Вредные факторы-Главы-8-10 исходники (559878), страница 3
Текст из файла (страница 3)
L = nLu
где п — число работающих в данном помещении.
При определении потребного воздухообмена для борьбы с тепло-избытками составляют баланс явной теплоты помещения. При отсутствии в производственном помещении местных отсосов уравнение теплового баланса принимает вид:
где Л(?изб — избытки явной теплоты всего помещения, кВт; Спрср / и GgCp^ — теплосодержание приточного и удаляемого воздуха, кВт; ср — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг • °С); tav и /^ — температура приточного и уходящего воздуха, °С
В летнее время вся теплота, которая поступает в помещение, является суммой теплоизбытков. В холодный период года часть тепловыделений в помещении расходуется на компенсацию теплопотерь
где ^Qr — тепловыделения в помещении, кВт; J]QnOT — потери те-
плоты через наружные ограждения, кВт.
Температура наружного воздуха в теплый период года принимается равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 ч. Расчетные температуры для теплого и холодного периодов года приведены в СНиП 2.04.05—91. Температура удаляемого из помещения воздуха
где 2р3 — температура воздуха в рабочей зоне, °С; а — градиент температуры по высоте помещения, °С/м; для помещений с q^ < 23 Вт/м3 можно принять а = 0,5° С/см. Для «горячих» цехов с #я > 23 Вт/м3 — а = 0,7...1,5°С/м; Н— расстояние от пола до центра вытяжных отверстий, м.
Исходя из баланса явной теплоты помещения определяют необходимый воздухообмен (L, м3/ч) для ассимиляции теплоизбытков:
217
где рпр — плотность приточного воздуха, кг/и .
При определении необходимого воздухообмена для борьбы вредными парами и газами составляют уравнение материального б ланса вредных выделений в помещении за время dx (с):
-"врч
Lnpcnpdx — LBcBdx = VndC,где GBpdx — количество вредных выделений в помещении, обусловленных работой технологического оборудования, мг; LnpCnpdx —• количество вредных выделений, поступающих в помещение вместе с приточным воздухом, мг; LBCBdx — количество вредных выделений, удаляемых из помещения вместе с уходящим воздухом, мг; VndC — количество вредных паров или газов, накопившихся в помещении за время dx; Спр и Св — концентрация вредных веществ в приточном и удаляемом воздухе, мг/м3.
При равенстве количества приточного (Д,р) и удаляемого (£„) системой вентиляции воздуха и отсутствия в производственном помещении местных отстоев, равномерном распределении по помещению и, принимая, что концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны остается постоянной в течение рабочей смены и равной предельно допустимой, т. е. dC/dt = 0, и Св = Стк, определим потребный воздухообмен для ассимиляции вредных выделений:
i — п не с \
Концентрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть по возможности минимальной и не превышать 30 % ПДК
Необходимый воздухообмен для удаления избыточной влаги находят, исходя из материального баланса по влаге и при отсутствии в производственном помещении местных отсосов определяют по формуле
РпрЦ* -rfnp)
где Gm — количество водяного пара, выделяющегося в помещение, г/ч; рпр — плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/м, d^ — допустимое содержание водяного пара в воздухе помещений при нормативной температуре и относительной влажности воздуха, г/кг; dnp — влагосодержание приточного воздуха, г/кг.
При одновременном выделении в рабочую зону вредных веществ, ge обладающих однонаправленным действием на организм человека, например, теплоты и влаги, необходимый воздухообмен принимают до наибольшему количеству воздуха, полученному в расчетах для каждого вида производственных выделений.
При одновременном выделении в воздух рабочей зоны несколь-их вредных веществ однонаправленного действия (серный и серии-гый ангидрид; оксиды азота совместно с оксидом углерода и др., см. Н 245—71) расчет общеобменной вентиляции надлежит произво-ггь путем суммирования объемов воздуха, необходимых для разбав-ния каждого вещества в отдельности до его условных предельно до-(Гстимых концентраций [с,], учитывающих загрязнения воздуха дру-ми веществами. Эти концентрации меньше нормативных стк и оп-
<1.
[С,]
'г
деляются из уравненияС помощью местной вентиляции необходимые метеорологиче-сие параметры создаются на отдельных рабочих местах. Например, авливание вредных веществ непосредственно у источника возник-шения, вентиляция кабин наблюдения и т. д. Наиболее широкое спространение находит местная вытяжная локализующая вентиля-ля. Основной метод борьбы с вредными выделениями заключается в тройстве и организации отсосов от укрытий.
Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, олуоткрытыми или открытыми (рис. 9.9). Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование (рис. 9.9, а). Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с Частичным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасываю-ие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др.
