 |
Системы и виды производственного освещения
|
|
|
|
При освещении производственных помещений используют:
естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода;
искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света;
совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.
Конструктивно естественное освещение подразделяют на боковое, верхнее и комбинированное (сочетание верхнего и бокового освещения).
Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть трех видов — общее, местное и комбинированное.
Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность производственного травматизма.
Основные требования к производственному освещению. Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда.
Осветительные установки должны быть удобны и просты в эксплуатации, долговечны, отвечать требованиям эстетики, электробезопасности, а также не должны быть причиной возникновения взрыва или пожара.
Нормирование освещения. Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью) и качественными показателями (показателями ослепленности, коэффициентом пульсации освещенности). Нормирование производится в соответствии со строительными нормами и правилами СНиП 23-05-95 от 20 апреля 1995 года.
|
|
|
В качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина—коэффициент естественной освещенности КЕО – это отношение освещенности в данной точке внутри помещения к одновременному значению наружной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах:
| КЕО = (Е×100)/Енар % | (3.7) |
Источники света и осветительные приборы. Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы – газоразрядные лампы и лампы накаливания.
Светильник, световой прибор, состоящий из источника света и осветительной арматуры; предназначен для освещения помещений, открытых пространств, отдельных предметов.
При выборе источников света для производственных помещений необходимо руководствоваться общими рекомендациями: отдавать предпочтение газоразрядным лампам как энергетически более экономичным и обладающим большим сроком службы.
По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света.
В качестве источника искусственного света для освещения производственных помещений применяются газоразрядные лампы и лампы накаливания.
По экономическим и светотехническим характеристикам преимущество следует отдавать газоразрядным лампам. У них в 5...10 раз выше световая отдача (до 200 лм/Вт), в 5...10 раз больше срок службы (до 15000 ч), чем у ламп накаливания. Однако они имеют и недостатки: пульсацию освещенности, напряжение зажигания, превышающее напряженность сети, длительный период зажигания. Эти недостатки в значительной мере устраняются применением пускорегулирующей аппаратуры.
Совокупность источника излучения (лампы) и аппаратуры образует осветительный прибор. Осветительный прибор должен создавать световой поток благоприятного спектрального состава, быть экономичным и безопасным.
|
|
|
Осветительные приборы ближнего действия называются светильниками, а дальнего — прожекторами. В зависимости от условий применения светильники могут быть открытыми, закрытыми, газо-, водо-, пыленепроницаемыми и др.
Осветительные приборы за счет наличия арматуры испускают в окружающую среду меньшую величину светового потока Фс, чем сам источник света Фл Отношение этих величин определяет КПД светильника, т. е.:
| η = Фс/Фл | (3.8) |
Для оценки различных светильников применяемых водних и тех же условиях (одинаковая высота подвеса, одинаковая площадь освещения и т. п.), можно использовать характеристику Ψ отношения освещенности Е, создаваемой на рабочем месте, к мощности Р источника светильника (Ψ измеряется в лк/Вт).
| Ψ = E/P | (3.9) |
Для создания нормальных условий освещения большое значение имеет распределение яркости на рабочем месте и в окружающем его пространстве.
Цветовое оформление производственного интерьера. 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. Например, красный цвет – возбуждающий, горячий, вызывает у человека условный рефлекс, направленный на самозащиту.
Оранжевый воспринимается людьми так же как горячий, он согревает, бодрит, стимулирует к активной деятельности.
Желтый – теплый, веселый, располагает к хорошему настроению.
Зеленый – цвет покоя и свежести, успокаивающе действует на нервную систему, а в сочетании с желтым благотворно влияет на настроение.
Синий и голубой цвета свежи и прозрачны, кажутся легкими, воздушными. Под их воздействием уменьшается физическое напряжение, они могут регулировать ритм дыхания, успокаивать пульс.
Черный цвет – мрачный и тяжелый, резко снижает настроение.
Белый цвет – холодный, однообразный, способный вызывать апатию.
3.4. Влияние шума на жизнедеятельность
К энергетическим загрязнениям среды обитания относят вибрационное и акустическое воздействия, а также электромагнитные поля.
|
|
|
Шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.
Шум относится к акустическим колебаниям. Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред.
Человеческое ухо воспринимает акустические колебания, лежащие в пределах от 20 до 20 000 Гц, такие колебания называют звуковыми колебаниями.
Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называют инфразвуковыми,
Акустические колебания с частотой выше 20 кГц называют ультразвуковыми.
Инфразвуковые и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются.
Звуковой диапазон разделяют на:
низкочастотный (20...400 Гц),
среднечастотный (400... 1000 Гц)
высокочастотный (свыше 1000 Гц).
Звуковые волны переносят энергию. Для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды вводят понятие «интенсивность звука». Это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени. Интенсивность звука I, Вт/м2.
Человеческое ухо и многие акустические приборы реагируют не на интенсивность звука, а на звуковое давление (р).
Звуковое давление — это дополнительное давление, возникающее в газе или жидкости при движении там звуковой волны.
При расчетах уровня шума используют величину интенсивности звука, а для оценки воздействия шума на человека — уровень звукового давления.
В соответствии с законом Вебера-Фехнера прирост силы ощущения слухового анализатора пропорционален логарифму отношения энергий двух сравниваемых раздражений.
| L = K × ln(IФ/Iкритерий), | (3.10) |
где Е – прирост силы ощущения;
Iф – интенсивность раздражителя;
Iкритерий – критерий интенсивности раздражения.
Поэтому для характеристики уровня шума используют не значения интенсивности звука и звукового давления, которыми неудобно оперировать, а их логарифмические значения, называемые уровнем интенсивности звука, или уровнем звукового давления. Уровень интенсивности звука L измеряется в дБ.
Предусмотрены два метода нормирования шума:
|
|
|
по предельному спектру шума
по эквивалентному уровню шума (по предельно допустимому уровню шума), дБА.
Предельный спектр шума - это совокупность нормативных значений звукового давления на следующих стандартных среднегеометрических частотах: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Нормирование по предельному спектру шума является основным для постоянных шумов.
Метод нормирования по предельно допустимому уровню шума основан на измерении шума по стандартной «шкале А» шумомера. Эта шкала имитирует частотную чувствительность человеческого уха. Уровень шума, измеренный по «шкале А» шумомера, обозначается дБА.
Постоянные шумы предпочтительно характеризовать по предельному спектру шума, а непостоянные — только по предельно допустимому уровню шума.
Шум с уровнем звукового давления до 30...35 дБ привычен для человека и не беспокоит его.
Повышение уровня шума до 40...70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, и при длительном действии может быть причиной неврозов.
Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха — профессиональной тугоухости.
Звуки, уровень которых превышает 120...130 дБ, вызывают болевое ощущение и повреждения в слуховом аппарате человека (акустическая травма).
При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия.
При уровне шума более 160 дБ возможен смертельный исход.
Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя – порог слышимости, верхняя – порог болевого ощущения.
Болевым порогом принято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м2. Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания).
Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы, из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы.
Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни.
Постоянное воздействие шума на организм человека может привести к патологическим изменениям, называемым шумовой болезнью (является профессиональным заболеванием).
Ультразвук как упругие волны не отличается от слышимого звука, однако, частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний вследствие трансформации энергии в теплоту.
|
|
|
Ультразвуковой диапазон частот делится на два поддиапазона:
низкочастотный (20...100 кГц);
высокочастотный (100 кГц...1000 МГц).
Ультразвук передается либо через воздушную среду, либо контактным путем через тело, жидкую и твердую среды.
Контактный путь передачи ультразвука наиболее опасен для организма человека. Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности.
Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.
Инфразвук – область акустических колебаний с частотой ниже 16...20 Гц. В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев – с низкочастотной вибрацией.
Источники инфразвука могут быть как естественного происхождения (обдувание ветром строительных сооружений и водной поверхности), так и антропогенного (подвижные механизмы с большими поверхностями – виброплощадки; ракетные двигатели, ДВС большой мощности, газовые турбины, транспортные средства).
Инфразвук оказывает негативное влияние на органы слуха, вызывая утомление, чувство страха, головные боли и головокружения, а также снижает остроту зрения. Особенно неблагоприятно воздействие на организм человека инфразвуковых колебаний с частотой 4... 12 Гц.
При воздействии инфразвука на организм могут возникать неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения: нарушения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе.
Характеристиками ультразвуковых и инфразвуковых колебаний как представителей звуковых волн являются уровень интенсивности (Вт/м2), уровень звукового давления (Па) и частота (Гц).
3.5. Влияние вибрации на жизнедеятельность
Под вибрациями понимают малые механические колебания, возникающие в упругих телах или в телах, находящихся под воздействием переменного физического поля.
