БЖД. Вопрос Особенности действия тепловых излучений на организм человека и защита от них

• Название: Вопрос Особенности действия тепловых излучений на организм человека и защита от них
• Дата: 15.04.2021
• Размер: 0.62 Mb.
• Имя файла: БЖД.docx
• Тип: Документы; #194901

Вопрос 9. Особенности действия тепловых излучений на организм человека и

защита от них.
Современное промышленное производство связано с интенсификацией технологических процессов и внедрением агрегатов большой тепловой мощности. Рост мощностей агрегатов и расширение производства приводят к значительному увеличению избыточных тепловыделений в горячих цехах. В производственных условиях обслуживающий персонал, находясь вблизи расплавленного или нагретого металла, пламени, горячих поверхностей и т.п., подвергается воздействию тепловых излучений этих источников. Нагретые тела (до 500о С) являются в основном источниками инфракрасного излучения. С повышением температуры в спектре излучения появляются видимые лучи. Инфракрасное излучение (ИК-излучение) – часть электромагнитного спектра с длиной волны λ = 0,78 – 1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект. С учетом особенности биологического действия по длинам волн ИК-излучения делятся на области: коротковолновую, с λ = 0,76–15 мкм, средневолновую, с λ = 16-100 мкм, длинноволновую, с λ > 100 мкм. Наибольшее воздействие на организм человека оказывает активно коротковолновое излучение, так как оно обладает наибольшей энергией фотонов, способно глубоко проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях. Наибольший нагрев кожи вызывают лучи с длиной волны около 3 мкм. В практических условиях тепловое излучение является интегральным, так как нагретые тела излучают одновременно в широком диапазоне длин волн.

С повышением температуры тела интенсивность излучения (Е) увеличивается и определяется по формуле: 4 Е = τТ , Вт/м 2 , (1) где: τ – постоянная Стефана – Больцмана, τ = 5,67032·10 –8 Вт м -2 К-4 ; Т – абсолютная температура тела, К. Максимум энергии излучения соответствует волнам, длина которых определяется по закону смещения Вина: λmax = 2880 /T , (2) где Т – температура излучающего тела, К;λmax – длина волны, соответствующая максимуму излучения, мкм. Если твёрдые тела нагреты ниже 500о С, излучение происходит главным образом в области длинных волн. При температуре 1600о С 22 % энергии приходится на коротковолновый диапазон. При температуре электродуги (2730оС) коротковолновая часть спектра уже составляет 43 %. Тепловой эффект воздействия облучения зависит от спектра излучения, интенсивности потока облучения, величины излучающей поверхности, размера облучаемого участка организма, длительности облучения, угла падения лучей, теплозащитных свойств одежды, средств защиты и т. п. Расчет теплового облучения работающих производится по формуле: = 5.7[( /100) − ]ε ϕ cosα 4 Еобл T A пр о , (3) где Т – температура излучающей поверхности, К; А – эмпирический коэффициент (для хлопчатобумажной ткани А = 85, для сукна А = 110); εпр – приведенная степень черноты, учитывающая неполное поглощение лучистого потока теплоты реальными серыми телами и отраженные потоки; ϕо – коэффициент облученности, показывающий, какая часть лучистого потока теплоты от излучающего тела попадает на тело человека;

– угол между нормалью к излучающей поверхности и направлением от центра этой поверхности к рабочему месту. Одной из количественных характеристик воздействия облучения является интенсивность теплового излучения J, которую можно определить как энергию, излучаемую с единицы площади в единицу времени в интервале длин волн от 0 до ∞ при данной температуре, Вт/м 2 . Под действием высоких температур и теплового облучения работающих происходят резкое нарушение теплового баланса в организме, биохимические сдвиги, появляются нарушения сердечно-сосудистой и нервной систем, усиливается потоотделение, происходит потеря нужных организму солей, нарушение зрения. Все эти изменения могут проявиться в виде заболеваний: - судорожная болезнь, вызванная нарушением водно-солевого баланса, характеризуется появлением резких судорог, преимущественно в конечностях; - перегревание (тепловая гипертермия) возникает при накоплении избыточного тепла в организме; основным признаком является резкое повышение температуры тела; - тепловой удар возникает в особо неблагоприятных условиях: выполнение тяжелой физической работы при высокой температуре воздуха в сочетании с высокой влажностью. Тепловые удары возникают в результате проникновения коротковолнового инфракрасного излучения (до 1,5 мкм) через покровы черепа в мягкие ткани головного мозга; - катаракта (помутнение кристалликов) – профессиональное заболевание глаз, возникающее при длительном воздействии инфракрасных лучей с λ = 0,78-1,8 мкм. К острым нарушениям органов зрения относятся также ожог, конъюктивиты, помутнение и ожог роговицы, ожог тканей передней камеры глаза

