автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Разработка методов расчета и прогнозирование теплового комфорта в производственных помещениях швейных предприятий с учетом теплофизических свойств пакетов одежды

ордена тгудового красного знамени технологический

ИНСТИТУТ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

унняков павел николаевич

удк 687:658 382.2

разработка методов расчета И прогнозирование теплового комфорта в производственных лощениях швейных предприятия с учетом тпикммаг-

ческих свойств пакетов одевди

Спе;!ипльность 05.19.04 - Технология овейннх изделий

05.26.01 - Огрянч групч и пожярная безопасность

АВТОРЕФЕРАТ

аиссерт«"ик чч соискание ученой степени покторч тегническюс няук

Ня права* рукописи

Москва - 1990 г.

Работа выполнена во Всесоюзно« заочном институте текстильной и легкоЯ промыиленности.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ВМ.Чесунов;

доктор технических наук, профессор Н.П.Береэненко;

доктор технических наук, профессор В.К.{^зьнин.

Ведущее предприятие: Производственное объединение "Мосшвея"

Защита состоится "

93

1990 г. в

часов

на заседании специализированного совета Д 053.32.03 при Московской ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте легкоЯ-промышленности по адресу: 113806, Москва, ул. Осипенко, 33.

Авторе^рат разослан

/3'

1990 г.

УчечыЯ секретарь спечиализирпряиного совета

^ ( *. Кочсткова Т .С

Актуальное ti- раба?и » аршгг^:л.г:»«й«уг программа тринадцатой пятилетки "Э^уктавность, консолидация, рефорг/л - путь к здоровой экономике", принятая иа втором Съезд» народных депутатов СССР, предусматривает концентрацию народнохозяйственных ресурсов на обеспечение населения прож^лсшилн.; товара;®, улучшение условий труда и охрану окружавдой ореда„ пуск товаров легкой промышленности должен бить увеличен ш. ЗОЙ.

Одним из наиболее перспективных каправлешй увеличения количества и пошшекия качества товаров юрожного яатроОлоййя ote... ловится внодрошо на предприятиях легкой проышилешюсти прогрессивно-научно технических роиогшй, способствую^« созданию тепло шх коч|юрт!ШХ условий за счет подбора оптимальных твпдемаодя--ниошшх свойств рабочей одеад» и наружных ограадзний,

Иошшоше уровня теплового ко!л|юрта на предприятиях апэ'Л~ ной промышленности значительно улучшает условия труда к aro производительность. Кроме того снижаются простудкие заболевания и связанный с ними затраты на потери вро'лсино'Л работоспособности., что такжо является розорвом повышения производительности тру;сл4

Теоретические и окспоримонтальшо работы по данной проблеме проводились-а МТИЛП, ЦШШШ, jttlTJIIl, КИТЛИ и других организациях, где проводош обширнио экспоримонталышо исследования по теплозащитным свойствам одовды. Do ВЦ1Ш0Т, Ив1Ш0Т, ТБиОТ, ВЦСПС, НИИ гигиеш труда и профзаболеваний AJI СССР выполнены работы по изучению воздействий неблагоприятных ({¡акторов на зффоктлпност! ■груда. В 1ШСЭД, ЩШПромздакий. МИСИ.ТШ-7 изучается тепловой режим шшощанмй промышленных зданий и ограждающих конструк^й, сформулированы основные требования к ним. К сожалению,эти иаправ-

ления исследований и их результаты не связаны между собой и поэтому не позволяют пзаимоскдзать теплозащитные свойства одезды с тепловым режимом произведет венных помещений и огратдающими конструкциями. Так в ГОСТа 12.1.СОо-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны", где нормируются параметры воздушной среды, обеспечивающие благоприятные условия для работы, не учитываются теплоизоляционные свойства одезды, а также влияние наружных ограждающих конструкций и, в частности, остекленных поверхностей на формирование в пристенном участке помещения зоны теплового дискомфорта.

Расчетные методы оценки теплового состояния человека на рабочих местах также не учитывают теплозащитных свойств одежды. Существующие методы определения тепловой комфортности помещений не позволяют расчетным путем определить границу мезду зоной теплового комфорта и. дискомфорта и целесообразно разместить постоянные рабочие места на технологическом-потоке. Не установлены закономерности между требуемой теплозащитой'одежды работниц, обеспечивающей комфортные условия в рабочей зоне, и изменениями теплового режима в помещениях.

Несмотря на исключительную актуальность поставленной п;->бле-иы, прогнозирование условий теплового комфорта на предприятиях 1егкой промышленности не проводится, так как существующие методы 1е позволяют на стадии проектирования, реконструкции и технического перевооружения определить зоны теплового комфорта и дискомфорта.

Б результате значительная часть постоянных рабочих :.:ест ока-ынаетая в зоне теплового дискомфорта и процент простудных заболе-аний на. предприятиях отрасли остается все еле лово."-м-г> и'-.зок;:;.;.

Поставленная проблема осложняется еде и тем, что предпрнят.-.л егкой промышленности разбросаны по всей территории Совотг-.т.

3.

Союза. Расчетное значение температуры наружного воздуха зиме,'"; доходит до -Ь0°С, а летом достигает 40°С.

Создание условий теплового' комфорта на современном этапе развития легкой промышленности является многофункциональной задачей и ее ранение, как круглой научной проблещи, имеющей С-ольшос народнохозяйственное значение, возмогио только на оач-ае комплексна исследований с использование!.; предлагаемой мачеулти^ес-х^ ми - человек-одгагда-тепловая с рода прэдпркяхкй легкол -м^цу-ности.

Диссертационная работа выполнена о соответствии с плане;/, БаЛ-нс&аях'"работ Ь'.йилегарома и Ь'ячтекстЕльпроаа РСФСР п с падание-?,: и. 15. №7.1* Госстроя СССР. Тема дассерге:кг утверждена ¿чекьм советом Ь-аИТл!].

ц е л к и задачи работы. Диссертация гюсвя:;;е;:а разработке методой ког/.плск.снох'о расчета теилогого когорта и теплозащитных свопстн ра^ючей одежда, позволяющих прогнозировать и создавать уелоя ко;г:\n\rsпост:; на постоянных рпОочих местах предприятии легкой цгнк'юишкюгя, включающих щтдопцепчжие и адашшетра-гжшо ношения, а танке- пштчюя комбтмролашшх <1юрг.1 отдыха. Дня достижения поставленной пели на основе результатов теоретичес ких и экспериментальных исследацлний необходимо {«шить ряд задач:

- проюсти анализ причин заболеваемости на предприятиях швейной промышленности с разработкой комплекса мероприятий по их сникеикк;

- разработать метод расчета тепловой оценки состояния чело-пека и одежде с различными теплозащитными свойствами на основе кошч.'ктивно-лучистого тешв »обмена, позволяющего расчетным путем определить зоны теплового комфорта и дискомфорта и провести рацис 1!им>ю расстановку оборудования и постоянных рабочих мест на технологическом потоке;

- создать теплофизическую модель од езды человека и метод расчета температуры внешней поверхности одезды с учетом ее теплозащитных свойств;

- разработать методику моделирования лучистого теплообмена человека с внутренними поверхностями помещения для определения угловых коэффициентов облучения;

- установить изменение теплозащитных свойств одеззды ка основе изучения лучистой теплопередачи з воздушных прослойках и лучистого теплообмена внешней поверхности одезды б зависимости от использования текстильных материалов с различными коэффициентам излучения;

-•провести теоретические и экспериментальные теплотехнике-:кие исследования окон и наружных стен для использования полученное характеристик в расчетах при определении тепловых условий;

- разработать с учетом теплозащитных свойств одежды методику определения теплотехнических свойств наружных ограждающих конст->укций по гигиенически целесообразной температуре;

- на основе технико-экономического анализа установить зф£ек-■ивность разработанных предложений по улучшению теплового коуфор-■а и вследствии этого - условий труда ка предприятиях швейной ромшшенности.

Объект исследований. Предприятия швейной ромьшленности с осущест&тением комплекса предложений по оптинл-ации условий теплового комфорта, способствующих предупреждения ростудных заболеваний на постоянных рабочих :.:естах при екполне-ш технологических операций.

Научная новизне работы я ое рс^улт.та-ов заключается в следующем:

о.

- разраоотаны новые методы комплексного расчета зон теплового ког.яоста и дискомфорта и теплозащитных свойств раоочей одежды, позсолжете за счет рациональной расстановки технологического ойо-рудыв&н'ля и постоянных раоочих мест улучш;ть условия труда на пг^дгтл:'ят;:ях ивскной поомниленнооти;

- разработана и научно обоснована расчетная тегшофизи ческа:: модель одежды человека. На основе этой модели созда.1-. метод определении температуры на внешней поверхности пакета сдеждк с учетом установленных зависимостей коэффициентов конвективного и лучистого теплообмена между одеждой и температурной средой помещений;

- разработана методика моделирования лучистого теплообмена

с шиорхности тела человека на вертикальные поюрхно'-хи остекления и наружных стен. Ш основе этой методики с помощью программного обеспечения на ОЬМ получены новые графические зависимости угловых коэффициентов облучения;

- установлены новые взаимосвязи между тепловым состоянием человека в одежде с различной теплозащитой и средней температурой технологического оборудования, те плоте хническжя свойствами окон и наружных стен, парастрами воздушной среди в рабочей зоне.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации подтверждена теоретическими и эксперимент;и1ьньши исследованиями, применением современных объективных методов: основных положений теории теплопроводности, моделирования, математикостатистической обработки результатов и использования ЭВМ.

