Повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны классифицируется как опасный и вредный производственный фактор.

Все вредные вещества по характеру воздействия делятся на токсические и нетоксические.

Токсические вещества вызывают различные отклонения в состоянии здоровья работника.

Нетоксические вещества в большинстве своем оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки дыхательных путей, глаза и кожу работников.

Условно по физиологическому действию на человека токсические вещества разделены на четыре группы:

- раздражающие, которые действуют на дыхательные пути и слизистуюоболочку глаз;

- удушающие, нарушающие усвоение кислорода тканями;

- соматические яды, которые вызывают нарушение деятельности всего организма или отдельных его систем;

- вещества, оказывающие наркотическое воздействие.

В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные вещества. Классификация и общие требования к безопасности" по степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:

-1 -чрезвычайно опасные (ПДК<0,1 мг/м³);

- 2 - высокоопасные (ПДК от 0,1…1,0 мг/м³);

- 3 - умеренно опасные (ПДК от 1,0-10,0 мг/м³);

- 4 - малоопасные (ПДК > 10,0 мг/м³).

ПДК - это концентрация, которая при ежедневной работе (но не более 40 часов в неделю) в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и будущих поколений.

Фактическая концентрация вредного вещества Сф, мг/м³ в воздухе рабочей зоны не должна превышать ПДК, т.е.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия в концентрациях не превышающих ПДК должно соблюдаться условие: сумма отношений фактических концентраций каждого из них (С1, С2, С3 …Сn) в воздухе и их ПДК не должна превышать единицы, т.е.

Токсический эффект воздействия вредных веществ зависит от физиологических особенностей человека. К некоторым ядам более чувствителен женский организм, к другим - мужской. СанПиН №9 -72 H< 98 приводит перечень 156 опасных химических веществ, влияющих на репродуктивную функцию таких, как бензол, кадмий, ксилол, ацетон, формальдегид, ртуть, свинец, пестициды, стирол и др. Характер и тяжесть выполняемой работы влияют на восприимчивость организма к ядам. При тяжелой физической работе активизируются дыхание, кровообращение и потоотделение, что усиливает процесс проникновения ядовитых веществ в организм человека.

Результат воздействия токсичных веществ зависит от таких производственных факторов, как метеорологические условия, изменение барометрического давления, шум, вибрация. В большинстве случаев они увеличивают опасность отравления из-за функциональных изменений в организме и изменения токсических свойств самих веществ.

Содержание вредных веществ в воздухе, поступающем в производственные помещения не должно превышать 0,3 ПДК установленного для рабочей зоны этих помещений.

6.3 Производственные пыли

Многие технологические процессы характеризуются выделением в воздушную среду пыли - взвешенных в воздухе, медленно оседающих твердых частиц разных размеров. Пыль, способная некоторое время находиться в воздухе во взвешенном состоянии, называется аэрозолью, осевшая - аэрогелью. Эффект воздействия пыли на организм человека зависит от токсичности, физико-химических свойств, дисперсности и концентрации пыли в воздухе рабочей зоны.

Пыль делится:

- по происхождению: на органическую (шерстяная, волосяная, древесная, хлопковая, костная и др.) и искусственную (пыль пластмасс, резины, красителей и др.); на неорганическую: пыль металлов (железная, цинковая, медная, марганцевая и др.); и минералов (кварцевая, цементная, асбестовая и др.).

- по токсичности: на ядовитую, вызывающую острые или хронические отравления (свинцовая, марганцевая и др.); на неядовитую. оказывающую преимущественно фиброгенное действие, вызывающую раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей и оседающую в легких , не попадая в кровообращение (чугунная, железная , алюминиевая и др.).

- по дисперсности (размерам частиц): крупнодисперсная (> 10 мкм ); среднедисперсная (5-10 мкм); мелкодисперсная (1-5 мкм); дым, пылевой туман или облакo (< 1 мкм).

- по способу образования: на аэрозоли дезинтеграции (образуются при механическом измельчении, дроблении твердых веществ; при бурении, размоле, очистке форм, полировке, абразивной обработке и др.); и аэрозоли конденсации (образуются при термических процессах твердых веществ, при плавлении, электросварке, охлаждении и конденсации паров материалов).

Наиболее важное значение имеют такие свойства пыли, как химический состав, растворимость, взрывоопасность, радиоактивность, электрозаряженность. Пыль, как вредное вещество может оказывать на организм человека фиброгенное, токсическое, раздражающее, аллергенное, канцерогенное действия Чем мельче частицы пыли, тем глубже они проникают в дыхательные пути, тем легче попадают в легкие. Так в легкие проникает пыль размером до 5 мкм, а более крупные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях.

К основным пылевым профессиональным заболеваниям относятся: пневмокониозы, хронический бронхит и заболевания верхних дыхательных путей. Наиболее часто встречаются следующие виды пневмокониозов: силикоз - наиболее тяжелая форма пневмокониоза. Развивающаяся при вдыхании пыли, содержащей свободный кремнезем (SiO2) и сопровождающаяся изменением в легочной ткани; силикатоз - склеротическое заболевание легких , развивающееся при вдыхании пыли, содержащей SiO2 в связанном с другими элементами состоянии (Mg, Ca ,Al, Feи др.); электросварочный пневмокониоз - развивается при высокой концентрации сварочного аэрогеля , содержащего оксид железа , соединения марганца или фтора; асбестоз - возникает при вдыхании пыли асбеста и др.

