Оценка состояния электромагнитной обстановки в помещениях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка состояния электромагнитной обстановки в помещениях

Воробьев Н.П., Титов Е.В., Мигалев И.Е.

В статье рассмотрена методика оценки состояния электромагнитной обстановки в помещениях с источниками электромагнитных излучений.

In this article the method of assessment of the electromagnetic environment in areas with sources of electromagnetic radiation.

Необходимость контроля состояния электромагнитной обстановки в помещениях обусловлена все большим их оснащением различной технической и бытовой аппаратурой, которая является источником электромагнитных излучений (ЭМИ).

Существует ряд нормативных документов [1-3], которые устанавливают предельно допустимые уровни электромагнитного излучения, воздействующего на население и рабочий персонал. Однако, более информативным и удобным для восприятия параметром является допустимое время пребывания человека в различных зонах помещения независимо от уровней и частотных спектров электрических и магнитных составляющих ЭМИ. Для определения этого времени должны быть выявлены наиболее опасные составляющие поля в помещении.

В Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова (АлтГТУ) разработана методика интегрированного контроля электромагнитной обстановки. Методика заключается в том, что по результатам измерения значений напряженностей электрического и магнитного полей, создаваемых источниками ЭМИ на частотах: 0 Гц, 50 Гц, 30 кГц, 3 МГц, 30 МГц, 50 МГц, 300 МГц, определяются наиболее опасные составляющие электромагнитного поля (ЭМП), соответствующие минимально допустимому времени пребывания человека в точке измерения. Далее производится компьютерное моделирование ЭМП в помещении для выделенных опасных составляющих ЭМИ.

Допустимое время пребывания людей в точках измерения определяется по следующей методике.

Известны расчетные выражения для определения допустимого времени пребывания в зоне действия электромагнитного поля людей, профессионально связанных с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМИ, в производственных условиях [1]. Это время определяется в зависимости от предельно допустимых уровней электромагнитных полей (ЭМП).

В частности, предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля (ЭСП) при воздействии менее 1 часа за смену составляет 60 кВ/м [1]. Допустимое время пребывания персонала в этом электростатическом поле (час) без средств защиты определяется по формуле [1] электромагнитное излучение напряженность

(1)

где - значение напряженности электростатического поля, создаваемого источниками ЭМИ кроме ПЭВМ, на частоте 0 Гц, кВ/м.

При воздействии электростатического поля более 1 часа за смену определяется по формуле

(2)

где t - время воздействия, ч [1].

Вычисленное по формуле (2) ПДУ напряженности электростатического поля для людей, профессионально связанных с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМИ, при воздействии в течение 8 часов составляет 21 кВ/м.

Аналогично можно определить допустимое время пребывания людей в зонах действия источников ЭМИ, например, в помещениях с персональными электронно-вычислительными машинами (ПЭВМ).

Нормированный в [2] предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля, создаваемого ПЭВМ, равен 15 кВ/м при его воздействии в течение 8-часового рабочего дня. В соответствии с формулой (2) ПДУ напряженности электростатического поля, создаваемого ПЭВМ, при его воздействии в течение 1 часа за сутки (не нормированное в [2]), составляет 43 кВ/м.

Допустимое время пребывания человека (час) в этом поле, создаваемом ПЭВМ, без средств защиты можно определить по формуле

(3)

где - значение напряженности электростатического поля, создаваемого ПЭВМ, на частоте 0 Гц, кВ/м.

Таким же образом можно определить и другие показатели ПДУ электромагнитных полей, не нормированные Санитарными нормами и Правилами.

При определении ПДУ напряженности электрического поля (ЭП) промышленной частоты руководствуются следующим.

ПДУ напряженности электрического поля промышленной частоты для людей, профессионально связанных с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМП при воздействии в течение всей смены (8 часов) составляет 5 кВ/м [1]. Допустимое время пребывания людей в этом поле (час) рассчитывается по формуле

(4)

где - значение напряженности электрического поля, создаваемого источниками ЭМИ кроме ПЭВМ и бытовой техники, на частоте 50 Гц, кВ/м [1].

Нормированное значение ПДУ напряженности электрического поля промышленной частоты, создаваемого ПЭВМ на рабочих местах, составляет 0,025 кВ/м для 8-часового рабочего дня [2]. Используя формулу (4), можно получить формулу для определения допустимого времени пребывания человека в электрическом поле 50 Гц, создаваемом ПЭВМ (час)

(5)

где - значение напряженности электрического поля, создаваемого ПЭВМ, на частоте 50 Гц, кВ/м.

