Лекции по дисциплине безопасность жизнедеятельности и экологияЛекции по дисциплине безопасность жизнедеятельности и экологияВОПРОС № 1 Дисциплина БЖД, цель, задача и ее содержание. Данная дисциплина представляет область знаний, в которой изучаются опасности (негативные воздействия), угрожающие человеку, закономерности их проявления и способы защиты от них. Как видим, она посвящена решению задач сохранения здоровья и жизни человека в среде его обитания. Ни одна из изучаемых студентами учебных дисциплин не решает эти вопросы. Дисциплина "БЖД" интегрирует области знаний по охране труда (ОТ), охране окружающей среды (ООС) и гражданской обороне (ГО). Объединяющим ее началом стали: воздействие на человека одинаковых по физике опасных и вредных факторов среды его обитания, общие закономерности реакций на них у человека и единая научная методология, а именно, количественная оценка риска несчастных случаев, профессиональных заболеваний, экологических бедствий и т.д. БЖД базируется на достижениях и таких наук, как психология, эргономика, социология, физиология, философия, право, гигиена, теория надежности, акустика и многие другие. В итоге эта дисциплина рассматривает вопросы по БЖД со всех точек зрения, т.е. комплексно решает исследуемый вопрос. Поэтому дисциплина "БЖД" использует знания, полученные студентами при изучении гуманитарных, социально-экономических, математических и естественнонаучных дисциплин, а также общепрофессиональных и специальных дисциплин данного направления, ее изучение является завершающим этапом формирования технического специалиста (бакалавра, инженера и магистра) в вузе по избранному направлению, поэтому она относится к обязательным общбпрофесоиональным дисциплинам. Цель дисциплины - вооружить будущих специалистов теоретическими знаниями и практическими навыками, необходимыми для: 1) создания оптимального (нормативного) состояния среды обитания в зонах трудовой деятельности и отдыха человека; 2) идентификации (распознание и количественная оценка) опасных и вредных факторов среды обитания естественного и антропогенного происхождения; 3) разработки и реализации мер защиты человека и среды обитания от негативных воздействий (опасностей); 4) проектирования и эксплуатации техники, технологических процессов и объектов народного хозяйства (ОНХ) в соответствии с требованиями по безопасности и экологичности; 5) обеспечения устойчивости функционирования ОНХ и ТС в штатных и чрезвычайных ситуациях; 6) прогнозирования развития и оценка последствий ЧС; 7)принятия решений по защите производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий и применения современных средств поражения, а также принятия мер по ликвидации их последствий. Эта цель реализуется решением следующих задач изучения дисциплины. Во-первых, студент должен иметь представление: 1) о взаимодействии человека со средой обитания; 2) о методах качественного и количественного анализа особо опасных, опасных и вредных факторов; 3) о научных и организационных основах ликвидации последствий аварий, катастроф и стихийных явлений. Во-вторых, он должен знать: 1) правовые, нормативно-технические и организационные основы обеспечения БЖД при нормальном функционировании ОНХ в условиях ЧС; 2) принципы, методы и средства обеспечения БЖД на рабочих местах (РМ), участках и в цехах предприятий, АО и фирм при нормальном и аварийном их функционирования. В-третьих, студент должен уметь: 1) идентифицировать, измерять с помощью современных методик и приборов и оценивать опасные и вредные факторы среды обитания; 2) оценивать степень опасности (пожаровзрывной, электрической, экологической и др.) применяемых ТС и технологических процессов по избранному направлению профдеятельности; 3) разрабатывать организационные мероприятия и рассчитывать (в том числе с применение ПЭВМ) важнейшие коллективные средства защиты для обеспечения БЖД работающих на ОНХ своего направления деятельности; 4) расследовать несчастные случаи на производстве и оформлять соответствующие документы. В четвертых, он должен иметь навыки: 1) анализа и оценки безопасности (пожаровзрывной, электрической, радиационной, экологической и др.) в условиях производственной деятельности и ЧС на ОНХ избранного направления; 2) принятия основных мер и средств по обеспечению БЖД работающих в этих условиях; 3) обеспечения личной безопасности в среде обитания. Студенты осваивают эти задачи на лекционных, практических и лабораторных занятиях, а также при выполнении курсовой работы и в ходе самостоятельной работы над отдельными вопросами. Этапами формирования дисциплины "БЖД", а следовательно этапами решения оптимального взаимодействия человека со средой обитания являются: 1) техника безопасности (ТБ) - это идентификация и защита человека от опасных производственных Факторов; 2) ОТ - это идентификация и защита человека от опасных и вредных производственных Факторов; 3) ООС (промышленная экология) - это идентификация негативных воздействий производств и ТС на биосферу, разработка и применение средств для снижения этого воздействия до допустимых значений и развитие основ мало- и безотходных технологий и производств; 4) ГО - это идентификация негативных воздействий от оружия массового поражения я других современных средств нападения противника защита населения и ОНХ от них, проведение спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ в очагах поражения и зонах ЧС мирного времени; 5) защита в ЧС - это идентификация негативных воздействий стихийных явлений и антропогенных аварий и катастроф, разработка и использование средств для защиты людей, ОНХ и ликвидации последствий негативного воздействия. Как видим, это