Фактическая концентрация пыли в воздухе рабочей зоны не должна превышать ПДК, которые приведены в ГОСТ 12.1.005 - 88 и СанПиН №11-19-94/

Пыли (аэрозоли), как и вредные вещества, делятся по степени воздействия на организм человека на 4 класса опасности. Для кремнесодержащихпылей ПДК - 1-4 мг/м³, для остальных видов пыли ПДК - 1-10 мг/м³ с учетом их опасности для человека. В СанПиН #9-72 РБ98 указан перечень промышленных аэрозолей, оказывающих фиброгенное действие на организм человека. Этот перечень содержит 11 наименований пыли, в том числе кремнезем, асбесты природные и синтетические, цемент, шамот каолиновый, огнеупоры, пыль стекла, искусственные минеральные волокна (стекловата, вата минеральная и др.), угольная пыль, сварочный аэрозоль и т.д.

6.4 Вредные вещества, выделяющиеся при протекании технологических процессов

Рассмотрим вредные вещества некоторых технологических процессов. Так при проведении технологического процесса в литейном производстве на всех его стадиях возможно появление опасных и вредных производственных факторов. Основными из них являются: пыль дезинтеграции и конденсации; пары и газы: избыточная теплота; повышенный уровень шума; тепловой поток; вибрация; электромагнитное излучение; повышенное значение напряжения в электрических цепях: наличие движущихся машин и механизмов; подвижные части производственного оборудования.

В литейных цехах находится пыль с размерами частиц до 2 мкм в количестве от 62 до 87% от общего количества пылинок.

При плавке легированных сталей и цветных металлов в воздух рабочей зоны выделяются аэрозоли конденсации - это аэрозоли окислов марганца, цинка, никеля и многих других металлов. Кроме этого воздух рабочей зоны загрязняется газами и парами акролеина, ацетона, окиси азота, двуокиси серы, углекислого газа, фенола, формальдегида, хлора, этилового спирта и др.

В кузнечно-прессовых цехах воздух производственных помещений содержит: масляный аэрозоль, образующийся при смазывании штампа, и продуктов сгорания смазочных материалов (минеральных масел, масел животного происхождения, сухих мыл и консистентных смазочных материалов, воска, эмульсий, водяных растворов мыла, синтетических масел, графитных смазочных материалов; сернистый газ, окись углерода, сероводорода и др.

Основными вредными или опасными производственными факторами при термической обработке могут быть следующие: повышенная запыленность или загазованность; окись углерода (СО); аммиака (NH3), диоксид серы (SO2); сероводород (H2S); бензол (C6H6); и др. В процессах термической обработки могут применять цианистые соли (KCN, NaCN и др) - сильнейшие яды. В присутствии влаги, кислот, углекислоты, содержащихся в воздухе, цианистые соли выделяют цианистый водород (синильная кислота HCN), вызывающий быстрое удушье вследствие паралича тканей верхних дыхательных органов.

В гальванических цехах технологический процесс производства сопровождается выделением следующих основных вредных и опасных производственных факторов: повышенная запыленность металлической пылью. Применение солей цинка, кадмия, никеля, меди и других металлов, соли хрома, хромового ангидрида, нитрата натрия, цианистого натрия и калия, фенола, формальдегида, полиэтиленполиаминов, разнообразных щелочей и кислот является причиной выделения в воздух рабочей зоны их паров.

При выполнении сварки, наплавки, резки, напыления и пайки металлов на работающих могут воздействовать вредные и опасные производственные факторы. Это повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны, ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение сварочной ванны и свариваемых элементов. Электромагнитные поля, ионизирующее излучение, шум, ультразвук, статическая нагрузка на руку.

При сварке, наплавке, резке и напылении в зону дыхания работающих могут поступать сварочные аэрозоли (аэрозоль конденсации - дисперсная система в которой дисперсной фазой являются мелкие частицы твердого вещества, дисперсной средой является газ или смесь газов), содержащие в составе твердой фазы окислы различных металлов (марганца, хрома, никеля, меди, титана, алюминия, железа, вольфрама и др.), их окислы и другие соединения, а также токсичные газы окись углерода, озон, фтористый водород, окислы азота и др.), при пайке - аэрозоль флюсов и припоев, содержащий свинец, кадмий, цинк, олово, углеводороды, окись углерода и др. Количество и состав сварочных аэрозолей, их токсичности зависит от химического состава сварочных материалов и свариваемых металлов, вида технологического процесса.

При механической обработке металлов, пластмасс и других материалов на металлорежущих станках возникает ряд физических, химических, психофизических и биологических опасных и вредных производственных факторов. Опасность представляет для станочника повышенное напряжение в электроцепи, статическое электричество, металлическая стружка.

К физическим вредным производственным факторам относятся: повышенная запыленность и загазованность, высокий уровень шума, наличие прямой и отраженной блескости, повышенная пульсация светового потока, высокий уровень вибрации, недостаточная освещенность. При обработке латуни, бронзы, карболита, графита на высоких скоростях резания (V = 300-400 м/мин) количество пылевых частиц размером до 10 мкм составляет 50-60% общего их числа.

В процессе механической обработки полимерных материалов происходят механические и физико-химические изменения их структуры (термоокислительная деструкция), что является причиной поступления в воздух рабочей зоны сложной смеси паров, газов и аэрозолей , являющихся химическими вредными производственными факторами. Соединения, образующиеся в этом процессе, вызывают наркотическое действие на центральную нервную систему, сосудистую и кроветворную системы, кожные заболевания. Аэрозоль нефтяных масел, входящих в состав смазывающе-охлаждающих жидкостей (СОЖ), вызывает раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, способствует снижению иммунобиологической реактивности.

К психофизиологическим вредным производственным факторам относятся физические перегрузки при установке, закреплении и съеме крупногабаритных деталей, перенапряжение зрения, монотонность труда.

К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии, проявляющиеся при работе с СОЖ.

