают и подвешивают в точке исследования. При охлаждении спирт начинает спускаться тем скорее, чем ниже температура воздуха помещения и больше его движение. По секундомеру отмечают время, в течение которого спирт опустится с 38 до 35° (при использовании цилиндрической модели прибора) и с 40 до 33° (при использовании шарообразной модели). Полученный результат показывает время охлаждения прибора (t).

Для измерения скорости движения воздуха кататермометром надо установить величину охлаждающей силы воздуха (Н).

Количество тепла, теряемого кататермометром при охлаждении на одно и то же количество градусов в пределах его шкалы, есть величина, для данного прибора постоянная. Выраженные в милликалориях теплопотери кататермометра при охлаждении 1 см² его поверхности в пределах температур шкалы прибора составляют фактор кататермометра (F). Этот фактор определяется для каждого прибора при его изготовлении в специальном калориметре. Полученная величина F отмечается на шкале приборов.

Для получения величины охлаждающей силы (Н) делят значение фактора (F) на измеренное время охлаждения по формуле:

H–F:t

В случае определения времени охлаждения шаровым кататермометром охлаждающую силу воздуха вычисляют по формуле: Н = Ф (Т₁–T₂):t, где Ф – константа прибора, выраженная в милликалориях на градус и равная F: 3; Т₁ – начальная температура кататермометра (40 или 39°);  Т₂ – конечная температура кататермометра (33 или 34°).

В каждой исследуемой точке проводят три – четыре измерения. Результат первого обычно отбрасывают. Из данных остальных вычисляют среднеарифметическое, которое и принимают за время охлаждения (t).

Если температура воздуха помещения близка к средней температуре прибора (36,5°), прибором пользоваться нельзя.

Практически кататермометр не рекомендуется применять при температуре воздуха более 25°, так как в этих случаях он реагирует крайне медленно и его показания практически нельзя оценить. Нельзя применять прибор и при наличии вблизи точки измерения нагретых или охлажденных поверхностей.

Рис. 13. Кататермометры:
цилиндрический и шаровой.

Для вычисления скорости движения воздуха в м/сек с помощью кататермометров пользуются специальными таблицами, предварительно вычислив величину отношения охлаждающей силы воздуха (Н) к разности между средней температурой кататермометра (36,5°) и температурой воздуха помещения (7¹), которая обозначается посредством знака Q. По величине отношения Н: Q находят в таблицах искомую величину скорости движения воздуха (Ʊ).

Таблица 61

Таблица для вычисления скорости движения воздуха по показаниям
цилиндрического кататермометра при скоростях, равных или меньших 1 м/сек,
в зависимости от температуры (извлечения)

Помимо определения скорости движения воздуха на производстве, бывает необходимо определять направления воздушных потоков. Производят это с помощью прибора, называющегося дымарем, Он состоит из двух широкогорлых бутылок (или склянок), в которые через резиновые пробки вставлены по две стеклянные трубки, одна из них кончается у дна бутылки, другая – в верхней ее части. Наружные концы трубок, доходящих до дна, соединяются при помощи резиновых трубок и стеклянного тройника с резиновой грушей. Наружные концы коротких трубок загибаются под углом и располагаются рядом. В одну из бутылок наливают крепкую соляную кислоту, в другую – аммиак. При нажимании груши пары их выходят через короткие трубки и, смешиваясь в воздухе, образуют густой белый дым хлористого аммония. Этот дым позволяет наблюдать за направлением движения воздуха и его относительной скоростью.

Для определения направления движения воздуха можно применять дымовые шашки, детские воздушные шары, закрепленные небольшим грузиком, а также нанизанные на нитку листки папиросной бумаги.

Определение интенсивности теплового излучения

От нагретых поверхностей производят с помощью актинометров. Наиболее употребителен в настоящее время актинометр Ленинградского института охраны труда (ЛИОТ), устроенного на принципе термоэлектрического эффекта (рис. 14). В качестве приемника тепла в этом приборе используется пластинка, состоящая из ряда спаенных термоэлементов. При действии на пластинку тепла соседние спаи

приобретают разную температуру вследствие поглощения лучистого тепла одним элементом и отражения другим. В результате разности температур в пластинке образуется термоэлектрический ток, измеряемый вделанным в прибор гальванометром. Шкала последнего градуирована в единицах измерения теплового излучения – малых калориях на 1 см²/мин в пределах от 0 до 20 кал на 1 см²/мин.

Рис. 14. Актинометр (конструкции ЛИОТ).

При измерении теплового излучения стрелку гальванометра ставят в нулевое положение с помощью корректора при закрытом от излучения теплоприемнике, направленного в сторону излучающей поверхности. Затем, держа прибор в вертикальном положении, открывают крышку теплоприемника. Отсчет показаний гальванометра производят через 2-3 секунды на месте измерения, после чего немедленно закрывают теплоприемник крышкой.

Актинометр нельзя длительное время держать под облучением, следует также предохранять его от резких толчков и сотрясений.