第二節(jié)　環(huán)境條件與人體健康

在紡織企業(yè)里，為了改善勞動條件，保護紡織職工的身心健康，提高勞動生產(chǎn)率，還應使車間的空氣環(huán)境滿足人的舒適要求和衛(wèi)生標準。

一、人體熱平衡和舒適感

人體靠食物的化學能來補償因肌體活動作功所需要消耗的能量，而多余的能量則以熱能的形式排出體外，保持熱平衡使體溫恒定在36.5℃左右。人體熱平衡可用下式表示：

S=M-W-E-R-C（1-2）

式中：S——蓄存于人體內(nèi)的熱能；

M——人體新陳代謝過程產(chǎn)生的熱能，決定于人體的活動量大小；

W——人體作功所消耗的熱能；

E——汗液蒸發(fā)和呼出的水蒸氣所帶走的熱量；

R——穿衣人體外表與周圍之間的輻射換熱量；

C——穿衣人體外表與周圍之間的對流換熱量。

通常在人體對外界的散熱量中，對流散熱量占20%～30%，輻射散熱量占40%～45%，蒸發(fā)散熱量占20%～25%。在正常的熱平衡情況下，S應為零，這時人體因保持能量平衡而感到舒適。如果因周圍環(huán)境的變化使S變?yōu)檎担瑢е麦w溫上升，人體因熱平衡遭到破壞會感到很不舒適，甚至可能生病。影響人體散熱的主要因素是環(huán)境溫度、相對濕度和人體附近的風速。

環(huán)境溫度是指空氣溫度和圍護物內(nèi)表面溫度。人體的暑熱轉(zhuǎn)折點在33℃左右，這是因為體表溫度是33℃左右。低于33℃時人體可向周圍空氣對流和輻射散熱。環(huán)境溫度高于33℃時，人體對環(huán)境的對流換熱量和輻射換熱量減少，汗液分泌會增加，人體就只能靠出汗增加蒸發(fā)散熱量。如果環(huán)境溫度降低則皮下血管就會收縮以減少身體表層的血流量，從而降低皮膚溫度，以減少人體輻射和對流熱損失。人類還可通過著衣的變化可拓寬對環(huán)境的適應范圍。人體的寒冷感覺轉(zhuǎn)折點在10℃左右，低于10℃時感覺寒冷，低于5℃時開始感覺四肢疼痛。

人體與外界之間還可通過皮膚蒸發(fā)和口腔呼吸散濕帶走身體的熱量，其中皮膚蒸發(fā)量與周圍空氣的相對濕度密切相關。在一定溫度下，空氣相對濕度的高低，表示空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度。相對濕度愈高，空氣中水蒸氣分壓力愈大，人體皮膚表面單位面積的汗液蒸發(fā)量越少，可以帶走的熱量就越少。所以，在高溫時，增加室內(nèi)空氣相對濕度會增加空氣對人的悶熱感。但在低溫時，則由于潮濕空氣的導熱性能和吸收輻射熱的能力較強而增強了導熱和輻射的散熱量，會加劇空氣對人的陰冷感。紡織車間的空氣相對濕度一般偏高，對熱舒適的影響較大。

人體附近空氣的空氣流速將影響人體對流散熱和水分蒸發(fā)散熱。流速大時提高了對流換熱系數(shù)，使對流散熱和水分蒸發(fā)散熱增強，加劇了空氣對人體的冷感。一般情況下，溫度較低時人們不希望有吹風感，溫度較高時希望有一定的吹風感。但過高的風速會給人帶來吹風的煩擾和口腔黏膜的不適。對于紡織車間來說，由于多數(shù)車間夏季溫度較高、相對濕度較大，增加風速可帶來較為明顯的涼爽感，在冬季則希望工作區(qū)風速較低。

綜上所述，人體舒適感取決于蓄存在人體內(nèi)多余熱能的多少。而S值主要與人體活動情況、著衣情況、周圍環(huán)境溫度、空氣相對濕度和風速等因素有關。在空氣調(diào)節(jié)工程中，這些因素與人體冷熱感的評價指標（PMV），可以用具體的函數(shù)關系定量地表示出來。PMV熱感覺標尺見表1-5。

表1-5　PMV熱感覺標尺

PMV值代表了絕大多數(shù)人對周圍環(huán)境的冷熱感覺，所以可用PMV值預測熱環(huán)境下人體的熱反應。但是人與人之間存在生理差別，少數(shù)人對該環(huán)境不一定滿意。故用預期不滿意百分率（PPD）來表示熱環(huán)境不滿意的百分數(shù)。圖1-7表示PMV與PPD之間的關系曲線。在PMV=0處，PPD為5%，即室內(nèi)環(huán)境為最佳熱舒適狀態(tài)時，約有5%的人并不滿意。一般地，取PMV值在-0.5～+0.5之間。相當于在人群中允許有10%的人感覺不滿意。