Один из самых простых видов местных отсосов — вытяжной зонт ис. 9.9, ж). Он служит для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух. Зоны устанавливают Над ваннами различного назначения, электро- и индукционными пе-Чами и над отверстиями для выпуска металла и шлака из вагранок. Зонты делают открытыми со всех сторон и частично открытыми с одой, двух и трех сторон. Эффективность работы вытяжного зонта за-исит от размеров, высоты подвеса и угла его раскрытия. Чем больше азмеры и чем ниже установлен зонт над местом выделения веществ, м он эффективнее. Наиболее равномерное всасывание обеспечивайся при угле раскрытия зонта не менее 60
Рис 9 9 Устройство местной вентиляции
а — укрытие-бокс, б— бортовые отсосы (7 — однобортовой, 2 — двухбортовой), в — боковые от
сосы (/ — односторонний, 2 — угловой), г — отсос от рабочих столов, д — отсос витражного типа
е — вытяжные шкафы (У — с верхним отсосом, 2 — с нижним отсосом, 3 — с комбинированным
отсосом), ж—вытяжные зонты (7—прямой, 2— наклонный)
Отсасывающие панели (рис. 9.9, в) применяют для удаления вредных выделений, увлекаемых конвективными токами, при таких ручных операциях, как электросварка, пайка, газовая сварка, резка металла и т. п. Вытяжные шкафы (рис. 9.9, е) — наиболее эффективное устройство по сравнению с другими отсосами, так как почти полностью укрывают источник вьщеления вредных веществ. Незакрытыми в шкафах остаются лишь проемы для обслуживания, через которые воздух из помещения поступает в шкаф. Форму проема выбирают в зависимости от характера технологических операций.
Необходимый воздухообмен в устройствах местной вытяжной вентиляции рассчитывают, исходя из условия локализации примесей, выделяющихся из источника образования. Требуемый часовой объем отсасываемого воздуха определяют как произведение площади
220 tt
приемных отверстий отсоса F(u2) на скорость воздуха в них Скорость воздуха в проеме отсоса v (м/с) зависит от класса опасности вещества и типа воздухоприемника местной вентиляции (v = 0,5...5 м/с).
Смешанная система вентиляции является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вредные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией
Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух большого количества вредных или взрывоопасных веществ. Производительность аварийной вентиляции определяют в соответствии с требованиями нормативных документов в технологической части проекта. Если такие документы отсутствуют, то производительность аварийной вентиляции принимается такой, чтобы она вместе с основной вентиляцией обеспечивала в помещении не менее восьми воздухообменов за 1 ч. Система аварийной вентиляции должна включаться автоматически при достижении ПДК вредных выделений или при остановке одной из систем общеобменной или местной вентиляции. Выброс воздуха аварийных систем должен осуществляться с учетом возможности максимального рассеивания вредных и взрывоопасных веществ в атмосфере.
Для создания оптимальных метеорологических условий в производственных помещениях применяют наиболее совершенный вид промышленной вентиляции — кондиционирование воздуха. Кондиционированием воздуха называется его автоматическая обработка с целью поддержания в производственных помещениях заранее заданных метеорологических условий независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. При кондиционировании автоматически регулируется температура воздуха, его относительная влажность и скорость подачи в помещение в зависимости от времени года, наружных метеорологических условий и характера технологического процесса в помещении. Такие строго определенные параметры воздуха создаются в специальных установках, называемых кондиционерами. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную обработку, ионизацию, дезодорацию, озонирование и т. п.
Кондиционеры могут быть местными (для обслуживания отдельных помещений) и центральными (для обслуживания нескольких отдельных помещений). Принципиальная схема кондиционера представлена на рис. 9.10. Наружный воздух очищается от пыли в фильтре
221
Рис 9 10 Схема кондиционера
/ — заборный воздуховод, 2 — фильтр, 3 — соединительный воздуховод, 4 — калорифер, 5 — фор сунки увлажнителя воздуха, 6— каплеуловитель, 7— калорифер второй ступени, 8— вентилятор,
9 — отводной воздуховод
2 и поступает в камеру /, где он смешивается с воздухом из помещения (при рециркуляции) Пройдя через ступень предварительной температурной обработки 4, воздух поступает в камеру //, где проходит специальную обработку (промывку воздуха водой, обеспечивающую заданные параметры относительной влажности, и очистку воздуха), и в камеру ///(температурная обработка). При температурной обработке зимой воздух подогревается частично за счет температуры воды, поступающей в форсунки 5, и частично, проходя через калориферы 4 я 7. Летом воздух охлаждается частично подачей в камеру //охлажденной (артезианской) воды и главным образом в итоге работы специальных холодильных машин.
Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических процессах, при которых не допускаются колебания температуры и влажности воздуха (особенно в радиоэлектронике) Поэтому установки кондиционирования в последние годы находят все более широкое применение на промышленных предприятиях.