В процессе деревообработки возможно действие на работников следующих опасных и вредных производственных факторов: движущихся машин и механизмов, подвижных частей производственного оборудования, передвигающихся изделий, заготовок, материалов, повышенной запыленности и загазованности воздуха рабочей зоны; повышенной или пониженной температуры воздуха рабочей зоны; повышенного уровня шума на рабочем месте; повышенной влажности воздуха рабочей зоны; повышенного значения напряжения в электрической цепи; повышенного уровня электромагнитных излучений; недостаточного освещения рабочей зоны; повышенные локальные вибрации; повышенная концентрация паров и газов; заряды статического электричества; прямая и отраженная блескость; пульсация светового потока.

Из психофизиологических факторов при деревообработке могут иметь место физические перегрузки, монотонность труда.

В сборочных цехах из физических факторов наибольшее значение имеют локальная вибрация и шум, низкочастотный ультразвук высокой интенсивности, ультразвук.

Существует опасность поражения электрическим током, воздействуют отлетающие частицы абразивов, металлические осколки, пыль, вращающиеся детали ручного механического инструмента. Поточно-конвейерный метод сборки вызывает монотонность труда.

При проведении окрасочных работ основные опасные и вредные производственные факторы обусловлены применением токсичных лакокрасочных материалов, образование в воздухе рабочей зоны лакокрасочных аэрозолей (пыли и тумана), выделение паров растворителей.

Опасные и вредные производственные факторы на рабочих местах предприятий различных отраслей промышленности устанавливаются при проведении аттестации рабочих мест по условиям их фактических величин.

6.5 Нормирование содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Вредными веществами называют такие вещества, которые отрицательно воздействуют на организм человека и вызывают нарушение процессов нормальной жизнедеятельности. Результатом воздействия вредных веществ могут быть острые и хронические отравления. Острые отравления являются следствием кратковременного воздействия вредных веществ, поступающих в организм в значительных количествах. Хронические отравления происходят в результате длительного воздействия вредных веществ, поступающих в организм малыми дозами. Наиболее опасны хронические отравления.

Поэтому СанПиН №11-19-94 и ГОСТ 12.1.005-88 устанавливают предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны - обязательные санитарные нормативы для использования их при проектировании производственных зданий, технологических процессов, оборудования и вентиляции, а также для осуществления контроля и надзора соответствующими органами государственного надзора.

Нормируется величина концентрации более 700 веществ в зависимости от токсичности. Для каждого вредного вещества установлено значение ПДК в мг/м³, класс опасности, агрегатное состояние (а - аэрозоли, п - пары, газы). Например, вещество свинец имеет ПДК= 0,005 мг/м³, 1 класс опасности, агрегатное состояние - аэрозоль; марганец имеет ПДК= 0,2 мг/м³, 2 класс опасности, агрегатное состояние - аэрозоль; хлор имеет ПДК=1 мг/м³, 2 класс опасности, агрегатное состояние - газ; ацетон имеет ПДК=200 мг/м³, 4 класс опасности, агрегатное состояние - пар; озон имеет ПДК = 0,1 мг/м³, 1 класс опасности, агрегатное состояние - газ.

6.6 Меры защиты от вредных веществ

Функционирование любого реального производства связано с наличием определенных вредных веществ с концентрацией превышающей ПДК.

На рабочих местах с превышенной концентрацией вредных веществ применяют средства защиты. В соответствии с ГОСТ 12.4.011-88 ССБТ "Средства защиты работающих. Общие требования и классификация средства защиты подразделяются по характеру их применения на средства коллективной защиты (СКЗ) и средства индивидуальной защиты (СИЗ). СКЗ классифицируются в зависимости от опасных и вредных факторов (средства защиты от шума, вибрации, электростатических зарядов, запыленности и т.д.), а СИЗ классифицируются в основном в зависимости от защищаемых органов (средства защиты органов дыхания, рук, головы, лица, слуха, глав, тела и т.д.).

Эти меры защиты применяют в тех случаях, когда функционирование производственного процесса организовать на данном этапе времени без наличия опасных и вредных веществ с превышением нормативных значений пока невозможно. Наиболее важными, к которым наниматели различных предприятий и организаций должны отдавать предпочтение являются:

- производственно-технологические (изменение технологического процесса с исключением из технологии вредных веществ, внедрение непрерывных процессов, автоматизация процессов, герметизация оборудования, исключение контакта с вредными веществами и т.д.);

- организационные (рациональная организация труда и отдыха, рациональное устройство перерывов, рациональное планирование цехов, участков, рабочих мест и т.д.);

- санитарно-технические (устройство вентиляции, дефлекторов, местных систем вентиляции, отсосов и т.д.);

Ля реализации указанных мероприятий наниматели должны обеспечивать выделение необходимых материалов, трудовых и финансовых средств.

6.7 Методы контроля параметров воздушной среды и микроклимата

В производственных помещениях в процессе трудовой деятельности осуществляется контроль параметров микроклимата и воздушной среды.

Контроль загазованности воздушной среды осуществляется следующими методами: лабораторным, экспрессным и индикаторным.

Лабораторные методы заключаются в отборе проб воздуха на производстве и их анализ в лабораторных условиях.

Индикаторные методы применяются для обнаружения высокотоксичных веществ (ртути, цианистых соединений и др.).

Применяемые приборы и оборудование указанных методов имеют высокую стоимость и проведение конкретного анализа требует высокой квалификации специалиста (анализ с помощью хроматографа).

Поэтому для быстрого определения степени загрязнения (загазованности) воздушной среды производственного помещения используют экспрессный метод с помощью универсальных газоанализаторов (УГ). Сущность определения концентрации вредных веществ основана на цветных реакциях в небольших объемах высокочувствительного индикаторного вещества. Это вещество помещают в трубочку (индикаторную) через которую просасывается исследуемый воздух с помощью газоанализатора. О количестве вредного вещества судят по длине окрашенного столбика со специально проградуированной шкалой (экспресс-метод).