достаточно длительный и сложный процесс как формирования дисциплины "БЖД", так и решения оптимального взаимодействия человека со средой обитания. Сейчас дисциплина "БЖД" включает в себя достижения по ОТ, ООС и ГО (защита в ЧС) и рассматривает социальные, медико-биологические, экологические, технические, правовые и международные аспекты БЖД. Научное содержание дисциплины - это теоретические основы БЖД в системе «человек-среда обитания-машина-ЧС», которые даны ниже. В дисциплине БЖД рассматриваются как общие вопросы безопасности, ООС и ГО, так и вопросы, имеющие непосредственное отношение к избранному студентом направлению своей деятельности. Дисциплина "БЖД" освещает современные этапы обеспечения комфортного и безопасного взаимодействия человека со средой обитания. Такими этапами являются идентификация опасностей и определение принципов, приемлемых методов и средств обеспечения БЖД. Они должны реализовываться на всех стадиях деятельности человека, а именно: научный замысел, НИР, ОКР, проект, реализация проекта, испытания, транспортирование, эксплуатация, модернизация м реконструкция, консервация и ликвидация, захоронение. ВОПРОС № 2 Основные термины и определения в дисциплине "БЖД". К ним относятся следующие термины и определения. Опасность (негативное воздействие или негативный фактор) - это негативное свойство системы "человек-среда обитания-машина-ЧС", способное причинять ущерб здоровью) человека, ОНХ и ПС и обусловленное энергетическим состоянием среды, действиями человека, машины и ЧС. Опасный фактор (по ГОСТ 12.0.002-80) - негативный фактор, воздействие которого на человека приводят к травме (нарушение целостности ткани) или другому внезапному резкому ухудшению здоровья (например, отравлению). Вредный фактор (по ГОСТ 12.0.002-80) - негативный фактор, воздействие которого на человека приводят к заболеванию или снижению работоспособности. Авария - это повреждение, выход из строя какого-либо механизма, машины, транспортного средства и т.п. во время работы, движения. Катастрофа - это событие с несчастными, трагическими последствиями (травмирование или гибель пяти и более человек, пропажа без вести людей). Загорание ( по ГОСТ 12.1.033-81х) - это неконтролируемое горение вне специального очага, без нанесения ущерба; пожар - это загорание, но с материальным ущербом. Взрыв (по ГОСТ 12.1.010-76*) - это быстрое экзотермическое химическое превращение взрывоопасной среды, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных проводить работу. ЧС - это обстановка на определенной территорий, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или ПС, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности. Техносфера - это регион биосферы, в прошлом преобразованный людьми с помощью прямого дли косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия людским, социально- экономическим потребностям. Технические системы (ТС) - это производственное оборудование, механизмы, машины, аппаратура управления определенной степени сложности, с которыми взаимодействует человек в процессе трудовой деятельности. Рабочая зона - это пространство высотой 2 м над уровнем земли, пола или площадка, на которой расположено рабочее место (РМ) - зона постоянной или временной деятельности человека. Риск - это вероятность реализации опасности в зоне пребывания человека. Безопасность труда (БТ) - это состояние условий труда (УТ), при котором исключено воздействие на работающих вредных и опасных факторов (по ГОСТ 12.0.002-80). УТ (по ГОСТ 19605-74) - это совокупность факторов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда. Средство защиты (по ГОСТ 12.0.002-80) - это средство, применение которого предотвращает или уменьшает воздействие на одного или более работающих опасных и (или) вредных факторов. По ГОСТ 12.4.011-87 все средства защиты (СЗ) делят на средства коллективной (одновременная защита двух и более работающих) и индивидуальной защиты (сокращенно ОКЗ и СИЗ). Другие термины и определения по дисциплине "БЖД" приведены в соответствующих разделах и подразделах данного пособия. ВОПРОС № 3 Теоретические основы БЖД. В основу теории БЖД положена аксиома, что любое взаимодействие человека со средой обитания потенциально опасно. Ее справедливость можно проследить на всех этапах развития системы "человек- среда обитания". Так, на ранних стадиях своего развития (система "человек- ПС"), когда отсутствовали технические средства, человек испытывал значительные воздействия опасных и вредных факторов естественного происхождения (например, повышенная и пониженная температура воздуха, атмосферные осадки, грозовые разряды, контакты с дикими животными и т.п.). Сейчас, (система "человек-техносфера") к естественный прибавились многочисленные факторы антропогенного происхождения (например, шум, повышенная концентрация токсичных веществ в воздухе, водоемах и почве, ионизирующие излучения, электромагнитное поле и др.). Эта аксиома также предопределяет, что все действия человека и все компоненты среды обитания (прежде всего ТС и технологии) кроме позитивных свойств и результатов обладают способностью генерировать опасные и вредные факторы. При этом любое позитивное действие неизбежно сопровождается возникновением новой потенциальной опасности или даже группы опасностей (например, при применении электрической, атомной или лазерной энергий; автомобилей, тепловозов или самолетов). В результате взаимодействия человека со средой обитания наблюдаются: 1) рост числа травмируемых и погибших, как на производстве, так и в быту; 2) сокращение продолжительности жизни, особенно среди мужчин; 3) возрастание материального ущерба, как на производства, так и в быту и (или) ПС. Хозяйственная деятельность человека также связана с получением огромных отходов (в Россия и развивающихся странах из 40 кг сырья только 10 кг превращаются в полезную продукцию), которые загрязняют атмосферу, гидросферу и литосферу, что, конечно, нарушает устойчивое развитие как природных, так и искусственных экосистем. Кроме того, человек взаимодействует со средой обитания посредством той или иной машины, которая может иметь свои какие-то опасные и вредные факторы. Последние при определенных условиях могут воздействовать как на человека, так и среду его обитания. А неконтролируемый выход энергии, ошибочные и несанкционированные действия человека и различные стихийные явления в природе могут стать причиной возникновения и развитая ЧС как антропогенного, так и природного характера. Эти ситуации характеризуются своими опасными и вредными факторами, которые сильно воздействуют как на человека, так и на ОНХ и ПС. Они являются первичными негативными факторами, которые, как правило, вызывают возникновение вторичных и третичных факторов на ОНХ и прилегающей местности. Последние имеют значительный энергетический уровень и более мощно действуют на человека и среду его обитания. Таким образом, в процессе взаимодействия человека со средой обитания налицо сложная многоуровневая система "человек-среда обитания-машина-ЧС", каждый уровень которой несет свои опасные и вредные Факторы соответствующего энергетического уровня. Об этом должен помнить будущий специалист и обеспечивать оптимальное взаимодействие человека со средой обитания. ОПРОС № 4 Обеспечение БЖД - это сложный процесс. Он состоит из решения как научных, так и практических (инженерно-технических) задач. Первые сводятся к теоретическому анализу и разработке методов идентификации опасных и вредных факторов, генерируемых элементами системы "человек-среда обитания-машина- ЧС"; комплексной оценке многофакторного влияния их на работоспособность и здоровье человека; оптимизации условий деятельности и отдыха; реализации новых методов защиты; моделированию опасных и чрезвычайных ситуаций и т.д. Практические задачи БЖД - это выбор принципов я методов защиты, разработка и рациональное использование СЗ человека и ПС от негативных воздействий этих факторов, а также средств, обеспечивающих комфортное состояние среды жизнедеятельности. В начале обеспечения БЖД выделяются элементарные составляющие (идея, мысль, основные положения), именуемые принципами. С их помощью определяется уровень знаний об опасностях системы "человек-среда обитания-машина-ЧС" и, следовательно, формируются требования к проведению защитных мероприятий и методы их расчета. Они позволяют находить оптимальные решения защиты от опасностей на основе сравнительного анализа конкурирующих вариантов. Принципов обеспечения БЖД много, так как они определяются спецификой производства, особенностями технологических процессов, разнообразием оборудования и т.д. По признаку их реализации они делятся на ориентирующие, технические, управленческие и организационные. Ориентирующие принципы определяют основополагающие идеи для поиска безопасных решений. Они служат методической и информационной базой БЖД. К ним относятся принципы активности оператора, гуманизации деятельности, замены оператора, классификации, ликвидации или снижения опасности, системности и т.д. Технические принципы направлены на предотвращение действия опасных и вредных факторов и основаны на использовании физических законов. К ним относят принципы блокировки, вакуумирования, герметизации, защиты расстоянием, компрессий, прочности, слабого звена, флегматизации, снижения потенциала земли или напряжения прикосновения и т.д. Управленческие принципы позволяют определять взаимосвязь и отношения между отдельными стадиями, этапами процесса обеспечения БЖД. К ним относят принципы контроля, адекватности, обратной связи, ответственности, плановости, стимулирования, управления, эффективности, однозначности и т.д. Организационные принципы реализуют положения НОТ. К ним относят принципы несовместимости, эргономичности, подбора кадров, последовательности, резервирования, нормирования, компенсации, информации, защиты времени, рациональной организаций труда на РМ и т.д. По сфере реализации все принципы обеспечения БЖД подразделяют на группы: общественно-методологические, медико-биологические и инженерно-технические. Общественно-методологические принципы применяют во всех сферах деятельности. К ним относят принципы системности, информации, классификации, организации, планирования, контроля, анализа, управления, эффективности, обучения и т.д. К медико-биологическим принципам относят принципы нормирования вредных веществ, санитарного зонирования, медицинского профилактического предупреждения, компенсации и т.д. Самые многочисленные принципы инженерно-технические: экранирования, прочности, слабого звена, недоступности, блокировки, резервирования, дублирования, вакуумирования, ограничения, несовместимости и т.д. Принципы обеспечения БЖД следует рассматривать во взаимосвязи, т.е. как элементы, дополняющие друг друга. Детально они рассматриваются ниже, в ходе изложения вопросов обеспечения БЖД. Метод - это способ достижения цели, которой является обеспечение безопасности. Применяемые методы в БЖД основаны на вышеуказанных принципах. Они осуществляют конструктивное и техническое воплощение принципов в реальной действительности. Сейчас обеспечение безопасности достигается тремя основными методами: А - метод, использующий пространственное и (или) временное разделение гомосферы [1]и ноксосферы. Это достигается при механизации и автоматизации производственных процессов, дистанционном управлении оборудованием, использовании манипуляторов и роботов различных поколений; Б - метод, направленный на нормализации ноксосферы путем исключения опасностей и на приведение характеристик ноксосферы в соответствие с характеристиками человека. Это совокупность мероприятия, защищающих человека от шума, вибраций, газа, пыли, опасности травмирования и т.