Влияние характеристик спецодежды на создание теплового комфорта в производственных помещений ресторанных комплексов

Введение

На процесс теплообмена обслуживающего персонала ресторанного комплекса с окружающей средой значительное внимание оказывают теплозащитные характеристики спецодежды. Поскольку эта профессия предполагает работу с пищевыми продуктами, спецодежда должна отвечать определённым гигиеническим нормам. Сегодня по одежде персонала такого предприятия можно определить его класс [1,2].

Специальная одежда относится к числу наиболее широко применяемых средств индивидуальной защиты рабочих. Она должна удовлетворять следующим основным требованиям:

• Обеспечивать сохранение нормального функционального состояния человека и его работоспособности в течении всего периода пользования ею.

• Предохранять от воздействия вредных производственных факторов.

• Не оказывать общетоксичного и кожнораздражающего действия.

• Быть достаточно износостойкой и эстетичной.

Расчет теплоизоляционных характеристик комплекта одежды человека

Теплоизоляция комплекта одежды человека определяется конструкцией его составляющих (например, куртка, брюки, комбинезон и др.), теплофизическими свойствами материалов, скоростью движения воздуха и интенсивностью движения человека, обусловливающих увеличение его теплопотерь. Под теплоизоляцией комплекта одежды понимается полное сопротивление переносу теплоты 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 . "Сухой" тепловой поток - это тепловой поток, состоящий из одного или более компонентов: кондуктивного , конвективного , радиационного .

Таким образом, теплоизоляция комплекта одежды, ⁰С/м² /Вт:

, (1)

где - средневзвешенная температура кожи, ⁰С; - температура окружающей среды, ⁰С; - средневзвешенное значение плотности теплового потока, Вт/м².

Величины и представляют собой, соответственно, средне взвешенные значения температуры кожи и плотности теплового потока, рассчитанные в соответствии с их локальными значениями на отдельных участках и долей их площади по отношению ко всей поверхности тела.

Все вышесказанное означает, что для расчета величины теплоизоляции комплекта одежды необходимы сведения о допустимых величинах и , а также о температуре окружающей среды , при которой предполагается эксплуатировать одежду.

Средневзвешенная температура кожи зависит от уровня энергозатрат человека (, Вт/м²) и его теплоощущений (таблица 1).

Таблица 1

Регрессионные уравнения для определения , °С, в целях расчета
требуемой теплоизоляции комплекта одежды

Теплоизоляция отдельных предметов одежды (головной убор, рукавицы, обувь, костюм и т.д.) определяется из уравнения:

, (2)

где - температура кожи той или иной области тела (локальная), ⁰С; - температура окружающего воздуха, ⁰С; - плотность теплового потока с поверхности той или иной области тела (локальная), Вт/м².

Известно, что одежда имеет теплоизоляционный эффект в отношении передачи теплоты во внешнюю среду. Чтобы иметь возможность это учитывать, был введен специальный показатель, получивший название «Clo» (сокращение от англ. clothing - одежда). Один «Clo» равен значению теплоизоляции, необходимой для поддержания комфортного ощущения человека в состоянии отдыха при температуре окружающего воздуха 21 ⁰С. Стандартной же международной единицей теплоотдачи является не «Clo», а (м² К)/Вт (один «Clo» равен 0,155 (м²К)/Вт). Один «Clo» соответствует теплоизоляции человека, одетого в стандартный костюм (рубашку, брюки, пиджак и легкое нижнее белье). Широко используется показатель «Clo» Американским инженерно-техническим обществом отопления, охлаждения и кондиционирования воздуха ASHREA.

В таблице 2 приведены показатели значения «Clo» для ряда комплектов одежды. Эти показатели являются условными и могут видоизменяться в зависимости от типа материала и комплекта носимой одежды.

Таблица 2

Показатели термоизоляции различных видов одежды

Суммарное сопротивление испарению влаги с тела человека в одежде, (м²кПа)/Вт, может быть определено из выражения:

, (3)

где - сопротивление испарению влаги воздушной прослойки, расположенного между поверхностного тела человека и внутренней поверхностью одежды; - сопротивление испарению влаги пакета материалов (комплекта) одежды и воздушных прослоек между ними.