Основным методом определения содержания пыли в воздухе является весовой, основанный на просасывании запыленного воздуха через аналитические фильтры, эффективность пылезадержания 99,5%.

Этот метод основан на определении массы пыли при пропускании запыленного исследуемого воздуха определенного объема через фильтр. Разница в массе фильтра до и после просасывания запыленного воздуха характеризует содержание пыли в объеме исследуемого воздуха.

Для измерения величин параметров микроклимата поступают следующим образом. Измерение температуря производят ртутными, спиртовыми термометрами. Для измерения температуры с течением времени используют термограф. Для централизованного измерения температуры в разных точках могут быть использованы термопары. Измерение температуры производят также термометром ("сухой") психрометра Ассмана. Для измерения относительной влажности воздуха используют психрометры, гигрометры , а для регистрации изменений относительной влажности воздуха во времени используют гигрографы. Чаще используют в практике измерений относительной влажности психрометр Ассмана.

Психрометр Ассманасостоит из двух ртутных термометров, которые заключены в металлическую оправу. В верхней части прибора находится вентилятор для создания однородного температурного поля. Резервуар одного из термометров обернут гигроскопической тканью, которая увлажняется дистиллированной водой перед началом исследований. Определение относительной влажности воздуха основано на определении разности показаний "сухого" и "мокрого" термометров и использовании психрометрического графика.

Скорость движения воздуха определяют с помощью приборов - анемометров. При скорости движения воздуха до 10 м/сек используют крыльчатый анемометр, а при движении воздуха со скоростью более 10 м/сек используют чашечный анемометр.

Измерение скорости движения воздуха до 0,5 м/с производят кататермометром,. Принцип действия прибора основан на изменении продолжительности охлаждения резервуара прибора в зависимости от основного фактора - скорости движения воздушного потока.

Измерение интенсивности теплового облучения производят актенометром - прибором, действие которого основано на поглощении лучистой энергии и превращении ее в тепловую.

Оценка содержания вредных веществ в воздухе производится различными методами: фотометрическим, метрическим, хромотографическим и экспресс-анализом.

На предприятиях, организациях используют экспрессные методы анализа воздушной среды с помощью газоанализаторов различной конструкции (например, с использованием газоанализаторов типа УГ-1, УГ-2). По длине окрашенного столбика индикаторного вещества в стеклянной трубочке определяют фактическую концентрацию исследуемого вредного вещества в виде пара, аэрозоли.

Лекция 7. Системы вентиляции, отопления

7.1 Классификация систем вентиляции

Эффективным средством нормализации воздуха в производственных помещениях является вентиляция. По способу перемещения воздуха вентиляция классифицируется на естественную и механическую.

Естественная вентиляция осуществляется за счет разности температур воздуха в помещении и наружного воздуха или действия ветра. Естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной. Наиболее распространенным видом организованной естественной вентиляции является аэрация.

При этом воздух подается в зоны 1-11, в месте с наименьшим выделением вредных веществ, влаги или тепла (на высоте 1,2-1,5 м над полом) и удаляется из наиболее загрязненных зон 111. В зимнее время наружный воздух подается через верхний ярус створок в стенах на высоте 5-7 м с таким условием, чтобы , опускаясь до рабочей зоны , он успел нагреться.

При неорганизованной естественной вентиляции воздухообмен осуществляется за счет вытеснения наружным холодным воздухом через окна, щели, двери теплого воздуха. Естественная вентиляция экономична, проста в эксплуатации, но имеет существенные недостатки: применима там, где нет больших выделений вредных веществ; поступление в производственные помещения приточного воздуха необработанного; не подогревается, не увлажняется и не очищается от вредных примесей.

Механическая вентиляция устраняет недостатки естественной вентиляции. При механической вентиляции воздухообмен достигается за счет напора, создаваемого центробежным осевым вентилятором.

Механическая вентиляция обеспечивает забор поступающего воздуха из мест, где он наиболее чист. Возможна обработка воздуха - его нагрев, увлажнение или подсушка с подводом к любому рабочему месту или оборудованию, а также удалять его из любых мест с очисткой.

Механическая вентиляция может быть выполнена в виде приточной, вытяжной или приточно-вытяжной.

Вентиляционные системы могут быть общеобменными, локальными, (местными) и комбинированными.

При общеобменной вентиляции смена воздуха происходит во всем объеме помещения. Назначением локальной вентиляции является локализация вредных выделений в местах их образования и удаление из помещения.

При комбинированной системе одновременно с общим воздухообменом локализуются также и отдельные наиболее интенсивные источники.

Расчет необходимого количества воздуха для помещений с тепловыделениями производится по избыткам явного тепла, с тепло- и влаговыделениями - по избыткам явного тепла, влаги и скрытого тепла. Для помещений с газовыделениями расчет необходимого количества воздуха производится по количеству выделяющихся вредных веществ (из условия обеспечения предельно-допустимой концентрации).

Количество воздуха, необходимое для нормального воздухообмена в зависимости от количества работающих, определяется по формуле:

L=nV,

где n - число работающих; V- нормируемый расход воздуха на одного работающего, м³/ч; L - количество воздуха, м³/ ч.

Количество подаваемого в помещение свежего воздуха , необходимого для разбавления вредных веществ, выделяющихся в производственном помещении, до предельно-допустимых концентраций определяют из соотношения:

При расчете воздухообмена вентиляторы выбирают из специальных каталогов по определенному расходу воздуха L и общему гидравлическому сопротивлению вентиляционной системы (полному напору) H.

