почта Моя жизнь помощь регистрация вход
Краснодар:
погода
марта
31
вторник,
Вход в систему
Логин:
Пароль: забыли?

Использовать мою учётную запись:

  отправить на печать


УТВЕРЖДАЮ
Заместитель Главного государственного
санитарного врача Российской Федерации,
Руководитель департамента госсанэпиднадзора
Минздрава России
С.Иванов
25 октября 2001 года N 11-0/279-09

    
    
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
по расчету теплоизоляции комплекта индивидуальных
средств защиты работающих от охлаждения
и времени допустимого пребывания на холоде

    
    

1. Введение

    
    Известно, что физиологические реакции человека в ответ на воздействие холода* могут лишь в некоторой степени уменьшить обусловленные им теплопотери (1). Основная же роль в защите от охлаждения принадлежит так называемой "поведенческой" терморегуляции, направленной, в частности, на выбор одежды, обладающей теплоизоляцией, соответствующей условиям ее эксплуатации. Последняя включает не только комплекс метеофакторов, но также уровень физической активности и продолжительность пребывания на холоде, что отражено в Санитарных правилах "Гигиенические требования к средствам индивидуальной защиты", раздел 6.
________________
    * Холод (холодная среда, пониженная температура) - комбинация физических факторов (температура, влажность, скорость ветра), обусловливающих охлаждение человека.
    
    Теплоизоляция комплекта СИЗ (далее - комплекта) определяется конструкцией его составляющих (например, куртка и брюки, комбинезон, пальто и др.), теплофизическими свойствами материалов, скоростью ветра и интенсивностью движения человека, обусловливающих увеличение его теплопотерь. Под теплоизоляцией комплекта понимается полное сопротивление переносу тепла от поверхности тела человека во внешнюю среду, включая материалы одежды, воздушные прослойки между ними и пограничный слой воздуха, прилегающий к наружной поверхности одежды, представляющее собой отношение разности средневзвешенной температуры кожи и температуры окружающей среды к средневзвешенной величине плотности "сухого" теплового потока с поверхности тела (2). "Сухой" тепловой поток - это тепловой поток, состоящий из одного или более компонентов: кондуктивного конвективного радиационного (2).
    
    Величины представляют собой соответственно среднюю температуру кожи и "сухого" теплового потока, рассчитанные в соответствии с их значениями на отдельных участках и их площадью по отношению ко всей поверхности тела.
    
    

2. Расчет теплоизоляции комплекта СИЗ

    
    Теплоизоляция комплекта СИЗ рассчитывается по формуле (2):
    


(1)

    
    Указанное означает, что для расчета величины теплоизоляции необходимы сведения о должных величинах , а также температуре окружающей среды , при которой предполагается эксплуатировать одежду.
    
    Имеющиеся в настоящее время данные (3) позволяют ориентироваться в выборе величин для расчета необходимой величины в зависимости от уровня энерготрат человека и его теплоощущений (табл.1).
    
    

Таблица 1

    
Уравнения для определения в целях расчета необходимой
теплоизоляции комплекта СИЗ

    

Теплоощущение

Формула

комфорт



(2)

прохладно



(3)

холодно



(4)

    
    

2.1. Расчет средней величины "сухого" теплового потока,
необходимого для определения должной
теплоизоляции комплекта СИЗ

    
    Величина вычисляется в соответствии с уравнением теплового баланса:
    



(5)

    
    где: W - эффективная мощность механической работы, ;
    
- теплопотери конвекцией при дыхании, ;
    
- теплопотери испарением влаги при дыхании, ;
    
- потери тепла испарением влаги с поверхности тела, ;
    
- изменение теплосодержания в организме, .
    
    Изменение теплосодержания в организме представляет собой разность между величиной и суммой теплопотерь организма.
    
    Величина может быть определена по формуле 6(4):
    


(6)

    
    где - температура выдыхаемого воздуха, °С, вычисляемая по формуле 7(4):
    


(7)

    
    Величина вычисляется по формуле 8(4):
    


(8)

    
    где - давление насыщенного водяного пара при температуре выдыхаемого воздуха кПа;
    
- давление водяного пара в атмосфере, кПа.
    
    Теплопотери испарением влаги с поверхности тела, могут быть определены по формуле 9:
    


(9)

    
    где w - доля увлажненного участка тела, участвующего в теплообмене испарением, безразмерная величина.
    