Практическая ценность и реализация результатов р п б о г и. На основе тео-гетических и экспериментальных исследований определен уровень теплового когорта и выбора теплозащитных параметров рабочей одежды на предприятиях швейной промышленности, ооеспечитающее

рациональную р.?сстшювку оборудовать и постоянных рабочих мест на технологическом потоке, что приводит к снижению простудных заболев 1лня и способствует повышения производительности труда. Эти разработки рекс^екцоглнц для реализации отраслевым институтам, домам моделей м прсизводсгвлшым объединениям швейной про-

.'ГЬ'ШЛе.ЧНОГТИ,

Получек!<ые результаты использованы в "Рекомендациях по расчету размеров зон теплового комфорта и дискомфорта пристенного участка швейных цехов",. 1937 г., "Руководстве по расчету зон теплового комфорта и дискомфорта пристенного участка помещений швейных и обувных предприятий", 1337 г,., а также СИиП Л-3-79 "Строительная теплотехника", 1980, 1985 гг., трех ГОСТах и одиннадцати инструктивно-нормативных документах.

Отдельные результаты- реализованы при модернизации зарубежного технологического оборудования на ПО "Иосшвея" в виде разработанного комплекта инструкций по охране труда для работниц специальных и-универсальных швейных мал;ин, раскройных ленточных машин, настилочных машин,, напольного рельсового штабелера, передвижных раскройных маши* машине МРГ для -разрезания трубчатой ткани под углом, автомата для печатных навесных торговых ярлыков и термоотделочников швейных изделий.

Результаты исследований' внедрены при реконструкции, и техническом перевооружении на ПО "Иосшвея"- экономический эффект составил 16,1 тыс.руб., ПШО "Пионер" - 99,5 тыс.руб., Егорьевском х/б комбинате - 211^3 тыс.руб. и Озерском х/б комбинате -33,9 тыс.руб. Ряд рекомендаций апробированы в районах Крайнего Севера - городах Анадыре, Билибино (Магаданской обл.), Октябрь-ске (Архангельская обл.), Ккно-Сахалинске и экономический эффект

составил 415,6 гас.руб. Результаты выполненных исследований использованы Государственным институтом по проектированию предприятий легкой промышленности ГТ1М-7 при реконструкции и ьовом проектировании швейных предприятий в гг.Москве, К.'.Лбьаюве, Грозна, Карпинсхе.Ригё и оцениваются погснциальнь^.; эксколс.ческил: зффс:>' том в 1,4 млн.руб.

Результаты диссертационной работы' кслпдьзоьъки для соьерщсд-;-ствования учебного процесса. Они прикеншгся ь лекционном к;.^. разработке курсовых проектов (Чютодачгскяо указания к Енполкгнио курсовой работы "Расчет зон теплового кокЬ?р?м а дкокоа^орга в свейпых и обувных цехах" для специальностей ПС5 л 110с!, Х^ЗБг.) , дипломном проектировании для спзгткалънсс'ге!; II05 и 1105, 1967г. >' включены в учебник для вузоь "Про.е кткроззг.::е ярсдархяглй шзяйнлй промышленности", 1983 г. ■

На защиту выносятся:

1'. Новые методы расчета, зол теплового когорта и дискомфорта с учетом теплозащитных свойств одежды и получзшгые на их основе научные результаты теоретических и экспериментальных исследований, швода и рекомендации, позволимте прогнозировать и создавать комфортность на предприятиях швейной промышленности ,

2. Основные принципы расчета теплозащитных свойств пакетов одежды, базирующиеся на научно обоснованной теплофизической модели одежды человека и анализе решения задач конвективного и лучистого теплообмена, его с внутренними поверхностями помещения и технологическим оборудованием.

У. Установлены математические взаимосвязи между тепловым состоянием человека я теплозащитными свойствами рабочей одежды и наружных ограждающих конструкций, температурными параметра-технологического оборудования и воздушной средой в рабочей зо-

не, что дает возможность дифференцированно подойти к кодированию уровня теплового комфорта на предприятиях швейной промиллен-* нооти.

Апробация раб о ть;. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, положенные в основу диссертационной работы, докладывались и получили положительную оценку на секции научно-технического совета Минлегпрома РСФСР, 1982; секции легкой промышленности Государственного комитета СССР по науке и техники, 1583; на XI, ХП, XII!, Х1У и ХУ научных конференциях профессорско-преподавательского состава Всесоюзного заочного института текстильной и легкой промышленности 1977, 1979, 1982, 1986, 1988; Республиканском совещании промышленных объединений Минтекстильпрома РСФСР, Камышин, 1978; На X Всесоюзной конференции по текстильному материаловедении, Львов, 1980; Республиканском совещании промышленных объединений по охране труда Минтекстильпрома РСФСР, Гаврилов-Ям, 1981; ш ХХШ научно-технической конференции Ш04 им.В.В.Куйбышева., 1983; т Всесоюзных семинарах по охране труда Министерства легкой промышленности СССР, Иваново, 1986 и Черкассы научно-технических семинарах общества "Зна-

ние" РСФСР "Передовой опыт работы предприятий текстильной промышленности в условиях самоокупаемости и самофинансирования", .МДНТП им.2.Э.Дзержинского, Москва, 1980 и ."Передовой опыт работы предприятий по расширению ассортимента, улучшению качества продукции и экономному использованию всех видов ресурсов легкой промышленности", МДНГП им.5.Э.Дзержинского, Москва, 19с8; на расширенном научно-техническом семинаре по преподаванию охраны труда, ЛЪЫЛ, 1988; на нау чно-1:етодичеснок семинаре "Повышение качества подготовки специалистов по вопросам охраны труда и окруждцей средь: в свете требований перестройки вксдей ш'колы, ¡'.¡АТ^. Москва, ИъЪ;

Научно-техническом семинаре общества "Знание" РСФСР "Совершенствование технологических процессов в легкой промышленности", МДНГП им.Ф.Э.Дзержинского, Москва, 1989 г.; Республиканской научно-методической конференции "Новое в организации ицциввдуаль-ной работы со студентами", посвященной 60-летию МГШШ, Москва. 1990 г.

Публикации. По теме диссертации опубликована сорок печатных работ, в том числе две монографии без соавторов, одна монография и учебник в соавторстве.

Результаты исследований диссертанта послужили научной основой разработки 1Ь инструктивно-нормативннк документов , позволивших в помещениях создать комфортные тепловые условик.

В решении рассматриваемой проблемы личный в^лац автора состоит в постановке данной проблемы, выборе основных направлений исследований, разработке теплофизической модели одежды человека, моделирования лучистого и конвективного теплообмена с поверхности одедцы человека; . составлении уравнений теплопроводности и их решении, обработке результатов теоретических и экспериментальных исследований и выполнение расчетов на ЗВИ. Автору принадлежит теоретическое обобщение результатов, опубликованных и использованных в диссертационной работе, и также внедрение результатов исследований в промышленности.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения, перечня используемой литературы и приложений.

Общий объем работы - ЗЬ5 стр., в том числе: 220 страниц основного текста, 28 стр. - таблиц, 95 стр. - рисунков; в приложении 126 стр., из них 58 стр. таблиц и II стр. рисунков.

Содержание работы

В первой главе анализируются причины частых простудных заболеваний (форенгит, ангина, респираторные инфекции, пневмония ),а также обострений хронических болезней органов дыхания (бронхит, астма) на предприятиях текстильной и легкой промышленности. Более высокий процент простудных заболеваний на предприятиях легкой промышленности во многом объясняется спецификой "сидячего труда" с постоянными рабочими местами. Дня исследования отой специфики потребовалось проанализировать вопросы физиологии терморегуляции организма человека в условиях теплового комфорта и дискомфорта: теплопродукцию человека и распределение ее между теплоотдачей конвекцией, излучением, испарением и дыханием; температуру кожного покрова человека в связи с его теплоодущениш.и; условия обеспечения и оценку теплового комфорта в помещении в зависимости от температуры внутренних поверхностей заполнения световых прое^Ов и наружных стен, перегородок, пола, потолка и отопительного г^йбора.

Критический обзор работ, опубликованных в отечественной и зарубежной печати, свидетельствует о необходимости комплексного подхода к изучению теплового состояния человека на постоянных рабочих местах, которые определены совокупность» »гакторов, включающих теплоизоляционные свойства одедцы, теплотехнические характеристики окон и наружных стен, а также систем воздухораздачи. Только такая постановка проблемы позволит прогнозировать и регламентировать условия теплового комфорта на предприятиях швейной промыз-тенности.

На основе выполненного анализа сформулированы основные и {астные задачи исследований, решение которых приводится в после-1ующих главах диссертации.