H=P потерь + Pск +Pк + P фильтр, Па,

где P потерь - полные потери в вентиляционной сети, Па. Они состоят из потерь давления на трение в воздуховоде, а также в отводах, сужениях, поворотах, расширениях воздуховодов; Рск - скоростное (динамическое) давление в нагнетательном (выходном) сечении воздуховода, Па; Рк - потери давления в калорифере, Па; Р фильтр - потери давления в фильтре, Па.

Кроме вентиляционных устройств в промышленности применяются кондиционеры, воздушные души, местные вентиляционные установки.

Вентиляционные системы должны отвечать следующим основным требованиям:

1. Объем приточного воздуха в помещении должен соответствовать объему воздуха, удаляемого из помещения.

2. Приток воздуха должен обеспечиваться в те зоны помещения, где концентрация вредных веществ имеет минимальное значение, а удаление должно осуществляться из зон, где концентрация вредных веществ имеет максимальное значение.

3. Системы вентиляции должны быть надежными и экономичными в эксплуатации (не должны быть причиной пожаров, взрывов).

7.2 Системы отопления

В производственных помещениях, в которых постоянно находится обслуживающий персонал, предусматривают систему отопления.

Система отопления состоит из трех элементов: генератора для получения тепла, трубопроводов для транспортирования тепла к отапливаемому помещению и нагревательных приборов для передачи тепла в помещение. Системы, в которых тепло получается и используется в одном помещении, называются системами местного отопления; системы, в которых от одного генератора отапливается несколько помещений называются центральными отопительными системами.

Центральное отопление может быть паровым, водяным, воздушным.

Применение того или иного отопления обусловлено видом производства, особенностями технологических процессов.

При проектировании производственных и вспомогательных помещений они оснащаются системами вентиляции, кондиционирования и отопления в соответствии со строительными нормами и правилами СНиП 2.04.05-91 "Отопление, вентиляция и кондиционирование".

Лекция 8. Системы и виды освещения

8.1 Количественные и качественные показатели освещения

Свет является естественным условием жизнедеятельности человека , играющим важную роль в сохранении здоровья и высокой работоспособности. Это одно из естественных условий обитания человека, которое оказывает положительное влияние на эмоциональное состояние человека, центральную нервную систему, сердечно-сосудистую систему, обмен веществ.

Человеческий глаз воспринимает цвета и цветовые оттенки в диапазоне волн от 0,38 до 0,78 мкм (0,38-0,45 мкм - фиолетовый цвет; 0,455-0,470 мкм - синий;0,47-0,5 мкм - голубой;0,5=0,55мкм - зеленый: 0,55-0,59 мкм - желтый;0,59-0,61 мкм - оранжевый; 0,61-0,78 мкм - красный).

К количественным показателям освещения относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость.

Основной показатель, который влияет на степень видения объектов является освещенность.

Освещенность представляет собой отношение светового потока, падающего на поверхность, к площади поверхности.

Световой поток - это та часть лучистой энергии, которая воспринимается зрением человека как свет, измеряется в люменах, лм.

Сила света I - это световой поток, отнесенный к телесному углу, в котором он излучается.

Яркость - отношение силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную к данному направлению излучения.

К основным качественным показателям освещения , контроль и анализ которых производится в производственных условиях относятся: фон, контраст объекта различения с фоном.

Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым , если коэффициент отражения >0,4( = Ф отр./Фпад.). При = 0,2…0,4 фон считается средним, а при < 0,2 фон считается темным.

8.2 Виды и системы освещения

В зависимости от источников света производственное освещение может быть естественным, искусственным и совмещенным.

Естественное освещение в помещении создается солнечными лучами, рассеянным светом небосвода и отраженным светом от земли и других объектов.

Искусственное освещение создается с помощью лампы накаливания или газоразрядных ламп.

Совмещенное освещение представляет собой систему освещения, при которой недостаточное освещение дополняется искусственным освещением.

Естественный свет по своему спектральному составу существенно отличается от искусственного. В спектре солнечного света преобладают ультрафиолетовые лучи. Этот фактор и высокая дифузионность света создают благоприятные условия для зрительной работы. Естественное освещение обеспечивает зрительный контакт с внешней средой, устраняет монотонность световой обстановки в помещениях, что не вызывает преждевременного утомления нервной системы как при искусственном освещении.

Учитывая высокую биологическую и гигиеническую ценность и положительное психологическое воздействие естественного света, на практике стремятся к максимально возможному его использованию при проектировании производственного освещения. Исходя из этого, помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение.

По конструктивным особенностям естественное освещение бывает боковым, когда свет проникает в помещение через световые проемы в наружных стенах - окна; верхним, когда свет проникает через верхние световые проемы- фонари; комбинированные, когда сочетается боковое и верхнее освещение.

Искусственное освещение по функциональному назначению подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное.

Рабочее освещение устраивают во всех помещениях, а также на участках открытого пространства, предназначенных для работы, прохода людей, движения транспорта.

Рабочее освещение может быть общим и комбинированным, когда к общему добавляется местное освещение, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение одного местного освещения внутри зданий не допускается.

В качестве источников местного освещения используют лампы накаливания , в их числе и галогенные.

В зависимости от расположения оборудования и рабочих мест общее освещение может быть равномерным или локализованным.

Аварийное освещение устраивают во вех случаях, когда возможно отключение основного освещения.

Эвакуационное освещение устраивается в проходах производственных зданий на случай внезапного отключения рабочего освещения для выхода работающих.

Охранное освещение устраивают вдоль территории предприятия, охраняемого в ночное время.