д. с помощью СКЗ; В - метод, направленный на адаптацию человека к соответствующей среде и повышению его защищенности (например, с помощью СИ3). Он реализуется путем профотбора, обучения, инструктирования, психологического воздействия и т.д. Как правило, в процессе проектирования техники и технологии стремятся применять первые два метода, Если же они не обеспечивают требуемого уровня безопасности, то применяют В-метод, использующий различные СИЗ. В реальных условиях используют названные методы в том или ином сочетании (Г-метод). Для реализации этих методов чаще всего используют различные СКЗ и СИ3. При этом СКЗ классифицируют на основании защиты от тех или иных опасных и вредных факторов (например, СЗ от шума, вибрации, электростатических зарядов и т.д.), а СИЗ - от защищаемых органов или групп органов (например, С3 органов дыхания, рук, головы, лица, глаз, слуха и т.д.). По техническому исполнению СКЗ разделены на следующие группы: ограждения, блокировочные, тормозные и предохранительные устройства, световая и звуковая сигнализация, приборы безопасности, цвета сигнальные, знаки безопасности, устройства автоматического контроля, дистанционного управления, защитного заземления, зануления, вентиляция, отопление, кондиционирование, освещение и др. К СИЗ относят гидроизолирующие костюмы и скафандры, противогазы, респираторы, различные виды специальной одежды и обуви, рукавицы, перчатки, каски, шлемы, шапки, противошумные шлемы, наушники, вкладыши, защитные очки и др. Все С3 должны соответствовать требованиям эстетики и эргономики, в частности, обеспечивать нормальные условия для деятельности человека. При применении СИЗ следует учитывать техническое нормирование, так как многие из них создают определенные неудобства и ведут к снижению работоспособности человека. Отсутствие учета этого требования часто является причиной отказа от применения СИЗ, что снижает уровень безопасности и повышает уровень риска для человека. Современными методами обеспечения БЖД являются: 1) создание оптимальных (нормативных) условий в зонах жизнедеятельности человека; 2) идентификация опасных и вредных факторов в этих зонах и снижение их до нормативно допустимых уровней; 3) прогнозирование зон повышенного риска и использование защитных мер и специальных служб и формирований для локализации и ликвидации негативных воздействий на объектах с повышенным техногенным риском и для защиты от естественных негативных воздействий; 4) подготовка кадров по вопросам БЖД. [2] Гомосфера - это пространство, где находится человек в процессе рассматриваемой деятельности; ноксосфера - это пространство, в котором постоянно существуют или периодически возникают опасности ВОПРОС № 5 Основы физиологии и гигиены труда. Физиология труда изучает особенности функционирования в процессе профессионального труда, что необходимо для оценки и нормирования рабочей нагрузки, рационализации режимов труда и отдыха (РТО) и т.д. Гигиена труда изучает влияние производственной среды на трудовые процессы в целях оздоровления труда и профилактики профзаболеваний. С точки зрения физиологии труда, в основе любого вида деятельности лежит формирование функциональной системы, т.е. системы различно локализованных структур и процессов, организуемых центральной нервной системой для получения результата, обеспечивающего достижение поставленной цели деятельности. Функциональные системы, складываясь в процессе обучения, тренировки и профессионального труда, являются физиологической основой трудовых навыков. Оценка и нормирование рабочей нагрузки и условий труда (УТ) проводятся применительно к различным формам трудовой деятельности. Самые общие формы - физический и умственный труд в своей основе имеют четкое преобладание физического или умственного компонента работы. Более детальная классификация включает следующие 5 форм [5]: 1) формы труда, требующие значительной мышечной активности и высоких (17...25 МДж или 4000...6000 и выше ккал в сутки) энергозатрат (ЭЗ); 2) групповые и конвейерные формы труда с однообразными операциями в заданных темпе и ритме (монотонный труд); 3) механизированный труд с Э3 12.5...17 МДж или 3000...4000 ккал в сутки; 4) автоматизированный труд; 5) формы труда со значительными ограничениями двигательной активности (гипокинезией) и ЭЗ 10…11,7 МДж или 2000...2400 ккал в сутки. Уровень физической нагрузки определяет тяжесть труда, нервно-психической - его напряженность. Особые формы нагрузок создаются воздействием вредных и опасных факторов на РМ (вредность и опасность труда). В сумме тяжесть, напряженность, вредность и опасность труда определяют психофизиологическую цену деятельности, затраты организма. Нормирование рабочей нагрузки заключается в установлении нормативов для факторов, отделяющих тяжесть, напряженность, вредность и опасность труда. СН 4088-86 и ГОСТ 12.1.005-88 выделяют следующие категорий тяжести труда по ЭЗ: I - легкие физические работы, выполняемые сидя и не требующие напряжения с ЭЭ до 139 Вт или 125 ккал/ч (категория Iа) и легкие физические работы с некоторым физическим напряжением при ЭЗ 140.. 