Навігація
Головна
 
Головна arrow БЖД arrow Безпека життєдіяльності
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Основи фізіології праці та комфортні умови життєдіяльності в техносфери

Енергобаланс трудової діяльності людини

Перебуваючи в системі "людина - середовище проживання", людина відчуває певний вплив з боку середовища проживання і сам активно впливає на неї в процесі своєї життєдіяльності. Як відомо, будь-яка відкрита система чи підсистема (а людина ставиться саме до такого класу систем) характеризується трьома основними видами зв'язків з навколишнім середовищем: речовими, енергетичними та інформаційними. Зазначені види зв'язків у процесі трудової діяльності людини діють комплексно, варіюючись по своїй питомій внеску в загальне забезпечення потреб людини в залежності від конкретного виду праці.

Зазначені потреби, у свою чергу, багато в чому зумовлюються фізіологічними процесами, що відбуваються в організмі людини при його життєдіяльності. Відповідно до відомого тлумаченню фізіологія (від грец. Physis - природа + logos - вчення) позначає сукупність функцій живого організму і всіх життєвих процесів, що протікають як в організмі в цілому, так і в окремих його частинах або структурних елементах.

Відповідно, фізіологія праці вивчає закони життєдіяльності організму людини у взаємодії з навколишнім середовищем при виконанні ним трудових функцій, в його безперервному пристосуванні до мінливих умов середовища проживання і вдосконаленні проведених трудових процесів.

Розглянуті вище види і форми праці відображають лише зовнішню сторону виконуваних людиною трудових процесів, але не зачіпають його самопочуття і суб'єктивне сприйняття здійснюваної трудової діяльності. Однак у кінцевому рахунку саме від цього залежить ефективність дій працівника. У зв'язку з цим при розгляді фізіології праці насамперед звертають увагу на енерговитрати організму людини, які, як показують результати численних досліджень, знаходяться в тісній залежності від фізичної тяжкості і психічної напруженості виконуваних трудових процесів.

В цілому організм людини певною мірою можна уподібнити тепловій машині, в якій існує деякий енергетичний баланс відбуваються внутрішніх і зовнішніх процесів. З одного боку, людина приймає їжу і воду, які спільно з диханням в результаті дії процесів внутрішнього метаболізму (обміну речовин) є для нього основним джерелом внутрішньої енергії (Евнут). У той же час людина, перебуваючи в деякому середовищі проживання, може отримувати ззовні якусь кількість зовнішньої енергії (Евнеш), обумовленої зовнішніми тепловими джерелами радіаційного, контактного або конвективного типу, а також можливими їх комбінаціями.

Сума зазначених внутрішніх і зовнішніх надходжень енергії в організм людини утворює його своєрідний "енергетичний дебет". При цьому важливо, щоб зовнішні енергетичні надходження не перевищували певних допустимих меж і не перетворювалися для людини в додатковий фактор негативних впливів, обтяжливий його життєдіяльність або знижує ефективність його праці.

Одночасно з процесами енергетичних надходжень організм людини витрачає свою енергію. По-перше, до енергетичним витратам організму слід віднести основний обмін - мінімальну енергію (Еосн), расходуемую в процесі метаболізму просто на підтримку всіх його функцій у нормальному і спокійному стані без виконання будь-яких робіт, особливо важких або напружених видів праці.

По-друге, енергія людини витрачається власне на виконання тих чи інших робочих функцій, визначеної трудової діяльності. При цьому істотну роль відіграють не тільки вид і форма виконуваного праці, але і його особливості, до числа яких відносяться динаміка трудових процесів, що розвивається максимальна і середня потужність при їх виконанні, робоче положення виконавця, мікроклімат середовища проживання людини і багато інших чинників. У зв'язку з цим можна вважати фізичну тяжкість і психічну напруженість праці інтегральними показниками, безпосередньо пов'язаними з трудовими енерговитратами (ЄДР) і, у свою чергу, впливають на його ефективність.