Источниками искусственного освещения могут быть лампы накаливания, газоразрядные лампы. Газоразрядные лампы имеют световые характеристики, которые в большей степени отвечают гигиеническим требованиям. Их срок службы достигает 14000 часов, а световая отдача 100 лм/Вт. К недостаткам этих ламп относятся: неустойчивость работы, наличие запускающих устройств (дросселей), шум, пульсация света.

Наиболее распространены газоразрядные лампы низкого давления, люминесцентные в форме цилиндрической трубки.

К газоразрядным лампам высокого давления относятся: ртутные, ксеноновые, металлогалогеновые, дуговые, натриевые и др.

Наиболее перспективными являются галоидные лампы (разряд в парах галоидных солей), натриевые лампы. Они экономичны, имеют отличную цветопередачу.

При совмещенном освещении искусственное освещение помещений должно обеспечиваться газоразрядными лампами. Применение ламп накаливания допускается в тех случаях, когда по условиям ведения техпроцесса использование газоразрядных ламп невозможно или нецелесообразно.

Лекция 9. Естественное и искусственное освещение, нормирование их показателей

9.1 Нормирование показателей освещения

В соответствии с требованиями ТКП 45-2.04-153-2009 "Естественное и искусственное освещение" при выборе требуемого минимального уровня освещенности рабочего места необходимо установить разряд (характер) выполняемой зрительной работы. Его определяют по наименьшему размеру объекта различения, мм.

Зрительные работы, выполняемые в производственных помещениях, делятся на восемь разрядов.

При определении минимальной освещенности рабочих мест, расположенных вне здания, предусмотрено дополнительно шесть разрядов зрительной работы (1Х…Х1V) в зависимости от отношения минимального размера объекта различения к расстоянию от этого объекта до глаз работающего.

Непостоянство естественного света вызвало необходимость нормировать естественное освещение с помощью относительного показателя - коэффициента естественной освещенности (KEО,e).

KEО - это отношение естественной освещенности , создаваемой в некоторой точке внутри помещения к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах:

Полученное значение округляют до десятых долей.

При боковом одно- и двустороннем естественном освещении нормируется минимальное значение КЕО. При боковом одностороннем - в точке на расстоянии 1 м от стены (наиболее удаленной от светового проема) и на высоте 0,8 м от пола (уровень условной рабочей поверхности), при боковом двухстороннем - в точке посередине помещения. При верхнем или комбинированном естественном освещении нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разряда помещения и условной рабочей поверхности (или пола) и находящихся на расстоянии 1 м от поверхности стен или осей колонн.

Искусственное освещение оценивается по освещенности рабочей поверхности (Е,лк). При выборе нормы освещенности учитывается характер (разряд) зрительной работы, контраст объекта различения с фоном, характеристика фона, на котором рассматривается объект.

Систему общего освещения допускается устраивать при технической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения, что характеризуется соответствующими нормативными документами и согласовывается с органами государственного санитарного надзора.

При выполнении в помещениях работ 1…111,1Vа, 1Vб, 1Vв, Vа разрядов необходимо применять систему комбинированного освещения.

В темное время суток использовать только местное освещение (без общего) запрещено.

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, должна составлять не менее 10% нормируемой для комбинированного освещения. В помещениях без доступа естественного света, освещенность рабочей поверхности, создаваемую светильниками общего освещения в системе комбинированного, необходимо повышать на одну ступень.

Освещенность проходов и участков, где работа не проводится, должна составлять не более 25% от освещенности, приведенной в СНБ 2.04.05-98 для системы общего освещения, но не менее 75 лк при разрядных лампах и не менее 30 лк при лампах накаливания.

При оценке и нормировании совмещенного освещения по таблице 9 СНБ 2.04.05-98 выбирается нормативная величина КЕО для выполняемого разряда зрительной работы и конструктивного исполнения естественного освещения.

Освещенность от системы общего искусственного освещения (при совмещенном освещении) принимается по таблице (графа 9) приложения СНБ 2.04.05-98 для соответствующего разряда и подразряда зрительной работы с повышением на одну ступеньпо шкале освещенности (кроме разрядов 1б, 1в, 11б). Освещенность рабочей поверхности в любом случае должна приниматься не менее 200 лк при разрядных лампах и 100 лк при лампах накаливания.

При использовании комбинированного искусственного освещения (в системе совмещенного ) нормативная освещенность от светильников общего освещения принимается по графе 8 таблицы приложения СНБ 2.04.05-98 с повышением на одну ступень по шкале освещенности для всех разрядов, кроме 1а ,1б ,11а.

9.2 Методы расчета освещения

Метод светового потока (метод коэффициента использования) является основным для расчета общего равномерного освещения производственных помещений, когда определяется средняя освещенность горизонтальной поверхности.

Значения коэффициентов отражения потолка, стен помещения и рабочей поверхности, в зависимости от используемых материалов приведены в таблице 19 СНБ 2.04.05-98.

Необходимое число светильников N определяется следующим образом. Определяют расстояние между центрами светильников

L= Нр . m, м,

где m - найвыгоднейшее отношение для данного помещения L/Нр.

Величину L рекомендуется принимать 5-6 м для производственных помещений. Определяется величина

m= L/Нри

по ее значению выбирают классификационную кривую светильника. Пользуясь таблицей основных параметров светильников, выбирают светильник и соответствующий ему коэффициент полезного действия.

Расстояние от стен помещения до первого ряда светильников, при наличии у стен рабочих мест, принимается равным, а при отсутствии рабочих мест.

Расстояние между крайними рядами светильников, расположенных у противоположных стен равно: по ширине помещения

С1 = В - 2а;

по длине помещения

С2 = А - 2а.

Тогда количество рядов светильников, которое можно расположить между крайними рядами, равно: по ширине; по длине

Общее количество рядов светильников: по ширине

К1 = n1 + 2;

по длине

К2 = n2 + 2.