Во второй главе диссертации изложены теоретические основы расчета теплообмена человека с учетом теплозащитных свойств одезды. Проведено моделирование конвективного теплообмена человека в одевде с воздушной средой помещения и лучистого теплообмена с внутренними поверхностями помещения и технологическим оборудованием. Разработана методика расчета средней температуры внешней поверхности одежды человека и открытых учеет-мг- чем.:, а также методика расчета сопротивления теплопередач? пахс-м а. сл.-дц с учетом кривизна его поверхности и среднее термическое :опро~ тивление воздушной прослойки в пакете одежды. Б качестве расчетной модели человека ь одежде автором принята циликарическая стенка с внутренним источником теплоты, начиная со слоя эпидермиса, осуществляющего передачу теплопроводностью до.концентрически расположенных слоев одевды.

Ла осноее аналитического решения дифференциального уравнения теплопроводности для принятой модели при соответствующих краевых условиях автором получена формула определения температуры внешней поверхности пакета оде.яды для рассматриваемой части тела человека л виде

х л - -л"--!« —ь (I)

Йпс*г + 1 1/2<и<Гп

где Т. - характерная температура поверхности кожи под одеждой рассматриваемой части т, °С; Ь4 -периметр рассматриваемой части тела, м; К - термическое сопротивление пакета одежды рассматриваемой части тела, м^" °С/Вт; - тсл.цнна пакета

оде:кд!\, м; СХ - полный коэффициент теплообмена у внешней поверх

ности пакета одевды человека, Вт/ (м^ °С).

Полученное уравнение (I) позволяет получить температуру на внешней поверхности для любой части тела. По данным Р.Ф.Афанасьевой, оптимальное количество точек для определения средневзвешенной температуры кожи человека должно быть не менее семи. Однако, по мнению М.С.Горомосова, исследователям* на учитывается утег-лэкность одезды.

В связи с этим е диссертации предложено тепловое состояние человека находить с. учетом теплозащитных свойств одезды по средней температуре внешней поверхности одежды и открытых участков кожи "С^ . Она определяется по пяти характерным точкам на внешней поверхности одежды туловища , плеча Т, „ ,

бедра ^ , голени г , стопы и по двум ха-

рактерным точкам на открытых участках кожи лба X к л , кис-ги ^цд и рассчитывается с учетом их площадей Зг , сГп ? ¿у, , ^ Г, ^ как средневзвешенная величина.

В "соответствии с принятой теплофизической моделью од езды че-ювека проведено моделирование конвективного и лучистого теплооб-

человека с окружающей средой помещения.

На основе формулы А.А.Жукаускаса определен коэффициент тепло-1тдачи конвекцией у внешней поверхности пакета одезды с< к | зависимости от размеров тела человека L е , скорости

имения V- , коо5ф'лц;'.ента теплопроводности к

ооффицнента кинематической вязкости 1) воздуха при движении ездуха перпендикулярно телу человека.

Нчпра&тснйе двп:кьн;:л воздуха в зоне рабочего места может -лъ с.л'.ь:;.. раздш'-Н-.ь;, от него во многом зависит величина теглс-гдачи человека' (рис.1), й связи с этим получена формула, позь^-

\ \

k

f a

. i ;

7*77

Pire Л. Условия обдува воздухом че

¿>=30

\ I

;

\ V-* «'-s \ N \

Ч П

f '

I

I

ляющая определить коэффициент теплоотдачи конву:'"И>:>. с по^ерхнсс ти тела человека, когда движение гоздух.а каправ~°НО К". него тч.> углом от 30° до £0°

CÀ

0,38 Д. (i - 0,54 Uo'"ip) ■

û.e [.и i 1 i

(2)

где ф - угол атаки, образуемый мсед/ направлением потока воздуха и осью человеческого тела.

Величина лучистого теплообмена поверхности человека в одед с внутренними огр;<дцениями помещения и технологическим оборудов шом зависит от средней температуры поверхности одежды человека и открытых участков кожи "X, , усредненной температур» вн^ ренних поверхностей помещений и углового коэффициента

облучении ^ ,

Расчет угловых коэффициентов облучения является достаточи*

трудоемким. В практических задачах обычно значения углового коэффициента облучения определяют посередине плоскости помещения перпендикулярно плоскости наружного ограедения. Зто обусловило проведение специальных теоретических разработок, поставивших целью определение дополнительных локальных значений углового коэффициента облучения, дискретно охватывающих всю площадь помещения и все постоянные рабочие места на технологическом потоке.

Проведенные методом математического моделирования с помощью ЭВМ расчеты углового коэффициента облучения позволили разработать комплекс новых графических зависимостей с учетом тела человека, которое заменено прямоугольной'плоскостью •= 1,7 м и

£0 ■= 0,26 м, участвующег.0 в теплообмене с различными внутренними поверхностями помещения,- Эти' графические зависимости представлены в виде семейства кривых, позволяющих определить локальные значения углового коэффициента облучения для человека, находящегося в любой точке помещения. Они охватывают весь комплекс расчета рассматриваемой задачи (рис.2).

В диссертации приводится впервые полученный комплекс графиков по определению угловых коэффициентов облучения с поверхности тела человека на вертикальную поверхность. Они получены с помощью электронно-вычислительной машины БЭСМ-6.

Получено уравнение для определения термического сопротивления пакета одевды с учетом ее кривизны

о С + а + -Ч*2^) "(3)

V л„4 Ь| /*

As_

2.25

О f.O ¿o 3.0 5.0 Gl

P ЛССТОЯННЕ AO H ДРУЖНОГО ОГРАЖДЕНИЯ, M

Pue.2 Коэффициент ошчгния с повершсги тела Челошл

N к ВЕРТИКАЛЬНО ПОВЕРХНОСТЬ РАЗМЕРОМ 2.k\ А.5 M

где ^п.г 1 толщина слоя ткани пакета одежды, м;

^41.1 1 <АпЬ- коэффициент теплопроводности слоя ткани

одевды, Вт/(м~ °С); ^ п.-в. пр - термическое сопротивление воздулной прослойки мегду поверхностью кожи и ткани или двумя слоями ткани пакета одежды, (м~ °С)/Вт.

На основе аналитических решений автором получено уравнение, позволяющее определить термическое сопротивление воздушных прослоек в пакете оделды толщиной от 2 до 10 мм, которые образуются между поверхностью кожного покрова и бельевой тканью, а также бельевой тканью и слоями оделзды с учетом их кривизны

У

<Г , * к, Им (Л 1\

(4)

где £ - температурный множитель, зависящий от температуры взаимнооблучаемых поверхностей; Си Сл 1 - коэффициент излучения'выпуклой и вогнутой поверхности, Вт/(м^ °КС„ -. коэффициент излучения абсолютно черного .тела, равный 5,76 Вт/м^К4;

Ь п.а и ширина выпуклой и вогнутой поверхности, м;

Н п.1 и ^'п.1 ~ высота выпуклой и вогнутой поверхности, м.

Анализ составляющих уравнения (4) показал, что термическое сопротивление воздушных прослоек в основном зависит от коэффициента излучения.

В современной технической литературе практически отсутствует характеристики коэффициентов излучения наиболее распространенных текстильных материалов. В связи с этим разработан специальный прибор, позволяющий после установления стационарного режима по величине падащего лучистого теплового потока, температуре иагр

вателя и ткани определить коэффициент излучения- Выполненные исследования установили, что коэффициент излучения бельевых и плательных тканей холодных тонов находится в пределах от 4,2 до 4,8 Вт/м^ "К4, а тканей теплых тонов - ст 4,9 до 5,0 Вт/'мс '"К^. Сопоставление результатов исследований по определению коэффициентов излучения традиционных материалов с данными других исследований показали хорошую сходимость, что подтверждает достоверность предложенного метода.

На основе анализа теоретических и экспериментальных исследований установлены теплозащитные свойства воздушных прослоек в зависимости от их толчены и коэффициента излучения текстильных материалов (табл. I).

Результаты исследований показывают, что при- одной и той же толщине воздушной прослойки в зависимости от коэффициента излучения ткани ее термические свойства могут резко меняться. Воздушные прослойки в пакете одежды толщиной 10 мм и менее являются эффективной теплоизоляцией. Если сравнить их теплозащиту со слоем ватина толщиной Ъ мм, имеющего термическое сопротивление 0,07Ь м2 °С/Вт, то равноценными в теплотехническом отношении оказываются воздушные прослойки толщиной 2-3 мм.