По-третє, компонентом енерговитрат людини в процесі будь-якого виду життєдіяльності є теплові втрати організму, пов'язані з неравновесностью станів цього організму і його середовища проживання, а також з випаровуванням. Як і у випадку надходження енергії до людини ззовні, такі втрати енергії (Етепл) організмом можна розділити на контактні, радіаційні і конвективні.

Сумарні енергетичні витрати організму являють собою своєрідний "енергетичний кредит", в якому зазвичай превалюють саме трудові енерговтрати. До того ж зазвичай не вдається розділити перші два види енерговитрат, і втрати енергії на метаболізм вимірюються спільно з трудовими енерговтратами за рівнем метаболічного тепла.

У підсумку загальний енергетичний баланс організму людини буде виглядати в ідеальному випадку наступним чином:

(3.1)

Рівність лівої (енергопріходной) і правої (енерговитратних) частин даного рівняння припускає повну врівноваженість енергетичного балансу організму людини в процесі його трудової діяльності. На жаль, на практиці подібний стан є скоріше бажаним, ніж дійсно існуючим.

У реальності через інерційність процесів травлення, дихання та інших метаболічних процесів, пов'язаних з обміном речовин і тепловиділеннями організму, в кожний поточний момент часу завжди має місце енергетична неравновесность (ДЕ) між людиною і його середовищем проживання, яка підраховується на основі перетвореного рівняння ( 3.1):

(3.2)

У виразі (3.2) враховані деякі основні особливості енергобалансу організму людини. По-перше, основним джерелом енергії в процесі його життєдіяльності є саме внутрішні надходження, які утворюються на основі харчування й дихання людини. По-друге, метаболічні витрати основного обміну та трудові витрати енергії людини вимірюються спільно, що відображено сумою показників в круглих дужках. По-третє, баланс між тепловою енергією, що виробляється і отдаваемой людиною в зовнішнє середовище, і тієї тепловою енергією, що надходить в організм людини з місця існування, багато в чому визначається фізичними законами теплообміну на основі непрямого порівняння усереднених температур організму людини і середовища її проживання.

При значеннях Δ Е >> 0, обумовлених значним надлишком теплової енергії, сумарно виробляється організмом людини в процесі життєдіяльності, і теплових надходжень з довкілля, можливий розвиток так званої гіпертермії (тобто перегріву організму), провідної в найбільш важких випадках до теплового удару, втрати свідомості і навіть смерті людини.

При значеннях Δ Е << 0, обумовлених значним дефіцитом тепла, сумарно вироблюваного людиною в процесі роботи і надходить з довкілля, навпаки, можливий розвиток гіпотермії (тобто переохолодження організму), що веде до простудних захворювань, запалення легенів, радикуліту, обмороженню кінцівок, а при зниженні температури менш певної межі - до загибелі людини.

У зв'язку з цим найбільш сприятливими і навіть комфортними умовами життєдіяльності людини з точки зору фізіології праці слід вважати наближене виконання рівності Δ Е ≈0, що відповідає зразковому енергетичного балансу організму людини із середовищем її проживання в процесі виконання трудових функцій.

Оцінюючи кількісні величини наведених вище показників, слід зазначити, що сумарне значення Евнут складається з енергетичних надходжень в організм людини, пов'язаних насамперед із вживанням їжі, причому енергетична цінність різних речовин при їх засвоєнні організмом становить від 17,6 (для 1 г вуглеводів або білків ) до 38,94 кДж (для 1 г жирів), що відповідає величинам від 4,2 до 9,3 ккал. При збалансованому харчуванні та встановленні харчового раціону білки повинні забезпечувати 15% добової калорійності, жири - 30%, а вуглеводи - 55%. Масове співвідношення зазначених компонентів в їжі людини відповідно повинно становити приблизно 1: 1: 4с урахуванням того, що усереднений добова витрата енергії дорослої людини при нормальній життєдіяльності орієнтовно знаходиться в межах 2500-3000 ккал. Відсутність повноцінного харчування, особливо при важкій фізичній праці, неминуче призводить до порушень роботи окремих органів і систем людини, виснаження організму і зниження його опірності захворюванням. Приблизно так само діє і надлишок висококалорійної їжі при малорухливому способі життя, що приводить до надмірної ваги людини, погіршення його стану і підвищення ризику захворювань, в першу чергу серцево-судинного характеру.