Тогда общее число светильников в помещении равно:

N = К1. К2.

Определив световой поток лампы Fл, подбирают ближайшую стандартную лампу и определяют электрическую мощность всей осветительной системы. В практике допускается отклонение значения величины светового потока выбранной лампы от расчетного до + 10 и до + 20%, в противном случае задается другая система расположения светильников.

Выбор источников света и осветительных приборов, рекомендуемых для различных производств, необходимо выбирать из справочной литературы.

Также имеется точечный метод расчета искусственного освещения. Его применяют для расчета локализованного и местного освещения, освещения наклоненных поверхностей и для проверки расчета равномерного общего освещения. Подробное изложение его приводится в специальной технической литературе по светотехнике.

9.3 Контроль освещения в производственных условиях

Для определения количественных и качественных показателей производственного освещения используют фотометры, люксметры, измерители видимости.

Люксметр Ю-116 состоит из измерителя ,фотоэлектрического датчика и комплекта насадок. Прибор позволяет измерять освещенность до 100000 лк.

Контроль освещенности производится в наиболее темный период года, после чистки светильников.

Измерение освещенности в контрольной точке производится в следующей последовательности: Фотоэлектрический датчик, подключенный к прибору-измерителю, располагают параллельно рабочей поверхности вверх чувствительным элементом. Нажатием кнопок выбирают шкалу, на которой стрелка люксметра находится в ее диапазоне. Если стрелка "зашкаливает" (т.е. освещенность больше градуированной), то необходимо расширить диапазон измерений, используя одну из насадок (М.Р или Т) совместно с насадкой К. Показания прибора умножают на коэффициент пересчета, указанный на насадке (для насадки М коэффициент составляет 10; для насадки Р - 100;для насадки Т - 1000). Имеются и другие приборы (более совершенные) для определения освещенности.

Лекция 10. Источники шума и его показатели

10.1 Производственный шум, его характеристика

Некоторые производственные процессы сопровождаются значительным шумом. Источниками интенсивного шума являются машины и механизмы с неуравновешенными вращающимися массами, в отдельных кинематических парах которых возникает трение и соударение, а также технологические установки и аппараты, в которых движение жидкостей и газов происходит с большими скоростями и сопровождается пульсацией. К таким источникам шума на рабочих местах относятся различные дробилки, мельницы, газодувки, вентиляционные установки ,электродвигатели, насосы, прессы, штамповочные станки и т.д.

Основными источниками производственных шумов являются металлообработка, деревообработка, энергетические и вентиляционные установки, внутризаводской транспорт и др.

Под шумом понимают совокупность разных по силе и частоте звуков, возникающих в результате колебательного движения частиц в упругих средах (твердых, жидких, газообразных). Шум возникает при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Механические колебания в диапазоне частот 16-20000 Гц воспринимаются слуховым органом человека в виде звука, колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм человека.

Звук характеризуется частотой f, интенсивностью Iи звуковым давление Р. Скорость распространения звуковых волн в воздухе при t = 20 градусов по Цельсию равна 343 м/сек, в стали 5000 м/сек, бетоне 4000 м/сек. Часть пространства, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. При звуковых колебаниях среды начинают колебаться ее элементарные частицы относительно начального своего положения. Во время колебаний в воздухе появляются области разряжения и области повышенного давления , которые определяют величину звукового давления как разность давления в возмущенной и невозмущенной воздушной среде.

Слуховой аппарат человека обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различной частоты. Минимальное звуковое давление и минимальная интенсивность звуков, воспринимаемых ухом человека определяют порог слышимости.

За эталонный принят звук с частотой 1000 Гц. При этой частоте порог слышимости по интенсивности составляет, а соответствующее ему звуковое давление. Верхняя граница воспринимаемых человеком звуков принимается за , так называемый, порог болевого ощущения. Порог болевого ощущения - 120-130 дБ. При частоте 1000 Гц порог болевого ощущения возникает при I= 10 Bm/м² и Р = 2.10 Па. Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости (слухового восприятия).

10.2 Классификация шумов, их характеристики

Человек способен воспринимать звуки в большом диапазоне интенсивностей.

Поэтому пользоваться абсолютными значениями интенсивности звука и звукового давления, например для графического изображения распределения интенсивности звука по частотному спектру крайне неудобно. В акустике принято измерять не абсолютные величины интенсивности звука или давления, а их относительные логарифмические уровни, взятые по отношению к пороговому значению Iо или Ро.

Орган слуха человека способен различать прирост звука на 0,1 Б, т.е. 1 дБ (децибел), который и принят в практике акустических измерений как основная единица.

На практике для характеристики шума пользуются двумя логарифмическими величинами: уровнем интенсивности Lи уровнем звукового давления Lр, выраженными в децибелах (дБ).

Логарифмическая шкала в децибелах (0-140) позволяет определить чисто физическую характеристику шума независимо от частоты. Наибольшая чувствительность слухового аппарата человека характерна для средних и высоких частот (800-1000 Гц), наименьшая - для низких (20-100 Гц). Поэтому, чтобы приблизить результаты объективных измерений к субъективному восприятию, введено понятие корректированного уровня звукового давления.

Сущность коррекции - введение зависящих от частот звука поправок к уровню соответствующей величины. Эти поправки стандартизованы в международном масштабе. Наиболее употребляемая коррекция А. Корректированный уровень звукового давления (Lа = Lр + Lа) называется уровнем звука и измеряется в дБа.

При исследовании шумов весь диапазон частот разбивают на полосы и определяют мощность процесса, приходящегося на каждую полосу. Чаще всего используют октавные и треть октавные полосы частот. При этом в качестве частоты, характеризующей полосу в целом, берется среднегеометрическая частота f.