После соответствующих преобразований дифференциальных уравнений переноса теплоты в принятой расчетной модели человека в одежде при заданных граничных условиях получены требуемое сонротивле-

т ь

ние теплопередаче пакета одевды к. е и приведенное со-

противление теплопередаче неоднородных участков пакета одежды 0

человека К „ „ •

тр

Требуемое сопротивление теплопередаче пакета одежды к0 определяется с учетом температуры поверхности кожи X ^

Таблица I

Теплозащитные свойства воздушных прослоек в пакете одежды с поверхностями, имеющими различные коэффициенты излучения

Толщины воздушных прослоек, Термическое сопротивление воздушных прослоек, мй °С/Зт

с поверхностью л кота С=3,49 BT/rflT и поверхностью бельевой ткани , 0*4,9 Вт/к V с поверхностью бтльевой ткани (у л ВтД?^ и ' поверхностью ткани (>4,9 Вт/м1^4 с поверхностью ткани 0=4,9 Вт/м'Н4 и поверхностью металлизированной ткани С-1,5 Вт/:/,2 "К4 с поверхностью металлизированной ткани С-1,5 ВтМЪ4 и поверхностью металлизированной ткани 0-1.5 Вт/м1"^

z 0,0оо 0,05 0,06 0,07

3 0,08 0,07 0,09 0,1

0,09 0,08 0,12 0,13

i) 0,11 0,09 0,14 0,15

G 0,12 О'ДО 0,16 0,18

7 0,13 0,11 0,18 0,21

8 0,14 0,12 0,20 0,23

9 0,1э 0,125 0,22 0,25 '

10 ОДЬГ) 0,13 0,23 0,27

обеспечивающей тепловые комфортные условия в г.ододежном слое, а -также величиной конвективно-радиационной теплоотдачи человека

^ г е р 3 зависимости от его физической деятельности О ^ , площади рассматриваемой части тела ' к коэффициента тепло-

обмена у внешней поверхности пакета одевды человека с*^ .

Приведенное сопротивление теплопередаче неоднородных уча-

П г,р

стков пакета одежды человека К оп находится как разность средневзвешенной температуры поверхности кожи ' 'С „ и средней температуры внешней * верхности одежды и открытых участков ко^и "С с учетом конвективно-радиационной теплоотдачи человека 0 ^ ^ ^ ,

В зависимости от тутового режима помещения и категории ракиты подбор слоев пакета одежды при конструировании производится и соответствии с формулой (3). При отом сопротивление теплопередаче пакета одежды £ 0 л - 1/с* следует принимать равным приведенному-сопротивлению теплопередаче . К , но не менее требуемого сопротивления теплопередаче 12. ^ ^ , определяемого с учетом гигиенических требований.

Результаты теоретических расчетоп термических свойств пакета одцади, выполненные по предлагаемой методике (близко совпадают с экспериментальными данными П.Л..Колесникова.

На основ'.: проьедеииой вероятностной оценки результатов расчета;« и экспериментальных значений установлена, что разработанное литером ношю методы определения теплозащитных свойств пакетов од<2ЭД11 нозв1,лн.от получить численное значение с вероятностью 0,9;)~0,99 и обеспечивают требуоцую н.едсжность инженерных расчетов.

¡.-<акточснис, Предложена тсгшофизическая модель одежды человека, лослугкисшая основой нового метода расчета средней

температуры внешней поверхности одежды и открытых участков кожи. Она значительно отличается от общепризнанных методик, определяющих тепловое состояние человека по температуре кожи под его одездой и не принимающих во внимание ее теплоизоляционные свойства. .

Установлены новые аналитические зависимости определения термического сопротивления воздушных прослоек толщиной от 2 до 10 ш в пакете одежды с учетом кривизны его поверхности, толщины и коэффициентов излучения. Доказано, что определяющей является характеристика коэффициента излучения поверхности. Получены экспериментальным путем новые значения коэффициентов излучения текстильных материалов в зависимости от цветового тона.

Достоверность предложенной гешюфизической модели одежды человека, воссоздающей реальные условия теплообмена человека в производственном цехе, подтверждается экспериментальными данными.

В третьей главе, проводятся результаты исследования теплофизических свойств заполнений световых проемов и наружных стен для установления взаимосвязей между их теплозащитой и температурой воздуха в рабочей зоне производственных помещений. Это учитывается усредненной температурой внутренних поверхностей помещений и технологического оборудования 'В ^ п ,

определяемой как средневзвешенная величина в зависимости от температуры на внутренней поверхности окна 'С4 и наружной стены Чг 6 , температуры пола Т^ пол , температуры

потолка "с 4 пвГ , температуры технологического оборудования

ег-

и соответственно их площадей 5-ост , , ^„ц, ^ , <¡1 ■

На основе решения интегрального уравнения пограничного слоя для естественной конвекции получены общие уравнения конвективного

теплообмена у внутренней поверхности остекления и формулы для определения скорости на внешней границе пограничного слоя, его-толщины, локальных значений критерия Нуссельта и коэффициентов теплообмена конвекцией при неизотермической ниспадающей и восходящей струях вдоль вертикальной поверхности остекления.

Рассмотрено также влияние воздухопроницаемости на теплозащитные качества окон и получены новые зависимости, позволяющие определить температуру на внутренней поверхности посередине окна

« ' ГГ- **

с учетом инфильтраций Т ^ ооГ и эксфильтрации .

Поьшение теплозащиты наружных стен, внедрение новых материалов и типов ограздающих конструкций потребовало детальных исследований тепл«физических свойств выпускаемых стеновых конструкций. Автором выполнении исследования по определению, теплозащиты керамзитобетонных, перлигобетонных, шунгизитобетонных и легких панелей с эффективным утеплителем, а также блоков из арболита и беспесчаного бетона.в зависимости от физико-технических свойств рассматриваемых материалов. Дан анализ теплозащиты-легких ограждающих конструкций с тепловой инерцией до 1,Ь.

На осноне решения уравнения теплового баланса получено выражение, позволяющее определить усредненную температуру работающего оборудования, необходимую для инженерных, расчетов.

Путем анализа натурных теплотехнических исследований установлены расчетные и экспериментальные значения усредненной температуры внутренних поверхностей помещения в производственных цехах ;щммшстратиыю-о'итоЕНХ зданиях и комнатах комбинированных форм отдыхи. ¡3 отих помещениях, особенно при большой поверхности остек-л-'иим, усредненная температура внутренних поверхностей помещения и действующего технологического оборудования 0 % значитель-

но нилс температуры внутреннего воздуха "Ь 4 и поэтому рабочи<

места в пристенном участке оказываются в зоне теплового дискомфорта.

Заключение. Установлены новые уточненные зависимости и данные по теплозащитным свойствам деревянных, деревоалюминиевых и алюминиевых окон в зависимости от количества фильтрующего воздуха, разности давлений и температуры внутреннего и наружного воздуха, а также теплотехнические свойства шунгизитобетона, керам-зитобетона, перлитобетона, арболита в зависимости от их структурного фактора и влажности, что позволяет обеспечить тепловую комфортность в пристенном участке помещения.

В четвертой главе приводится принципиально новый метод расчета зон. теплового комфорта и дискомфорта на постоянных рабочих местах' в зависимости от теплового состояния человека и теплозащитных свойств его одежды.

Исследования, проведенные совместно с Институтом гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР, установили, что даже при "Ь $ = 24°С. в пристенном участке помещения тепловое состояние человека,, выполняющего, легкую работу, характеризуется дискомфортными условиями..

В качестве критерия.оценки комфортного состояния человека в диссертации принят:расчетный средневзвешенный конвективно-лучистый тепловой поток,,учитывающий термические свойства одежды, нормативные параметры воздушной среды ( I ( , 1>-() и нахождение человека в центре помещения,-что определяется по формуле

о ра<" = ОС (х - Ь ) + « (т - ъ г)

Ч г н Л г. * ^ г / г-д1 V е.П. .¿у

Анализ результатов расчета по формуле (5) показал, что поп ра-° лученные ц

соответствуют гигиеническим требованиям

Т. . К. Л

оценки теплового состояния человека.

Разработана новая методика оценки теплового режима в пристенном участке помещения по теплообмену конвенцией к излучежем л?>' охлатдекик или перегреве человека, огоедедяазая зоны теплы-^Го комфорта и зоне теплового дискомфорта. Теплоотдача коь:в=:-:аиеГ. /. излучением с поверхности одевдь; человека лрк теплообмене с остеклением, наружной стеной, отопительным прибором, перегородками, полок, потолком, а'также с температурой воздуха помещения определены по балансовому .уравнению

Я; ,

о(

1Л.1

и?

Г,-273

'■(-Г -'74

, { -г _*-' , 12?

, 100

|г-и Ччто \ -jp0) \ ¿00

Ф -Г

ц-»т» 14

J

Ю"/ \ ^ /

стмт

где

Ы. о сг

'С ь п " усредненная температура внутренней поверхности

помещения за вычетом поверхностей наружной стены и окна; , X тп~ температура внутренней поверхности наружной степи и отопительного прибора, °С; С^_о1Т, , ■ С 1., С приведенные коэффициенты излучения поверхности тела человека соответственно на поверхность окна, наружной стены, перегородки, пола, потолка, Ьт/(м':°К4); Ф г _ осг > 1рг_ьт , ^ г . вгп - угловые 1со'л{ь[)1;цпенты облучения поверхности тела человека соответственно на поверхность остекления, простенка, отопительного прибора.

Расчет границы зона теплового дискомфорта, приводимый и диссертации, базируется на решении балансового уравнения теплообмена

человека с окном, наружной стеной, отопительным прибором и перегородкой. 3 соответствии с установленной классификацией условий комфорта по оптимальному значению средневзвешенного конвектиено-лучистсгс теплообмена человека Q л определены зоны теплового комфорта и теплозого дискомфорта. В разработанной методике ?-с?мнч?скиэ свойства одежды учитываются средней температурой внеш-тГ: поверхности одежды человека и открытых участков кожи Т^ , -сторые квляктся определяющими параметрами расчета тепловых зон S помещении зданий.

яря

Принимаемые гигкенистами в расчетах теплоооменэ поверхности тела человека с наружными ограддениями средневзвешенная температура кожи под одеждой.человека t и температура поверхности головы не -учитывает термических свойств одедды человека,-

что не отражает действительных условий ere теплообмена.

3 диссертации тепловые условия рассмотрены ка примере 'лзей-ных цехов, административно-вспомогательных здаккй и помещений комбинированных форм отдыха.

Для исследуемых помещений установлены размеры зоны теплового дискомфорта пристенного участка помещения в зависимости от термических свойств одезды человека,теплозащитных свойств окон, наружных стен и соотношения их площадей.

Анализ проведенных исследований показал, что учет термических свойств пакета одежды позволяет значительно сократить зону теплового дискомфорта в пристенном участке помещения. Граница зоны теплового дискомфорта изменяется по параболической кривой. В производственных помещениях она достигает езоего максимума против середины окна и по мере удаления от него начинает уменьшаться и против середины простенка наружной стены - ми ни ми на. В адшнист-

ратлвно-вспомогательных помещениях границы зоны теплового дискомфорта в центре максимальна, а ближе к внутренним перегородкам становится минимальной.

В рассматриваемых ранее работах граница зоны теплового дискомфорта проходила от центра помещения параллельно плоскости наружного ограждения. Это приводило к необоснованному отнесена: полезной площади помещения с комфортными тепловыми условиями к дискомфортным.

Б диссертации доказано, что принимаемые гигиенистами при оценке теплового состояния человека средневзвешенная температура кожи под оделздой человека 'С не учитывает термических свойств одежды, что приводит к завышению величины реального конвективно-лучистого теплового потока, М.С.Горомосов тоже считает, что средневзвешенная температура кожи не.всегда является достаточно точным показателем теплового состояния человека С} ^ , поскольку она не учитывает утепленность человека одеждой.

На примере швейных предприятий показано, что зона теплового дискомфорта пристенного участка резко сокращается, если в расче- ■ тах конвективно-лучистого теплообмена Ц г к л учитываются термические свойства одежды по средней температуре внешней одежды человека и открытых участков кожи . Так, в швейном цехе

размером 24 х 72 м при «= 24°С, Ь ^ -25°С и расчете по

Т ^ в 30,3°С в зоне теплового дискомфорта находится 1Ш работниц и расчете по X в 33°С - 240 работниц. Проведенный анализ показал, что учет термических свойств одезды значительно сокращает зону теплового дискомфорта в пристенном участке помещения.

Экспериментальная проверка теплового состояния работниц швейного цеха, проведенная совместно с Научно-исследовательским институтом гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР по

предложенной ими методике на производственном объединении "Москва", подтвердила основные положения теории расчета тепловых зон в пристенном участке помещения, предложенной автором.

Заключение. В главе приводится принципиально новый метод расчета зон теплового комфорта и дискомфорта по средневзвешенному конвектиЕНо-лучистому потоку с учетом теплозащитных свойств пакета одеуды и температуры нагретых и охлажденных поверхностей в по-"""щении.

Определение границы зоны теплового комфорта и дискомфорта без учета этих факторов приводит к необоснованному завышению границы зоны дискомфортности и нецелесообразной расстановке оборудования и постоянных рабочих мест на технологическом потоке.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования подтверждают достоверность предлагаемого метода и дают возможность научно обоснованно разместить оборудование и постоянные рабочие места на технологическом потоке и расширить полезное использование площади в цехах. Так, например, на предприятиях легкой промышленности в швейных цехах размером 24 х 72 м полезное использование производственной площади увеличивается с до ЮО/о, так как зона теплового дискомфорта ограничивается проходом около наружных стен'1,0 - 1,2 м. Это имеет важное народнохозяйственное значение.

В пятой главе диссертации рассматриваются пути оптимизации уровня теплового комфорта в рабочих зонах и улучшение условий труда на предприятиях швейной промышленности за счет использования одежды с рациональными теплоизоляционными свойствами, перспективных оконных конструкций, эффективной воздухораздачи и инструкций по "Охране труда".

Проанализирована заболеваемость на московских предприятиях швейной промышленности. Установлено, что в швейных цехах образу-

оп

ются нерегламентируемые зоны теплового дискомфорта, захватывающие и рабочие места на технологическом потоке, что приводит к простудным заболеваниям швей-мотористок, утюжильщиц и др. Наиболее часты острый форшгит и ангина, респираторные заболевания, болезни верхних дыхательных путей, пневмония, грипп и острые хронические заболевания органов дыхания. На основе выполненного обоб-

щения получены данные, характеризующие фактический процент неработающих, который колеблется на разных московских предприятиях от 7 до 20$.

Проведенный анализ также установил, что когда на рабочих местах в швейных цехах созданы условия теплового комфорта, например, в МПШО "Старт", то уменьшается текучесть кадров, а процент невыхода на работу по простудным заболеваниям снижается до Ш>. ■

На основе анализа по одиннадцати ыоскоаским производственным швейным объединениям за четыре года установлено, что из-за простудных заболеваний количество неработающих ледей составляет в среднем 12,32. Создание тепловых комфортных условий на постоянных рабочих местах снижает этот процент в среднем до 5,1%.

Выполненные теплотехнические исследования свидетельствуют, что традиционная одежда работниц швейных цехов, состоящая из белья и халата, с термическим сопротивлением 0,13 м2 °С/Вт и сопротивлением теплопередаче 0,26 м*~ °С/Вг зимой не обеспечивает тепловых комфортных условий, в особенности, если рабочее место находится в пристенном участке помещения, где величина средне-

о

взвешенного конвективно-лучистого потока превышает 56 Вт/:/;-.

Проведенные исследования показали, что при Ь^ «= 22°С и Ьн е -2Ь°С температура на внутренней поверхности посередине окна с двойны;»; остеклением б деревянных спаренных переде-

тах составит 7,б°С. При средней температуре Енешей поверхности человека к открытых участков кожи "К = 28,1Ь°С и сопротивлении теплопередаче пакета одежды Рп =0,26 м** °С/Вт ширина зоны теплового дискомфорта в пристенном участке помещения равняется 4,2 м (рис. За). Таким образом з шебйном цехе размером 24 х 72 м на зону теплового дискомфорта приходится 35$ полезной площади.

■ Дополнительное утепление пакета оделщы работницы, находящейся в зоне теплового дискомфсРта> двумя слоями ватина с -гермиче-

скип сопротивлением 0,1Ь м ' С/Вт повысило сопротивление тепло. О Г*

передаче пакета одежды с 0,26 С/Вт до 0,41 к С/Вт. При этом средняя температура зкешнай поверхности одевды человека и открытых участкоЕ кожи снизилась с 28,1°Сдо 2б,4°С. Проведенный анализ установил, что благодаря дополнительному утеплению пакета о.иезды работницы ощущают теплоьоП когорт даже находясь в зоне дискомфортности. Граница мевду золой теплового комфорта и дискомфорта показана на рис. 36. Максимального значения 1,15 м она достигает в центре пристенного участка. Это соответствует нормативным требованиям, допускающим проход от наружных ограидающих конструкций до технологического потока .1,0-1,2 м.

В работе научно обосновано повышение теплоизоляционных счойетв одоэды для зимних и летних условий за счет применения для ее внешней поверхности материалов с малыми, коэффициентами излучения. Автором получена формула сопротивления теплопередаче пакета одежды, позволяющая установить взаимосвязь мезду теплозащитными свойствами пакета одежды и коэффициентами излучения ее внешней

НОПОрХНУСТК

Р - 1% - Г );

■ —^ б „ (г-т У*о< (г-1)

А- + ¿л, (А - X г-'п * г.к\*. »'

Г'ь \ДС«,.1 О-'

(7)

| 1250 <250 |.500 1000 | «250 ^ 750

ЗОНА ТЕПЛОВОГО ] ДИСКОМФОРТА

ЗОНА ТЕП А С ВО ГО КУУ/Л КОМФОРТА

РИС.3 ЗОНЫ ТЕПЛОВОГО ДИСКОМФОРТА И КОМФОРТА ПРИ СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ВНЕШНЕ ПОВЕРХНОСТИ ОДЕЖДЫ ЧЕЛОВЕКА И ОТКРЫТЫХ УШКОВ КОКК Тг-^.^'С В Ш6ЕИН0М ЦЕХЕ (V 22аС, 1н = -25°С и Г, ост*7Б°С],

где - коэффициент излучения внешней поверхности одежды

■-■еловека. ВтЛм2®}^), С„ - коэффициент излучения усреднен-них вну?рень/.ч поверхностей поселения, Вт/; - по-

Г £--

герхность человека, м~; ± -усредненная внутренняя поверхность помещения, м^; $ „ » температурный коэффициент вэаимо-

ъ - «.п

¡.¿луч&емых асЕеэгиозгвй.

На основе анализа уравнений (7) установлено, что по мере уменьшения коэффициента излучения внешней поверхности одежды ;> ?еличивается и возрастает ее теплозащита (рис.4).

Для конвективно-лучистой составляющей теплоотдача человека 0„ в зависимое!и от коэффициента излучения внешней поверхности материала одежды автором получена формула

Т7Г7ХТХуиК-\.). (3)

С, 5.Лс1п Со )

Анализ уравнения (8) доказывает взаимосвязь между средневзвешенным конвективно-лучистым тепловым потоком, теряемым человеком, и величиной коэффициента излучения внешней поверхности одежды (рис.Ь). Теплоотдача излучением с повышением коэффициента излучения увеличивается, а с его уменьшением понижается. Величина теплоотдачи конвекцией остается постоянной ( 0( г 3,4 Вт/м^ °С).

Проведенный теоретический анализ уравнений (7) и (8) установил, что для внешней поверхности пакета одевды работниц швейных цехов рациональным являются материалы светлых тонов. Их коэффициенты излучения колеблются в пределах от 3 до 4 Вт/м2 Мате-эиолы свстлых тонов повышают теплозащиту пакета одежды без Допол-штсльной теплоизоляции. Уменьшение коэффициента излучения у материала внешней поверхности одежды с 4,75-5,0 Вт/ы^К4 до 3,0 -

Рис.4. Изменение сопротивления теплопередаче пакета одежды в зависимости от коэффициента излучения внешней поверхности одехихн при Ье = 22 °С и Т^ = 28,15 °С.

3,25 Вт/м^ К^ увеличивает ее теплоизоляционные свойства на 0,07 м^ °С/Вт, что равняется термическому сопротивлению одного слоя ватина. Использование металлизированных тканей с коэффициентом излучения 1,5 равноценно утеплению рабочей одевды двумя слоями ватина с термическим сопротивлением 0,14 м^ °С,/Вт.

Величина средневзвешенного конвективно-лучистого потока при. коэффициенте излучения материала внелней поверхности одежды 4,62 Вт/ы^ '"'К4 составляет 56 Вт/м2. Снижение коэффициента излучения до 3,0 Вт/м^ позволяет получить средневзвешенный конззк-

.____L-UU-Ш-

+

+ 4 +

4- 4

i л 4

-i- -> 4-

•t - — — 4-

+ ¡ 4 --1- _ +

- 4 +

+

4-

-f

15 1.75 20 225 2.5 2.75 Î.O 125 3.5 37Г> 4.0 h2b 45 ^75 5.0 5,25 5.5

Коэффициент излучения внешней поверхности здещы, бт/м2 "¡«г'1

Р

СОСТАВЛЯЮЩАЯ

КОНВЕКТИВНОГО

ТЕПЛООБМЕНА

1 ;г

liH'Hl

ПОСТА БД ЙШЩДЯ

ЛУЧИСТОГО

ТЕПЛООБМЕНА

РИС.S M?,MfHEHHE СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТШСПОТЕРЬ tfOHSEKT'H&HO-ЛУЧНСТОГО ПОТОКА С ПО&ЕРХНОГ.ТМ ИЗЛУЧЕНИЯ ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ОДЕЖДЫ Ь ÜíBFWHOM Ц.ЕХЕ-При it, -- 22°С и Zi - 28, <5" С.

р

тивно-лучистый тепловой поток 44 Бт/м .

Таким образом, светлые тона внешней поверхности одезды уменьшают лучистую теплоотдачу человека, повышают теплозащитные свойства одежды и создают условия теплового комфорта работницы.

На основе комплексного подхода, связывающего конвективно-лучистый теплообмен человека в одежде с заданными теплозащитными свойствами с поверхностями ограждающих конструкций, путем решения уравнений теплового баланса получена гигиенически целесообразная температура для внутренней поверхности окна и наружной стены, обеспечивающая в пристенном участке помещения швейных цехов условия теплового комфорта.

Гигиенически целесообразная температура внутренней поверхности посередине окна при расположении отопительного прибора в подоконной нише определяется по формуле.

'<>Тп сГ.оТр

-С

^.-..-елссбразкш температура внутренней поверхности наружной стены определяется по формуле

г

•• -.....:

'г., Ч,

- Г )&

в.сг.отп; ОГп Твти-М'.в'

.-с* Ъ-Ш-

л ^ ь '/ '

/ X,

- (

а

(Ю)

г^е ' 0( о. коллшшаентьг г.ллооу;;..^:; -иг-.г.-онЗ а: /»* "••»

чс-;ием внутренне;; позер:.-;:«:« к-л г.:-:^. Г'::'/'" "С): .

:« - сопротивление -.-ГЛСЙ;^, - . • - •

поверхность наружной стены, и 'Г. _ --

ра внутренней поверхнсегх стены и т-екпег^ури г.с=ь;. с:сг?и за отопительный прибором, '"'С; - поверхность свитого

проема, 8 - темг.еоатурькй атеМагис:-:?. гаг-ися-

г от - ст~. от« • " "

щий от температуры тсплообмешвающихея поверхностей отопительного прибора и стены за отопительным прибором; ^ ^ ^^ - угловой коэффициент облучения с поверхности отопительного прибора на поверхность стены за отопительным прибором; С ОГГ| и С "оГЯ -коэффициент излучения отопительного прибора и стены за отопительным прибором, Вт/'См

К4).

Полученные уравнения (9) и (10) устанавливают взаимосвязи между теплоизоляционными свойствами одезды и наружными ограждающими конструкциями с учетом инфильтрации воздуха через окна и размеров зоны теплового дискомфорта в пристенном участке помещений швейных цехов административно-вспомогательных и комбинированных форм отдыха.

Тепловое состояние человека в рабочей зоне анализируется на основе принятой теплофизической модели его одежды по величине конвективно-лучистого потока С} ^ к л и с учетом коэффициента теплообмена конвекцией СХ , составляющими которого являются коэффициент теплопроводности А и кинематическая бяз-иоеть воздуха ^ , а также скорость движения воздуха Проведенный анализ установил, что комфортные тепловые условия на постоянных рабочих местах на технологическом потоке создаются при обдуве приточными струями перпендикулярно под углом 90° к вертикальной оси человека и скорости движения воздуха до 0,25 м/с, при направлении движения воздуха под углом 45° к вертикальной оси человека и скорости движения воздуха до 0,4 м/с, при направлении -движения воздуха под углом 30° к вертикальной оси человека и скорости движения воздуха до 0,5 м/с.

Эти исследования позволили разработать конкретные рекомендации по устройству эффективной воздухораздачи, обеспечивающей создание в рабочей зоне тепловых комфортных условий.

Б диссертации рассмотрены практические пути уменьшения размеров зоны теплового дискомфорта в пристойном участке швейных цехов за счет улучшения теплозащитных свойств окон. Пирехсд с двойного на тройное остеклснле обеспечивает иоввденкс то:.:пср^т;, ры внутренней поверхности остекления на 4°С. Устройство целевой пор-

флрации в подоконника шириной от 3 до 5 см повышает температуру внутренней поверхности остекления внизу окна ка 7°С.

Особенно эффективно улучшаются теплозащитные свойства окна устройством в еэ конструкции металлизированной полиэтилентереф-талзтлой плеши. Сна имеет низкий коэффициент язлучошш 1,4Т ;>т/м" хо'.^.ук; прозрачность. Использование ее в КйЧЗСТ-н'- ?к;,:ша ь всгду>счо£ прослойке снижает результирующую теплообме-

■ Еол7г.ок;'-.-" ' два уази и сопротивление тонлопэредаче окна с —.' i-K.iv остс.«.!«,гггы з г,е;;"вяннцх спаренных и раздельных'• пералле-:х\ г.1Г1.ьсв;хтсл равкоцешпг-' сопротивлению теплопередаче окна с --"•¿■^л г-стчялрнко". ''роглионные экспериментальные теплотехнически? всс.т-7,с:эакал г- швейном г. хе производственного объединения ."';слЦ?9й" вска:-^"!, что установка экрана аз топлоотрааатэльной »г^т^ллязирсзишсЯ пг.глэткленгорефтаЕатноа ппедаи в конструкцию окна из дзойкогс остекления в деревянном спаренном переплете по-

О ^ , О

выдает сопротивление тэллопередаче о 0,4 и '3/2-7 до 0,56 м* °"/Ьт. По теплог.одитгок свойствам ото равноценно конструкции окна с тройным остеклением в дерсЕятшнх переплетах (спаренный и одинаковый) с сопротивлежем теплопередаче 0,54 м2 °С/'Зт. Эффект использования экрана из металлизированной полиэтплонтороф-талатной ллошш особенно ощутим в летних условиях. Заыерц температуры при = 27°С и "Ь - 23,6° на постоянных рабочих мостах показали, что при наличии с-крана из это!) пленки в окно с дпойтда остеклонлом в деровяпних спарсшшх переплетах температура па рабочем стояв достигает 33,8-34,7°с. Дололнительныо

о

тсплопостуатошгя в помощонио цеха с I м рабочего места составили 47,5 Вт/м'^, что равнозначно топловвдолонпягл от швИной мадлш класса 835-260 фирмы "Некки" мощностью 0,4 кВт

Устройство экрана из металлизированной полиэтиле.-тооеф'га-

латной пленки в конструкции двойного остекления в дерешьных спа-

р

ренных переплетах обходится 0,1-0,12 руб.Дг. В этом случае поверхности рабочего места имеют температуру, рапную температуре внутреннего воздуха и нет дополнительных теплопоступлений в помещение швейного цеха.

