CC BY
47НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2008, №1
УДК 612 jv ' : - " > ' 5
Физиолого-гигиеническая оценка теплозащитной спецодежды
В.Н. Михайлова
Рассмотрены основные этапы создания комплекта спецодежды для защиты рабочих от холода, приведены результаты испытаний отдельных моделей спецодежды отечественных производителей, определена рациональная область их применения.
The basic stages of overalls complete set making for the protection of industrial workers from cold weather are considered in this article. The results of separate pattern tests of home producers special overalls are given and the rational spheres of their use is defined.
В климатических условиях России человек, работающий на открытой территории (строители, геологи, нефтяники, лесозаготовители, горнорабочие, работники сельского хозяйства и др.), большую часть года подвергается воздействию холода, под которым понимается комплекс физических факторов, обусловливающих охлаждение организма (холодовой стресс). В связи с этим возникает необходимость применения соответствующих мер для снижения теплопотерь (использование одежды, регламентация времени пребывания на холоде и др.). Охлаждение человека, как общее, так и локальное (особенно кистей), способствует изменению его двигательной активности, нарушает координацию и способность выполнять точные операции, вызывает развитие тормозных процессов в коре головного мозга, что может быть причиной травматизма. При локальном охлаждении кистей снижается точность выполнения рабочих операций; работоспособность уменьшается на 1,5 % на каждый градус снижения температуры пальцев. Даже при кратковременном воздействии холода в организме происходит перестройка регуляторных и гомеостатических систем, изменяется иммунный статус организма.
Исследования топографии тепловыделений и температурных реакций человека указывают на необходимость рассмотрения комплекта одежды для защиты от холода как единого целого, поскольку охлаждение любой области тела (или его участка) может быть причиной холодового дискомфорта или поражения при достаточном и даже избыточном утеплении остальной поверхности [1].
МИХАЙЛОВА Виктория Николаевна - докторант МГГУ.
Разработка спецодежды нового поколения для защиты работающих от холода базируется на данных, полученных в результате научных исследований, выполненных в различных областях науки: термофизиологии (табл. 1), конструирования спецодежды, материаловедения и др.
Результаты исследования взаимосвязи тепло-физических характеристик пакета материалов (толщина, воздухопроницаемость, объемная масса и т.д.), конструкции одежды с показателями теплового состояния и работоспособности человека явились основой практической реализации физиологических требований к комплекту одежды и его составляющим, целенаправленного создания одежды, рационального выбора использования и проектирования материалов, разработки конструкции [1, 2-7].
Предложенное на основе исследования эффективности утепления различных областей тела распределение утеплителя в одежде позволяет изготовить ее с требуемыми защитными свойствами при меньшем расходе материала и обеспечении оптимальной температурной топографии (табл. 2) [3].
Разработанный в настоящее время научный метод позволяет управлять процессом изготовления одежды в соответствии с требованиями, обусловленными конкретными условиями ее эксплуатации (температура воздуха, скорость его движения, эргономический характер и метаболический уровень работы, продолжительность пребывания на холоде).
Этот метод базируется на данных физиологии теплообмена человека, теплофизических свойств материалов, пакетов из них и одежды в целом.
Создание одежды с этих позиций включает следующие этапы:
ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
Таблица 1
Влияние холодового стресса на функциональное состояние человека [3|
Класс условий труда Показатели теплового состояния*
теплоощущение, То, балл дефицит тепла (нижняя граница). кДж/кг напряжение реакций терморегуляции
Оптимальный (1) 4,0 (комфорт) 0,86 Очень слабое
Допустимый (2) 3,0 (слегка прохладно в 80% случаев) 2,72 Слабое
Вредный (3) 3.1 2.5 (слегка прохладно в 50% случаев, прохладно в 50% случаев) 3,35 Умеренное
3.2 2,0 (прохладно в 80% случаев) 4.25 Выраженное
3.3 1,5 (прохладно в 50% случаев, холодно в 50% случаев) 5,20 Сильное
3.4 1,0 (холодно в 80% случаев) 6,20 Очень сильное
Опасный (4) очень холодно >6,20 Чрезмерное
* Средняя температура кожи: ^ = (То - 0,1810М + 43,2)/(1,41 - 0,0051С?М), где - энерготраты, Вт/м2.
Таблица 2
5 Коэффициенты для распределения теплоизоляции комплекта одежды
по поверхности тела человека [8]
Область тела Теплоизоляция комплекта (верхняя граница), °С м2/Вт
0,556(12)* 0,792 (24)* > 0,792 (>24)*
Голова 0,50 0,49 0,39
Туловище 1,26 1,31 1,45
Плечо и предплечье 1,13 1,24 1,23
Кисть 0,74 0,66 0,55
Бедро и ягодицы 1,13 1,08 1,07
Голень 0,90 0,81 0,86
Стопа 0,83 0,77 0,59
* В скобках указана средневзвешенная толщина пакета материалов комплекта 6, мм.