Вибрации обладают высокой биологической активностью. Сила ответных реакций определяется не только силой энергетического воздействия, но и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы.
Между воздействующей вибрацией и ответными реакциями организма нет линейной зависимости. Причина этого заключается в резонансе, наступающем при совпадении собственных частот колебания внутренних органов с частотой внешней вибрации.
Длительное систематическое воздействие вибрации приводит к развитию вибрационной болезни, которая включена в список профессиональных заболеваний. Эта болезнь диагностируется, как правило, у работающих на производстве.
В условиях населенных мест вибрационная болезнь не регистрируется, несмотря на наличие многих источников вибрации (наземный и подземный транспорт, промышленные источники и др.).
Вибрации характеризуют:
частотой f = 1…2000 Гц;
амплитудой смещения уm, [метр];
амплитудой виброскорости Vm [м/с];
амплитудой виброускорения аm [м/с2].
На практике вместо амплитудных значений применяются действующие значения, то есть средние квадратичные значения мгновенных значений параметра. При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются:
средние квадратичные значения виброскорости (V);
логарифмические уровни виброскорости (LV);
средние квадратичные значения виброускорения (а);
логарифмические уровни виброускорения (La).
При гармонических колебаниях средние квадратичные значения виброскорости (V) и виброускорения (а) равны:
| (3.11) |
| (3.12) |
Логарифмический уровень виброскорости:
| LV = lg(V2/V02) [бел], или | (3.13) |
| LV = 10×lg(V2/V02) = 20×lg(V/V0) [децибел], | (3.14) |
| V0 = 5×10-8 м/с | |
| La = lg(a2/a02) [бел], или | (3.15) |
| Lа = 10×lg(a2/a02) = 20×lg(a/a0) [децибел] | (3.16) |
| a0 = 3×10-4 м/с2 |
Источниками вибраций в городской среде являются:
технологическое оборудование ударного действия;
рельсовый транспорт;
строительные машины и тяжелый автотранспорт.
Вибрации от этих источников распространяются по грунту. Протяженность зоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грунте. Чаще всего на расстоянии 50…60 м от магистралей рельсового транспорта вибрации затухают.
Зоны действия вибраций около кузнечно-прессовых цехов значительно больше и могут иметь радиус до 150…200 м.
Значительные вибрации и шум в жилых зданиях могут создавать расположенные в них технические устройства (насосы, лифты, трансформаторы и т. п.).
Глава 4. Влияние на деятельность человека неионизирующих электромагнитных излучений
Неионизирующие электромагнитные излучения. Влияние на деятельность человека электромагнитных полей промышленной частоты и радиоволн. Влияние на деятельность человека теплового и лазерного излучений.
4.1. Неионизирующие электромагнитные излучения
При ускоренном движении электрических зарядов возникают электромагнитные волны (f = 103…1024 Гц). Они делятся на:
радиоволны;
инфракрасное излучение;
видимый свет;
ультрафиолетовое излучение;
рентгеновское и гамма – излучения.
Первые четыре группы относят к неионизирующим электромагнитным волнам.
Источниками электромагнитных полей являются:
природные источники (космические лучи, излучение солнца, атмосферное электричество);
антропогенные источники (генераторы, трансформаторы, антенны, лазерные установки, микроволновые печи, компьютеры).
На предприятиях источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются линии электропередач, измерительные приборы, устройства защиты и автоматики, соединительные шины.
Скорость распространения ЭМИ постоянна и равна С = 3×108 м/с.
| С = λ×f | (4.1) |
| λ = С/f | (4.2) |
uде λ – длина волны, м.
f – частота, Гц;
f = 103 Гц λ = С/f = 3×108/103 = 3×105 м = 300 км;
f = 1024 Гц λ = С/f = 3×108/1024 = 3×10-16 м = 3×10-10 мкм.
Качественными характеристиками электромагнитных полей являются:
напряженность электрического поля Е, вольт на метр (В/м);
напряженность магнитного поля Н, ампер на метр (А/м);
плотность потока энергии J, ватт на метр квадратный (Вт/м2).
Большую часть спектра электромагнитных излучений (ЭМИ) составляют радиоволны, меньшую часть — колебания оптического диапазона (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучения).
В зависимости от частоты падающего электромагнитного излучения ткани организмов проявляют различные электрические свойства и ведут себя как проводник или как диэлектрик.