Кроме того, ИК-излучение воздействует на обменные процессы в миокарде, водно-электролитный баланс в организме, на состояние верхних дыхательных путей (развитие хронического ларингоринита, синуситов), не исключается мутагенный эффект теплового излучения. Поток тепловой энергии, кроме непосредственного воздействия на работающих, нагревает пол, стены, перекрытия, оборудование, в результате чего температура воздуха внутри помещения повышается, что также ухудшает условия работы.

Вопрос 20. Основные требования, предъявляемые к освещению рабочих

мест. Виды освещения. Основные светотехнические величины

1. 
   Требования к освещению рабочих мест
   
2. 
   3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 55392, а также следующие термины с соответствующими определениями:
   
   
   
3. 
   3.1.1 рабочая поверхность: Поверхность, на которой проводят работу и для которой нормируют освещенность.
   
   
   
4. 
   3.1.2 зрительная работа: Видение объекта, характеризуемое размером объекта различения, его яркостью, контрастом с фоном и продолжительностью работы.
   
   
   
5. 
   3.1.3 зона зрительной работы: Часть рабочей поверхности, на которой выполняют зрительную работу.
   
   
   
6. 
   3.1.4 зона непосредственного окружения: Зона шириной не менее 0,5 м, окружающая зону зрительной работы внутри поля зрения.
   
   
   
7. 
   3.1.5 зона периферии: Зона, следующая за зоной непосредственного окружения объекта наблюдения внутри поля зрения.
   
   
   
8. 
   3.1.6 коэффициент пульсации освещенности;  , %: Критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока источников света в ОУ при питании их переменным током.
   
   
   
9. 
   3.1.7 равномерность освещенности;  : Отношение значения минимальной освещенности к значению средней на заданной поверхности.
   
   
   
10. 
    3.1.8 эксплуатационная освещенность;  : Минимально допустимое значение средней освещенности   на заданной поверхности.
    
    
    
11. 
    Примечание - Это значение освещенности должно быть обеспечено в течение всего времени эксплуатации ОУ.
    
    
    
12. 
    3.1.9 коэффициент эксплуатации;  : Отношение эксплуатационной освещенности ОУ к проектному значению средней освещенности.
    
    
    
13. 
    3.1.10 моделирующее освещение: Направленное освещение для объемного восприятия объектов, выявляющее глубину, контуры и текстуру объекта различения или человека.
    
    
    
14. 
    3.1.11 блескость: Ощущение, возникающее при наличии в поле зрения повышенной яркости, которая вызывает дискомфортную и/или слепящую блескость, либо ощущение, вызываемое отражением светового потока от рабочей поверхности в направлении глаз работающего, - отраженная блескость.
    
    
    
15. 
    3.1.12 цилиндрическая освещенность;  : Характеристика насыщенности помещения светом, определяемая как средняя плотность светового потока на поверхности бесконечно малого цилиндра, вертикально расположенного в помещении.
    
    
    
16. 
    3.1.13 объединенный показатель дискомфорта;  : Характеристика дискомфортной блескости.
    
    
    
17. 
    3.2 В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:
    
    
    
18. 
    ИС - источник света;
    
    
    
19. 
    КЦТ - коррелированная цветовая температура источника света  ;
    
    
    
20. 
    ОП - осветительный прибор.
    

Требования к освещению рабочих мест

4.1 При проектировании ОУ для правильного объемного восприятия объектов различения используют моделирующее освещение.