9.2. ЗАЩИТА ОТ ВЛИЯНИЯ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, ВЫСОКИХ И НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
Ведущая роль в профилактике вредного влияния высоких температур, инфракрасного излучения принадлежит технологическим мероприятиям, замена старых и внедрение новых технологических процессов и оборудования, способствующих оздоровлению неблагоприятных условий труда (например, замена кольцевых печей для сушки форм и стержней в литейном производстве туннельными; применение штамповки вместо поковочных работ; примене-
222
ние индукционного нагрева металлов токами высокой частоты и т д). Внедрение автоматизации и механизации дает возможность пребывания рабочих вдали от источника радиационной и конвекционной теплоты
К группе санитарно-технических и организационных мероприятий относится применение коллективных средств защиты: локализация тепловыделений, теплоизоляция горячих поверхностей, экранирование источников либо рабочих мест, воздушное душирование, радиационное охлаждение, мелкодисперсное распыление воды; общеобменная вентиляция или кондиционирование воздуха. Общеобменной вентиляции при этом отводится ограниченная роль — доведение условий труда до допустимых с минимальными эксплуатационными затратами
Уменьшению поступления теплоты в цех способствуют мероприятия, обеспечивающие герметичность оборудования (локализация тепловыделений). Плотно подогнанные дверцы, заслонки, блокировка закрытия технологических отверстий с работой оборудования — все это значительно снижает выделение теплоты от открытых источников. Выбор теплозащитных средств в каждом случае должен осуществляться по максимальным значениям эффективности с учетом требований эргономики, технической эстетики, безопасности для данного процесса или вида работ и технико-экономического обоснования. Устанавливаемые в цехе теплозащитные средства должны быть простыми в изготовлении и монтаже, удобными для обслуживания, не затруднять осмотр, чистку, смазывание агрегатов, обладать необходимой прочностью, иметь минимальные эксплуатационные расходы. Теплозащитные средства должны обеспечивать облученность на рабочих местах не более 350 Вт/м2 и температуру поверхности оборудования не выше 308 К (35°С) при температуре внутри источника до 373 К (100°С) и не выше 318 К (45°С) при температурах внутри источника выше 373 К (100°С).
Теплоизоляция поверхностей источников излучения (печей, сосудов и трубопроводов с горячими газами и жидкостями) снижает температуру излучающей поверхности и уменьшает как общее тепловыделение, так и радиационное. Кроме улучшения условий труда, тепловая изоляция уменьшает тепловые потери оборудования, снижает эасход топлива (электроэнергии, пара) и приводит к'увеличению [производительности агрегатов. Следует иметь в виду, что тепловая ^изоляция, повышая рабочую температуру изолируемых элементов, может резко сократить срок их службы, особенно в тех случаях, когда теплоизолируемые конструкции находятся в температурных условиях, близких к верхнему допустимому пределу для данного материала.
223
В таких случаях решение о тепловой изоляции должно быть проверено расчетом рабочей температуры и изолируемых элементов. Если она окажется выше предельно допустимой, то защита от тепловых излучений должна осуществляться другими способами.
Конструктивно теплоизоляция может быть мастичной, оберточной, засыпной, из штучных изделий и смешанной. Мастичная изоляция осуществляется нанесением мастики (штукатурного раствора с теплоизоляционным наполнителем) на горячую поверхность изолируемого объекта. Эту изоляцию можно применять на объектах любой конфигурации. Оберточную изоляцию изготовляют из волокнистых материалов — асбестовой ткани, минеральной ваты, войлока и др Устройство оберточной изоляции проще мастичной, но на объектах сложной конфигурации ее труднее закреплять. Наиболее пригодна оберточная изоляция для трубопроводов. Засыпную изоляцию применяют реже, так как необходимо устанавливать кожух вокруг изолируемого объекта. Эту изоляцию используют в основном при прокладке трубопроводов в каналах и коробах, там, где требуется большая толщина изоляционного слоя, или при изготовлении теплоизоляционных панелей. Теплоизоляцию штучными или формованными изделиями, скорлупами применяют для облегчения работ. Смешанная изоляция состоит из нескольких различных слоев. В первом слое обычно устанавливают штучные изделия. Наружный слой изготовляют из мастичной или оберточной изоляции. Целесообразно устраивать алюминиевые кожухи снаружи теплоизоляции. Затраты на устройство кожухов быстро окупаются вследствие уменьшения тепловых потерь на излучение и повышение долговечности изоляции под кожухом.
При выборе материала для изоляции необходимо принимать во внимание механические свойства материалов, а также их способность выдерживать высокую температуру. Обычно для этого применяют материалы, коэффициент теплопроводности которых при температурах 50.. 10°С меньше 0,2 Вт/(м ■ °С).Многие теплоизоляционные материалы берут в их естественном состоянии, например, асбест, слюда, торф, земля, но большинство получают в результате специальной обработки естественных материалов и представляют собой различные смеси.
При высоких температурах изолируемого объекта применяют
многослойную изоляцию: сначала ставят материал, выдерживающий
высокую температуру (высокотемпературный слой), а затем уже бо
лее эффективный материал, с точки зрения теплоизоляционных
свойств. Толщину высокотемпературного слоя выбирают с учетом
того, чтобы температура на его поверхности не превышала предель
ную температуру следующего слоя. I
224 (
Теплозащитные экраны применяют для локализации источников лучистой теплоты, уменьшения облученности на рабочих местах и снижения температуры поверхностей, окружающих рабочее место. Ослабление теплового потока за экраном обусловлено его поглотительной и отражательной способностью. В зависимости от того, какая способность экрана более выражена, различают теплоотражаю-щие, теплопоглощающие и теплоотводящие экраны. По степени прозрачности экраны делят на три класса: непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные.
К первому классу относят металлические водоохлаждаемые и фу-терированные асбестовые, альфолиевые, алюминиевые экраны; ко второму — экраны из металлической сетки, цепные завесы, экраны из стекла, армированного металлической сеткой; все эти экраны могут орошаться водяной пленкой. Третий класс составляют экраны из различных стекол: силикатного, кварцевого и органического, бесцветного, окрашенного и металлизированного, пленочные водяные завесы, свободные и стекающие по стеклу, вододисперсные завесы.