174 Вт или 125...150 ккал/ч (категория Iб); II - физические работы средней тяжести с ЭЗ 175...290 Вт (150...250 ккал/ч), которые подразделяются на IIа (175...232 Вт-работы связанные с ходьбой, перемещением изделий весом до 1 кг или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения) и II6 (233...290 Вт - работы, выполняемые стоя, связанные с ходьбой, переноской тяжестей до 10 кг и сопровождаемые умеренным физическим напряжением); III - тяжелые физические работы с ЭЗ более 290 Вт (свыше 250 ккал/ч) в процессе систематического физического напряжения - при постоянных передвижениях и переноске тяжестей более 10 кг. Тяжесть труда также оценивается по объему выполняемой физической работы, весу перемещаемых грузов, физиологическим - показателям. Так, уровень физического труда оценивают величиной удерживаемого груза, динамической нагрузкой, максимальной разовой массой переносимых за смену грузов, величиной сменного грузооборота и т.д. По особенностям работы опорно-двигательного аппарата выделяют статическую (удержание орудий и предметов труда) и динамическую (перемещение груза) работы. Различаются общая мышечная работа, выполняемая более чем 2/3 мышц; региональная - с участием 1/3...2/3 мышц и локальная - с участием менее 1/3 мышц. Физиологическими методами оценки тяжести труда помимо прямого определения уровня обмена в специальных камерах (прямой калориметрии) являются измерение потребления О2 в процессе труда, расчет энергетического обмена по полному пищевому балансу и т.д. ЭЗ в процессе труда зависят не только от уровня рабочей физической нагрузки, но и от особенностей рабочей позы, возраста работника, воздействия неблагоприятных температурных условий и т.д. Напряженность труда оценивается по величине нервно-психической нагрузки (числу объектов наблюдения, темпу и частоте движений и т.д.) и по реакциям организма на нагрузку (например, по частоте пульса и его вариативности). По мнению специалистов США, последний показатель является наиболее достоверной мерой нервно-психической нагрузки и умственных усилий, Количественная оценка тяжести и напряженности труда применяется при установлении доплат при работе в условиях, не отвечающих нормативным (типовое положение № 337/22-78 от З.10.86г.). Она проводится в соответствии с классификацией, утвержденной Минздравом 12.08.86г. за № 4137-86, в которой УТ делятся на три класса: 1-й - оптимальные (односменная работа в оптимальном микроклимате и при отсутствии опасных и вредных факторов); 2-й - допустимые (при допустимых значениях параметров микроклимата и концентрациях вредных факторов ниже ПДК и ПДУ); 3-й - вредные и опасные (при превышении ПДУ и ПДК вредных факторов и физических перегрузках). Оценка проводится в баллах. При тяжелых и вредных УТ (2...6 баллов) доплаты составляют 4...12 %, при особо тяжелых и вредных УТ (6,1..10 и более баллов) доплаты увеличиваются до 13...24 %. В 1994г. Госкомсанэпиднадзором РФ введены "Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса" (руководство Р 2.2.013-94). В нем помимо оптимальных, допустимых и вредных УТ введен класс опасных (экстремальных) УТ, расширен и уточнен перечень негативных факторов, по которым проводится оценка, а в классе вредных УТ выделено 4 степени. Для первой из них характерны обратимые отклонения от нормативов, тем не менее приводящие к риску развития заболевания; при второй степени отклонения от нормативов приводят к начальным признакам профзаболеваний и повышают общую заболеваемость, при третьей - вызывают легкие формы профзаболеваний, а при четвертой - тяжелые формы. Опасными или экстремальными считаются такие концентрации или уровни вредных факторов, которые создают угрозу жизни или высокий риск тяжелых форм заболеваний. Оптимальные нормативы установлены только для параметров микроклимата, а для вредных факторов условно за оптимальные принимаются значения, безопасные для населения (обычно в несколько раз меньшие, чем ПДК и ПДУ рабочей зоны). Физиологией труда разработаны рекомендаций по оптимизации рабочих движений (замене статических усилий на менее тягостные динамические), выбору наименее утомляющих движений в оптимальном рабочем пространстве (для рук - в дугах 34...40 см от предплечей), оптимальных усилий (для двух рук при движениях к себе - не более 54 кг, для одной руки - не более 20 кг, при движении от себя соответственно 72 и 59 кг) и т.д. Направления движений должны совпадать с движениями объекта управления (включение скорости - от себя, а торможение - к себе). В производственном обучении должны учитываться физиологические механизмы формирования двигательных навыков. Навыком называется доведенное до автоматизма в результате упражнений умение совершать целенаправленные действия. Процесс выработки сложных двигательных навыков, как показано Н.А. Бернштейном, происходит быстрым, "постигающим скачком" (например, при обучении плаванью или езде на велосипеде). ВОПРОС № 6 Микроклимат помещений и его гигиеническое нормирование. Под микроклиматом помещений понимают создаваемые в них метеорологические условия, к которым относятся температура ( t , °С) и скорость движения воздуха ( V , м/с), его влагосодержание (?, %), тепловое излучение и уровень барометрического давления (Рб). При этом t и V влияют на конвекционный перенос тепла (Qконв), ? и V определяют теплоотдачу испарений (Qисп), от теплового излучения зависят теплоперенос радиацией (Qрад). Уровень Рб существенно влияет на конвекционной теплоперенос и перенос тепла проведением - кондукцией (Qконд), что необходимо учитывать при обеспечении работ в условиях повышенного (кессоны) или пониженного (высокогорье) давления. Важное значение для теплообмена организма имеет уровень его энергетического обмена (Qмет), который резко возрастает при увеличения физического компонента деятельности, а также теплоизоляционная способность одежды и время воздействия.