Оценка эффективности системы воздухообмена в регулировании пододежной влажности одежды специального назначения

Роль сварочных работ в промышленном производстве постоянно растет. В отрасли мирового сварочного производства занято более пяти миллионов человек [1], отечественного производства - занято 200 тысяч человек [1]. Согласно представленным данным информационного агентства России «ТАСС», профессия сварщика входит в число наиболее востребованных в нашей стране (рисунок 1) [1].

Рисунок 1 - Рейтинг популярности профессий по данным союза "Агентство профессиональных сообществ и кадров "Вордскиллс Россия" [1]

За последние годы отрасль сварки существенно отстает от Запада.

Особую роль в развитии сварочного производства играет обеспечение качественным обмундированием специалистов [2].

Одежда специального назначения относится к числу обязательных к применению средств индивидуальной защиты для специалистов [2].

Температура раскаленного металла может достигать до 1800 оС [3], поэтому защитный эффект спецодежды напрямую зависит от материалов, способных противостоять прожигу. С учетом существующих требований при производстве такой одежды характерно увеличение слоев термостойких материалов повышенной плотности, а также применение дополнительных поверхностных отделок [4]. Создаваемая изоляционная защита приводит к возникновению отрицательных показателей гигиенического комфорта человека [5]. Недостаточный гигиенический воздухообмен костюма приводит к повышению температуры тела человека и отклонению ее от физиологических норм, усиливая тепловую нагрузку, что вредит человеку и рабочему процессу [6].

Обеспечение нормального функционирования организма в условиях термического воздействия обосновывает актуальную задачу поиска эффективных решений в обеспечении улучшенных тепловых показателей пододежного пространства и повышенного воздухообмена с учетом свойств материалов и степени необходимой основной защиты.

Уменьшение теплового воздействия на рабочих-сварщиков в значительной степени определяется конструктивно-технологическими решениями спецодежды: внедрение дополнительных элементов для обеспечения необходимой вентиляции спецодежды сварщика.

Систематизация конструктивных элементов, преобладающих в моделях одежды для сварщиков известных производителей, представлена на рисунок 2.

Рисунок 2 - Систематизация конструктивных элементов, преобладающих в современных моделях одежды для сварщиков

Систематизация данных о конструктивных решениях специальной одежды для сварщиков на основе коллекций известных производителей в России и за рубежом позволила определить наиболее распространенные варианты применения и размещения вентиляционных конструктивных особенностей в спецодежде и выявить эффективные участки конструкции вентиляционных отверстий: в области верхней части спины, в области пройм и шаговых швов.

Учитывая обозначенные зоны, а также зоны условия теплообмена человека со средой и особенности конструктивных решений для защитной одежды от высоких температур, определены рекомендуемые области расположения конструктивного воздухообмена: кокетка спинки + рукав [7].

Куртка является частью защитного костюма. В качестве основы конструктивного решения рукава куртки с повышенной вентиляцией предложен рукав покроя «реглан» со специальной комбинацией членений, образующих воздухозаборный модуль повышенной эргономичности за счет наклонного членения задней нижней части рукава (рисунок 3) [7], [8].

Рисунок 3 - Вариант расположения вентиляционных отверстий

Для оценки эффективности предложенной системы повышенного воздухообмена в защитном костюме при применении куртки с использованием предлагаемого расположения вентиляционных отверстий проведены тестовые исследования, характеризующие влияние разработанной конструкции на важный показатель микроклимата под одеждой: влажность пододежного слоя.

В качестве объекта исследования применен изготовленный образец костюма сварщика в двух фиксированных фазах конструктивных элементов формирования воздухообмена в одежде:

• - фаза А: рукав имеет равномерную закрытую поверхности по всему периметру, кокетка спинки отлетная, швы проймы спинки статичные (конструктивное решение аналогично типовым конструкциям большинства моделей одежды сварщиков);

• -фаза Б: рукав имеет динамически варьируемую поверхность во время движения рук за счет сопряженных смещаемых между собой деталей с открывающимися участками при сведении рук вперед, кокетка спинки отлетная, швы проймы спинки динамичные.

Брюки для испытаний модели в фазе А и Б - одинаковые.

Для исследований использовались датчик температуры-влажности (US-RS485 (E)) и тонометр (Эй энд Ди, Япония).

Результаты тестовых исследований представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Значения локальной влажности пододежного пространства в зависимости от системы обеспечения воздухообмена в куртке

Предложенное решения вентиляционных отверстий на участках верхней части спины, между лопатками, а также на задней части плеча позволяет снизить на участке с повышенным уровнем потовыделения влажность воздуха под одеждой на 26,7 %. Анализ данных о существующих вариантах конструктивных элементов специальной одежды, обеспечивающих вентилируемость пододежного пространства, позволил установить эффективные участки конструкции вентиляционных отверстий: кокетка спинки + нижняя часть рукава. Разработано модельно-конструктивное решение рукава «реглан» для специальной одежды для высокотемпературных условий труда, уникальность которого подтверждено патентом РФ № 177587 от 01 марта 2018 [9].