При воздействии на работающего теплового облучения интенсивностью 0,35 кВт/м2 и более, а также 0,175...0,35 кВт/м2 при площади излучающих поверхностей в пределах рабочего места более 0,2 м2 применяют воздушное душирование (подачу воздуха в виде воздушной струи, направленной на рабочее место). Воздушное душирование устраивают также для производственных процессов с выделением вредных газов или паров и при невозможности устройства местных укрытий.
Охлаждающий эффект воздушного душирования зависит от разности температур тела работающего и потока воздуха, а также от скорости обтекания воздухом охлаждаемого тела. Для обеспечения на рабочем месте заданных температур и скоростей воздуха ось воздушного потока направляют на грудь человека горизонтально или под углом 45°, а для обеспечения допустимых концентраций вредных веществ ее направляют в зону дыхания горизонтально или сверху под углом 45°.
В потоке воздуха из душирующего патрубка должны быть обеспечены равномерная скорость и одинаковая температура. Расстояние от кромки душирующего патрубка до рабочего места должно быть не менее 1 м. Минимальный диаметр патрубка принимают равным 0,3 м; при фиксированных рабочих местах расчетную ширину рабочей площадки принимают равной 1 м.
При душировании по способу ниспадающего потока воздух подают на рабочее место сверху с минимально возможного расстояния струей большого сечения и с максимальной скоростью. Душирование По способу ниспадающего потока требует меньшего расхода воздуха и
15 Белов 225
Рис 911 Схемы воздушных завес а — с нижней подачей воздуха, б — односторонних, в — двусторонних
меньшей степени его охлаждения по сравнению с обычными воздушными душами, что позволяет в большинстве случаев обходиться испарительным (адиабатическим) охлаждением воздуха рециркуляционной водой.
При интенсивности облучения свыше 2,1 кВт/м2 воздушный душ не может обеспечить необходимого охлаждения. В этом случае надо по возможности уменьшить облучение, предусматривая теплоизоляцию, экранирование или водовоздушное душирова-н и е . Это позволяет, наряду с усилением конвективного теплообмена, увеличить и теплоотдачу организма путем испарения влаги с поверхности тела и одежды. Для периодического охлаждения рабочих устраивают радиационные кабины, комнаты отдыха.
Воздушные завесы предназначены для защиты от прорыва холодного воздуха в помещение через проемы здания (ворота, двери и т. п) Воздушная завеса представляет собой воздушную струю, направленную под углом навстречу холодному потоку воздуха. Она выполняет роль воздушного шибера, уменьшая прорыв холодного воздуха чере3 проемы. Согласно СНиП 2.04.05—91, воздушные завесы необходимо устанавливать у проемов отапливаемых помещений при температур6 наружного воздуха -15°С и ниже.
Применяют несколько основных схем воздушных завес. Завесыс нижней подачей (рис. 9.11, а) наиболее экономичны по расходу воЗ' духа и рекомендуются в том случае, когда недопустимо понижен^
226
температуры вблизи проемов. Для проемов небольшой ширины рекомендуется схема, показанная на рис. 9 11,6 Схему с двусторонним боковым направлением струй (рис. 9.11, в) используют в тех случаях, когда возможна остановка транспорта в воротах.
Количество и температуру воздуха для завесы определяют расчетным путем, причем температура нагрева воздуха для воздушных завес ворот принимается не более 70°С, для дверей — не более 50°С.
Воздушные оазисы предназначены для улучшения метеорологических условий труда (чаще отдыха на ограниченной площади). Для этого разработаны схемы кабин с легкими передвижными перегородками, которые затапливаются воздухом с соответствующими параметрами.
Мероприятия по профилактике неблагоприятного воздействия холода должны предусматривать предупреждение выхолаживания производственных помещений, использование средств индивидуальной защиты (респираторы, противогазы, спецодежда), подбор рационального режима труда и отдыха. Спецодежда должна быть воздухо- и влагонепроницаемой (хлопчатобумажная, льняная, грубошерстное сукно), иметь удобный покрой. Для работы в экстремальных условиях (ликвидация пожаров и др.) применяют специальные костюмы, обладающие повышенной теплосветоотдачей. Для защиты головы от излучения применяют дюралевые, фибровые каски, войлочные шляпы; для защиты глаз — очки темные или с прозрачным слоем металла, маски с откидным экраном.
Важным фактором, способствующим повышению работоспособности рабочих в горячих цехах, является рациональный режим труда и отдыха. Он разрабатывается применительно к конкретным условиям работы. Частые короткие перерывы более эффективны для поддержания работоспособности, чем редкие, но продолжительные При физических работах средней тяжести на открытом воздухе с температурой до 25°С внутренний режим предусматривает 10-минутные перерывы после 50.. .60 мин работы; при температуре наружного воздуха 25...33°С рекомендуется 5-минутный перерыв После 45 мин работы и разрыв рабочей смены на 4.. .5 ч на период наиболее жаркого времени.
При кратковременных работах в условиях высоких температур (тушении пожаров, ремонте металлургических печей), где температура достигает 8О...1ОО°С, большое значение имеет тепловая трениров-^ Устойчивость к высоким температурам может быть в некоторой Степени повышена с использованием фармакологических средств 'Дибазола, аскорбиновой кислоты, смеси этих веществ и глюкозы), дыхания кислорода, аэроионизации.