Общее воздействие микроклимата на тепловое состояние может быть выражено уравнением теплового баланса: Qмет ( Qконд ( Qрад ( Qконв – Qисп = 0. При нулевом значении баланса обеспечивается постоянство t тела, при плюсовом - развивается перегревание организма, при отрицательном - его охлаждение. При перегревании основным путем теплоотдачи становится испарение, которое в комфортных условиях равно 40 г/ч. При высокой t и интенсивной физической работе испарение может достигать 12 л за смену. Допустимые влагопотери испарением при 7...8-часовой смене составляют 250 г/ч, а 1...2-часовой - 800 г/ч.Теплообмен организма в оптимальных или комфортных условиях только на 25% обеспечивается испарением, а резкое увеличение испарения свидетельствует о напряжении системы терморегуляции. При низких t повышается теплопродукция за счет непроизвольного сокращения мышц (дрожь), высокая t резко снижает физическую работоспособность и ускоряет развитие утомления (при t +40 °С утомление операторов ТС наступает в 2 раза быстрее, чем в комфортных условиях). Снижение t воздуха до + 10°С нарушает координацию пальцев кисти, что отрицательно сказывается на качестве работы операторов ТС. Экстремальные t при продолжительном воздействий вызывают простудные заболевания, увеличивают трудопотери, приводят к отморожениям, тепловому и солнечному ударам (в первом случае вследствие перегрева всего организма, во втором - перегрева головного мозга). Указанные поражения, случившиеся на работе, расследуются и учитываются как несчастные случаи; видом происшествия, приведшим к ним, указывается воздействие экстремальных t. Организм человека может адаптироваться (приспособлять свое строение и функции) к определенным климатическим условиям. Адаптированность, как правило, закрепляется генетически. При временном негенетическом приспособлении говорят об акклиматизации, которая занимает около 4...6 месяцев и заключается в определенной перестройке энергетического обмена и системы терморегуляции. Нормирование параметров микроклимата проводят или по комплексным показателям, учитывающим одновременное воздействие двух и более факторов, или раздельно по каждому фактору. В нормативных документах РФ принято нормирование раздельно по каждому фактору (ГОСТ 12.1.005-88 и СН 4088-86) - по t , ? и V. Указанными документами предусмотрено применение оптимальных и допустимых норм, т.е. соответственно значения показателей микроклимата, не вызывающих напряжения механизмов терморегуляций и вызывающих эти напряжения, но не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. В них учитываются сезонные изменения энергетического обмена (Qмет) и характера одежды (приводятся нормы для теплого и холодного периодов года со среднесуточными t наружного воздуха соответственно выше и ниже +10?С), а также категории тяжести работ (см. п.п. 1.1.1). Так, значения оптимальной t в холодный период при увеличении тяжести работы с Iа до III снижаются от 22 … 24 до 16 … 18?С, а в теплый период – с 23 …25 до 18 … 20?С. Допустимые t устанавливаются раздельно для постоянных и непостоянных РМ (на последних работающий находится менее 50% или 2 ч непрерывно). При этом диапазон допустимых t на постоянных РМ соответственно изменяется с 25…21 до 19…13?С и с 28…22 до 26…15?С (на непостоянных РМ эти значения на 2…3?С меньше). Оптимальная ? во всех условиях должна быть 40…60%, а допустимая ? – в холодный период 75%, в теплый – 55…75%. Оптимальная V равна 0,1…0,4 м/с, а допустимая – 0,1…0,6 м/с. Радиационная t учитывается введением специальных норм для помещений с избытками явного тепла. Нормами установлены и допустимые перепады t воздуха по горизонтали и вертикала. Комплексные показатели микроклимата используют в РФ только в гигиенической классификации УТ по вредным и опасным факторам, которая применяется для установления доплат за указанные условия. Кроме того, в Руководстве Р 2.2.013-94 микроклиматические условия оцениваются по WBGT -индексу, который рассчитывается по показателям сухого, влажного и радиационного (шарового) термометров. На Западе большое распространение получили шкалы комфортных условий, например, стандарт по комфорту Американского общества инженеров-специалистов по нагреву, охлаждению и кондиционированию воздуха (АSHRAE). В нем зона комфорта для зимних и летних условий определяется с учетом всех 4 микроклиматических факторов, теплоиэоляционной способности одежды и уровня энергетического обмена. Зоны комфорта устанавливаются при их приемлемости для 94% людей. Уровень Рб влияет не только на тепловое состояние организма. Уменьшение давления, при подъеме на высоту, снижает парциальное давление кислорода Ро2 (на высоте 2000...3000 м Ро2 снижается со 120 до 70 мм рт.ст., что вызывает усиление деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем). При падении Ро2 до 60 мм рт.ст. (высота 4000 м) сердце и легкие уже не обеспечивают требуемого поступления О2. Наступает кислородное голодание - гипоксия (при этом наблюдается падение работоспособности, головная боль и т.