Теплового (инфракрасного) излучения
Гигиеническое значение, методы измерения и оценки
Шкала скорости движения воздуха в баллах
В солнечном спектре на инфракрасную радиацию приходится 59% энергии, на видимый свет — 40%, ультрафиолетовое излучение — 1%. Однако указанное распределение может изменяться в значительной степени в зависимости от многих факторов: широты местности, времени года, облачности, времени дня, загрязнения атмосферы и т.д. и т.п.
В гигиене труда и в промышленной санитарии необходима оценка интенсивности теплового излучения от искусственных его источников, что весьма актуально в ряде производств («горячих производств»).
В отношении биологического воздействия на организм человека инфракрасная радиация обладает в основном тепловыми свойствами. Кванты инфракрасного излучения имеют относительно малую энергию и в отличие от ультрафиолетовых лучей не в состоянии вызвать фотохимические реакции.
В гигиенических целях необходимо различать области инфракрасного излучения: ближнюю (760–2500 нм), среднюю (2500 — 50000 нм) и дальнюю (больше 50000 нм). Это представляет интерес в связи с тем, что инфракрасное излучение с более короткими волнами проникает в ткани человека на некоторую глубину (в среднем 3 см) и вызывает равномерное прогревание их без выраженных субъективных ощущений и кожной эритемы, которые бы сигнализировали об опасности перегревания организма. Данный эффект используется для прогревания тканей в физиотерапии (лампы накаливания соллюкс). Длинноволновая часть задерживается на поверхности кожи, воздействие ее сопровождается повышением температуры кожи, эритемой и ощущением сильного жжения.
Общее действие инфракрасной радиации, как и конвекционного тепла, выражается в нарушении терморегуляции, функции сердечно-сосудистой системы и водно-солевого баланса, проявляется в виде различных тепловых поражений.
Если имеет место необходимость оценки солнечной радиации по ее тепловому эффекту (например, с целью разработки режимов труда и отдыха при выполнении работ на открытом воздухе), то измеряют суммарную, прямую и рассеянную солнечную радиацию.
Прямая солнечная радиация— солнечное излучение, достигающее уровня земной поверхности без каких-либо дополнительных задерживающих его факторов. Рассеянная солнечная радиация— это тепловое излучение облаков, отражающих прямые солнечные лучи. Суммарная солнечная радиацияпредставляет собой сумму прямой и рассеянной радиации.
При оценке результатов измерения солнечной радиации по тепловому эффекту следует учитывать, что максимальный уровень ее на поверхности земли достигает 1,53 кал/см2 х мин. У верхней границы атмосферы энергия инфракрасного излучения Солнца составляет 1,94 кал/см2´мин. Указанные величины необходимо учитывать не только при оценке фактических результатов измерения интенсивности лучистой энергии, но и для того, чтобы иметь возможность сравнительного анализа результатов теплового излучения от искусственных источников тепловой радиации.
При безоблачном небе интенсивность рассеянной радиации составляет 0,1—0,35кал/см2´мин, в облачную погоду интенсивность ее значительно возрастает и достигает 0,7 кал/см2´мин за счет рассеивающего эффекта облаков. Соотношение прямой и рассеянной радиации в высоких и низких широтах представлено в таблице 13.
Таблица 13
Соотношение прямой и рассеянной солнечной радиации, %
В отдельных случаях возникает необходимость оценки и так называемой отраженной солнечной радиации (в частности, для решения вопроса характера покрытий на отдельных открытых рабочих площадках).
Отраженная солнечная радиация — это та часть радиации Солнца, которая отражается от поверхности Земли в атмосферу. Отраженная радиация характеризуется величиной альбедо е:
где (10)
е — альбедо, %;
d — энергия отраженного излучения, кал/см2´мин;
a — энергия падающего излучения, кал/см2´мин;
100 — перевод отношения в проценты.
Величина альбедо колеблется от 9 (почва) до 90% (свежевыпавший снег).
При оценке теплового эффекта как естественной тепловой радиации, так и от искусственных ее источников (главным образом от искусственных) удобно пользоваться данными, представленными в таблице 14.