227
При нефиксированных рабочих местах и работе на открытом воздухе в холодных климатических условиях организуют специальные помещения для обогревания. При неблагоприятных метеорологических условиях — температуре воздуха — 10°С и ниже — обязательны перерывы на обогрев продолжительностью 10...15 мин каждый час. При температуре наружного воздуха — 30...— 45°С 15-минутные перерывы на отдых организуются каждые 60 мин от начала рабочей смены и после обеда, а затем через каждые 45 мин работы. В помещения для обогрева необходимо предусматривать возможность питья горячего чая.
9.3. ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ 9.3.1. Параметры и устройство освещения
Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.
Ощущение зрения происходит под воздействием видимого излучения (света), которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38...0,76 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0,555 мкм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:
световой поток Ф — часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);
сила света J — пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока йФ, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла dn, к величине этого угла; / = йФ/dn, измеряется в кан-делах (кд);
освещенность Е — поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока йФ, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м2), к ее площади; Е= йФ/dS; измеряется в люксах (лк);
яркость В поверхности под углом а к нормали — это отношение .хилы света dJa, излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверх'
228
ности, на плоскость, перпендикулярную этому направлению; В = = dJa/(dScosa); измеряется в кд • м~~2.
Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели, как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, видимость, показатель ослепленности, спектральный состав света.
Фон — это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения р) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф^ к падающему на нее световому потоку Фпад, р = Фогр/Фпад. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,2...0,95; при р > 0,4 фон считается светлым; при р = 0,2...0,4 — средним и при р < 0,2 — темным.
Контраст объекта с фоном к — степень различения объекта и фона — характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины, риски или других элементов) и фона; к = (Д^ — Вф)/Воб (при В& > 2?ф) считается большим, если к > 0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при к= 0,2...0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при к < 0,2 (объект слабо заметен на фоне).
Коэффициент пульсации освещенности кЕ — это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока
кп = 100(£тах - Етп)/(2Еср),
где Етт, Етт, Еср — максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп кЕ = 25...65 %, для обычных ламп накаливания кЕ = 7 %, для галогенных ламп накаливания кЕ = 1 %.
Видимость Охарактеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т. е. V- /c/fcnop, где к„ор — пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым на этом фоне.
Показатель ослепленности Ро — критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,
229
где Vx и V2 — видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.
Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т. п.
При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющимся в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и комбинированное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.
Конструктивно естественное освещение подразделяют на боковое (одно- и двустороннее), осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее — через световые проемы в кровле и перекрытиях; комбинированное — сочетание верхнего и бокового освещения.
Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов — общее и комбинированное. Систему общего освещения применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные, гальванические цехи), а также в административных, конторских и складских помещениях Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).
При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных, контрольных) в местах, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность производственного травматизма.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.
Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения
230
транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.
Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т. д. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять 5 % нормируемой освещенности рабочего освещения, но не менее 2 лк.
Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключении рабочего освещения; организуется в местах, опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работают более 50 чел. Минимальная освещенность на полу основных проходов и на ступеньках при эвакуационном освещении должна быть не менее 0,5 лк, на открытых территориях — не менее 0,2 лк.
Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Наименьшая освещенность в ночное время 0,5 лк.
Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности либо на безопасный путь эвакуации.
Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений. Бактерицидное облучение («освещение») создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания. Наибольшей бактерицидной способностью обладают ультрафиолетовые лучи с Я, = 0,254...0,257 мкм. Эритемное облучение создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения) Максимальное эритемное воздействие оказывают электромагнитные лучи с А, = 0,297 мкм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.
Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объекта за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда. Так, при выполнении отдельных операций на главном конвейере сборки автомобилей при повышении освещенности с 30 до 75 лк производительность труда повысилась на 8 %, до
231
100 лк — на 28 % (по данным проф. А.Л. Тарханова). Дальнейшее повышение освещенности практически не дает повышения производительности.
При организации производственного освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах. Перевод взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения и соответственно к снижению производительности труда. Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и оборудования способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения работающего.
Производственное освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения работающего резких теней. Наличие резких теней искажает размеры и формы объектов различения и тем самым повышает утомляемость, снижает производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеи-вающими молочными стеклами, при естественном освещении, используя солнцезащитные устройства (жалюзи, козырьки и др.).
Для улучшения видимости объектов в поле зрения работающего должна отсутствовать прямая и отраженная блескость. Блескостъ — это повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т. е. ухудшение видимости объектов. Блескость ограничивают уменьшением яркости источника света, правильным выбором защитного угла светильника, увеличением высоты подвеса светильников, правильным направлением светового потока на рабочую поверхность, а также изменением угла наклона рабочей поверхности. Там, где это возможно, блестящие поверхности следует заменять матовыми.
Колебания освещенности на рабочем месте, вызванные, например, резким изменением напряжения в сети, обусловливают переадаптацию глаза, приводя к значительному утомлению. Постоянство освещенности во времени достигается стабилизацией плавающего напряжения, жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп.