紡織車間空氣環(huán)境控制應該以保工藝兼顧舒適、保濕度兼顧溫度為原則。紡織工藝主要對車間濕度要求較高，車間溫度控制適當會收到明顯的節(jié)能效果。從節(jié)能的角度來看，夏季可適當提高車間溫度以減少供冷量，冬季應保溫防滲漏以減少供熱量。在保證工藝生產(chǎn)需要的溫濕度情況下，合理控制紡織車間氣流組織，利用風速對人體的涼爽作用，盡量改善車間的熱舒適條件。

二、紡織塵的危害及其控制標準

在加工紡織纖維過程中散發(fā)的棉塵，不僅僅會影響紡織產(chǎn)品的質(zhì)量，更重要的是污染了空氣。車間里空氣的含塵量多少，與職工身體健康有很大關系。棉塵中含有短纖維、棉鈴皮、灰塵、細菌等。紡織塵的粒度范圍甚廣，從毫米級至微米級的都有。大于100μm的棉塵容易沉降，或被人的鼻腔阻留。小于100μm的粒子往往懸浮在空氣中，易沾污皮膚而引起皮膚發(fā)炎。尤其是在夏天多汗時，粉塵易阻塞毛孔，引起毛囊炎等疾病。那些用肉眼看不見的小于15μm的灰塵，特別是小5μm的灰塵危害性最大，稱為吸入性粉塵。這些吸入性粉塵大量進入呼吸器官后，會刺激上呼吸道黏膜，引起鼻炎、咽炎。如果人們長期工作在含有棉塵的環(huán)境中，會因棉塵在肺內(nèi)逐漸沉積，患上棉塵癥。英國資料介紹，工人如果在0.5mg/m3含塵空氣中工作40年，則棉塵癥的發(fā)病率為10%。表1-6是美國職業(yè)安全與健康的調(diào)查結(jié)果，當空氣含塵濃度高于3mg/m3后棉塵癥發(fā)病率明顯增高。我國曾在20世紀60年代對含塵濃度較高的前紡車間操作工人進行健康檢查。結(jié)果表明，有兩年以上時間工作在前紡車間的運轉(zhuǎn)操作工人患棉塵癥的比率為6.5%。以開清棉、梳棉車間的患者較多，并條車間較少。而細紗和織布車間未曾發(fā)現(xiàn)患者。這說明前紡車間里可吸入粉塵濃度遠大于后紡和布機車間。

表1-6　棉塵癥與含塵量的關系

棉塵癥的主要癥狀是患者不斷咳嗽和氣喘。后期癥狀為持續(xù)感到胸悶，并有干咳、頭痛等現(xiàn)象，一般伴有發(fā)燒。英國和美國把棉塵癥按病情程度分為四級，見表1-7。

表1-7　棉塵癥的等級

為保護環(huán)境和改善勞動條件，世界各國都制定過一系列的法令和標準。我國頒布的《車間空氣中棉塵衛(wèi)生標準》（GB 16198—1996）中規(guī)定車間的含塵濃度不得高于3mg/m3，在《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》（GBZ 2—2002）中規(guī)定紡織車間8h工作班的時間加權(quán)平均允許濃度（PC-TWA）和其上限值（PC-STEL）見表1-8。有些國家對紡織廠含塵濃度的允許標準見表1-9。

表1-8　車間空氣中棉塵允許濃度

降低紡織企業(yè)中的空氣含塵量，是紡織企業(yè)的一項重要任務。我國早在1953年就已著手控制和治理紡織生產(chǎn)過程中的粉塵，投入了大量的人力、物力和財力，不斷地提高除塵系統(tǒng)的濾塵性能。至20世紀70年代末，棉紡織廠的清梳車間空氣含塵量已大幅下降。中國紡織工程學會曾在1983年建議，棉紡織廠老廠改造時車間空氣的含塵量按3.5mg/m3考慮。1985年紡織工業(yè)部公布的《棉紡織工業(yè)企業(yè)設計技術規(guī)定》中，清鋼車間允許空氣含塵濃度的設計參考值為3mg/m3。隨著社會的前進，科學技術的發(fā)展，我國紡織除塵技術在實踐中進一步提高，20世紀90年代以后建成的紡織企業(yè)已令人耳目一新，各項指標都能達到世界先進水平。進入21世紀以后，我國生產(chǎn)的除塵設備過濾后的空氣含塵量可低于0.5mg/m3。若以送風含塵量為車間允許含塵濃度的30%估算，則目前的國產(chǎn)紡織除塵設備已有能力把紡織車間的空氣含塵濃度控制在2mg/m3左右。從而能進一步提高紡織品的產(chǎn)量和質(zhì)量，能更好地保障職工的身體健康。