Усереднена величина мінімальних метаболічних енерговитрат Е основного обміну для спокійного стану людини масою 75 кг без виконання ним будь-яких трудових дій становить 75,4 ккал / год (87,5 Вт), що відповідає постійно діючому фонових значень енергетичних втрат організму близько 1800 ккал, витрачаються на здійснення його власної життєдіяльності і підтримку необхідного теплового режиму із забезпеченням середньої температури тіла в достатньо вузькому діапазоні 36,5-36,8 ° С.

Відповідно до існуючих в даний час санітарними правилами і нормами, залежно від тяжкості фізичної праці розрізняють наступні основні категорії трудової діяльності:

  • • легка фізична робота категорії 1а - з інтенсивністю енерговитрат до 120 ккал / год (до 139 Вт) при виконанні трудових функцій в часовому і швейному виробництві, сфері управління і т.д .;
  • • легка фізична робота категорії 16 - з інтенсивністю енерговитрат в діапазоні 121 - 150 ккал / год (140-174 Вт) при виконанні трудових функцій в області поліграфії, зв'язку, на посади контролера, майстра, нормувальника і т.д .;
  • • фізична робота середньої тяжкості категорії IIа - з інтенсивністю енерговитрат в діапазоні 151-200 ккал / год (175-232 Вт) при виконанні трудових функцій, пов'язаних з частою або постійною ходьбою в прядильно-ткацькому виробництві, механоскладальних цехах і т.д .;
  • • фізична робота середньої тяжкості категорії Пб - з інтенсивністю енерговитрат в діапазоні 201-250 ккал / год (233-290 Вт) при виконанні трудових функцій, пов'язаних з перенесенням ваги від 1 до 10 кг в заготівельному, механічному, прокатному цехах і т.д .;
  • • важка фізична робота категорії III - з інтенсивністю енерговитрат більш 250 ккал / ч (більше 290 Вт) при виконанні трудових функцій, пов'язаних з постійною перенесенням ваги більше 10 кг в ливарному, ковальському виробництві з ручним литтям, ручним куванням, при роботі каменярем, вантажником і т.д.

Таким чином, в залежності від ступеня тяжкості виконуваної фізичної роботи людина може витратити протягом однієї загально восьмигодинний зміни від 900 до понад 2000 ккал, тобто величина трудових фізичних енерговитрат (ЕТР) для різних видів робіт може змінюватися більш ніж в два рази.

Однак крім фізичних енерговитрат працівника, що характеризують тяжкість його праці, існують також нервово-емоційні енерговтрати, пов'язані з підвищеним рівнем напруженості трудової діяльності людини, обумовлені високою мірою відповідальності або ризику праці.

У звичайних умовах операторський і розумовий (інтелектуальний) праця призводить до нервово-емоційним енерговитратам людини в діапазоні 104-125 ккал / год (121 -144 Вт), що приблизно відповідає виконанню легкої фізичної роботи від категорії Iа до категорії 1б. Однак при підвищенні складності, відповідальності або небезпеки зазначених видів трудової діяльності енерговитрати оператора часом можуть досягати 250 ккал / год (288 Вт), наприклад при роботі авіадиспетчера або управлінні у критичній ситуації енергоблоком атомної станції. Високого рівня нервово-емоційних енергонагрузок людини, що доходять до 240 ккал / год (278 Вт), вимагають публічні виступи, читання лекцій викладачами, гра театральних акторів, що порівнянно по енерговитратах з фізичними роботами середньої тяжкості категорії IIб.