При организации производственного освещения следует выбирать необходимый спектральный состав светового потока. Это требование особенно существенно для обеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов. Оптимальный спектральный состав обеспечивает естественное ос-
232
вещение. Для создания правильной цветопередачи применяют монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.
Осветительные установки должны быть удобны и просты в эксплуатации, долговечны, отвечать требованиям эстетики, электробезопасности, а также не должны быть причиной возникновения взрыва или пожара. Обеспечение указанных требований достигается применением защитного зануления или заземления, ограничением напряжения питания переносных и местных светильников, защитой элементов осветительных сетей от механических повреждений и т. п.
Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы — газоразрядные лампы и лампы накаливания. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядныхушлшахизлучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.
При выборе и сравнении источников света друг с другом пользуются следующими параметрами: номинальное напряжение питания U(В); электрическая мощность лампы Р(Вт); световой поток, излучаемый лампой Ф (лм), или максимальная сила света /(кд); световая отдача \\i = Ф/Р (лм/Вт), т. е. отношение светового потока лампы к ее электрической мощности; срок службы лампы и спектральный состав света.
Благодаря удобству в эксплуатации, простоте в изготовлении, низкой инерционности при включении, отсутствии дополнительных пусковых устройств, надежности работы при колебаниях напряжения и при различных метеорологических условиях окружающей среды лампы накаливания находят широкое применение в промышленности. Наряду с отмеченными преимуществами лампы накаливания имеют и существенные недостатки: низкая световая отдача (для ламп общего назначения ц> = 7...20 лм/Вт), сравнительно малый срок службы (до 2,5 тыс. ч), в спектре преобладают желтые и красные лучи, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света.
В последние годы все большее распространение подучают галоидные лампы — лампы накаливания с йодным циклом. Наличие в колбе паров йода позволяет повысить температуру накала нити, т. е. световую отдачу лампы (до 40 лм/Вт). Пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания, соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя распылению вольфрамовой нити и уве-
233
личивая срок службы лампы до 3 тыс. ч. Спектр излучения галоидной лампы более близок к естественному.
Основным преимуществом газоразрядных ламп перед лампами накаливания является большая световая отдача 40...ПО лм/Вт. Они имеют значительно больший срок службы, который у некоторых типов ламп достигает 8...12 тыс. ч. От газоразрядных ламп можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары металлов, люминоформ. По спектральному составу видимого света различают лампы дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого цвета (ЛБ).
Основным недостатком газоразрядных ламп является пульсация светового потока, что может привести к появлению стробоскопического эффекта, заключающегося в искажении зрительного восприятия. При кратности или совпадении частоты пульсации источника света и обрабатываемых изделий вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажается направление и скорость движения, что делает невозможным выполнение производственных операций и ведет к увеличению опасности травматизма. К недостаткам газоразрядных ламп следует отнести также длительный период раз-горания, необходимость применения специальных пусковых приспособлений, облегчающих зажигание ламп; зависимость работоспособности от температуры окружающей среды. Газоразрядные лампы могут создавать радиопомехи, исключение которых требует специальных устройств.
При выборе источников света для производственных помещений необходимо руководствоваться общими рекомендациями: отдавать предпочтение газоразрядным лампам как энергетически более экономичным и обладающим большим сроком службы; для уменьшения первоначальных затрат на осветительные установки и расходов на их эксплуатацию необходимо по возможности использовать лампы наибольшей мощности, но без ухудшения при этом качества освещения.
Создание в производственных помещениях качественного и эффективного освещения невозможно без рациональных светильников. Электрический светильник — это совокупность источника света и осветительной арматуры, предназначенной для перераспределения излучаемого источником светового потока в требуемом направлении, предохранения глаз рабочего от слепящего действия ярких элементов источника света, защиты источника от механических повреждений, воздействия окружающей среды и эстетического оформления помещения.
234
Рис 9.12. Кривые распределения
силы света в пространстве: 1 — широкая, 2 — равномерная; 3 — глубо-
Рис. 9.13. Защитный угол светильника:
а —с лампой накаливания; б—с люминесцентными лампами
Для характеристики светильника с точки зрения распределения I светового потока в пространстве строят график силы света в поляр-|ной системе координат (рис. 9.12). Степень предохранения глаз работников от слепящего действия источника света определяют защитным углом светильника. Защитный угол — это угол между горизонталью, соединяющей нить накала (поверхность лампы) с противоположным краем отражателя (рис. 9.13). Важной характеристикой светильника является его коэффициент полезного действия — отношение фактического светового потока светильника Фф к световому потоку помещенной в него лампы Фп, т. е. ясв = Фф/Фп.
По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света. Конструкция све-
Рис. 9.14. Основные типы светильников:
о — «Универсалы»; 6— «Глубокоимучатель», в —«Люцета»; г—«Молочный шарик»; д — взрывобезопасный типа ВЗГ; е — типа ОД; ж — типа ПВЛП
тильника должна надежно защищать источник света от пыли, воды и других внешних факторов, обеспечивать электро-, пожаро- и взрыво-безопасность, стабильность светотехнических характеристик в данных условиях среды, удобство монтажа и обслуживания, соответствовать эстетическим требованиям. В зависимости от конструктивного исполнения различают светильники открытые, защищенные, закрытые, пылепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные, взры-вобезопасные. На рис. 9.14 приведены некоторые наиболее распространенные типы светильников (а — д — для ламп накаливания, е — ж — для газоразрядных ламп).
9.3.2. Нормирование и расчет освещения
Естественное и искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП 23-05—95 в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном. Характеристика зрительной работы определяется наименьшим размером объекта различения (например, при работе с приборами — толщиной линии градуировки шкалы, при чертежных работах — толщиной самой тонкой линии). В зависимости от размера объекта различения все виды работ, связанные со зрительным напряжением, делятся на восемь разрядов, которые, в свою очередь, в зависимости от фона и контраста объекта с фоном делятся на четыре под-разряда.
Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью Етт) и качественными показателями (показателями ослепленности и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещенности &Е). Принято раздельное нормирование искусственного освещения в зависимости от применяемых источников света и системы освещения. Нормативное значение освещенности для газоразрядных ламп при прочих равных условиях из-за их большей светоотдачи выше, чем для ламп накаливания. При комбинированном освещении доля общего освещения должна быть не менее 10 % нормируемой освещенности. Эта величина должна быть не менее 150 лк для газоразрядных ламп и 50 лк для ламп накаливания.
Для ограничения слепящего действия светильников общего освещения в производственных помещениях показатель ослепленности не должен превышать 20...80 единиц в зависимости от продолжительности и разряда зрительной работы. При освещении производственных помещений газоразрядными лампами, питаемыми переменным током промышленной частоты 50 Гц, глубина пульсаций не должна
236
Превышать 10...20 % в зависимости от характера выполняемой работы.
При определении нормы освещенности следует учитывать также ряд условий, вызывающих необходимость повышения уровня освещенности, выбранного по характеристике зрительной работы. Увеличение освещенности следует предусматривать, например, при повышенной опасности травматизма или при выполнении напряженной зрительной работы I... IV разрядов в течение всего рабочего дня. В некоторых случаях следует снижать норму освещенности, например, при кратковременном пребывании людей в помещении.
Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому в качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина — коэффициент естественной освещенности КЕО, не зависящий от вышеуказанных параметров. КЕО — это отношение освещенности в данной точке внутри помещения Евн к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Ен, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах, т.е. КЕО = \00Ет/Ен.
Принято раздельное нормирование КЕО для бокового и верхнего естественного освещения. При боковом освещении нормируют минимальное значение КЕО в пределах рабочей зоны, которое должно быть обеспечено в точках, наиболее удаленных от окна; в помещениях с верхним и комбинированным освещением — по усредненному КЕО в пределах рабочей зоны. Нормированное значение КЕО с учетом характеристики зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий на территории страны
Ек - КЕОт,
где КЕО — коэффициент естественной освещенности; т — коэффициент светового климата, определяемый в зависимости от района расположения здания на территории страны и ориентации здания относительно сторон света; коэффициент т определяют по таблицам СНиП 23-05-95.
Совмещенное освещение допускается для производственных помещений, в которых выполняются зрительные работы'1-го и 11-го разрядов; для производственных помещений, строящихся в северной Климатической зоне страны; для помещений, в которых по условиям технологии требуется выдерживать стабильными параметры воздушной среды (участки прецизионных металлообрабатывающих станков, электропрецизионного оборудования). При этом общее искусствен-
237
ное освещение помещений должно обеспечиваться газоразрядными лампами, а нормы освещенности повышаются на одну ступень.
Основной задачей светотехнических расчетов является: для естественного освещения определение необходимой площади световых проемов; для искусственного — требуемой мощности электрической осветительной установки для создания заданной освещенности.
При естественном боковом освещении требуемая площадь световых проемов (м2):
где Sn — площадь пола помещений, м2; S0K — коэффициент световой активности оконного проема; к2а — коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями; к3 — коэффициент запаса; определяется с учетом запыленности помещения, расположения стекол (наклонно, горизонтально, вертикально) и периодичности очистки; р — коэффициент, учитывающий влияние отраженного света; определяется с учетом геометрических размеров помещения, светопроема и значений коэффициентов отражения стен, потолка, пола; х^щ — общий коэффициент светопропускания; определяется в зависимости от коэффициента светопропускания стекол, потерь света в переплетах окон, слоя его загрязнения, наличия несущих и солнцезащитных конструкций перед окнами.
При выбранных светопроемах действительные значения коэффициента естественного освещения для различных точек помещения рассчитывают с использованием графоаналитического метода Дани-люка по СНиП 23-05—95.
При проектировании искусственного освещения необходимо выбрать тип источника света, систему освещения, вид светильника; наметить целесообразную высоту установки светильников и размещения их в помещении; определить число светильников и мощность ламп, необходимых для создания нормируемой освещенности на рабочем месте, и в заключение проверить намеченный вариант освещения на соответствие его нормативным требованиям.
Расчет общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности выполняется методом коэффициента использования светового потока. Световой поток (лм) одной лампы или группы люминесцентных ламп одного светильника
Фк = EHSzk3/(n4*),
где Ен — нормируемая минимальная освещенность по СНиП 23-05—95, лк; S— площадь освещаемого помещения, м2; z — коэф-
238
фициент неравномерности освещения; обычно z = 1,1...1,2; к3 — коэффициент запаса, зависящий от вида технологического процесса и типа применяемых источников света; обычно к3 = 1,3... 1,8; и — число светильников в помещении; г)и — коэффициент использования светового потока.