В том случае, когда для изготовления одежды используются паропроницаемые материалы, расчет потерь теплоты испарением с поверхности тела человека (с кожи) может быть осуществлен по формуле (4):

, (4)

где - площадь поверхности тела обнаженного человека, м²; - теплопотери испарением влаги при дыхании, Вт/м².

В условиях воздействия воздушных потоков и в процессе выполнения физической работы теплоизоляция комплекта снижается, поэтому в таких случаях в величину (Вт/м²град) должна быть введена соответствующая поправка, которая определяется в соответствии с формулой (5):

, (5)

где В - воздухопроницаемость внешнего слоя одежды, измеренная при перепаде давления 49 Па, дм³/м²/с; W - скорость ветра, м/с; С – коэффициент снижения теплоизоляционных свойств, %.

Так, например, если предполагается эксплуатировать комплект одежды на открытом воздухе, где наиболее вероятная по климатическим данным скорость ветра в зимние месяцы составляет 5,6 м/с, а в качестве внешнего слоя планируется использовать материал, имеющий воздухопроницаемость 10 дм³/м²/с, то теплоизоляция комплекта должна снизиться на 20,3% (см. формулу 5). Требуемая величина теплоизоляции комплекта в этом случае с учетом поправки на ветер определится по формуле (6):

. (6)

Если комплект одежды предполагается эксплуатировать в условиях его омывания воздушными потоками, то величина теплоизоляции должна быть увеличена в соответствии с формулой (6). Для данного случая значение теплоизоляции комплекта с учетом поправки на движения воздуха, воздухопроницаемость внешнего слоя и характер телодвижений человека , при условии сохранения теплового комфорта, должно быть равным 0,572 °С/м²/Вт, а при допущении возможности указанного выше охлаждения - 0,447 °С/м²/Вт.

Теплоизоляционные свойства одежды в сидячем положении характеризуются более низкой величиной, чем в положении стоя. Однако в зависимости от энергичности телодвижений теплоизоляция одежды уменьшается значительнее, чем в состоянии покоя. Во время ходьбы двигаются как руки, так и ноги, поэтому теплоизоляция одежды сокращается сильнее, чем когда движутся только ноги. В этом случае больших значений достигает сокращение теплоизоляции одежды с плотной набивкой. При дополнительном воздействии воздушных потоков нагрузке больше всего уменьшается теплоизоляция легкой одежды, в меньшей степени этот эффект касается зимней одежды.

Вывод

В настоящее время существует целый ряд стандартов и индексов, позволяющих классифицировать различные типы одежды и ее теплоизоляционные свойства при изменении климатических условий [4,5]. Рассмотрены процессы стационарных состояний, в которых климат и условия работы поддерживаются достаточно долго, чтобы у человека могла выработаться постоянная температура тела.

Моделирование процессов на основе физики тепломассопереноса включает в себя все механизмы теплообмена и их взаимодействия, с учетом широкого набора комплектов специальной профессиональной одежды, абсорбции пара, теплопереноса от источников излучения, конденсации, вентиляции, процессов влагонакопления, и т.д. [3].

В данной статье предложен алгоритм расчета теплоизоляции комплекта человека, используемый при моделировании профессиональной одежды работников его теплообмена с окружающей средой производственных помещений ресторанных комплексов.

Литература:

1. ГОСТ Р 12.4.236-2011 ССБТ. Одежда специальная для защиты от пониженных температур. Технические требования

2. МР 11-0 279-09 Методические рекомендации по расчету теплоизоляции комплекта индивидуальных средств защиты работающих от охлаждения и времени допустимого пребывания на холоде

3. Булыгина С.Г. Учет теплозащитных характеристик спецодежды при моделировании теплообмена человека с окружающей средой / С.Г. Булыгина, О.А. Сотникова// Научный журнал Инженерные системы и сооружения. - 2012. - № 1 (6).- С.60-70.

4. Булыгина С.Г. Моделирование конвективного теплообмена человека с воздухом производственных помещений ресторанных комплексов / С.Г. Булыгина, О.А. Сотникова // Инженерные системы и сооружения.-2011.-№2 (5).- С.55-66.

5. Булыгина С.Г. Моделирование лучистого теплообмена человека с внутренними поверхностями производственных помещений ресторанных комплексов /С.Г. Булыгина, О.А. Сотникова, Д.М. Чудинов// Инженерные системы и сооружения.-2011.-№2 (5).- С.67-73.