    Величина w в условиях некоторого охлаждения принимается равной 0,06; в условиях теплового комфорта может быть определена как равная
    
- давление насыщенного водяного пара при температуре кожи, кПа. Оно может быть определено либо по психометрическим таблицам, либо по формуле 10(4):
    


(10)

    
- суммарное сопротивление одежды испарению влаги, которое может быть определено из выражения:
   

     
    где - сопротивление испарению влаги слоя воздуха, прилегающего к поверхности одежды;
    
- сопротивление испарению влаги пакета материалов одежды и воздушных прослоек между ними.
    
    Величина с некоторым приближением может быть определена из формулы 11:
    


(11)

    
    В том случае, когда для изготовления одежды используются паропроницаемые материалы, то расчет потерь тепла испарением с поверхности тела человека может быть осуществлен по формуле 12:
    


(12)

    
    где S - площадь поверхности тела обнаженного человека, .
    
    

Пример расчета средней величины необходимого
для определения должной теплоизоляции
комплекта СИЗ

    
    Следует определить должную величину применительно к человеку, выполняющему физическую работу с энерготратами 130 при температуре воздуха -10°С, при условии сохранения теплового баланса
    
    Для этой цели выполняются следующие этапы расчета:
    
    - по формуле 7 определяется температура выдыхаемого воздуха:
   

     
    - по формуле 6 рассчитываются потери тепла дыханием за счет конвекции:
   

     
    - используя формулы 8 и 7, рассчитываются потери тепла за счет испарения влаги с верхних дыхательных путей:
   

     
    - из формулы 12 определяется величина
   

     
    - по уравнению 5 рассчитывается величина при условии, что эффективная мощность механической работы (W) равна 0:
   

     
    Если для изготовления одежды предполагается использовать паропроницаемые материалы (индекс паропроницаемости пакета материалов составляет 0,30 и более), то должная величина (в диапазоне температур воздуха до -10°С) может быть ориентировочно определена также из формулы 13:
   

     
    В случае необходимости регламентации времени пребывания на холоде величина , рассчитанная для случая сохранения теплового комфорта (см. выше), может быть увеличена в соответствии с допускаемой степенью охлаждения человека и продолжительностью его пребывания на холоде. Согласно (3) величина дефицита тепла в организме (Д) не должна превышать 52 Вт х . При данной степени охлаждения человек оценивает свои теплоощущения как "прохладно".
    
    Таким образом, величина , используемая для вычисления теплоизоляции, может быть определена с учетом планируемого времени непрерывного пребывания на холоде (, час):
   

     
    где: - величина теплового потока при условии сохранения теплового комфорта.
    
    Если время непрерывного пребывания на холоде будет ограничено, например, тремя часами, то для расчета теплоизоляции комплекта и величину следует принять равной 108
    
    

2.2. Пример расчета должной величины
теплоизоляции комплекта СИЗ

    
    Согласно формуле 1 помимо сведений о величине теплового потока для расчета теплоизоляции комплекта, необходимы данные о средневзвешенной температуре кожи . Ее значение выбирается в соответствии с допускаемой степенью охлаждения организма (Табл.1). При этом не должна быть ниже, чем это вытекает из формулы 3.
    
    Таким образом, величину теплоизоляции комплекта СИЗ, необходимую для обеспечения теплового комфорта в течение длительного времени, следует рассчитывать при уровне энерготрат 130 из значений и , равных соответственно 90,7 и 31,5°С (формула 2):
    
а величину , необходимую для защиты от охлаждения в течение времени не более трех часов, - исходя из величин и , равных соответственно 108 и 28,7°С:
   

     
    Однако поскольку в условиях воздействия ветра и в процессе выполнения физической работы теплоизоляция комплекта снижается, то должна быть введена соответствующая поправка в величину , которая определяется в соответствии с формулой 14(5):

С = (0,02 х В + 2) х V + 5,

(14)

    
    где: В - воздухопроницаемость внешнего слоя одежды, измеренная при перепаде давления 49 Па,
    
    V - скорость ветра, м/с;
    
    С - снижение теплоизоляции в %.
    