Коэффициент использования светового потока, давший название методу расчета, определяют по СНиП 23-05—95 в зависимости от типа светильника, отражательной способности стен и потолка, размеров помещения, определяемых индексом помещения
j = AB/[H{A + B)\,
где Аи В — длина и ширина помещения в плане, м; Н — высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.
По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 2239—79* и ГОСТ 6825—91 выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют необходимую электрическую мощность. При выборе лампы допускается отклонение светового потока от расчетного в пределах 10...20 %.
Для поверочного расчета местного освещения, а также для расчета освещенности конкретной точки наклонной поверхности при общем локализованном освещении применяют точечный метод. В основу точечного метода положено уравнение
ЕА = Iacosa/r,
где ЕА — освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А, лк; 1а — сила света в направлении от источника к расчетной точке А; определяется по кривой распределения светового потока выбираемого светильника и источника света; а — угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точку А; г — расстояние от светильника до точки А, м.
Учитывая, что г = Н/сош и вводя коэффициент запаса к3, получим ЕА = Iacos3a/(Hk3). Критерием правильности расчета служит неравенство ЕА > Ен.
9.4. ЦВЕТОВОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ
Рациональное цветовое оформление производственного интерьера — действенный фактор улучшения условий труда и жизнедеятельности человека. Установлено, что цвета могут воздействовать на человека по-разному: одни цвета успокаивают, а другие раздражают.
239
Красный цвет стимулирует нервные центры, заряжает энергией печень и мышцы, вызывает у человека условный рефлекс, направленный на самозащиту. Однако при длительном воздействии может вызвать усталость и учащение сердцебиения. Красный цвет противопоказан при гипертонии, воспалительных процессах, плохо воздействует он и на ярко-рыжих людей. Оранжевый воспринимается людьми так же, как горячий, он согревает, бодрит, стимулирует к активной деятельности.
Желтый и лимонный цвета активизируют двигательные центры, генерируют энергию мышц, стимулируют и очищают печень, располагают к хорошему настроению. Противопоказаны при повышенной температуре тела, перевозбуждении, воспалительных процессах и зрительных галлюцинациях.
Зеленый цвет покоя и свежести, устраняет спазмы кровеносных сосудов и понижает кровяное давление, успокаивающе действует на нервную систему, а в сочетании с желтым благотворно влияет на настроение.
Синий и голубой цвета свежи и прозрачны, кажутся легкими, воздушными, обладают противомикробным действием. Под их воздействием уменьшается физическое напряжение, они могут регулировать ритм дыхания, успокаивать пульс. Однако следует помнить, что темно-синий цвет при длительном воздействии на человека может вызвать усталость и депрессию.
Черный цвет — мрачный и тяжелый, резко снижает настроение. Белый цвет — холодный, однообразный, способный вызвать апатию.
Разностороннее эмоциональное воздействие цвета на человека позволяет широко использовать его в гигиенических целях. Поэтому при оформлении интерьера производственного помещения цвет используют как композиционное средство, обеспечивающее гармоническое единство помещения и технологического оборудования, как фактор, создающий оптимальные условия зрительной работы и способствующий повышению работоспособности; как средство информации, ориентации и сигнализации для обеспечения безопасности труда.
Поддержание рациональной цветовой гаммы в производственных помещениях достигается правильным выбором осветительных установок, обеспечивающих необходимый световой спектр. В процессе эксплуатации осветительных установок необходимо предусматривать регулярную очистку от загрязнений светильников и остекленных проемов, своевременную замену отработавшей свой срок службы лампы, контроль напряжений питания осветительной сети, регулярную и рациональную окраску стен, потолка, оборудования.
Сроки очистки светильников и остекления зависят от степени запыленности помещения: для помещений с незначительными выделе- |
240
ниями пыли — 2 раза в год; со значительным выделением пыли — 4... 12 раз в год. Для удобства и безопасности очистки осветительных установок применяют передвижные тележки, телескопические лестницы, подвесные люльки. При высоте подвеса светильников до 5 м допускается обслуживание их с приставных лестниц и стремянок. Очищать светильники следует при отключенном питании.
» Контрольные вопросы к главе 9
1. Каково основное назначение промышленной вентиляции? 2. В чем различие естественной и механической вентиляций? 3. В чем основное отличие аэрации от инфильтрации?
4. Какие виды механической вентиляции Вы знаете? Назовите область примене
ния отдельных видов вентиляции.
5. В каких производственных помещениях следует устраивать приточную (вытяж
ную) вентиляцию?
6. Как определить потребный воздухообмен при наличии в воздухе помещений
«однонаправленных» или «разнонаправленных» вредных выделений?
-
Чем отличается промышленная вентиляция от системы кондиционирования
воздуха? -
Назовите качественные и количественные показатели освещения.
9. Каким параметром нормируется искусственное (естественное) освещение? От
каких факторов зависит его численное значение?
10. Перечислите основные технические характеристики источников света.
11. Назовите основные технические характеристики электрических светильников.
Глава 10
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЧИСТОТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
10.1. ЗАЩИТА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
1>