4.2 Рекомендуемая шкала нормируемых значений средней освещенности  : 20-30-40-50-75-100-150-200-300-400-500-600-750-1000-1250-1500-2000-2500-3000-3500-4000-4500-5000 лк.

Средняя освещенность на рабочих местах с постоянным пребыванием людей должна быть не менее 200 лк.

4.3 Расчет освещенности проводят с использованием сетки для определения числа и расположения точек расчета.

Пример определения числа точек в сетке для расчета освещенности приведен в приложении А.

4.4 Равномерность освещенности должна быть не менее 0,40 для зоны непосредственного окружения; 0,10 - для зоны периферии.

При равномерности освещенности 0,10 освещенность поверхностей должна быть не менее 50 лк на стенах, 30 лк - на потолке.

4.5 Значение освещенности в зоне периферии должно быть не более 1/3 освещенности зоны непосредственного окружения. Значения освещенности в зоне непосредственного окружения в зависимости от освещенности в зоне зрительной работы приведены в таблице 1.
Таблица 1

зоны зрительной работы, лк				зоны непосредственного окружения, лк, не менее
Св.	750	включ.		500
"	500	"		300
"	300	"		200
"	200	"		150
"	150	"		150
"	100	"		100
До	50			До 50

4.6 В помещениях, где необходим обзор окружающего пространства (например, концертные, зрительные залы, фойе театров, рекреации), а также в помещениях, к которым предъявляют специальные архитектурно-художественные требования (например, торговые залы магазинов, выставочные залы), нормируют цилиндрическую освещенность.

Значения цилиндрической освещенности   в зависимости от уровня требований к насыщенности помещения светом приведены в таблице 2.

Таблица 2

Уровень требований к насыщенности помещения светом	, лк, не менее
Высокий	100
Нормальный	75
Низкий	50

4.7 При проектировании ОУ для исключения или снижения уровня отраженной блескости необходимо обеспечивать правильное взаимное расположение светильников и рабочей поверхности, ограничение яркости и/или увеличение светящей части поверхности светильников, учитывать коэффициенты отражения материалов отделки потолка и стен.

Значения защитных углов отражателей и экранирующих решеток ОП в зависимости от яркости ИС приведены в таблице 3.

Таблица 3

Яркость ИС, ккд/м						Защитный угол, не более
Св.	20	до	50	включ.			15°
"	50	"	500	"			20°
"	500						30°
Примечание - Приведенные значения не распространяются на ОП отраженного света и ОП, расположенные ниже линии зрения.

Коэффициенты отражения окружающих поверхностей должны быть:

- от 0,7 до 0,9 - для потолков;

- от 0,5 до 0,8 - для стен;

- от 0,2 до 0,7 - для рабочих поверхностей;

- от 0,2 до 0,4 - для пола.

4.8 Коэффициент пульсации освещенности   в помещениях, где возможно возникновение стробоскопического эффекта и есть опасность прикосновения к вращающимся или вибрирующим объектам, - не более 10%.

Примечание - Коэффициент пульсации не нормируют в помещениях с временным пребыванием людей при отсутствии условий для возникновения стробоскопического эффекта.

4.9 Значения коэффициента эксплуатации   в зависимости от вида помещений по содержанию загрязняющих веществ в воздушной среде, степени защиты светильников IP по пыли и числа   чисток светильников в год приведены в таблице 4.

Таблица 4

Виды помещений по содержанию загрязняющих веществ в воздушной среде	Коэффициент эксплуатации и число чисток светильников для степени защиты IP по пыли
	2, 4		5			6
Агломерационные фабрики, цементные заводы (содержание пыли, дыма, копоти св. 5 мг/м )	-	-		0,59	6		0,63	4
Кузнечные, мартеновские, химические цеха (содержание пыли, дыма, копоти 1-5 мг/м , пары кислот и щелочей)	0,56	6		0,63	4		0,63	2
Инструментальные, сборочные, пошивочные цехи (содержание пыли, дыма, копоти менее 1 мг/м )	0,67	4		0,71	2		0,71	1
Горячие цеха предприятий общественного питания, прачечные, душевые	0,59	2		0,63	2		0,63	2
Офисы, жилые и учебные помещения, торговые залы	0,71	2		0,71	1		0,71	1

4.10 Для рабочих мест, оборудованных персональными компьютерами или мониторами, допустимые значения габаритной яркости ОП, отражающихся в экранах мониторов, в зависимости от яркости экранов/мониторов приведены в таблице 5.

Таблица 5

Класс представления информации	Габаритная яркость ОП, кд/м				Яркость экранов/мониторов, кд/м
А - темные знаки на светлом фоне	До	1500	включ.		До 200 включ.
	"	3000	"		Св. 200
В - светлые знаки на темном фоне	"	1000	"		До 200 включ.
	"	1500	"		Св. 200
Примечание - Значения габаритной яркости ОП определяют под углом не менее 65° от вертикали для рабочих мест, в которых находятся дисплейные экраны с углом наклона 150°. Для рабочих мест, для которых необходимы более чувствительные экраны или экраны с регулируемым наклоном, значения габаритной яркости ОП определяют под углом не более 55°.

     

Виды освещения.

Различают три основных вида:

1. 
   Естественное;
   
2. 
   Искусственное;
   
3. 
   Совмещённое (или комбинированное);
   

Прежде всего, освещение делят на естественное и искусственное, а использование обоих видов называют комбинированным.

Естественное освещение

Природный источник света зависит напрямую от стадии суток, сезона, погодных условий, а также географического расположения конкретной местности. Важно направления здания по сторонам света, чтобы максимально использовать окружающую среду на благо человека.

Естественное освещение является для людей наиболее комфортным, благоприятным, физиологически важным, правильным. Большинство регионов страны обеспечить норму дневного света невозможно из-за климатических условий, широты, на которой расположено здание. Эти факты являются как достоинствами, так и недостатками естественного освещения.

Искусственное освещение

С древних времен человек научился освещать своё жилище с помощью огня. Со временем цивилизация развивалась, а с изобретением электричества искусственное освещение стало постепенно доступным для каждого дома или производства. Для реализации правильной системы в пространстве используют несколько видов ламп освещения — накаливания, люминесцентные или светодиодные.

Искусственный свет бывает нескольких видов, рассмотрим подробнее каждый из них.

 

Общий. Равномерное освещение пространства достигается с помощью распределения потолочных светильников на равном расстоянии по всей площади. Напряжение потолочных ламп, как правило, самое мощное, из представленных, на рынке. Производственные помещения освещают лампами дневного накаливания, расположенными на потолке. Такой способ обеспечивает нормальные показатели, необходимые для безопасной работы сотрудников на предприятии.В жилых помещениях общий свет локализован, как правило, в центре потолка. В домах большой площади потолочное освещение распределяют равномерно на несколько светильников, а также современные тенденции рекомендуют распределять верхнее искусственное освещение в нескольких уровнях.

 

Местное. Наиболее комфортным считается освещение, которое называют местным или локальным. Источник, устанавливают непосредственно близко к рабочей зоне, например над обеденным столом, варочной поверхностью, раковиной на кухне. Для прихожей комнаты местным может быть светильник у зеркала, над вешалкой, у входной двери.Каждая комната квартиры требует своего расположения светильников, например, для спальни будет уместно повесить по бокам кровати небольшие настенные бра, в гостиной такой зоной становится мягкий уголок или рабочий стол с компьютером. Как правило, местный свет работает в узкой зоне направленного потока.
Комбинированное.Как для жилых помещений, так и для промышленных зданий, будет лучшим вариантом обустроить оба вида, чтобы иметь возможности пользоваться всеми способами доступного искусственного освещения. Таким образом, будут решены несколько задач: пространство будет освещено рассеянным искусственным с потолка, а для некоторых видов труда используют направленный искусственный поток, только при необходимости.

Типы естественного освещения

Естественное освещение по своей природе является наиболее правильным как для жилых, так и для офисных помещений. Естественный — не мерцает, глаза при нём не устают, цветопередача остается без искажений, а также не расходуется электрическая энергия. Солнечный свет освещает, согревает помещение — его присутствие наполняет помещение атмосферой уюта и комфорта.

За все время существования культуры и развития цивилизации человечество разработало несколько способов освещения комнат естественным светом.



Условно эти приёмы можно разделить на три вида естественного освещения: боковое (а,б), верхнее (в) и комбинированное (г).

 

Боковое − поступает в помещение через оконные проёмы, напрямую зависит от количества окон. В любом случае, даже при больших окнах показатели уже к середине комнаты снижаются на 50% солнечного света, а до противоположной стены оно просто не достает.

Верхнее − спускается с потолка, считается идеальным и его использование дает наиболее полноценное проникновение света во все уголки пространства. Для обеспечения естественного света через потолок необходимо внести в проект использование специальных стекол и конструкций, позволяющих осуществить данный проект. К тому же следует помнить, что данный способ подойдет только для верхнего этажа здания или в одноэтажном строительстве.

 

Комбинированное − наиболее удачным считается совмещать доступные способы поступление света, при котором учитываются все возможные варианты в данном конкретном проекте. При использовании комбинированных способов стоит обратить внимание не только на светопроходимость стекол, но и энергосберегающие технологии, поскольку оконные проёмы, особенно в потолке расходуют тепло дома.

Основные виды искусственного освещения

Современные технологии позволяют вести нормальную жизнедеятельность в разное время суток, благодаря источникам искусственного освещения, которые позволяют регулировать уровень и направленность. Все виды систем различают по функционалу и расположению в пространстве. Рассмотрим подробнее каждый вариант.

Для промышленного производства классификация искусственного освещения делится на рабочее, аварийное (для безопасности и эвакуационное), а также охранное и дежурное.

 

Рабочее − обеспечивает необходимый уровень искусственного освещения для выполнения трудовых обязанностей на производстве или дома в мастерской, на кухне, библиотеке, за письменным столом;

Аварийное – для производственных, офисных и медицинских учреждений предусматривается аварийное включение, которое автоматически срабатывает при перерывах электроснабжения. Такой вид работает от специального генератора, который включается при необходимости.

Некоторые стратегически или социально важные предприятия имеют дополнительный резервный источник искусственного питания. Аварийный искусственный свет, обычно разделяют на безопасный (включается при необходимости резервного питания), или эвакуационный (используется по направлению к основному или запасному выходу);



Охранное – располагают по периметру всей, охраняемой, территории, а используется обычно, только в тёмное время суток;

 

Дежурное − применяют для нерабочего времени, а его интенсивность не нормирована, зависит от конкретных задач (например, для лестничных клеток или коридоров);

В истории искусственное освещение, принято делить на: общее, акцентное, локальное и декоративное.

Общее – обычно, понимается как наличие потолочных светильников или люстры;

Акцентное − используют, чтобы выделить конкретный участок помещения, например, мягкий уголок для гостиной или пространство рядом с вешалкой прихожей; в торговых залах акцентный искусственный свет помогает увеличить продажи товара;

 

Локальным − называют местный свет, используют для улучшения видимости на рабочем месте, например кухни или компьютерного стола;

 

Декоративное − применяют как украшение пространства дома, витрин магазинов, на период праздника или если дизайнерская идея предусматривает такой декораторский приём с использованием ламп разного цвета и формы.

Нормы освещенности или сколько требуется человеку света

Довольно часто человек ощущает психологически нехватку солнечного света, особенно в регионах, где недостаток солнца существенный из-за природных условий. Искусственное освещение призвано восполнить этот пробел до нормы. Понятие нормы в данном случае размыто, но научно доказано, что примерно 9-10 часов в сутках человек обязан находиться при свете, даже если искусственном.

Расчеты нормы естественного освещения измеряется в единицах «люкс», например в солнечную погоду измерения равны 100000Лк, а в помещении, даже около окна будет немногим больше 100Лк, что сразу говорит о недостаточности для растений и человека.

Виды освещения, его нормирование зависит от типа помещений. Методика расчета, его санитарные нормы колеблются в пределах 150-200Лк для комнат общего пользования, таких как кухня, гостиная, ванная комната.

Для коридоров, прихожих, спален или балкона норма будет ниже 100Лк. А вот рабочие зоны на кухне, за письменным столом, для чтения следует дополнительно оборудовать лампами искусственного света.

Считается, что нежилые помещения, такие как офис, спортивный зал и производственные цеха поддерживают искусственное освещение на уровне от 200 до 300Лк, чтобы стимулировать людей к активным действиям.

Измерение освещенности

В самом общем понимании, под освещением понимают световой поток относительно конкретной площади. Стандартные требования к естественному или искусственному освещению различны, измеряются в люксах относительно к квадратному метру, поверхности. Люмен – это единица светового потока (международное значение). Гигиенические требования к естественному и искусственному освещению различны.

Строгие измерения производят на производствах, поскольку в жилых помещениях главное условие − это безопасность, комфорт для семьи. Источником естественного света является солнце и отраженный свет луны, а искусственного — разнообразные электрические конструкции. Дополнительное — дают экраны телевизоров, мониторы компьютеров, дисплеи смартфонов и другие приборы бытового назначения.

Прибор для измерения потока света называется люксметр, который выпускается компактного размера, имеет простой базовый интерфейс. Выпускаются аналоговые или цифровые устройства, а используют их профессиональные электрики, дизайнеры, специализирующиеся на монтировке светового оборудования.
1.Основные светотехнические величины.



Как правило, измерения искусственного или естественного света выполняют одинаково, но величина нормы отличается. Важно следить, чтобы на прибор не падала тень, способная исказить полученные данные. Результаты измерений сверяют с нормативными значениями и выносят заключение соответствия стандартам.

Показатели естественного освещения отвечают нормативным коэффициентам освещенности, измеряются в точках наиболее удалённых от окон помещения и под открытым небосводом на таком же горизонтальном уровне, выражается в процентном соотношении.

Искусственный свет для помещения считается важным критерием, влияющим на производственные показатели, здоровье сотрудников, комфортные условия труда и отдыха.

Задача № 2

Определить необходимый воздухообмен в производственном помещении, в котором при окраске стен выделяются пары ацетона.

Количество паров ацетона, выделяемых в воздух	12
Температура приточного воздуха	20
Температура удаляемого воздуха	23
Расстояние между осями нижних приточных и верхних вентиляционных проемов	3
Угол раскрытия створок	35
Решение: 1). Вычертим расчетную схему вентиляции (рис.1):

Рис. 1. Схема аэрации помещения

2). Установим предельно допустимую концентрацию ацетона в воздухе рабочей зоны: 200 мг/м³.

3). Определим необходимый воздухообмен L, м³/ч (концентрацию вредных примесей в приточном воздухе принимаем равной нулю C_пр= 0):

L = G / C_ПДК = 12000000 / 200 = 60000 м³/ч

4). Найдем величину теплового напора Р_т (разность давлений на уровне нижних и верхних отверстий принять одинаковой):

Р_т = g ∙ h ∙ (_н – _в) = 9,81 ∙ 3 ∙ (1,22 – 1,20) = 0,59 Па

где g – ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²);

_н и _в, кг/м³ – плотность наружного и внутреннего воздуха при атмосферном давлении 760 мм рт.ст.:

 = γ / g

_н = γ / g = 11,98 / 9,81 = 1,22 кг/м³; _в = γ / g = 11,78 / 9,81 = 1,20 кг/м³

где  – удельный вес воздуха, Н/м³:

γ = 3463/(273 + t)

где t – температура воздуха (t_н и t_в – наружного и внутреннего соответственно):

γ_н = 3463/(273 + t_н) = 3463/(273 + 16) = 11,98

γ_в = 3463/(273 + t_в) = 3463/(273 + 21) = 11,78

5). Определим скорость движения воздуха в приточных и вытяжных проемах, м/с:



где – коэффициент местного сопротивления;

6). Находим площадь приточных и вытяжных проемов соответственно, м²:

F₁ = L / (3600 ∙ V₁) = 80000 / (3600 ∙ 0,369) = 60,2 м²

F₂ = L / (3600 ∙ V₂) = 80000 / (3600 ∙ 0,372) = 59,7 м²

Для организации воздухообмена в помещении, в котором при окраске стен выделяются пары ацетона в массе 12000 г/ч необходимо для организации аэрации иметь приточную и вытяжную фрамуги площадью 60,2 и 59,7 м² соответственно.