- определение критериев теплового состояния человека;
- исследование зависимости теплозащитных свойств одежды от ее конструкции, вида, теплофи-зических параметров ее материалов (толщины, воздухопроницаемости, скорости движения воздуха);
- расчет теплоизоляции одежды применительно к конкретным условиям ее эксплуатации и изготовление;
- физиолого-гигиеническая оценка теплозащитных свойств одежды в лабораторных условиях (микроклиматическая камера);
- физиолого-гигиеническая оценка одежды в производственных условиях.
Осуществление первого этапа необходимо в целях получения данных для расчета теплоизоляции одежды, ее оценки, контроля за соответствием теплозащитных свойств предъявляемым
требованиям, разработки требований к утеплению различных частей тела человека. Выполнение 2-5 этапов направлено на практическое изготовление одежды, связанное с прогнозированием ее теплоизоляции и оценкой в реальных условиях использования.
Таким образом, создание комплекта одежды для защиты от холода включает следующие основные этапы:
- обоснование физиологических показателей допустимой степени охлаждения человека в целом и отдельных областей тела, гарантирующей сохранение работоспособности и здоровья [9];
- расчет теплоизоляции комплекта одежды и его составляющих в соответствии с заданными метеорологическими условиями, допустимой степенью охлаждения человека, физической активностью, временем непрерывного пребыва-
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2008, №1
71
МИХАЙЛОВА
ния его на холоде, воздухопроницаемостью внешнего слоя спецодежды [8];
- изготовление одежды в соответствии с расчетными величинами общей и локальной теплоизоляции, эргономическими требованиями [8];
- определение теплоизоляции изготовленного комплекта одежды и/или отдельных его составляющих (одежда, обувь, головной убор, рукавицы) [6,10];
- оценка теплового состояния человека, одетого в изготовленный комплект одежды, на предмет определения соответствия его теплоизоляции заданным условиям трудовой деятельности [9, 10];
- определение области использования комплекта одежды (температура и скорость движения воздуха) с учетом продолжительности пребывания на холоде, уровня энерготрат, допустимой степени охлаждения, теплофизических параметров материалов [8].
Оценка теплозащитных свойств одежды осуществляется как в микроклиматической камере, в которой моделируются условия ее использования, так и в реальных условиях трудовой деятельности. Основные принципы создания средств индивидуальной защиты от холода отражены в тех общих требованиях, которые к ним предъявляются с позиций обеспечения должного теплового состояния работающих:
1) одежда для защиты от холода должна ограждать человека от чрезмерной отдачи тепла в окружающую среду;
2) теплоизоляционные показатели одежды должны соответствовать физической активности человека и климатическим условиям, в которых предполагается ее эксплуатация;
3) тепловая изоляция комплекта одежды должна быть регулируемой;
4) внутренние слои одежды должны хорошо впитывать пот и отдавать влагу. Одежда не должна препятствовать выделению влаги из пододежного пространства;
5) одежда не должна вызывать перегревание человека. Допустимо некоторое его охлаждение, которое стимулирует физическую активность, способствует акклиматизации к холоду;
6) при определении должной теплоизоляции различных участков тела человека следует учитывать эффективность их утепления, которая в большей степени выражена в области туловища и в меньшей степени в области дистальных отделов рук и ног;
7) в основу создания одежды для защиты от холода должен быть положен научный принцип, учитывающий физиологию теплообмена человека с окружающей средой.
Практическая задача изготовления комплекта СИЗ в соответствии с результатами расчета его теплоизоляции может быть решена путем формирования пакета материалов необходимой толщины, выбора материалов должной воздухопроницаемости и разработки рациональной конструкции спецодежды.
Основной принцип создания рациональной одежды заключается в обеспечении в ней инертного слоя воздуха, что достигается соответствующей конструкцией, использованием ветрозащитных покрытий и утеплителей, способных сохранять теплозащитные характеристики в процессе эксплуатации изделия.
Для определения физиолого-гигиенической оценки теплозащитной спецодежды проведены испытания по оценке теплозащитных свойств четырех моделей мужских костюмов для защиты от пониженных температур, изготовленных ЗАО «Производственно-снабженческая БАЗА» «Ур-су.С» в соответствии с ГОСТ 29335-92 «Костюмы мужские для защиты от пониженных температур. Технические условия» (табл. 3). Комплект одежды включал в себя: х/б бельё, х/б носки, х/б спортивный костюм, шерстяной спортивный костюм, шерстяные носки, шапку, рукавицы и вкладыши (в юфтевые сапоги) из натуральной овчины и исследуемый теплозащитный костюм. Терморегуляторные реакции оценивались по показателям температуры кожи °С) и теплового потока (ц, Вт/м2).
На основании исследований, проведенных в соответствии с «Методическими рекомендациями по расчету теплоизоляции комплекта индивидуальных средств защиты для работающих от охлаждения и времени допустимого пребывания на холоде», МР № 11-0/279-09, утв. МЗ РФ 25.10.01 г, установлено, что наибольшую теплоизоляцию (0,633°См2/Вт) имеет комплект одежды №4, наименьшую (0,601°С-м~ Вт) - комплект №1. Полученные данные дают возможность определить область эксплуатации костюмов №1-№4 в зависимости от использованного утеплителя, воздухопроницаемости внешнего слоя костюма и его конструктивных особенностей (в частности степени прилегания к поверхности тела человека). Наиболее «тесным» оказался костюм №1, что могло послужить одной из причин его меньшей теплоизоляции. Определена допустимая длительность непрерывного пребывания в данных костюмах на холоде в условиях IV и особого климатических поясов при выполнении работы средней тяжести, которая составляет 0,98 и 1,55 и 1,13 и 2,22 часа соответственно (табл. 4).
ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
Таблица 3
Характеристика костюмов по виду, составу и плотности материалов
Комплектация моделей Наименование слоя Вид материала Состав Плотность, г/м2
одного слоя общая плотность куртки | брюк
№ 1 (К-580 «Амулет»)
Куртка, брюки Ткань верха Смесовая ткань Полиэфир 65%, хлопок 35% 210 210 210
Утеплитель Синтепон 100 200 100
Подкладка Нейлон 100%
Съемная утепляющая подстежка куртки и брюк Ткань верха Нейлон 100%
Утеплитель Синтепон 100 100 100
Ватин П/ш 250 Полочка, спинка -250 250
Подкладка Нейлон 100%
№2 (К-636 «Аляска»)
Куртка, брюки Ткань верха «БоЬЫ» Полиэфир Полиэфир 100% 180 180 180
Утеплитель Синтепон 120 360 240
Подкладка Нейлон 100%
№3 (К-822 «Диксон»)
Куртка, полукомбинезон Ткань верха Смесовая ткань Полиэфир65%, хлопок 35% 210 210 210
Утеплитель Ватин п/ш 400 400 400
Синтепон 120 240 (рукав 120) 120 (грудка, спинка-240)
Подкладка Нейлон 100%
№4 (К-250 «Вьюга-экстра»)
Куртка, брюки Ткань верха Палаточное полотно Хлопок 100% 270 270 270
Подкладка Нейлон 100%
Съемная утепляющая подстежка куртки и брюк Ткань верха Ткань х/б 100% 150 150 150
Утеплитель Ватин трехслойный п/ш 300 900 (рукав 600) 300
Подкладка Нейлон 100%
Таблица 4
Расчет продолжительности непрерывного пребывания человека на холоде
№ костюма и модель Теплоизоляция костюма, Энерготраты, Вт/м2 Климатический регион
°См2/Вт IА (особый) I Б (IV)
№1 Кос-580 «Амулет» 0.601 (3,88) 113 1,13 0,98
130 1,58 1,29
№2 Кос-636 «Аляска» 0,619(3,99) 113 1,34 1,07
130 2,01 1,44
№3 Кос-822 «Диксон 0,626 (4,04) 113 1,27 1,09
130 1,84 1,47
№4 Кос-250 «Вьюга-эиетра» 0,633 (4,08) 113 1,43 1,13
130 2,22 1,55
МИХАЙЛОВА
Литература
1. Афанасьева Р. Ф. Гигиенические основы проектирования одежды для защиты от холода. - М.: Легкая индустрия, 1977. - 136 с.
2. Афанасьева Р.Ф., Бурмистрова О.В. Физиолого-гигиенические требования к одежде для защиты от холода работающих на открытой территории Северных регионов // Медицина труда и промышленная экология.-1996. - №6. - С. 10-15.
3. Афанасьева Р.Ф., Бурмистрова О.В. Охлаждающая среда и ее влияние на организм // Профессиональный риск для здоровья работников / Под. ред. Н.Ф. Измерова, Э.И. Денисова. - М.: Травант, 2003. -С. 142-149.
4. Афанасьева Р.Ф., Бурмистрова О.В. К обоснованию физиолого-гигиенических требований к показателям теплозащитных свойств зимних головных уборов // Медицина труда и промышленная экология. - 1995,-№7.-С. 4-9.
5. Афанасьева Р.Ф., Бурмистрова О.В., Бессонова H.A. и др. Сравнительная оценка методов определения суммарного теплового сопротивления комплекта спецодежды для защиты от холода, предусмотренных Российским и Международным стандартами // Меди-
цина труда и промышленная экология. - 1999. - №12. -С. 18-24.
6. ГОСТ Р ССБТ 12.4.185-99 «Средства индивидуальной защиты от пониженных температур. Методы определения теплоизоляции комплекта».
7. Измеров Н.Ф., Суворов Г.А., Афанасьева Р.Ф., Бурмистрова О.В. Физиолого-гигиенические требования к одежде для защиты работающих от пониженных температур и методы оценки ее теплоизоляции // Медицина труда и промышленная экология. - 2001. -№6.-С. 27-30.
8. Методические рекомендации по расчету теплоизоляции комплекта индивидуальных средств для защиты работающих от охлаждения и времени допустимого пребывания на холоде. МР № 11-0/279-09, утв. МЗ РФ 25.10.01 г.
9. Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и перегревания. МУК 4.3.1896-04, утв. МЗ РФ от 03.03.04 г.
10. Фшиолого-гигиеническая оценка одежды для защиты работающих от холода. МУК 4.3.1894-04, утв. МЗ РФ от 03.03.04 г.
♦»