Среди перспективных мер повышения теплозащитных свойств окон рассмотрено применение теплоотражательних стекол.

На основе решения математической системы человек-одевда-тешзовая среда предприятий легкой промышленности предложено нормирование тепловых комфортных условий. Проведенные комплексные исследования установили новые взаимосвязи между физиологическим состоянием человека в одезде с различными теплозащитными свойствами и тепловым режимом. Выявлены новые закономерности между теплозащитными свойстьами одевды и коэффициентом излучения ее внешней поверхности. Установлены зависимости мевду тепловым состоянием человека на рабочих местах и условиями его обдува воздухораспределителями систем приточной вентиляции.

Анализ результатов по тепловой комфортности дал возможность дифференцированно подойти к нормированию тепловых комфортных условий на.швейных предприятиях. Так, в средней части помещения тепловые условия отличаются от пристенного участка помещения, где остекленные поверхности в зимнее время создают условия одностороннего охлаждения человеческого организма и в летнее время - одностороннего перегрева.

Проведенные комплексные исследования позволили нормирование тепловых комфортных условий провести с учетом следующих параметров:

- теплозащитных свойств одеадм;

- коэффициентов излучения материала внешней поверхности сдегды;

- скорости и направления движения воздуха в производственна покеиениях;

- температур внутреннего воздуха;

- размеров границы зоны теплового дискомфорта в пристенном /"-астке помещения.

Заключение. Теоретические и экспериментальные исследования иазлли целесообразность комплексного подхода к проблеме созда-нчя теплового комфорта на предприятиях швейной промышленности за ..^•ет подбора для работниц одежды с заданными теплозащитными свойствами л перспективными конструкциями окон, что позволяет диффе-сешированно подойти к нормированию в -л тт-г»» -игр;гс .:

сортности в производственных и ад(«ик»стра?'Ивко-»1;по!иогатг-лт,~ них покещзниях.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

1. В результате проведенных теоретических и гкзпэрямон-талышх исследований. на основе предложенной ь работе систем; человеа-одевда-гепловая среда предприятий легкой прошзденнос-ти впервые разработана методы прогнозирования уровня теплового комфорта и теплозащиты рабочей одежды на промышленных предприятиях, позволяющие создать условия комиоргшсти и снизить процсч простудных заболеваний на достоянных рабочих местах.

2. На основе разработанной тсплофизичеокой модели одекди человека, представляющей подую цилиндрическую стенку с внутренним источником теплоты, начшшя со слоя эпвдермлса, осуществляйте го передачу теплопроводностью до копцентричесютх рас-положешшх слоев одозди, предложены и научно обоснована новые разработка:

- метод расчета средней температуры внешней поверхности одезди человека с учетом теплозащитных свойств сдоэды и кривизны ее поверхности;

- методика расчета теплозащиты цилиндрических воздушных прослоек в пакете одежды на основе моделирования составляющих передачи теплоты излучением и теплопроводностью. Установлены п числеккие значения для воздушных прослоек в диапозоне толщин о 2 до 10 т и коэффициентов излучения поверхностей текстильных материалов от 1,5 до 5,0 Вт/м^ °К4.

~ методика расчета коэффициента теплоотдачи конвекцией у поверхности человека, учитывающая направление и скорость движения воздуха, его температуру и размера тела человека;

Сопоставление результатов расчета по предлагаемой модели с экспериментальными данными показал, что разработанные методы име-ю1. «рслгносгь 0,95 - 0,95 и обеспечивают требуемую надежность

: ':11л

5. Пол; -'он:-; исгада данные на созданном приборе по определению '."..¡¡.и-ч.'зс .-1с.»; '-.сну,;: текстильных материалов е зависимости от .тона ,;л;:. хлопчатсбумажньк тканей (ситец, байка, саржа), •..• «д х^мч^ских эолоксн, зигопчатобумажнкх трикотаякчи полотен, ...:: I. :/еталлизирс1л-г:нь!Х гхаией на льняной и асоестоцементной ю аз.

•1. Л основе решения уравнений теплового балэлса, описывающих л;;и'Г! конзсктаьйо-луч-.-;:того теплообмена человека з замкнутом •б'ьокс- ¿омсцешя с его внутренними поверхностям", •■■ отановлены ра«-■егч "М теплового комфорта и дискомфо^,: .. .к : иг.ра^с.

Я величиной ОП?И/Л!ЛЬНОГ\> Ср'-ДЛег&З^ У.ихОТй :С0К2!. а ••■Л-'С—ЛУЧИСГО"

потока, гс-рл^гго чсяозйхоп. При згом тегыом^слг.^.оннке гва одежды учитываются средней температурой ыгдш<?В леверхноеги це;вды человека и открытых участков кожи.

Предлагаемый метод расчета зон теплозого комфорта и диском-эрта позволяет рационально разместить оборудование ка тохнологи-5ском потоке с оптим;иьной расстачопкс?: постоянных рабочих мост 1 стадии проектных разработок, реконструкции и техническом перс— юружении предприятий легкой' промышленности.

Ь. Устаноилснм новке аналитические зашсиыости моэду тспло-щитой рабочей одезды и тепловым комфортом, позволивипе дать д практических рекомендаций по созданию общений теплового ком-рта, если постоянные рабочие места расположены в зоне теплового скомфорта, путем:

~ повышения теплозащитных свойств рабочей одевдь: о:; ече'.-применения для внешней 'Поверхности одеады текстильных з

с низким коэффициентом излучения. Материалы светлых тг.;с5 с ксг-1.-фициснтом излучения 3,0-3,25 Вт/м2 по соавкеи:-.;; с трад'/.ц::сн-нша материалами - 4,75 - 5,0 Вт/м^ увеличивает 'геплоксзоляц::-онше свойства сщевды на 0,07 м2 °С/Ет, «зтзллиэироваг^^о ткск.; с коэффициентом излучения 1,5 ВтД:^ - на 0,15 :,г °С/Зт;

- улучшения теплозащита: свойств рабочей оде.-ды за счет

дополнительной теплоизоляции с 0,19 - .0,22 г/ ^С/Бт до 0,34 - 0,37

оч/гг-

6. С покоаы> ЭЗЙ смоделирован лучистый теплообмен челозока с внутренними поверхностями помещения, впервые получены новые графические зависимости определения локальных значений коэффициентов облучения, дискретно охватывающих всю площадь помещения. Он/, позволяют определить теплоотдачу излучением человека в одовде, находящегося в любой точке помещения с внутренними поверхностям;: помещения.

7. Разработана математическая 'модель расчета усредненной температуры-внутренней поверхности производственного по;.:г^е;-:.:я, учитывающая срздк.-ои температуру к площадь технологического оборудования, а такхе температуру плоцзди других внутренних поверхностей, что поззоляет при лучистом теплообмене человека ь од с:/;; о учесть интенсивность излучения нагретых и охлавденных. поверхностей.

8. На основе теоретических и экспериментальных теплотехь/.че ску.х исследований разработана методика определения температуре: ш,утренней поверхности окон при инфильтрации х оксфхльграц:'.;: зависимости от разиостх теляератур внутреннего и наружного

воздухопроницаемости окна, коэффициентов теплоотдачи конвекцией и излучением с учетом неизотермических ниспадающих и восходящих сгруй. Точность расчета по предложенной методике подтверждается п-.нньэд экспериментальных исследований.

?. Разработаны теоретические основы расчета теплозащитных ?::ойстз с гг.1»даог/.х конструкций по гигиенически целесообразной .•к'.тсратуре окзк и нарушчх стен в зависимости от соотношения 'их

тепло защитных свойств одежда л границ зоны теплового гошоэта :: диском! о ота в пристенном участке помещения, обосновы-зйпшис порьжение тег.херагугы на внутренней поверхности остекления. >•0 повышение температуры внутренней поверхности остекления достигается применением прогрессивных конструкций окон, что позволит снизить составляющую конвективно-лучистую теплообмена у человека з одежде и создать в пристенном участке помещения условия теплового комфорта.

10. В работе впервые установлены взаимосвязи между средневзвешенным конвективно-лучистым потоком, теряемым человеком в одежде с различными коэффициентами излучения внешней ее поверхности, скоростью и направлением движения воздуха при обдуве постоянных рабочих мест на технологическом потоке для летнего и зимнего периода года. Для работниц в одавде с теплозащитными свойствами 0,19-0,22 м2 °С/Вт и коэффициента излучения ее внешней поверхности от до 4,0 Вт/м^ оптимальные условия тепловой комфортности достигаются при направлении движения воздуха к вертикальной оси человека под углом 90° и скоростью 0,2 м/с, под углом 45° и скоростью 0,3:> м/с, под углом 30° и меньше и скоростью 0,5 м/с.

Разработанные конструктивные предложения по устройству'эффективной системы воздухораздачи, обеспечивающие указанные пара-

метры на постоянных рабочих местах апробированы с полоужгельныык результатами на Егорьевском и Озерском комбинатах.

11, На основе экспериментальных данных получены уточненные расчетные значения теплопроводности для керамзитобетона. шунгизи-тобетона, перлктобегона, арболита: беспесчанного бетона, что дает возможность повысить теплозащиту ограждающих конструкций и улучшить тепловые условия в пристенном участии помещения.