    Если, например, предполагается эксплуатировать СИЗ в климатическом регионе, где наиболее вероятная скорость ветра в зимние месяцы составляет 5,6 м/с, а в качестве внешнего слоя планируется использовать материал, имеющий воздухопроницаемость 10 то теплоизоляция комплекта должна снизиться на 20,3% (формула 14). Должная величина теплоизоляции комплекта в этом случае с учетом поправки на ветер определяется по формуле 15:
    


(15)

    
    Сказанное означает, что если СИЗ предполагается эксплуатировать в условиях воздействия ветра, то величина их теплоизоляции должна быть увеличена в соответствии с формулой 15. Для данного случая величина теплоизоляции комплекта с учетом поправки на ветер и воздухопроницаемость внешнего слоя, движение человека при условии сохранения теплового комфорта должна быть равной 0,572°С x , а при допущении указанного выше охлаждения - 0,447°С x .
    
    

2.3. Расчет теплоизоляции комплекта СИЗ для различных
климатических регионов и времени допустимого
пребывания на холоде

    
    В таблице 2 применительно к метеорологическим условиям различных климатических регионов приведены должные величины теплоизоляции комплекта с учетом его воздухопроницаемости и скорости ветра.
    
    Величины теплоизоляции рассчитаны исходя из следующих данных:
    
    - энерготраты человека 130 Вт/м;
    
    - продолжительность непрерывного пребывания на холоде не более трех часов (до появления теплоощущений "прохладно");
    
    - средневзвешенная температура кожи 28,7°С;
    
    - дефицит тепла в организме
    
    Поскольку метеорологические условия могут изменяться и в каждом климатическом регионе, то ниже излагается методика расчета времени допустимого пребывания человека при различной температуре воздуха в различных климатических регионах.
    
    Согласно изложенной выше методике рассчитывается величина теплового потока применительно к различному уровню энерготрат человека и температуре воздуха при условии сохранения теплового комфорта (табл.3) с учетом теплоизоляции комплекта, предназначаемого для эксплуатации в различных климатических регионах (табл.2, гр.4).
    
    

Таблица 2

    
    
Требования к теплоизоляции комплекта одежды
для защиты от холода

    

Климати-
ческий регион (пояс)

Сред-
няя темпе-
ратура возду-
ха, °С

Наиболее вероятная скорость ветра, м/с

Должная теплоизо-
ляция комплекта,


Теплоизоляция комплекта с учетом воздействия ветра и движения человека,

________________
    * В графе 4 приведены величины теплоизоляции, необходимые для обеспечения должной защиты от охлаждения в реальных условиях эксплуатации комплекта одежды (гр.1-3).
    ** В графах 5-8 представлена величина теплоизоляции, которую должен иметь комплект в исходном состоянии (определение на человеке, находящемся в положении стоя в относительно спокойном воздухе),
    





Воздухопроницаемость внешнего слоя одежды,





10

20

30

40

1

2

3

4

5

6

7

8

I А(особый)

-25

6,8

0,513

0,669

0,714

0,764

0,823

I Б (IV)

-41

1,3

0,681

0,744

0,752

0,759

0,767

II (III)

-18

3,6

0,442

0,518

0,534

0,551

0,569

III (II)

-9,7

5,6

0,360

0,451

0,474

0,500

0,528

    

    
Таблица 3

    
Комфортный уровень теплового потока при различных
температуре воздуха и интенсивности физической работы

    

Температура воздуха, °С

Энерготраты, (категория работ)


88(Iб)

113(IIа)

145(IIб)

-5

60,1

78,3

102,1

-10

59,6

77,7

101,3

-15

59,1

77,1

100,5

-20

58,6

76,4

99,7

-25

58,2

75,8

98,9

-30

57,7

75,1

98,1

-35

57,2

74,5

97,3

-40

56,7

73,9

96,5

    
    
    Реальная величина теплового потока определяется из формулы 1:
    
а средневзвешенная температура кожи - по формуле 3 в соответствии с уровнем энерготрат на выполнение физической работы.
    
    Допустимое время пребывания человека на холоде (в часах) рассчитывается из отношения:
    
    Например, комфортная величина теплового потока при температуре воздуха - 10°С и выполнении физической работы с энерготратами 130 равна 89,5 (табл. 3). При теплоизоляции комплекта, равной 0,360°С x величина в реальных условиях его эксплуатации (при некотором охлаждении организма) составит:
    
.
    