До особливого роду діяльності відноситься конвеєрний працю, при якому робітники змушені підкорятися загальному ритму руху конвеєрної лінії, наприклад в часовому, автомобільному чи якомусь іншому складальному виробництві. Це загрожує розвитком у людини монотонии - втоми від одноманітної роботи, що веде до ослаблення уваги, збільшення числа трудових помилок, підвищенню ризику травматизму.

Найбільшою складністю відрізняється робота людей в екстремальних і сверхекстремальних умовах середовища проживання, коли значним фізичним зусиллям людини супроводжує величезна нервово-емоційне навантаження, наприклад при роботі у відкритому космосі або під водою.

В цілому максимальний рівень сумарних енергетичних витрат людини протягом доби, включаючи основний обмін і неробочий стан, не повинен перевищувати 20 МДж (+4780 ккал). При цьому, оскільки існує ефект накопичення втоми за тривалий час роботи, вважається, що протягом тижня сумарні трудові енерговитрати здорового чоловіка середнього віку, що працює в сприятливих умовах середовища проживання, не повинні бути більше 33 МДж, тобто приблизно 8000 ккал.

Як правило, необхідність виконання людиною заданої трудової діяльності призводить до вимушеного зростанню його метаболічних (обмінних) енергонадходження (Евнут), причому з деяким перевищенням в порівнянні з сумою енерговитрат основного обміну осн) і трудових енерговитрат (ЕТР). У підсумку утворюється деякий надлишок метаболічної енергії (ΔЕмет):

який починає брати участь у загальному тепловому балансі взаємодії людини з середовищем її проживання, приводячи (наприклад, при виконанні важких робіт в "гарячих" цехах) до підвищення власної температури тіла людини на 1 - 1,5 ° С й багаторазового посилення його потовиділення.

Співвідношення енергобалансу між організмом людини і середовищем її проживання, яке визначається зазначеної величиною ΔЕмет і двома останніми параметрами виразу (3.2), багато в чому залежить від ефективних температур людського тіла T1 і навколишнього мікроклімату Т 2, які значно впливають на кінцевий результат забезпечення так званої терморегуляції організму.

Розглядати теплові енерговиділення людини в навколишнє середовище, що відображаються взаємозалежними показниками ΔEмет і Eтепл, і теплові енергонадходження Eвнеш з навколишнього середовища до людини найкраще спільно, використовуючи співвідношення енергетичного дисбалансу ΔE цих величин і той факт, що в кінцевому рахунку при переході енергетичного дисбалансу ΔE в теплової дисбаланс ΔQ саме це співвідношення буде визначати результуючу теплову комфортність або, навпаки, теплову небезпека людської життєдіяльності в тій чи іншій середовищі існування:

З іншого боку, основними видами теплообміну між людиною і середовищем проживання, визначальними знак і величину результуючого теплового дисбалансу Δ Q, є: контактна теплопровідність (Qтпр), що виникає в результаті прямого контакту людського тіла і об'єктів середовища проживання; променистий теплообмін (Qізл), що відбувається шляхом безконтактного радіаційного теплового випромінювання між людиною і об'єктами середовища проживання; конвективний теплообмін (Q конв), що виникає в результаті теплопередачі при макрорухи навколишнього середовища; тепловіддача випаровуванням (Qисп), яка відбувається шляхом теплосброс при випаровуванні вологи з поверхні людського тіла.

З урахуванням зазначених показників рівняння теплового балансу людського організму і його довкілля в найзагальнішому вигляді може бути представлено наступним чином:

Не вдаючись у математичні подробиці визначення зазначених видів теплопередачі, розглянемо докладніше фізичний зміст кожного з них і спільний результат дії цих показників.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук