Охрана труда
 Скачать 5.35 Mb.
|
|
Наиболее распространена линейная молния, с которой многократно встречается любой человек. Она имеет вид извилистой разветвляющейся линии. Величина силы тока в канале линейной молнии составляет в среднем 60... 170 10 3 А, зарегистрирована молния с током 290 ∙ 10 3 А. Средняя молния несет энергию 250 кВт ч (900 МДж), имеются данные об энергии 2800 кВт ч (10 000 МДж). Для защиты от поражения молнией объектов промышленности, зданий и сооружений применяются молниеотводы. Молниеотвод состоит из трех основных частей: молниеприемника, воспринимающего удар молнии, токовода, соединяющего молниеприемник с заземлителем, через который ток молнии стекает в землю (рис. 3.145). Рисунок 3.145 Молниеотвод: 7 — молниеприемник; 2 — токовод; 3 — заземление; 4 — мачта Молниеприемники располагают на крышах, возвышенных местах и мачтах, вблизи защищаемого объекта. Наиболее распространены стержневые и тросовые молниеприемники. Они могут быть одиночными и групповыми. В окрестности молниеотвода образуется зона защиты — пространство, в пределах которого обеспечивается зашита строения или какого-либо другого объекта от прямого удара молнии. При одиночном стержневом молниеотводе с надежностью 99 % его зона представляет собой конус с высотой h 85 , 0 0 h (где h — высота расположения верхней части молниеприемника над поверхностью земли) и радиусом основания 0 h 0 r (рис. 3.146). Это справедливо для h< 150 м, что чаще всего имеет место. Рисунок 3.146 Определение защитной зоны одиночного молниеотвода При групповом молниеотводе зона действия каждого молниеотвода определяется аналогичным образом с учетом соотношения расстояния 1 между молниеотводами и их высотой. Минимальное расстояние с h от земли, на котором действует молниезащита (рис. 3.147), определяется из условия ; h l при 0 h с h ; h l h 2 при ) h 1 ( ) h 4 10 3 17 , 0 ( 0 h с h Рисунок 3.147 Определение защитной зоны группового молниеотвода Молниеприемники стержневых молниеотводов изготовляют из стали любого профиля, как правило круглого, сечением не менее 100 мм 2 и длиной не менее 200 мм. Для защиты от коррозии их окрашивают. Молниеприемники тросовых молниеотводов изготовляют из металлических тросов диаметром около 7 мм. Тоководы должны выдерживать нагрев при протекании очень больших токов разряда молнии в течение короткого промежутка времени, поэтому их делают из материалов с небольшим электрическим сопротивлением. Сечение тоководов на воздухе не должно быть менее 48 мм 2 , а в земле — 160 мм 2 . Если молниеотвод закреплен на крыше здания, то в качестве тоководов могут использоваться металлические конструкции и арматура здания, например металлическая лестница, расположенная с внешней стороны здания и ведущая на крышу. Тоководы должны надежно связаваться (лучше с помощью сварки) с молниеприемником и заземлителем. Заземлители — важнейший элемент в системе молниезащиты. В качестве заземлителя можно использовать зарытые в землю на глубину 2...2,5 м металлические трубы, плиты, мотки проволоки и сетки, куски металлической арматуры. Место расположения заземлителя должно ограждаться для защиты людей от поражения шаговым напряжением. 4.4 Обеспечение безопасности герметичных систем, работающих под давлением Для обеспечения надежной и безопасной работы герметичных систем и установок, находящихся под давлением, необходимо выполнять технические мероприятия по предупреждению аварий и взрывов. Конструкция установок должна обеспечивать их надежную и безопасную работу, возможность осмотра и очистки, промывки, продувки и ремонта, а также проведения необходимых испытаний. Все установки, работающие под давлением, маркируют. На маркировке указывают наименование завода-изготовителя, заводской номер установки, год изготовления и дату технического освидетельствования, общую массу установки, вместимость, рабочее и пробное давления, ставится клеймо завода. Емкости вы- сокого давления подлежат регистрации, регулярным техническим освидетельствованиям и испытаниям. Трубопроводы, баллоны, цистерны окрашивают в цвета, соответствующие их содержимому, и снабжают надписью с наименованием хранимого или транспортируемого вещества. Сосуды, работающие под давлением, должны быть оснащены: запорной и запорно-регулирующей арматурой; предохранительными устройствами; контрольными приборами для измерения давления и температуры. Для предотвращения чрезмерного повышения давления в сосуде служат предохранительные устройства, при срабатывании которых избыточное давление сбрасывается из сосуда или установки. Предохранительные устройства обязательно устанавливают на все установки и сосуды, работающие под давлением, за исключением малых объектов, например газовых баллонов. Поскольку от исправности предохранительного устройства зависит безопасная работа установки, часто предусматривают два устройства — одно рабочее, а другое контрольное. Предохранительные устройства имеют различное конструктивное исполнение, но наиболее распространены следующие: предохранительные устройства с разрушающимися мембранами (предохранительные мембраны); взрывные клапаны; предохранительные клапаны (пружинные, грузовые и др.). Предохранительные мембраны просты по конструкции и поэтому считаются самыми надежными из предохранительных устройств. Мембраны бывают разрывные, ломающиеся, срезные, хлопающие и др. Наиболее просты разрывные мембраны, изготовленные из тонколистового металлического проката (рис. 3.148). Рисунок 3.148 Разрывная мембрана: 1 — мембрана; 2 — коническая шайба; 3 — сбросная магистрвль; 4 — соединительные фланцы При нагружении рабочим давлением мембрана пластически деформируется и приобретает форму сферического сегмента. При превышении допустимого давления мембрана разрывается, и давление из сосуда сбрасывается, предотвращая тем самым его взрывное разрушение. Однако недостатком мембраны является то обстоятельство, что после ее разрыва оборудование остается открытым и необходимо останавливать технологический процесс, чтобы заменить мембрану. Взрывные клапаны (рис. 3.149) лишены этого недостатка, т. к. при сбросе давления запорный диск 2 вновь закрывается под действием пружины 3. Однако взрывные клапаны обладают невысокой герметичностью и применяются при невысоких рабочих давлениях, как правило, близких к нормальному. Рисунок 3.149 Взрывной клапан: 1 — защищаемый сосуд; 2 — запорный диск; 3 — пружина; 4 — кольцо; 5 — штанга Пружинные клапаны (рис. 3.150) обладают высокой герметичностью и могут применяться при высоких давлениях. Однако они менее надежны, подвержены воздействию агрессивных сред, могут забиваться отложениями рабочих сред, обладают большой инерционностью. Поэтому за ними требуется постоянный уход и контроль. Надзор за безопасностью установок высокого давления осуществляют органы Ростехнадзора. Рисунок 3.150 Пружинный клапан: 1 — регулировочный винт; 2 — пружина; 3 — клапан Контрольно-измерительные приборы. Каждый сосуд и самостоятельные полости с разными давлениями должны быть снабжены манометрами (приборами для измерения давления). Манометры должны иметь класс точности не ниже 2,5 — при рабочем давлении до 2,5 МПа и 1,5 — при рабочем давлении свыше 2,5 МПа. Регистрация, техническое освидетельствование и испытания сосудов и емкостей, работающих под давлением. Регистрации в органах Ростехнадзора не подлежат сосуды, работающие при температуре стенки не выше 200°С, у которых произведение РV (Р — давление в МПа, V — объем сосуда в м 3 ) не превышает 0,15, а также сосуды с температурой стенки свыше 200˚С, но с РV < 0,1. Остальные сосуды (за исключением ряда сосудов специального назначения, например сосуды холодильных установок; резервуары воздушных электрических выключателей; баллоны для сжатых, сжиженных и растворенных газов емкостью до 100 л; бочки для перевозки сжиженных газов и некоторые другие) регистрируются органами Ростехнадзора. Техническое освидетельствование установок, работающих под давлением, осуществляется после монтажа и пуска в эксплуатацию, а также периодически. В необходимых случаях они подвергаются внеочередному освидетельствованию. Объем, методы и периодичность освидетельствования определяются изготовителем сосудов и емкостей и указываются в инструкциях по монтажу и эксплуатации. В случае отсутствия таких указаний техническое освидетельствование проводится по правилам, определенным Ростехнадзором. Освидетельствование установок, зарегистрированных в органах Ростехнадзора, проводит их представитель (технический инспектор), а незарегистрированных — лицо, на которое приказом по предприятию возложен надзор за эксплуатацией установок, работающих под давлением. Техническое освидетельствование заключается во внутреннем осмотре и гидравлическом или пневматическом испытании установки. Внутренний осмотр осуществляется не реже одного раза в четыре года, и гидравлическое испытание с предварительным внутренним осмотром — не реже одного раза в восемь лет. Испытание установок и емкостей, заключающееся в гидравkических или пневматических испытаниях, проводится по определенным правилам и состоит в закачке воды или воздуха под определенным давлением, превышающим рабочее, выдержке определенное время под давлением и внешним осмотром наружной поверхности сосуда, разъемных и сварных соединений на предмет обнаружения течи. Если нет течи, трещин, потения в сварных соединениях, падения давления по контрольному манометру, сосуд считается выдержавшим испытания. Величина давления и время выдержки определяется конструкцией сосуда (сварной или литой, металлический или неметаллический, толщина стенки и др.) и установлено в специальных правилах. Обслуживание установок может быть поручено лицам не моложе 18 лет, прошедшим производственное обучение и аттестацию в квалификационной комиссии и имеющим удостоверение на право обслуживания. Раздел IV ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ДЛЯ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Обеспечение комфортных условий для трудовой деятельности позволяет повысить качество и производительность труда, обеспечить хорошее самочувствие и наилучшие для сохранения здоровья параметры среды обитания и характеристики трудового процесса. Создание комфортных условий предусматривает обеспечение многих параметров среды обитания и характеристик трудового процесса на оптимальном уровне: не превышение допустимых уровней негативных факторов и их снижение до минимально возможных уровней, рациональный режим труда и отдыха, удобство рабочего места, хороший психологический климат в трудовом коллективе и т. д. Однако одними из наиболее значимых для обеспечения комфортных условий на рабочем месте являются климатические условия, освещенность и световая среда. Глава 1 МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЙ 1.1 Механизмы теплообмена между человеком и окружающей средой Человек постоянно находится в состоянии обмена теплотой с окружающей средой. Наилучшее тепловое самочувствие человека будет тогда, когда тепловыделения (( тв Q ) организма человека полностью отдаются окружающей среде ( то Q ), т. е. имеет место тепловой баланс то Q тв Q Превышение тепловыделения организма над теплоотдачей в окружающую среду ( то Q тв Q ) приводит к нагреву организма и к повышению его температуры — человеку становится жарко. Наоборот, превышение теплоотдачи над тепловыделением ( то Q тв Q ) приводит к охлаждению организма и к снижению его температуры — человеку становится холодно. Средняя температура тела человека — 36,5°С. Даже незначительные отклонения от этой температуры в ту или другую сторону приводят к ухудшению самочувствия человека. Тепловыделения ( тв Q ) организма определяются прежде всего тяжестью и напряженностью выполняемой человеком работы, в основном величиной мышечной нагрузки. Параметрами микроклимата, при которых выполняет работу человек и от которых зависит теплообмен между организмом человека и окружающей средой, являются температура окружающей среды ( ос t ), скорость движения воздуха ( в V ) и влажность (относительная) воздуха ( в ) (рис. 4.1). Рисунок 4.1 Параметры теплообмена человека с окружающей средой Чтобы понять, почему именно эти параметры определяют теплообмен человека с окружающей средой, рассмотрим механизмы, за счет которых теплота передается от одного предмета к другому (в частности, от человека к окружающей его среде и наоборот). Передача теплоты от человека к окружающей среде и наоборот осуществляется за счет теплопроводности, конвективного теплообмена, излучения, испарения и с выдыхаемым воздухом. Передача теплоты осуществляется за счет теплопроводности ( т Q ). Теплота может передаваться только от тела с более высокой температурой к телу с менее высокой температурой. Интенсивность отдачи теплоты зависит от разности температур тел (в нашем случае — это температура тела человека и температура окружающих человека предметов и воздуха) и теплоизолирующих свойств одежды. Чтобы проиллюстрировать это, можно выполнить простейший экспе- римент. Опустите в стакан с горячей водой термометр, а сам стакан поместите в емкость сначала с теплой, а затем с холодной водой. Наблюдайте за скоростью уменьшения показаний термометра в первом и во втором случае. Понижение температуры в стакане при нахождении его в холодной воде будет происходить быстрее, чем интенсивность отдачи теплоты от горячей воды в стакане к теплой воде в емкости. Этот опыт иллюстрирует зависимость теплопередачи от разницы температур. Т. к. температура тела человека относительно величины 36,5°С варьируется в небольшом диапазоне, то изменение отдачи теплоты от человека происходит в основном за счет изменения температуры окружающей человека среды. Если температура воздуха или окружающих человека предметов выше температуры 36,5°С. происходит не отдача теплоты от человека, а наоборот его нагрев. Поэтому при нахождении человека у нагревательных приборов или горячего производственного оборудования теплота от них передается человеку, и происходит нагрев тела. Одежда человека обладает теплоизолирующими свойствами: чем более теплая одежда, тем меньше теплоты отдается от человека окружающей среде. Таким образом, регулировать теплообмен человека с окружающей средой можно за счет температуры окружающей среды и выбора одежды с различными теплоизолирующими свойствами. Передача теплоты осуществляется также за счет конвективного теплообмена ( к Q ). Что это такое? Воздух, находящийся вблизи теплого предмета, нагревается. Нагретый воздух имеет меньшую плотность и, как более легкий, поднимается вверх, а его место занимает более холодный воздух окружающей среды. Явление обмена порций воздуха за счет разности плотностей теплого и холодного воздуха называется естественной конвекцией. Если теплый предмет обдувать холодным воздухом, то процесс замены более теплых слоев воздуха у предмета на более холодные ускоряется. В этом случае у нагретого предмета будет находиться более холодный воздух, разность температур между нагретым предметом и окружающим воздухом будет больше, и, как мы уже выяснили раньше, интенсивность отдачи тепла от предмета окружающему воздуху возрастет. Это явление называется вынужденной конвекцией. Чтобы проиллюстрировать это явление, можно предложить простейший эксперимент. В стакан с горячей водой опустить термометр и наблюдать за его по- казаниями в двух случаях — при нахождении стакана в неподвижном воздухе и при его обдуве с помощью вентилятора. Во втором случае показания термометра будут уменьшаться быстрее. Это означает, что интенсивность отдачи теплоты при обдуве (вынужденной конвекции воздуха) выше. Другим примером, иллюстрирующим явление вынужденной конвекции, является то, что при одинаковой температуре воздуха в ветреную погоду человек воспринимает климатические условия как более холодные, т. к. отдача тепла от его организма более интенсивная. Таким образом, регулировать теплообмен между человеком и окружающей средой можно изменением скорости движения воздуха. Еще одним механизмом передачи теплоты от человека окружающей среде является испарение. Если человек потеет, на его коже появляются капельки воды, которые испаряются, и вода из жидкого состояния переходит в парообразное. Этот процесс сопровождается затратами энергии ( и Q ) на испарение и в результате охлаждением организма. От чего же зависит интенсивность испарения, а следовательно, и величина отдачи тепла от организма окружающей среде? Во-первых, от температуры окружающей среды — чем выше температура, тем выше интенсивность испарения; во-вторых, от влажности воздуха — чем выше влажность, тем меньше интенсивность испарения. Для каждой температуры воздуха характерно максимальное количество воды, которое может находиться в единице объема воздуха в парообразном состоянии. ГІроиллюстрировать это явление поможет простейший эксперимент. Налить в небольшую бутылку воды, опустить в нее термометр, обернуть бутылку мокрой тряпкой и поставить ее на солнце. Следить за показаниями термометра. Температура воды в бутылке начнет понижаться. Если бутылка не будет завернута в мокрую тряпку, температура будет повышаться. Это говорит о том, что тепловая энергия расходуется на испарение воды из тряпки. Этим простейшим приемом можно пользоваться в том случае, если в жаркую погоду захочется попить охлажденной воды. Охлаждением за счет испарения объясняется также то, что в жаркую солнечную погоду не реко- мендуется поливать растения, особенно чувствительные к температуре. За счет интенсивного испарения вегетативные части растений могут ох- ладиться до недопустимых температур. Обычно влажность воздуха измеряют величиной относительной влажности ( ), выраженной в процентах. Например, относительная влажность = 70 % означает, что в воздухе воды в парообразном состоянии находится 70 % от максимально возможного количества. Относительная влажность 100 % означает, что воздух насыщен водяными парами и в такой среде испарение происходить не может. Таким образом, относительная влажность — это отношение массы водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха, к массе водяного пара, содержащегося в насыщенном водяными парами воздухе (предельной массе водяного пара, которая может содержаться в воздухе при данной температуре). Интенсивность испарения возрастает при увеличении скорости движения воздуха. Это объясняется теми же причинами, что и увеличение теплообмена при вынужденной конвекции. Слои воздуха, находящиеся вблизи тела человека и насыщенные водяными парами, за счет движения воздуха удаляются и заменяются более сухими порциями воздуха, при этом возрастает интенсивность испарения. Следующим механизмом отдачи теплоты от человека окружающей среде является теплота выдыхаемого воздуха. В процессе дыхания воздух окружающей среды, попадая в легкие человека, нагревается и одновременно насыщается водяными парами. Таким образом, теплота выводится из организма человека с выдыхаемым воздухом ( в Q ). Другим механизмом теплообмена между человеком и окружающими предметами является излучение ( из Q ).Тепловая энергия, превращаясь на поверхности горячего тела в лучистую (электромагнитную волну) — инфракрасное излучение, передается на другую — холодную — поверхность, где вновь превращается в тепловую. Лучистый поток тем больше, чем больше раз- ница температур человека и окружающих предметов. Причем лучистый поток может исходить от человека, если температура окружающих предметов ниже температуры человека и наоборот, если окружающие предметы более нагреты. Таким образом, теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется за счет теплопроводности ( т Q ), конвективного теплообмена ( к Q ), испарения ( и Q ), выдыхания теплого воздуха ( в Q ), излучения ( из Q ). Направление тепловых потоков т Q , к Q , из Q , может быть от человека к окружающим человека воздуху и предметам и наоборот, в зависимости от того, что выше — температура тела человека или окружающего воздуха и окружающих его тел (рис. 4.2). Рисунок 4.2 Схема направления тепловых потоков: в Q — выдыхание теплового воздуха; и Q — испарение; из Q — излучение; к Q — конвективный теплообмен; т Q — теплопроводность Тепловыделения организма человека определяются прежде всего величиной мышечной нагрузки при деятельности человека, а теплоотдача — температурой окружающего воздуха и предметов, скоростью движения и относительной влажностью воздуха. 1.2 Климат и здоровье человека Параметры климата оказывают существенное влияние на самочувствие, состояние здоровья и работоспособность человека. Наилучшие условия — когда выделение теплоты человеком равняется ее отводу от человека, т. е. при наличии теплового баланса. Такие условия называются комфортными, а параметры микроклимата оптимальными. Влияние климатических условий на самочувствие человека. Отклонение параметров климата (температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха) от комфортных приводит к нарушению теплового баланса. Так, например, понижение температуры окружающего воздуха приводит к повышению разности температур между телом человека и окружающей средой, а следовательно, к увеличению теплоотдачи от организма за счет теплопроводности, конвекции и излучения. Человек начинает испытывать недостаток тепла, ему становится холодно. Слишком сильное понижение температуры может привести к чрезмерному переохлаждению организма. Повышение скорости движения воздуха также увеличивает теплоотдачу от тела человека и может привести к его переохлаждению за счет возрастания отдачи теплоты конвекцией и при испарении пота. При переохлаждении организма уменьшается функциональная деятельность органов человека, скорость биохимических процессов, снижается внимание, затормаживается умственная деятельность и, в конечном счете, снижается активность и работоспособность человека. При повышении температуры могут иметь место обратные явления — тепловыделения человека начинают превышать теплоотдачу и может возникать перегрев организма. При этом также ухудшается самочувствие человека и падает его работоспособность. Переносимость человеком повышенной температуры и его ощущения в значительной мере зависят от влажности и скорости движения окружающего воздуха. Чем больше влажность, тем меньше испаряется пота, и, следовательно, уменьшается теплоотдача от организма за счет испарения. При температуре окружающего воздуха свыше 30°С теплоотдача от организма за счет конвекции и излучения незначительна, а при температуре окружающей среды равной температуре тела человека (36,5°С) отсутствует вовсе. При температуре окружающей среды большей температуры тела человека тепловой поток за счет конвекции и излучения наоборот направлен от окружающей среды к телу че- ловека. Поэтому в таких условиях практически вся выделяемая организмом человека теплота отдается окружающей среде при испарении пота. При высокой влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова, имеет место так называемое «проливное» течение пота. Высокая температура в сочетании с высокой влажностью оказывает изнуряющее воздействие на организм, т. к. в таких условиях не обеспечивается даже минимально необходимая теплоотдача от организма. Наблюдается интенсивный перегрев организма, человек не способен выполнять не только тяжелую физическую, но даже в течение длительного времени легкую работу. Эффективность всех видов умственного труда также резко снижается. Не только избыточная влажность, но и недостаточная влажность отрицательно действует на организм человека. При небольшой влажности и особенно при высокой температуре окружающего воздуха из-за интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек наблюдается их пересыхание, растрескивание, а затем и загрязнение болезнетворными микроорганизмами. С потом из организма человека выводятся вода и соли, их потеря ведет к сгущению крови и нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. Обезвоживание организма влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения. Сильное обезвоживание (на 15...20 %) может привести к смертельному исходу. При высокой температуре и недостатке воды в организме усиленно расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки. Длительное воздействие высокой температуры, особенно в сочетании с повышенной влажностью воздуха, может привести к перегреванию организма выше допустимого предела — гипертермии — состоянии, при котором температура тела поднимается до 38°С и выше. Следствием гипертермии может являться тепловой удар, при этом наблюдается головная боль, общая слабость, головокружение, тошнота, рвота, пульс и дыхание учащаются, появляется бледность, синюшность, расширяются зрачки, могут появляться судороги и произойти потеря сознания. Длительное воздействие низкой температуры, особенно в сочетании с повышенной скоростью движения воздуха (ветром), может привести к переохлаждению организма ниже допустимого предела — гипотермии. При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличиваются, нарушается обмен веществ. Так, при интенсивном охлаждении скорость углеводных обменных процессов может возрасти в 3 раза в сравнении с уровнем основного обмена. Появляется мышечная дрожь, при которой никакой работы не совершается, а вся энергия превращается в теплоту. Это есть реакция организма, пытающегося увеличить интенсивность тепловыделений в организме и предотвратить снижение температуры внутренних органов. Однако при продолжении воздействия холода могут возникнуть холодовые травмы и даже наступить смерть. Кроме температуры, влажности и скорости движения воздуха на самочувствие человека оказывает влияние такой климатический параметр, как барометрическое давление воздушной среды. Особенно чувствительны к изменению давления люди с заболеваниями сердечно-сосудистой системы и гипертонией. От давлепия существенным образом зависит дыхание человека, а точнее, поступление кислорода в организм человека. Основным элементом легких является большое число легочных пузырей — альвеол, стенки которых пронизаны сетью очень мелких (капиллярных) кровеносных сосудов. Общая поверхность альвеол взрослого человека достигает 100...150 м 2 . Кислород поступает в кровь, проникая через стенки альвеол за счет процесса диффузии. Интенсивность проникновения кислорода из альвеол в кровь (диффузии) определяется парциальным давлением кислорода в воздухе. Что такое парциальное давление? Воздух состоит из смеси газов — азота, кислорода, углекислого газа, инертных газов и др. Давление, которое имел бы каждый из газов, составляющих воздух, если бы удалить остальные газы из объема, занимаемого воздухом, называют парциальным. Общее давление воздуха склады- вается из парциальных давлений отдельных составляющих воздух газовых компонент. Поэтому, если из воздуха удалить все газы, кроме кислорода, находящегося в нем, то давление будет равно парциальному давлению кислорода. Наиболее интенсивная диффузия кислорода из альвеол в кровь при парциальном давлении кислорода 100...120 мм рт. ст. (1 мм рт. ст. = 132 Па). При парциальном давлении кислорода ниже этих пределов снижается проникновение кислорода в кровь, что приводит к затруднению дыхания и увеличению нагрузки на сердечно- сосудистую систему человека. Изменение давления за счет климатических условий невелико, поэтому здоровые люди не наблюдают каких-либо заметных изменений в своем самочувствии. Однако с изменением высоты атмосферное давление, а следовательно, и парциальное давление кислорода меняется весьма существенно. Это особенно заметно при подъеме в горах. Так, на высоте 3 км парциальное давление кислорода равно примерно 70 мм рт. ст., на высоте 4 км — 60 мм рт. ст. При недостаточном парциальном давлении кислорода наступает кислородное голодание — гипоксия. При гипоксии появляется головная боль, головокружение, замедленная реакция, нарушение нормальной работы органов слуха и зрения, нарушение обмена веществ. К таким условиям человек может адаптироваться (приспособиться) за счет постепенной акклиматизации к длительному пребыванию на различных высотах. Известно расположение населенных пунктов на высоте около 4 км. На больших высотах длительное пребывание затруднено. Здоровые, тренированные люди (например, альпинисты) могут переносить пребывание на больших высотах, однако и для них это экстремальные условия, и их работоспособность при этом снижается. Известны случаи подъема альпинистов (в том числе отечественных) на высочайшую вершину мира Джомолунгму (г. Эверест — 8848 м) без использования кислородных масок. С гипоксией человек может встретиться не только в горах на больших высотах, но и при полете на самолете при разгерметизации кабины. Как правило, на производстве давление воздушной среды может лишь незначительно отличаться от давления окружающей среды. Однако для ряда профессий давление воздушной среды является исключительно важным не только для самочувствия человека, но и для его жизни — например, летчиков и водолазов. 1.3 Терморегуляция организма человека Метеорологические параметры, такие как температура, скорость движения воздуха и относительная влажность определяют теплообмен человека с окружающей средой и, следовательно, самочувствие человека. Совокупность указанных параметров называется микроклиматом. Параметры микроклимата в природной среде и в производственных условиях могут изменяться в широких пределах. Так, на планете отмечено изменение температуры от -88 до +60 °С; скорости движения воздуха — от 0 до 100 м/с и даже более; относительной влажности — от 10 до 100 % и барометрического давления — от 680 до 810 мм рт. ст. (90...108 кПа). Как уже было показано ранее, в определенном диапазоне параметров микроклимата имеет место тепловой баланс между тепловыделениями в организме человека и отдачей теплоты в окружающую среду. В условиях теплового баланса имеет место комфортное тепловое самочувствие человека, при которой нагрузка на системы организма человека, поддерживающие его нормальную температуру, минимальна. Нарушения теплового баланса в ту или иную сторону вызывают в организме человека реакцию, способствующую восстановлению баланса. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания нормальной (36,5°С) температуры человека называются терморегуляцией. Терморегуляция осуществляется биохимическим путем, изменением интенсивности кровообра- щения и потоотделения. При этом в регулировании процесс а теплообмена участвуют в большей или меньшей степени все виды терморегуляции, но одновременно. Терморегуляция биохимическим путем состоит в изменении интенсивности окислительных процессов, происходящих в организме человека. Внешним проявлением биохимических регулировочных процессов является мышечная дрожь, которая, как уже говорилось, возникает при переохлаждении организма и повышении тепловыделения в организме. Терморегуляция изменением интенсивности кровообращения заключается в способности организма регулировать объем подаваемой крови, которую в данном случае можно рассматривать как переносчик теплоты от внутренних органов к поверхности тела человека. Регулирование объема тока крови осуществляется в организме за счет сужения или расширения кровеносных сосудов. При высокой температуре окружающей среды кровеносные сосуды кожи расширяются, и к ней от внутренних органов прибывает больше крови, в результате большее ее количество отдается от внутренних органов коже, температура кожи повышается, и частично или полностью восстанавливается интенсивность отдачи тепла за счет теплопроводности, конвекции и излучения. При низкой температуре происходит обратное явление: кровеносные сосуды сужаются, количество крови, а следовательно и теплоты, подаваемой к коже, уменьшается, снижается ее температура, и, как следствие, отдача теплоты от человека окружающей среде. Кровоснабжение может изменяться в 30 раз, а в пальцах даже в 600 раз. Терморегуляция изменением интенсивности выделения пота заключается в изменении теплоотдачи за счет испарения. Испарительное охлаждение организма может иметь большое значение. Так, при температуре окружающей среды 36 °С отвод тепла от человека в окружающую среду осуществляется практически только за счет испарения пота. В определенном диапазоне параметров окружающей среды система терморегуляции человека способна поддерживать тепловой баланс то Q тв Q Установлено, что обмен веществ в организме человека оптимален и, соответственно, его работоспособность высокая, если составляющие процесса теплоотдачи находятся примерно в следующих пределах: %; 30 т Q к Q %; 45 из Q %; 20 ис Q %; 5 в Q Такой баланс составляющих теплоотдачи характеризует отсутствие напряженности системы терморегуляции человека. Условия воздушной среды, которые обусловливают оптимальный обмен веществ в организме человека и при которых отсутствуют неприятные ощущения и напряженность системы терморегуляции, называют комфортными (оптимальными) условиями. Зона, в которой окружающая среда полностью отводит теплоту, выделяемую организмом человека и отсутствует напряжение системы терморегуляции, называется зоной комфорта. Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называется дискомфортным. При небольшой напряженности системы терморегуляции устанавливаются условия небольшой дискомфортности. Условия небольшой дискомфортности определяются допустимыми значениями метеорологических параметров. При превышении допустимых значений метеорологических параметров система терморегуляции работает в напряженном режиме, человек испытывает сильный дискомфорт, нарушается тепловой баланс, и начинается перегрев или переохлаждение организма в зависимости от того, в какую сторону нарушен тепловой баланс. 1.4 Гигиеническое нормирование параметров микроклимата Гигиеническое нормирование параметров производственного микроклимата установлено системой стандартов безопасности труда (ГОСТ 12.1.005-88, а также СанПиН 2.2.4.584-96). Нормируются оптимальные и допустимые параметры микроклимата — температура, относительная влажность и скорость движения воздуха. Значения параметров микроклимата устанавливаются в зависимости от способности человеческого организма к акклиматизации в разное время года и категории работ по уровню энергозатрат (см. рис. 4.3). Рисунок 4.3 Нормируемые параметры микроклимата От периода года зависит способность организма к акклиматизации, следовательно, и значения оптимальных и допустимых параметров. При нормировании различают теплый и холодный период года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10 °С; холодный период года — равной +10 °С и ниже. При нормировании параметров микроклимата категорирование работ по тяжести выполнено разграничением на основе общих затрат энергии организмом в единицу времени, которое измеряется в ваттах. Различаются следующие категории работ: легкие физические работы (категории Іа и I6) — все виды деятельности с расходом энергии не более 174 Вт. К категории 1а (до 139 Вт) относятся работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением — ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производстве, в сфере управления и т. п. К категории I6 (140... 174 Вт) относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением, — ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т. п.; физические работы средней тяжестии (категории IIа, II6) — виды деятельности с расходом энергии 175...290 Вт. К категории ІІа (175...232 Вт) относятся работы, связанные с постоянной ходьбой и перемещением мелких (до 1 кг) изделий, — ряд профессий в механосборочных цехах, прядильно-ткацком производстве и т. п. К категории ІІб (233...290 Вт) относятся работы, связанные с ходьбой, перемещением тяжестей до 10 кг, — ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, сварочных цехах и т. п.; • тяжелые физические работы (категория III) — виды деятельности с расходом энергии более 290 Вт — работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с постояннным передвижением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей (ряд профессий в кузнечных, литейных цехах с ручным трудом и т. п.). Например, некоторые оптимальные параметры микроклимата представлены в табл. 4.1. Таблица 4.1. Оптимальные параметры микроклимата Период года Категория работы Температура, ˚С Относительная влажность, % Скорость движения воздуха, м/с, не более Холодный Ia 222…24 40…60 0,1 Iб 21…23 40…60 0,1 III 16…18 40…60 0,3 Теплый Ia 23..25 40…60 0,1 Iб 22…24 40…60 0, 2 III 16…20 40…60 0,4 Труд учащихся относится к категории Іа, а учебные занятия в основном проходят в холодный период года. 1.5 Методы обеспечения комфортных климатических условий в помещениях Для обеспечения комфортных условий необходимо поддерживать тепловой баланс между выделениями теплоты организмом человека и отдачей тепла окружающей среде. Обеспечить тепловой баланс можно, регулируя значения параметров микроклимата в помещении (температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха). Поддержание указанных параметров на уровне оптимальных значений обеспечивает комфортные климатические условия для человека, а на уровне допустимых — предельно допустимые, при которых система терморегуляции организма человека обеспечивает тепловой баланс и не допускает перегрева или переохлаждения организма. Основным методом обеспечения требуемых параметров микроклимата и состава воздушной среды является применение систем вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха. Хорошая вентиляция помещения способствует улучшению самочувствия человека. Наоборот, плохая вентиляция приводит к повышенной утомляемости, снижению работоспособности. В жилых, общественных и производственных помещениях в результате жизнедеятельности людей, работы оборудования, при- готовления пищи, сгорания природного газа выделяются вредные вещества, влага, теплота. В результате ухудшаются климатические условия, изменяется состав воздушной среды. Поэтому обеспечение хорошей вентиляции, регулярное проветривание помещений, является необходимым условием для обеспечения оптимальных условий для труда человека и сохранения его здоровья. Системы вентиляции производственных помещений описаны в разделе 3. Наибольшее распространение для обеспечения оптимальных параметров микроклимата получила общеобменная приточно-вытяжная вентиляция. Применяется как механическая, так и естественная вентиляция. Если в помещении возможно естественное проветривание, а объем помещения, приходящегося на одного человека, не менее 20 м 3 , производительность вентиляции должна быть не менее 20 м 3 /ч на одного человека. Если же объем помещения, приходящегося на одного человека менее 20 м 3 , производительность вентиляции должна быть не менее 30 м 3 /ч. При невозможности естественного проветривания производительность вентиляции должна быть не менее 60 м 3 /ч на одного человека. При выделении в помещении от оборудования и технологических процессов влаги и теплоты производительность вентиляции должна быть увеличена по сравнению с указанными величинами. Необходимая производительность определяется расчетом с учетом количества выделяемой влаги и теплоты. В жаркое время года, а также в горячих цехах на рабочих местах, подвергаемых интенсивному воздействию тепловых потоков от печей, раскаленных отливок и других источников тепла, дополнительно применяют воздушное душирование, заключающееся в обдуве работающего потоком воздуха с целью увеличения интенсивности конвективного теплообмена и отвода теплоты за счет испарения. Задача 1. Какова должна быть производительность общеобменной вентиляции класса, в котором обучаются 20 учеников, если размеры помещения класса 15 х 10 х 3 м? Решение. Класс периодически проветривается. Объем помещения — 450 м 3 . Объем помещения, приходящийся на одного ученика, — 22,5 м. Поэтому минимальная производительность вентиляции должна быть 20 м 3 /(ч · чел) х 20 чел = 400 м 3 /ч. Задача 2. Каков должен быть минимальный диаметр вентиляционного патрубка для осуществления вентиляции с помощью дефлектров в указанном классе ? Колледж расположен в Москве. Решение. Как было установлено, минимальная производительность вен- тиляции 400 м 3 /ч. Для расчета используем формулу: в V / L 0188 , 0 d , принимая в V для Москвы 1,7 м/с. Тогда мм 300 м 3 , 0 7 , 1 / 400 0188 , 0 d Скорость обдува составляет 1 ...3,5 м/с в зависимости от интенсивности теплового потока. Установки воздушного душирования бывают стационарные, когда воздух на рабочее место подается по системе воздуховодов с приточными насадками, и передвижные, в которых используется передвижной вентилятор. Примером передвижного устройства воздушного душирования является бытовой вентилятор, применяемый в жилых и непроизводственных помещениях в жаркую погоду, когда естественная вентиляция не может обеспечить тепловой баланс между человеком и окружающей средой. Воздушные оазисы позволяют улучшить метеорологические условия на ограниченном участке помещения, для чего этот участок со всех сторон отделяется перегородками и заполняется воздухом более прохладным и чистым, чем воздух в остальном помещении. Воздушные и воздушно-тепловые завесы устраивают для защиты людей от охлаждения проникающим через ворота или двери холодным воздухом. Завесы бывают двух типов: воздушные с подачей воздуха без подогрева и воздушно- тепловые с подогревом подаваемого воздуха в калориферах. Воздух для завесы подается к дверным проемам через специальную щель и выходит с большой скоростью (10... 15 м/с) под углом навстречу поступающему снаружи холодному воздуху. Воздух завесы препятствует поступлению холодного воздуха в помещение; проникшая же в помещение часть холодного воздуха подогревается при смешении с более теплым воздухом завесы. Бывают завесы с нижней и боко- вой подачей воздуха. Примером воздушных завес являются применяемые в холодный период года во входных дверях магазинов, метро, учреждений воздушно-тепловые завесы. Для создания оптимальных метеорологических условий в помещениях применяют кондиционирование воздуха. Кондиционированием воздуха называется автоматическое поддержание в помещениях заданных оптимальных параметров микроклимата и чистоты воздуха независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. При кондиционировании может автоматически регулироваться температура воздуха, его относительная влажность и скорость подачи в помещение. Создание таких параметров воздуха осуществляется в специальных установках и устройствах, называемых кондиционерами. Кондиционеры бывают местными — для обслуживания отдельных помещений, комнат, и центральными — для обслуживания групп помещений, цехов и производств в целом. Сложность кондиционера определяется числом и точностью поддерживаемых в заданном диапазоне параметров. Простейшими кондиционерами являются бытовые кондиционеры, которые можно увидеть встроенными в окна и закрепленными с наружной стороны стен помещений. На рис. 4.4 показана принципиальная схема устройства кондиционирования воздуха. Воздух поступает в систему кондиционирования снаружи через заборный воздуховод 1 и, пройдя фильтр 2 очистки поступающего воздуха, поступает в камеру I, где подогревается с помощью калорифера 4; в камере II воздух проходит специальную обработку — орошение водой из форсунок 5 для увлажнения и дополнительной очистки воздуха; в камере III воздух дополнительно подогревается или охлаждается с помощью калорифера или холодильной машины 6, а затем по каналу 9 вентилятором 8 подается в помещение. Рисунок 4.4 Схема кондиционирования воздуха: 1 — заборный воздуховод; 2 —- фильтр; 3 — задвижки регулирования подачи воздуха; 4 — калорифер; 5 — форсунки; 6— калорифер или холодильная машина; 7— каплеуловители; 8 — вентилятор; 9— выходной канал Летом воздух охлаждается частично подачей охлажденной (артезианской) воды, но главным образом за счет работы специальных холодильных машин. Кондиционирование воздуха значительно дороже вентиляции, но обеспечивает наилучшие условия для жизни и деятельности человека. В холодное время года для поддержания в помещении оптимальной температуры воздуха применяется отопление. Отопление может быть водяным, паровым, электрическим. Глава 2 ОСВЕЩЕНИЕ Освещение исключительно важно для здоровья человека. С помощью зрения человек получает подавляющую часть информации (около 90 %), поступающей из окружающего мира. Свет — это ключевой элемент нашей способности видеть, оценивать форму, цвет и перспективу окружающих нас предметов. Очень часто мы считаем это само собой разумеющимся. Однако мы не должны забывать, что такие элементы человеческого самочувствия, как душевное состояние или степень усталости, зависят от освещения и цвета окружающих нас предметов. С точки зрения безопасности труда зрительная способность и зрительный комфорт чрезвычайно важны. Очень много несчастных случаев происходит, помимо всего прочего, из-за неудовлетвори- тельного освещения или из-за ошибок, сделанных рабочим, по причине трудности распознавания того или иного предмета или осознания степени риска, связанного с обслуживанием станков, транспортных средств, контейнеров и т. д. Свет создает нормальные условия для трудовой деятельности. Нарушения зрения, связанные с недостатками системы освещения, являются обычным явлением на рабочем месте. Благодаря способности зрения приспосабливаться к недостаточному освещению, к этим моментам иногда не относятся с должной серьезностью. Недостаточное освещение вызывает зрительный дискомфорт, выражающийся в ощущении неудобства или напряженности. Длительное пребывание в условиях зрительного дискомфорта приводит к отвлечению внимания, уменьшению сосредоточенности, зрительному и общему утомлению. Кроме создания зрительного комфорта свет оказывает на человека психологиче- ское, физиологическое и эстетическое воздействие. Свет — один из важнейших элементов организации пространства и главный посредник между человеком и окружающим его миром. Неудовлетворительная освещенность в рабочей зоне может являться причиной снижения производительности и качества труда, получения травм. Свойства света как фактора эмоционального воздействия широко используются путем правильной и рациональной организации освещения. Необходимая освещенность может бытьдостигнута за счет регулирования светового потока источника освещения, включения и выключения части ламп в осветительных приборах, изменения спектрального состава света, применения осветительных приборов подвижной конструкции, позволяющей изменять направление светового потока. 2.1 Как устроен глаз и как видит человек Глаз представляет собой сложную оптическую систему. Оптическая часть глаза состоит в основном из двояковыпуклой линзы — хрусталика, дифрагмированного отверстием в радужной оболочке — зрачком (рис. 4.5). Рисунок 4.5 Глаз как оптическая система: 1 — сетчатка; 2 — зрачок; 3 — хрусталик Хрусталик создает на светочувствительной поверхности сетчатки, устилающей глазное дно, действительное, уменьшенное и обратное изображение фиксируемых глазом предметов. Сетчатка имеет сложное строение и состоит из приемников света — палочек, колбочек и нервных клеток. Свет, проникший в глаз, воздействует на фотохимическое вещество элементов сетчатки и разлагает его. Достигнув определенной концентрации, продукты распада раздражают нервные окончания, заложенные в палочках и колбочках. Возникшие при этом импульсы по зри- тельному нерву поступают в нервные клетки зрительного центра головного мозга. В результате человек видит цвет, форму и величину предмета. Сетчатка глаза содержит 130 миллионов палочек и 7 миллионов колбочек. Колбочки отвечают за цветное зрение, палочки не различают цветов. Приспособление глаза к различению объекта осуществляется за счет трех процессов: аккомодация — изменение кривизны хрусталика глаза таким образом, чтобы изображение предмета оказалось в плоскости сетчатки глаза (при изменении кривизны хрусталика происходит изменение величины фокусного рас- стояния — осуществляется «наводка на фокус»); конвергенция — поворот осей зрения обоих глаз так, чтобы они пересекались на рассматриваемом объекте; адаптация — приспособление глаза к данному уровню освещения. Процесс адаптации заключается в изменении площади зрачка. При адаптации глаза кроме изменения площади зрачка происходят другие процессы. Например, при увеличении яркости происходит подавление палочек и уменьшение количества светочувствительного вещества в колбочках, а при высоких яркостях — частичном экранировании нервных окончаний клетками пигментного эпителия, находящегося в глубине сетчатки. При адаптации глаза к малым яркостям происходят обратные явления. Хорошо известно, что при переходе из светлого помещения в темное способность различать детали возникает медленно, и, наоборот, при выходе из темного помещения в светлое первоначально возникает состояние ослепленности. При переходе от больших освещенностей к практической темноте процесс адаптации происходит медленно и заканчивается за 1... 1,5 часа. Обратный процесс идет быстрее и длится 10... 15 минут. В обоих случаях речь идет о полной переадаптации зрения; при изменении яркости не более чем в 5... 10 раз переадаптация происходит практически мгновенно. Проиллюстрировать процессы перестройки зрения можно на таких простейших опытах. Процесс аккомодации Посмотрите в течение 1...2 минут через окно на удаленный предмет (желательно небольшого размера — ветку, дерево, мачту, антенну и т. д.), затем быстро перенесите взгляд на текст книги. Обратите внимание на то, что в первый момент текст книги плохо различим. В молодом возрасте при хорошем зрении процесс изменения кривизны хрусталика происходит достаточно быстро — изменяется фокусное расстояние, наблюдаемый объект фокусируется на сетчатке. С возрастом этот процесс замедляется. Процесс адаптации Во время чтения книги выключите искусственное освещение или уменьшите его так, чтобы значительно уменьшилась освещенность поверхности страницы книги. Обратите внимание на то, что в первый момент текст становится плохо различимым и лишь спустя некоторое время становится возможным читать. От степени изменения освещенности зависит время, необходимое для адаптации зрения (изменения размеров зрачка) к новым условиям пониженной освещенности. 2.2 Характеристики освещения и световой среды Существуют два источника света — Солнце и искусственные источники, созданные человеком. Основные искусственные источники света, применяемые ныне, — электрические источники, прежде всего лампы накаливания и газоразрядные лампы. Источник света излучает энергию в виде электромагнитных волн, имеющих различную длину волны. Человек воспринимает электромагнитные волны как свет только в диапазоне от 0,38 до 0,76 мкм. Освещение и световая среда характеризуется следующими параметрами. Световой поток (Ф) — часть электромагнитной энергии, которая излучается источником в видимом диапазоне. Поскольку световой поток — это не только физическая, но и физиологическая величина, т. к. характеризует зрительное восприятие, для него введена специальная единица измерения люмен (лм). Сила света (I). Так как источник света может излучать свет по различным направлениям неравномерно, вводится понятие силы света как отношения величины светового потока, распространяющегося от источника света в некотором телесном угле W (измеряется в стерадианах), к величине этого телесного угла I = Ф / W. Сила света измеряется в канделах (кд). Солнце и искусственные источники света — это первичные источники светового потока, т. е. источники, в которых генерируется электромагнитная энергия. Однако существуют вторичные источники — поверхности объектов, от которых свет отражается. Коэффициентом отражения (r) называется доля светового потока ( пад Ф ), падающего на поверхность, которая отражается от нее: пад Ф / отр Ф r Величина же светового потока (Ф отр ), отраженного поверхностью предмета и распространяющегося в некотором телесном угле ( W), отнесенная к величине этого угла и площади (S) отражающей поверхности, называется яркостью (L) объекта. По сути это сила света, излучаемая поверхностью, отнесенная к площади этой поверхности: I/S. L ; ) S W /( отр Ф L Измеряется яркость в кд/м 2 Чем больше яркость объекта, тем больший световой поток от него поступает в глаз и тем сильнее сигнал, поступающий от глаза в зрительный центр. Таким образом, казалось бы, чем больше яркость, тем лучше человек видит объект. Однако это не совсем так. Если поверхность (фон), на которой располагается объект, имеет близкую по величине яркость, то интенсивность засветки участков сетчатки световым потоком, поступающим от фона и объекта, одинакова (или слабо различается), величина поступающих в мозг сигналов одинакова, и объект на фоне становится неразличимым. Для лучшей видимости объекта необходимо, чтобы яркости объекта и фона различались. Разница между яркостями объекта ( 0 L ) и фона ( ф L ), отнесенная к яркости фона, называется контрастом: ф. L / ) ф L 0 L ( К Величина контраста берется по модулю. Если объект резко выделяется на фоне (например, черная линия на белом листе) контраст считается большим, при среднем контрасте объект и фон заметно различаются по яркости, при малом контрасте объект слабо заметен на фоне (например, линия бледно-желтого цвета на белом листе). При К< 0,2 контраст считается малым, при К= 0,2...0,5 контраст средний, а при К > 0,5 — большим. Величина яркости объекта тем больше, чем больше коэффициент отражения и падающий на поверхность световой поток. Для характеристики интенсивности падающего на поверхность от источника света светового потока введена специальная величина, получившая название освещенности. Освещенность — это отношение падающего на поверхность светового потока ( пад Ф ) к величине площади этой поверхности (S) S / пад Ф Е Измеряется освещенность в люксах (лк), 1 лк = 1 лм/м 2 . Таким образом, чем больше освещенность и контраст, тем лучше видно объект, а следовательно, меньше нагрузка на зрение. Следует обратить внимание на то, что слишком большая яркость отрицательно воздействует на зрение. Как правило, большая яркость связана не со слишком большой освещенностью, а с очень большими коэффициентами отражения (например, зеркальным отражением). При большой яркости имеет место очень интенсивная засветка сетчатки, и разлагающийся светочувствительный материал не успевает восстанавливаться (регенерироваться) — возникает явление ослепленности. Такое явление, например, возникает, если смотреть на раскаленную вольфрамовую нить лампы накаливания, обладающей большой яркостью. Одной из характеристик зрительной работы является фон — поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее свет. Отражательная способность определяется коэффициентом отражения r. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения изменяются в широких пределах — 0,02...0,95. Фон считается светлым при r >0,4, средним при значениях r в диапазоне 0,2...0,4 и темным при r< 0,2. Чтобы проиллюстрировать влияние контраста на зрительное восприятие, положите черный волос на темный лист бумаги, а белый — на белый лист бумаги, затем наоборот. Вы заметите, что во втором случае оба волоса видно значительно лучше, т. к. больше контраст. Чтобы проиллюстрировать влияние освещенности на зрительное вос- приятие, проведите тот же опыт при различных освещенностях в помещении. Лучшего результата можно достичь в пасмурную погоду при недостаточной естественной освещенности в помещении. Рассмотрите черный волос на темном листе при выключенном и включенном освещении. При включенном освещении волос лучше виден. Белый волос на темном фоне виден даже при выключенном искусственном освещении. Важной характеристикой, от которой зависит требуемая освещенность на рабочем месте, является размер объекта различения. Размер объекта различения — это минимальный размер наблюдаемого объекта (предмета), отдельной его части или дефекта, которые необходимо различать при выполнении работы. Например, при написании или чтении, чтобы видеть текст, необходимо различать толщину линии буквы — толщина линии и будет размером объекта различения при написании или чтении текста. Размер объекта различения определяет характеристику работы и ее разряд. Например, при размере объекта менее 0,15 мм разряд работы наивысшей точности (1 разряд), при размере 0,15...0,3 мм — разряд очень высокой точности (II разряд); от 0,3 до 0,5 мм — разряд высокой точности (III разряд) и т. д. При размере более 5 мм — грубая работа. Очевидно, чем меньше размер объекта различения (выше разряд работы) и меньше контраст объекта различения с фоном, на котором выполняется работа, тем больше требуется освещенность рабочего места, и наоборот. Факторы, определяющие зрительный комфорт. Для того чтобы обеспечить условия, необходимые для зрительного комфорта, и системе освещения должны быть реализованы следующие предварительные требования: однородное освещение; оптимальная яркость; отсутствие бликов; соответствующая контрастность; правильная цветовая гамма; отсутствие стробоскопического эффекта или мерцания света. Важно рассматривать свет на рабочем месте, руководствуясь не только количественными, но и качественными критериями. Первым шагом здесь будет изучение рабочего места; точности, с которой должны выполняться работы; объем работы; степень перемещений рабочего при работе и т. д. Свет должен включать компоненты как рассеянного, так и прямого излучения. Результатом этой комбинации должно стать тенеобразование большей пли меньшей интенсивности, которое должно позволить рабочему правильно воспринимать форму и положение предметов на рабочем месте. Раздражающие отражения, которые затрудняют восприятие деталей, должны быть устранены, так же как и чрезмерно яркий свет или глубокие тени. 2.3 Виды освещения и его нормирование Освещение подразделяется на естественное, искусственное и совмещенное. Естественное освещение разделяется на боковое (световые проемы в стенах), верхнее (прозрачные перекрытия и световые фонари на крыше) и комбинированное (наличие световых проемов в стенах и перекрытиях одновременно). Величина освещенности Е в помещении от естественного света небосвода зависит от времени года, времени дня, наличия облачности, а также доли светового потока Ф от небосвода, которая проникает в помещение. Эта доля зависит от размера световых проемов (окон, световых фонарей); светопроницаемости стекол (сильно зависит от загрязненности стекол); наличия напротив световых проемов зданий, растительности; коэффициентов отражения стен и потолка помещения (в помещениях с более светлой окраской естественная освещенность лучше) и т. д. Естественный свет лучше по своему спектральному составу, чем искусственный, создаваемый любыми источниками света. Кроме того, чем лучше естественная освещенность в помещении, тем меньше времени приходится пользоваться искусственным светом, а это приводит к экономии электрической энергии. Для оценки использования естественного света введено понятие коэффициента естественной освещенности (КЕО) и установлены минимальные допустимые значения КЕО — это отношение освещенности в Е внутри помещения за счет естественного света к наружной освещенности н Е от всей полусферы небосклона, выраженное в процентах: %. %, 100 ) н Е / в Е ( КЕО КЕО не зависит от времени года и суток, состояния небосвода, а определяется геометрией оконных проемов, загрязненностью стекол, окраской стен помещений и т. д. Чем дальше от световых проемов, тем меньше значение КЕО (рис. 4.6). Рисунок 4.6 Распределение КЕО при различных видах естественного освещения: .а одностороннее боковое освещение; б — двустороннее боковое освещение; в - верхнее освещение; г — комбинированное освещение; 1 — уровень рабочей поверхности Минимальная допустимая величина КЕО определяется разрядом работы: чем выше разряд работы, тем больше минимально допустимое значение КЕО. Например, для I разряда работы (наивысшей точности) при боковом естественном освещении минимально допустимое значение КЕО равно 2 %, при верхнем — 6 %, а для III разряда работы (высокой точности) соответственно 1,2% и 3 %. По характеристике зрительской работы труд учащихся можно отнести ко второму разряду работы, и при боковом естественном освещении в аудитории, лаборатории на рабочих столах и партах должен обеспечиваться КЕО = 1,5 %. При недостатке освещенности от естественного света используют искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света. По своему конструктивному исполнению искусственное освещение может быть общим, общим локализованным и комбинированным (рис. 4.7). Рисунок 4.7 Виды искусственного освещения: а — общее; б — общее локализованное; в — комбинированное При общем освещении все места в помещении получают свет от общей осветительной установки. В этой системе источники света распределены равномерно без учета расположения рабочих мест. Средний уровень освещения должен быть равен уровню освещения, требуемого для выполнения предстоящей работы. Эти системы используются главным образом на участках, где рабочие места не являются постоянными. Такая система должна соответствовать трем фундаментальным требованиям. Прежде всего, она должна быть оснащена антибликовыми приспособлениями (сетками, диффузорами, рефлекторами и т. д.). Второе требование заключается в том, что часть света должна быть направлена на потолок и на верхнюю часть стен. Третье требование состоит в том, что источники света должны быть установлены как можно выше, чтобы свести ос- лепление до минимума и сделать освещение как можно более однородным (рис. 4.8). Общая локализованная система освещения предназначена для увеличения освещения посредством размещения ламп ближе к рабочим поверхностям. Светильники при таком освещении часто дают блики, и их рефлекторы должны быть расположены таким образом, чтобы они убирали источник света из прямого поля зрения работающего. Например, они могут быть направлены вверх. Рисунок 4.8 Схема размещения светильников при общем освещении Комбинированное освещение наряду с общим включает местное освещение (местный светильник, например настольная лампа), сосредотачивающее световой поток непосредственно на рабочем месте. Использование местного освещения совместно с общим рекомендуется применять при высоких требованиях к ос- вещенности. Применение одного местного освещения недопустимо, т. к. возникает необходимость частой переадаптации зрения, создаются глубокие и резкие тени и другие неблагоприятные факторы. Поэтому доля общего освещения в комбинированном должна быть не менее 10 %: , мест Е общ Е комб Е %. 10 % 100 ) комб Е / общ Е ( Кроме естественного и искусственного освещения может применяться их сочетание, когда освещенности за счет естественного света недостаточно для выполнения той или иной работы. Такое освещение называется |