    Следовательно, допустимое время непрерывного пребывания на холоде (при допустимом дефиците будет равным:
   

     
    В целях обеспечения должной защиты всех областей тела человека от охлаждения теплоизоляция комплекта должна быть распределена в соответствии с коэффициентами, приведенными в таблице 4.
    
    

Таблица 4

    
Коэффициенты для распределения теплоизоляции комплекта
одежды по поверхности тела человека

    

Область тела
(номер)

Теплоизоляция комплекта (верхняя граница),



0,556(12)*

0,792 (24)*

>0,792 (>24)*

________________
    * В скобках указана средневзвешенная толщина пакета материалов комплекта , мм.
    

Голова (1)

0,50

0,49

0,39

Туловище (2)

1,26

1,31

1,45

Плечо и предплечье (3)

1,13

1,24

1,23

Кисть (4)

0,74

0,66

0,55

Бедро и ягодицы (5)

1,13

1,08

1,07

Голень (6)

0,90

0,81

0,86

Стопа (7)

0,83

0,77

0,59

    
    Например, для III климатического региона следует изготовить комплект, имеющий теплоизоляцию 0,474°С x . Исходя из указанной средней величины теплоизоляции комплекта, ее распределение следует осуществлять в соответствии с коэффициентами (к), приведенными в графе 2 таблицы 4 (
    
    Применительно к , равной 0,474°С x ниже приведены значения теплоизоляции комплекта на различных участках поверхности тела:
    

Область тела

Теплоизоляция,


Голова

0,224

Туловище

0,563

Плечо и предплечье

0,505

Кисть

0,331

Бедро и ягодицы

0,505

Голень

0,402

Стопа

0,371

    
    
    В целях решения практической задачи создания комплекта одежды для защиты от холода в воздушной среде может быть использовано регрессионное уравнение, отражающее взаимосвязь его теплоизоляции (при условии использования комбинезона или куртки и брюк) со средневзвешенной его толщиной. Последняя представляет собой среднюю толщину пакета материалов комплекта, определенную с учетом удельной площади различных областей тела человека.
    


(16)



    
    где - средневзвешенная толщина пакета материалов комплекта, измеренная при давлении Учитывается также толщина слоев одежды, поддеваемой под верхний комплект.
    
    Определение толщины пакета материалов комплекта на различных его участках осуществляется в соответствии с коэффициентами, приведенными в таблице 4.
    
    Например, следует изготовить комплект СИЗ для третьего климатического региона. При этом в качестве верха использован материал, имеющий воздухопроницаемость Согласно таблице 2 такой комплект должен иметь теплоизоляцию, измеренную в относительно спокойном воздухе, равную В соответствии с уравнением 16 средневзвешенная толщина такого комплекта должна составить 9,3 мм. Используя коэффициенты (табл.4) определяем, что пакет материалов должен иметь толщину в области головы - 4,65 мм; туловища - 11,72 мм; плеча и предплечья - 10,51 мм, кисти - 6,88 мм; бедра и ягодиц- 10,51 мм; голени - 8,37 мм.
    
    В таблицах 5-8 приведена допустимая продолжительность пребывания работающих на холоде в различных климатических регионах при условии обеспечения их соответствующей одеждой.
    
    

Таблица 5

    
Допустимое время (час) непрерывного пребывания при различной
температуре воздуха при работах на открытой территории
в третьем климатическом регионе (I и II климатические пояса)

    

Температура воздуха, °С

Энерготраты,
(категория работ)


88(Iб)

113(IIа)

145(IIб)

-5

1,38

3,04

перегрев

-10

1,00

1,65

перегрев

-15

0,80

1,13

2,66

-20

0,64

0,86

1,52

-25

0,55

0,69

1,1

-30

0,47

0,58

0,82

-35

0,42

0,50

0,66

-40

0,38

0,44

0,56

    

    
Таблица 6

    
    
Допустимое время (час) непрерывного пребывания
при различной температуре воздуха при работах на открытой
территории во втором климатическом регионе
(III климатический пояс)

Температура воздуха, °С

Энерготраты, (категория работ)


88(Iб)

113(IIа)

145(IIб)

-10

1,66

4,6

перегрев

-15

1,2

2,24

перегрев

-20

0,95

1,48

5,55

-25

0,78

1,10

2,42

-30

0,66

0,88

1,55

-35

0,58

0,73

1,14

-40

0,51

0,63

0,90

    

    
Таблица 7

    
    
Допустимое время (час) непрерывного пребывания при
различной температуре воздуха при работах на открытой
территории в 1Б климатическом регионе
(IV климатический пояс)

    

Температура воздуха, °С

Энерготраты, (категория работ)


88(Iб)

113(IIа)

145(IIб)

-10

перегрев

перегрев

перегрев

-15

7,12

перегрев

перегрев

-20

3,43

перегрев

перегрев

-25

2,27

перегрев

перегрев

-30

1,69

4,32

перегрев

-35

1,35

2,53

перегрев

-40

1,12

1,86

перегрев

    

    
Таблица 8

    
    
Допустимое время (час) непрерывного пребывания
при различной температуре воздуха при работах на открытой
территории в IA климатическом регионе
(I и II климатические пояса)

    

Температура воздуха, °С

Энерготраты, (категория работ)


88(Iб)

113(IIа)

145(IIб)

-10

2,77

перегрев

перегрев

-15

1,79

5,57

перегрев

-20

1,32

2,63

перегрев

-25

1,05

1,73

перегрев

-30

0,87

1,28

3,38

-35

0,74

1,02

2,01

-40

0,65

0,85

1,43

    
    

3. Библиография

    
    1. Афанасьева Р.Ф. Некоторые способы поддержания температурного гомеостаза в условиях воздействия на человека холодового фактора. В кн.: Теоретические и практические проблемы терморегуляции. Отв. ред. Ф.Ф.Султанов. Ашхабад, 1982. - С. 143-152.
    
    2. ГОСТ Р 12.4.185-99 ССБТ "Средства индивидуальной защиты от пониженных температур. Методы определения теплоизоляции комплекта".
    
    3. Методические рекомендации N 5168-90 МЗ СССР "Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и перегревания".
    
    4. ISO/CD 11079 Revision 2000-11-17 Ergonomics of the Thermal Environment - Determination and Interpretation of Cold Stress when Using Required Clothing Insulation (IREQ) and Local Cooling Effects.
    
    5. Афанасьева Р.Ф. Гигиенические основы проектирования одежды для защиты от холода // М. "Легкая индустрия", 1977. - 132 с.
    
    

Приложение 1

    
Конвекционные потери тепла дыханием
при различном уровне энерготрат и различной
температуре наружного воздуха

    
    

Температура воздуха, °С

Энерготраты, (категория работ)


88(Iб)

113(IIа)

145(IIб)

-5

3,96

5,28

6,60

-10

4,44

5,92

7,40

-15

4,92

6,56

8,20

-20

5,40

7,20

9,00

-25

5,88

7,84

9,80

-30

6,36

8,48

10,60

-35

6,84

9,12

11,40

-40

7,32

9,76

12,20

    

    
Приложение 2

    
    
Потери тепла испарением влаги с верхних дыхательных
путей при различном уровне энерготрат
и различной температуре наружного воздуха

    

Температура воздуха, °С

Энерготраты, (категория работ)


88(Iб)

113(IIа)

145(IIб)

-5

5,12

6,53

8,41

-10

4,97

6,38

8,21

-15

4,80

6,16

7,93

-20

4,62

5,93

7,63

-25

4,61

5,91

7,61

-30

4,18

5,36

6,90

-35

3,97

5,09

6,55

-40

3,74

4,80

6,17

    

    
Приложение 3

    
Потери тепла испарением влаги с поверхности кожи
при различном уровне энерготрат
и различной температуре наружного воздуха

    

Температура воздуха, °С

Энерготраты, (категория работ)


88(Iб)

113(IIа)

145(IIб)

-5

18,84

22,85

27,90

-10

19,00

23,00

28,10

-15

19,16

23,22

28,37

-20

19,34

23,45

28,67

-25

19,35

23,47

28,69

-30

19,78

24,02

29,40

-35

20,00

24,29

29,75

-40

20,20

24,58

30,13

    
    
    

Текст документа сверен по:

"Социальная защита",
N 11, ноябрь 2002 года

    
    

  отправить на печать

Личный кабинет:

доступно после авторизации

Календарь налогоплательщика:

ПнВтСрЧтПтСбВс
01
02 03 04 05 06 07 08
09 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30 31

Заказать прокат автомобилей в Краснодаре со скидкой 15% можно через сайт нашего партнера – компанию Автодар. http://www.avtodar.ru/

RuFox.ru - голосования онлайн
добавить голосование