12. На основе техлико-экономического анализа установлено,

что реализация разработанных в диссертации методов расчетов, полученных результатов и отдельных положений по созданию тепловых комфортных условий на швейных предприятиях дает возможность значительно улучшить условия труда, при этом снижаются простудные заболевания и соответственно - количество неработающих ладей в среднем с 10-12% до 5-6$, что имеет важное народнохозяйственное и социальное значение. Экономический эффект от внедрения результатов исследований, направленных на создание тепловых комфортных условий, состо.вил 776,4 тыс.руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

I. УлИлкоз П.Н. Тепловая изоляция строительных конструкций. г:о телаозой изоляции. - П.: Госстройиздат,-1964.

:jjb.-3<ji "Аняков П.Н. Перлитобетокные крупнопанель-

•ис дома л :,х Ttотекначеские характеристики.^Строительные ма-- It'55.Л. С.&7-'.xJ.

J. Ууняков П.Н. Теплотехнические свойства легких панельных стеновых конструкций.¿Соеещ. по совершенствованию строительства крупнопанельных зданий. Тез.докл. - Вильнюс.-1967,-С.84-87.

4. Пособие по- проектированию ограздающих конструкций зданий. Под ред. Н.В.Морозов.., П.Н.Укнякова, Л.Ф.Янкелева, Я.Я.Липецкого. - М.: HHi'ICi?, Госстрой СССР. -1967. - 440 с.

о. Рекомендации до проектирова/».*« а лзх'огоыхы»! сгз; сгьх фибролито-асбестсцементных пгшелей. - ;«.; ЦЛлИСН. Госстрой СССР, 19G8.

6. Умнлков U.K., Непомнящий С.М. Арболит (глагь: "Теплофизи-чеекие свойства стен" к "Гоплотохничпскпе сродства стикоп")- AI.: ГосстроКиэдат.-19СИ. - 18 с.

7. Временная инструкция по применению иоризоЕаниого бетона • на гранитном щебне в районах Крайнего Се пера Jto909.

8. Умников H.H., Смф.чои Б.Н., Зуев Л.Л. Решение оконных проекюн. /Всесоюз. научи, еово.д. Крупнопанельное домостроение в районах распространения иочномс-рэлых грунтов и сурового климата: Тоз.докл. - Красноярск.1969.- С. 134-137,

9. Умняков П.Н., Саргана Е.М. Теплофизические характеристики панелей из сепарированного перлитобетона, формуемого по технологии однослойных./Докл. отраслевого совещ. по технологии и гереработке перлита Арагатского месторождения в строительстве и промышленности ШСМ Армянской ССР. - Ереван.-Изд. литр, по строит.-1969. СЛ63-174.

1С. Рекомеадации по проектаро.яанию и расчету конструкций с применением пластмасс. - М.: ЦВМСК.-Госстрой СССР, 1909.

11. ГОСТ IG289-70 "Окна и балконные двери деревянные с тройным остеклением для жилых и общественных зданий".

12. Умняков П.Н. Теплотехнические свойства навесных легких конструкций. - '¡¿.: Стройиздат. 1970. - С.173.

13. Умнякоь П.Н. Порпзованный бетон для строительства на Крайнем Севере.//Воен-сгроительный бюл. 1973.-.'Г 8. С.4.0.

14. Руководство по проектированию и изготовлению изделий из арболита. 'Л.: Стройиздат, 1974.

Ib. Умняков П.Н., Биуд*ш д.К. ¡¿заимозикеняем¿e конструкции панельных стен из легких бетонов, //.егкобетоиное домостроение. Hay--«, тр. ЦНИИЭНжилища. - 11., 197::, С.Ь-14.

1С. Кухаркин Б.Н., Свиридов С.Г., У машки в ПЛ., Capr;i¡u L.'J. Использование древесных отходов для производства арболита. -Лесная промышленность.-197о,- С. 189.

17. Изменения и дополнения главы CiWi П-А.7-71 - "Строитель ноя теплотехники. Нормы проектирования". "Бюллетень строительно; техники".-1976.-ff 5.

18. Рекомендации по проектированию легких навеенвх панелей наружных стен из эф^ективтэс материалов для жилых доу.оь. ЦШЛЭПжилида, Госгра-еданстрой, 'А. -1978.

4G.

19. ГОСТ 11214-73 "Окна и балконные двери деревянные с двойным остеклением для жилых и общественных зданий. Типы, конструкции и размеры".

20. Умняков H.H. Теплоизоляция ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. М., Стройиздат, I97Ü, 1С0 с.

21. СЛиП П-3.79 "Строительная теплотехника. Нормы проектирования".

22. Умняков Г1.Н. Методы расчета теплоизоляционных свойств пикетов одедды,//Х Бсесоюз, научн. конф. по текстильному материаловедению. Тез. докл. - Львов, i960. C.I67-IC8.

23. Умняков H.H. Влияние температурного режима помещения

ia выбор термических свойств рабочей од езди./Текстильная промыс-юнность.-I9ÖI.-К' ;9.-C.2Ü-29.

24. Умников П.Ii. Комфортные условия и теплозащита огратда-)дих конструкций.//Жилищное строительство. -I9UI.- f I2.-C.I4-I7.

2b.u Изместьееа Л.Я., 1&ина Л.П», Умняков П.Н., Бяткина Г.И., 1урычин В.Е. Проектирование предприятий швейной промышленности учебник для вузов). - М.: Легкая и пищевая промышленность, ЭДЗ, 202 с.

26. Умняков П.Н. Влияние инфильтрации на тепловой режим в рисгекном участке помещения. - Строительство и архитектура, чн. 10, 19ÖG. C.3I-33.

27. Умняков H.H. Влияние теплозащитных свойств заполнений зетовых проемов при инфильтрации и оксфильграции на тепловой ре-гм зданий легко» промышленности. Сб.науч.работ, № 7 (1Ь9). -)üG.-C.2-4.

2U. Умняков П.Н., Волгин Рекомендации по расчету раз-¡ров зон теплового комфорта и дискомфорта пристенного участка

AI.

швейных цехов, Миндегпром СССР, ГПМ-7ГН9В7. - 23 с.

29. Умняков П.Н. Тепловой комфорт на предприятиях обувной промышленности. ■ . // Колсевенно-обузная промышленность. - I9Ü7. -№ 4. С.26-29.

30. Умняков П.Н. Пути снижения теплопотерь через окна жилых зданий. // Жилищное строительство.-1967.-№ 9. C.II-I2.

31. Умняков H.H., МакароЕцев Б.Н. Руководство по расчету зон теплового комфорта и дискомфорта пристенного участка помещений цехов швейных и обувных предприятий, Госстрой СССР, ЦШйПромзданий, IS87. - 30 с.

32. Умняков П.Н. Температурный режим заполнений световых проемов при инфильтрации. - М.: Строительство и архитектура, 19Ь7, вып. 10. С.13-16.

33. Умняков П.Н. Создание условий теплового комфорта на предприятиях текстильной промышленности .¿'Передовой опыт работы предприятий текстильной промышленности в условиях самоокупаемости и самофинансирования.-ЭДДЩП. 1988.- С.146-148.

34. Умняков П.Н., Немировченко Н.М. Теплозащитные свойства одежды и тепловой комфорт на предприятиях швейной промышленности Передовой опыт работы предприятий по расширению ассортимента, улучшению качества продукции и экономическому использованию всех видов ресурсов легкой промышленности. ч'.ЩГГП, 1968.-С. 120-122.

ЗЬ. Умняков П.Н. Теплозащита воздушных прослоек с различны!: коэффициентами излучения текстильных ыатериалов.УКожевенно-обуь-ная промьш1енноеть~1988.-# 12. -C.Io-16.

36. Ушяков П.Н. Пути повышения уровня курсового и дипломного проектирования, Серия "Содержание, форма л методы об;» в Еысшей школе и средней специальной школе", вып.о, 1969. С.о.

37. Умняков П.Н. Передовой производственный опыт в легкой промышленности. Улучшение условий труда на предприятиях. (Научно-технический обзор). - И.: ЦНЙЙТЭЙ Легпром. Выпуск 7, 1989. - 31 с.

38. Умняков H.H., Волгин Б.Ф. Использование методологических основ теплового комфорта при выполнении курсового и дипломного лроектирования./'Научно-методический семинар "Порышение качества подготовки специалистов по вопросам охраны труда и окружа-ошей среды в езете требований перестройки высшей школа", MATH, [989. С.33-34.

39. Умняков П.Н. Повышение теплозащиты одевды за счет применит текстильных материалов с низким коэффициентом излучения. Совершенствование технологических процессов в легкой промьшлен-юсти.-ВДНГП. 1989.-С. 100-104.

40. Свищев Г.А., ЛюбичА.М., Умняков П.Н. Интенсификация ндивндуальной работы студентов во время сбора материалов по урсу "Охрана труда"» "Новое в организации индивидуальной работы о студентами". Сб.научных трудов, посвященный 60-летию МТИЛП, 990. С.80.

Ротапринт МТИЛП Заказ А' 220. Тирак - 100 экз.

й- 46345.16.4Л990г.