д.). Еще опаснее очень быстрое - в течение долей секунды - снижение давления при разгерметизации кабин или скафандров, как это было с советскими космонавтами в 1971г. В этом случае наступает практически мгновенное выделение растворенных в жидкостях организма газов, в крови образуются газовые пузырьки, перекрывающие мелкие сосуды (газовая эмболия). Такое же явление может развиваться и в случае декомпрессии при работах под повышенным давлением (например, в кессонах). Декомпрессионная (или кессонная) болезнь способна привести к гибели человека. Работы под повышенные давлением связаны с еще одной опасностью: 02 при высоких давлениях становится токсическим веществом, а азот - "веселящим" газом. Поэтому для профилактики отравлений и травм работы под высоким давлением требуют использоватья специальных дыхательных смесей. ВОПРОС № 7 Основы эргономики и инженерной психологии. Главным компонентом трудовой деятельности все чаще становится умственный труд, соответственно возрастает значение психологических факторов человека. Оптимизацией труда на основе учета, прежде всего, психологических свойств человека (а также физиологических и антропометрических) занимается эргономика. Информационное взаимодействие человека и машины является объектом исследования инженерной психологии. Основные цели этих наук заключаются в дальнейшей гуманизации трудовой деятельности, рациональной организации конструкций РМ и всех его компонентов - органов управления (ОУ), средств отображения информации (СОИ) и рабочего кресла, создании научно обоснованных РТО, разработке и внедрению профессионального психофизиологического отбора и т.д. Гуманизация современных видов труда требует повышения его содержательности, предупреждения развития отрицательных психологических состояний в процессе деятельности, обеспечения всестороннего развития личности. Эффективное современное производство невозможно без высокой специализации, постоянного углубляющегося разделения труда. Однако эти процессы ведут к однообразию рабочих операций и возрастающей монотонности трудовых процессов. Переход к полной автоматизации снижает содержательность деятельности, вызывает отчуждение работников и является одной из причин психического пресыщения. Информационные перегрузки, характерные для сложных ТС, дефицит времени и высокая ответственность за принимаемые решения приводят к развитию состояния психоэмоциональной напряженности и психологического стресса, снижающего работоспособность и приводящего в конечном счете к росту сердечно-сосудистых заболеваний. Состояние монотонии проявляется в пониженной психической активности при частом повторении элементарных операций или при резком ограничении внешних раздражителей и низких уровнях рабочей нагрузки. При монотонии через 30...60 мин снижается качество работы, появляются жалобы на усталость и сонливость. Для борьбы с ней применяют чередование рабочих операций, изменение ритма работы, динамический микроклимат и т.д. При психическом пресыщении идет активное преднамеренное отрицание определенной деятельности, тенденция к перемене места работы с жалобами на отсутствие перспектив, плохое здоровье и т.д. Причиной пресыщения являются глубокие нарушения мотивации, ощущение своей ненужности на работе. Развитию такого состояния во многом способствовала полная автоматизация производственного процесса. Нашими психологами был выдвинут принцип активного оператора, предусматривается повышение содержательности труда, создание определенного уровня рабочей нагрузки и повышение мотивации. Особое значение из психических состояний, связанных с трудовой деятельностью, имеет стресс (напряжение). Он был предложен для обозначения трехэтапной (тревога-адаптация-истощение) неспецифической реакции организма на повреждение, постепенно стрессом стали называть и нервно-психическое напряжение (психологический стресс). Повышенное напряжение вначале может даже улучшить некоторые функции (например, величину мышечных усилий), но сразу же ухудшает сложные интеллектуальные действия, вызывает чувство растерянности и невозможность сосредоточиться, мышечную скованность и непроизвольное напряжение мышц. Увеличиваются ошибки, появляются неадекватные реакции и может наступить срыв деятельности. Даже менее выраженные формы стресса, что бывает гораздо чаще, приводят к глубоким нарушениям в здоровье и психологическом статусе. Способствуют развитию стресса также индивидуальные качества (тревожность, эмоциональная неустойчивость), социально-психологические конфликты и т.д. Для профилактики стресса необходимо оптимизировать рабочую нагрузку, рационально организовать труд, обеспечить хороший социально-психологический климат на работе и т.д. Ограничение двигательной активности снижает работоспособность, ухудшает качество деятельности, приводит к увеличению веса и т.д. Эффективным средством борьбы с гипокинезией являются производ-ственная гимнастика, занятия спортом и т.д. 1.1.4. Рациональная организация РМ оператора ТС. При органиэации РМ главным требованием является обеспечение соответствия СОИ и ОУ психофизиологическим возможностям человека-оператора ТС. В ГОСТах 12.2.032- 78, 12.2.033-78 и 22269-76 приведены общие эргономические требования к организации РМ сидя и стоя и взаимному расположению их элементов. Схема рационального размещения ОУ по этим частям в горизонтальной плоскости представлена на рис. 1. В вертикальной плоскости зона досягаемости представляет собой полуокружность с радиусом 550 мм и центром в плечевом суставе. Оптимальной зоной наблюдения является сектор под углом (15° от нормальной линии взгляда в вертикальной плоскости и горизонтальной плоскости под углом ( 15° от сагиттальной плоскости (направление нос-затылок). Для часто используемых, но менее важных СОИ рекомендован сектор под углом (30°, а для редко используемых СОИ - (60° при высоте 1320…1410 мм. Взаимная компоновка СОИ и ОУ проводится с учетом упорядоченности рабочего поля, т.