В зависимости от места и условий воздействия ЭМИ различают четыре вида облучения: профессиональное, непрофессиональное, облучение в быту и облучение, осуществляемое в лечебных целях, а по характеру облучения — общее и местное.
Степень и характер воздействия ЭМИ на организм определяются плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывный, прерывистый, импульсный),
Следствием поглощения энергии ЭМИ является тепловой эффект. Избыточная теплота, выделяющаяся в организме человека, отводится путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции; начиная с определенного предела, организм не справляется с отводом теплоты от отдельных органов и температура их может повышаться.
Воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь). Облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте). Помимо катаракты при воздействии ЭМИ возможны ожоги роговицы.
Острые нарушения при воздействии ЭМИ (аварийные ситуации) сопровождаются сердечно-сосудистыми расстройствами с обмороками, резким учащением пульса и снижением артериального давления.
В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую нагрузку.
В диапазоне частот 60 кГц...300 МГц интенсивность электромагнитного поля выражается предельно допустимой напряженностью электрического и магнитного полей.
Оптическое излучение
Инфракрасное излучение (ИК) — часть электромагнитного спектра с длиной волны λ = 0,78…1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект.
Инфракрасное излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение в пределах длин волн l от 1-2 мм до 0,74 мкм. Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении. Напр., слой воды в несколько см. непрозрачен для инфракрасного излучения.
Наиболее поражаемые у человека органы — кожный покров и органы зрения; при остром повреждении кожи возможны ожоги, усиление пигментации кожи; мутагенный эффект ИК - облучения.
Видимое излучение — диапазон электромагнитных колебаний 0,4…0,78 мкм. Излучение видимого диапазона при достаточных уровнях энергии также может представлять опасность для кожных покровов и органа зрения. Пульсации яркого света вызывают сужение полей зрения, оказывают влияние на состояние зрительных функций, нервной системы, общую работоспособность.
Широкополосное световое излучение больших энергий характеризуется световым импульсом, действие которого на организм приводит к ожогам открытых участков тела, временному ослеплению или ожогам сетчатки глаз.
Оптическое излучение видимого и инфракрасного диапазона при избыточной плотности может приводить к изменениям в сердечной мышце.
Ультрафиолетовое излучение (УФИ) -спектр электромагнитных колебаний с длиной волны 0,2...0,4 мкм.
Ультрафиолетовое излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение в пределах длин волн l=400-10 нм. различают ближнее ультрафиолетовое излучение (400-200 нм) и дальнее, или вакуумное (200-10 нм).(1 нм = 10-9 м).
Ультрафиолетовое излучение, составляющее приблизительно 5 % плотности потока солнечного излучения,— жизненно необходимый фактор, оказывающий благотворное стимулирующее действие на организм.
Ультрафиолетовое излучение искусственных источников (например, электросварочных дуг, плазмотронов) может стать причиной острых и хронических профессиональных поражений. Наиболее уязвимы глаза, причем страдает преимущественно роговица и слизистая оболочка.
Лазерное излучение (ЛИ) представляет собой особый вид электромагнитного излучения, генерируемого в диапазоне длин волн 0,1...1000 мкм. Отличие ЛИ от других видов излучения заключается в монохроматичности, когерентности и высокой степени направленности.
КОГЕРЕНТНОСТЬ (от лат. cohaerens — находящийся в связи), согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов. Если разность фаз 2 колебаний остается постоянной во времени или меняется по строго определенному закону, то колебания называются когерентными. Колебания, у которых разность фаз изменяется беспорядочно и быстро по сравнению с их периодом, называются некогерентными.
МОНОХРОМАТИЧЕСКИЙ СВЕТ, световые колебания одной частоты. Свет, близкий к монохроматическому свету, получают, выделяя спектральную линию или узкий участок спектра при помощи спектральных приборов (монохроматоров, светофильтров и др.). Свет высокой степени монохроматичности излучают лазеры, а также свободные атомы.
Степень повреждения кожи зависит от первоначально поглощенной энергии. Повреждения могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи.
Прямое облучение поверхности брюшной стенки вызывает повреждение печени, кишечника и других органов брюшной полости; при облучении головы возможны внутричерепные кровоизлияния.
4.2. Влияние на деятельность человека электромагнитных полей промышленной частоты
и радиоволн
Источниками электромагнитных полей являются любые установки и приборы, которые потребляют электрический ток.
|
|
|