Для всех изделий бытовой техники кроме ПЭВМ ПДУ напряженности электрического поля 50 Гц при воздействии в течение 8 часов составляет 0,5 кВ/м [3]. С учетом этого значения допустимое время пребывания людей в электрическом поле 50 Гц бытовой техники можно рассчитать по формуле (час)

(6)

где - значение напряженности электрического поля, создаваемого бытовой техникой кроме ПЭВМ на частоте 50 Гц, кВ/м.

Допустимое время пребывания людей в магнитном поле (МП), создаваемом источниками ЭМИ кроме ПЭВМ, на частоте 50 Гц можно определить, используя таблично заданные в [1] нормированные значения этих показателей для производственных условий, по формуле

(7)

где - значение напряженности магнитного поля, создаваемого источниками ЭМИ кроме ПЭВМ, на частоте 50 Гц, А/м.

Аналогично определяется допустимое время пребывания людей в зонах действия магнитного поля частотой 50 Гц от ПЭВМ, используя таблично заданные в [2] нормированные значения этих показателей, по формуле

(8)

где - значение напряженности магнитного поля, создаваемого ПЭВМ, на частоте 50 Гц, А/м.

При облучении в течение 8 часов от нескольких источников, работающих в радиочастотных диапазонах, для которых установлены разные предельно допустимые уровни, допустимое время пребывания человека в соответствии с [1] определяется по формуле

, (9)

где - поправочный временной коэффициент, задаваемый следующим образом [1].

Измеренные значения напряженностей электрических или магнитных полей, соответствующие наименьшему допустимому значению времени пребывания людей используются в качестве входных параметров для компьютерного моделировании ЭМИ в среде COMSOL Multiphisics [4].

В итоге создается пространственная картина распределения напряженности электрического или магнитного полей в контролируемом помещении. На рисунке 1 показан пример трехмерной картины распределения напряженности электрического поля: по осям отложены координаты источников ЭМИ, м. С помощью цветовой шкалы могут быть определены уровни напряженности электрического поля в различных областях помещения.

В процессе моделирования расчёт проводится методом конечных элементов, когда вся моделируемая среда разбивается на небольшие участки различной конфигурации. С использованием формул (1-9) производится переход от параметров электромагнитного поля к допустимому времени пребывания человека в каждой точке помещения, тем самым формируется картина электромагнитной опасности (рисунок 2).

На картине опасности электромагнитного излучения (рисунок 2) показаны зоны допустимого времени пребывания людей в исследуемом помещении в виде изоповерхностей, окрашенных в различные тона в зависимости от числового значения допустимого времени. Справа от картины указана шкала допустимого времени пребывания человека в различных зонах помещения, с помощью которой можно визуально определить потенциально опасные зоны в зависимости от цветового оттенка изображения в любой области моделируемого пространства. Отдельно на картине указано допустимое время нахождения в зонах долговременного пребывания, а также - в местах наибольшего уровня ЭМИ.

Рисунок 1 - Трехмерная картина распределения напряженности электрического поля

Рисунок 2 - Картина опасности электромагнитного излучения

Предложенная методика позволяет определять уровни электромагнитных излучений во всех точках пространства помещения от любых источников ЭМП, выявлять зоны с превышенными значениями предельно допустимых уровней ЭМИ; с помощью полученной пространственной картины опасности ЭМИ определять допустимое время нахождения в различных зонах исследуемых объектов и разрабатывать на этой основе организационно-технические мероприятия по нормализации электромагнитной обстановки.

Литература

1.-СанПиН 2.1.8/2.2.4.2490-09. Электромагнитные поля в производственных условиях [Текст]. Введ. 2009-05-15. М.: Изд-во стандартов, 2009. - 15 с.

2.-СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы [Текст]. Введ. 2003-06-30. М.: Изд-во стандартов, 2003. - 27 с.

3.-СанПиН 2.1.2.1002-00. Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям [Текст]. Введ. 2001-07-01. М.: Изд-во стандартов, 2001. - 13 с.

4.-Femlab 2.3. [Электронный ресурс] / под общ. ред. В. Е. Шмелева и В. Д. Лебедева [подраздел 5.11]. - Электрон. текстовые дан. - CПб. : В. Е. Шмелев "Заметки по использованию системы FEMLAB" и В. Е. Шмелев "FEMLAB 2.3. Замечания по версии", 2008. - Режим доступа: http://matlab.exponenta.ru/femlab/book1, свободный. - Загл. с экрана.

Размещено на Allbest.ru