另外，纖維性粉塵屬易燃易爆物料，在氧氣充足的條件下遇火會爆炸，威脅職工的生命。所以，車間里空氣的含塵濃度是絕對不能超過爆炸濃度下限值的。

三、有害氣體與人體健康的關系

在紡織企業(yè)產(chǎn)生有害氣體的主要場所是印染工廠、人造絲工廠和合成纖維工廠。另一方面，人們在生活或勞動時，呼出較多的二氧化碳，使空氣中的二氧化碳濃度增加，氧氣減少，使人易感到疲勞、頭暈、心跳加速等癥狀。人體的二氧化碳呼出量見表1-10。

表1-10　人體的二氧化碳呼出量

有害氣體對人體的危害大致可分為四類，即麻醉性、窒息性、刺激性、腐蝕性。各種有害氣體均會引起人體內(nèi)不同組織和器官發(fā)生物理或化學變化，造成暫時性或永久性的病變。有害氣體對人體健康的影響與三個主要因素有關，即毒性大小、濃度高低、接觸時間長短。從表1-11可看出這三個因素對人體健康的影響情況。

表1-11　有害氣體對人體的影響

為保證紡織職工在長期進行生產(chǎn)勞動的過程中不會引起急性或慢性職業(yè)病，有害物質(zhì)在車間濃度不得高于表1-12中的值。各種情況下室內(nèi)二氧化碳的允許濃度見表1-13。

表1-12　有害物質(zhì)在車間空氣中濃度的最高允許值

注　1.一氧化碳的最高容許濃度在作業(yè)時間短暫時可予放寬：作業(yè)時間1h以內(nèi)，一氧化碳濃度可達到50mg/m3；0.5h以內(nèi)可達到100mg/m3；15～20min可達到200mg/m3，在上述條件下反復作業(yè)時，兩次作業(yè)之間須間隔2h以上。

2.有（皮）標記者為除經(jīng)呼吸道吸收外，尚易經(jīng)皮膚吸收的有毒物質(zhì)。

表1-13　空氣中的二氧化碳允許濃度

四、車間空氣品質(zhì)與新風量要求

紡織車間內(nèi)空氣品質(zhì)不僅影響人體的舒適和健康，而且對操作人員的工作效率有顯著影響。良好的車間內(nèi)空氣品質(zhì)能夠使人感到精力充沛、神清氣爽、工作愉快。調(diào)查和研究表明，造成紡織車間內(nèi)空氣品質(zhì)低劣的主要原因是車間內(nèi)空氣污染，這些污染包括粉塵污染、有機揮發(fā)物污染和霉菌污染等。引入新風是改善紡織車間內(nèi)空氣品質(zhì)的一種行之有效的方法，其本質(zhì)是提供人所必需的氧氣并用車間外相對潔凈的空氣來稀釋車間內(nèi)污染物濃度高的空氣。

一般說來，引入的新風量越多車間內(nèi)空氣品質(zhì)就越好。圖1-8是美國標準ASHRAE 62和歐洲標準CEN CR 1752中給出的感知空氣品質(zhì)不滿意率和新風量的關系。由此可見，隨著新風量加大，感知室內(nèi)空氣品質(zhì)不滿意率下降。國家標準（GB 50019—2015）《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》以強制性條文列出：建筑物室內(nèi)人員所需最小新風量，工業(yè)建筑應保證每人不少于30m3/h的新風量。國家標準（GBZ 1—2010）《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》規(guī)定：封閉式車間操作人員所需的適宜新風量為30～50m3/h。

但是新風量加大時，新風處理能耗也會加大。因此，應該綜合考慮操作工人人均占有空間體積中新風的多少和維持室內(nèi)正壓來確定新風量，這時可以把每小時車間新鮮空氣置換次數(shù)作為最小新風量確定的主要依據(jù)。針對紡織車間的特點，參考民用建筑的情況，紡織車間的最小新風量可按下式來確定：

式中：Vot——紡織車間的最小新風量，m3/h；

d f——每小時車間新鮮空氣置換次數(shù)，取0.5～1.0；

V——紡織車間的體積，m3；

a1——勞動強度影響系數(shù)，取1.0～1.1，勞動強度大取大值；

a2——環(huán)境影響系數(shù)，取0.95～1.15，車間溫度越高取值越大；

a3——送排風方式影響系數(shù)，取0.9～1.0，下送方式取大值；

a4——人員密度影響系數(shù)，一般取0.9～1.0，人員密度越大取值越大。

綜上所述，紡織車間實際每小時車間新鮮空氣置換次數(shù)可取范圍在0.5～1.15之間。