Таким образом сформулирован ряд 9 октавных полос со среднегеометрическими частотами: 31,5; 63; 125: 250; 500: 1000: 2000; 4000; 8000 Гц, которые используются в ГОСТе 12.1.003-83.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 "Шум. Общие требования безопасности" и СН 9-86 РБ 98 "Шум на рабочих местах. Предельно-допустимые уровни" шумы классифицируются:

- по характеру спектра на: широкополосный с непрерывным спектром более одной октавы; тональный - в спектре которого имеются выраженные дискретные тона, причем, для практических целей (при контроле параметров звука на рабочих местах) тональный характер устанавливают измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня звукового давления в одной полосе над соседними не менее, чем на 10 дБ;

- по временным характеристикам на: постоянный, уровень звука которого за 8 часовой рабочий день изменяется во времени не более, чем на 5 дБА; непостоянный, уровень звука которого за 8 часовой рабочий день изменяется во времени более, чем на 5 дБА.

Непостоянный шум подразделяется на:

- колеблющийся во времени, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

- прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется на 5 дБА и более при условии, что длительность интервала, в течение которого шум остается постоянным, составляет 1с и более;

- импульсивный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с.

10.3 Воздействие шума на организм человека

С физиологической точки зрения шум рассматривается как звуковой процесс неблагоприятный для восприятия, мешающий разговорной речи и отрицательно влияющий на здоровье человека. При длительном воздействии шума не только снижается острота слуха, но и изменяется кровяное давление, ослабляется внимание, ухудшается зрение, происходят изменения в двигательных центрах, что вызывает определенное нарушение координации движений, и значительно увеличивает расход энергии при одинаковой физической нагрузке. Интенсивный шум является причиной функциональных изменений сердечно-сосудистой системы, нарушения нормальной функции желудка и ряда других функциональных нарушений в организме человека.

Особенно неблагоприятное воздействие шум оказывает на нервную и сердечно-сосудистую системы. Шум вызывает головные боли, ослабляет память, замедляет психические реакции, приводит к расстройству нервной системы, понижает работоспособность и производительность труда, способствует возникновению условий, которые приводят к несчастным случаям. Интенсивный шум приводит к развитию заболеваний органов слуха (неврит слухового нерва, тугоухость, глухота и т.д.). Весь комплекс изменений, возникающих в организме человека при длительном воздействии шума следует рассматривать как "шумовую болезнь".

Лекция 11. Нормирование и способы защиты от шума

11.1 Нормирование параметров шума

С целью снижения вредного воздействия шума на рабочих местах, вводится нормирование.

Оценка постоянного шума на соответствие предельно-допустимым уровням должна проводиться как по эквивалентному, так и по максимальному уровням звука (дБА, дБА1).

Предельно-допустимые уровни шума должны приниматься в соответствии с ГОМТ 12.1.003-83 и СН 9-86 РБ 98:

- для тонального шума на 5 дБ (дБА) меньше значений, указанных в нормативных документах;

- для шума, создаваемого в помещениях установками кондиционирования воздуха, вентиляции и воздушного отопления на 5 дБ меньше фактических уровней шума измерянных или рассчитанных, если они не превышают значений нормативных, то поправку для тонального и импульсивного шума не принимают, а в остальных случаях принимают на 5 дБ меньше нормируемых значений.

Максимальный уровень звука для колеблющегося и прерывистого шума не должен превышать 110 дБА, а для импульсного шума не должен превышать 125 дБА1.

11.2 Способы и средства защиты от шума

Разработка мероприятий по борьбе с шумом должна начинаться с рассмотрения возможных способов ослабления шума в источниках его возникновения. Существенного ослабления шума можно достигнуть балансировкой качественным монтажом отдельных узлов машин, динамической их и своевременным проведением планово-предупредительных ремонтов. Нарушение правил технической эксплуатации машин приводит к тому, что малошумное оборудование становится источником интенсивного шума. Необходимо своевременно проверять состояние наушников, устранять удары и биения деталей при возникновении зазоров в соединениях, прочно закреплять кожухи, ограждения. При проектировании ограждений необходимо выбирать оптимальную жесткость конструкции, применять вибропоглощающие материалы, добиваться устранения резонансных явлений.

Для звукопоглощения используют способность строительных материалов рассеивать энергию звуковых колебаний. При падении звуковых волн на звукопоглощающую поверхность, выполненную из пористого материала, значительная часть акустической энергии расходуется на приведение в колебательное движение воздуха в узких каналах, порах (например, пенопласта). При этом кинематическая энергия звуковых колебаний преобразуется в тепловую, которая рассеивается в окружающем пространстве.

Наиболее интенсивно преобразуют энергию звуковых колебаний в тепловую пористые материалы, которые и применяют для получения хорошего звукопоглощающего эффекта.

Звуковые волны при встрече с преградой частично отражаются и частично преломляются. Часть преломленной энергии поглощается в материале преграды. Оставшаяся часть звуковой энергии проникает через преграду.

Способность материалов поглощать звуковую энергию характеризуется коэффициентом звукопоглощения L, который равен отношению звуковой энергии, поглощенной материалом Епогл, к падающей звуковой энергии Епад.

Отражение звука от преграды характеризуется коэффициентом отражения, равным отношению отраженной от поверхности энергии Еотр к падающей звуковой энергии.

Звукопроводимость ограждения характеризуется коэффициентом звукопроводимости.

На основании закона сохранения энергии

Наиболее выраженными звукопоглощающими свойствами обладают волокнисто-пористые материалы: фибролитовые плиты, стекловолокно, минеральная вата, полиуретановый поропласт, пористый поливинилхлорид и др. К звукопоглощающим материалам могут быть отнесены те, коэффициент звукопоглощения которых более 0,2.

...