е. размещения элементов с учетом их важности, частоты СМ. РИСУНОК Риc.1. Зоны для выполнения ручных операций и ОУ: 1 - зона для размещения наиболее важных и часто используемых ОУ (оптимальная зона моторного поля); 2 - зона для часто используемых ОУ (зона легкой досягаемости); 3 - зона для редко используемых ОУ (зона досягаемости) и последовательности использования. Рекомендуемая высота рабочих поверхностей для работы в зависимости от требований к их точности лежит в диапазоне от 655 (при печатании на машинке) до 975 мм (при очень тонких работах). Кресло оператора должно обеспечивать удобную дозу для работы и отдыха и надежную опору (не менее 5 опор) при выполнении предписанных действий. Поэтому оно должно иметь плавную регулировку высоты, перемещение сидения кресла по отношению к его основанию вперед-назад на 180...200 мм и поворот вокруг оси не менее, чем на 90° от исходного положения. Объемно-пространственная организация функциональных помещений определяется требованиями СНиПов 2.09.02-85 (производственные здания), 2.09.04-87 (административные и бытовые здания), 2.08.02-85 (общественные здания) и 2.08.01-91 (жилые здания); по цветосветовому климату - СН 181-70 (цветовая отделка интерьеров зданий) и СНиП II-4-79 и его пособия (освещение). СН 245-71 установлена минимальная площадь на 1 работника 4,5 м2, а минимальный объем - 15 м3. Для отдельных категорий работников площадь и объем увеличены СНиПами: для конструкторов - 20 м2, для РМ с ПЭВМ - 6 м2 и т.д. При создании цветового климата в помещениях необходимо учитывать эмоционально-физиологичеокие воздействия цвета, света и их роль в организации пространства. Об освещении см. ниже п.п. 1.2.3. Немаловажное значение имеет рациональная организация РТО операторов ТС. Под РТО понимается временная регламентация продолжительности работы и внутри сменных и межсменных перерывов. В РФ продолжительность работы в неделю установлена 40 ч для взрослых работников; 36 ч - для рабочих 16…18 лет и 24 ч - для работников 15...16 лет; при вредных УТ - не более 36 ч в неделю. Начало и продолжительность перерывов устанавливают с учетом динамики работоспособности, под которой понимаются закономерности изменения качества деятельности, и функционального состояния работника в процессе непрерывной работы. Вначале в течение 0,25...1 ч идет врабатываемость, приспособление функций организма к тем требованиям, которые определяются содержанием и условиями работы. Затем в течение 2...4 ч следует фаза устойчивой работоспособности, в которой достигается наивысшая производительность труда при наименьших усилиях. По мере истощения резервов организма развивается утомление, т.е. временное снижение работоспособности вследствие интенсивности, длительности в неблагоприятных УТ. При утомлении снижается производительность труда, увеличивается производственный травматизм, ухудшается самочувствие, появляется ощущение усталости, для профилактики утомления необходим рациональный уровень рабочей нагрузки (обычно около 30% от максимальных возможностей человека), правильно выбранные перерывы, функциональная музыка, пребывание в кабинетах психофизиологической разгрузки. После обеденного перерыва (его продолжительность должна быть в пределах 0,5...2 ч) изменения работоспособности носят тот же характер, но реализуются на более низком уровне. Работоспособность меняется и в зависимости от времени суток. Она максимальна в утренние часы и существенно снижается ночью в период от 2 до 4 ч. Поэтому ночная работа требует больших усилий чем днем, а сама ночная смена должна быть на 1 ч короче дневной. Около 20% всех работников не способны адаптироваться к ночной работе, поэтому целесообразен их отбор по данному параметру. При установлении перерывов должно учитываться, что для восстановления функций при отдыхе требуется не менее 10 мин. При тяжелых УТ вводятся дополнительные перерывы. Так, при вибрации выше ПДУ на 1…12 дБ в течение смены должно быть не менее 2 перерывов общей продолжительностью 50 минут. ВОПРОС 8 Потребности в чистом наружном воздухе для помещений регламентируются СНиП 2. 04.05-91, в частности, обязательными приложениями 17 и 19. Минимальный расход наружного воздуха для помещений: 1) жилых - 3 м3/ч на 1 м2 помещения при естественном их проветривании; 2) общественных и админстративно-бытовых - 60 или 20 м3/ч на 1 чел. при отсутствии естественного проветривания (последняя цифра установлена для зрительных залов, залов совещаний и других помещений, в которых люди находятся до 3 ч непрерывно), и при естественном проветривании - расход установлен СНиП 2.08.02-89 и СНиП 2.09.04-87; 3) производственных - 30 или 20 м3/ч при объеме помещения (участка, зоны) на 1 чел. менее 20 или 20 м3 и более при естественном проветривании, а при отсутствии последнего - 60 или 60...120 м3/ч на 1 чел. соответственно без и с рециркуляцией при кратности К?10 обменов/ч или с последней при К<10 обменов/ч. При этом расход наружного воздуха в этих помещениях определяют по расходу воздуха, удаляемого наружу системами вытяжной вентиляции и технологическим оборудованием, с учетом нормируемого дисбаланса не менее 20...10% общего воздухообмена при наличия приточной системы с рециркуляцией при К<10 обменов/ч. Дисбаланс общего воздухообмена не устанавливается в других случаях. В производственных помещениях расход приточного воздуха (наружного или смеси наружного и рециркуляционного) определяют расчетом по формулам приложения 17 СНиП 2.04.05-91. При этой принимают наибольший из расходов, требуемых для обеспечения: 1) санитарно-гигиенических норм; 2) норм взрывопожарной безопасности. В первом случае расход воздуха рассчитывают по избыткам явной и полной теплоты, массе каждого в отдельности из выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ, избыткам влаги (водяного пара) и нормируемой К воздухообмена или нормируемому удельному расходу нормами отдельно для теплого и холодного периодов года и переходных условий; во втором случае - по массе выделяющихся газо-, паро- и пылевоздушным смесям (каждой в отдельности). Детально с методикой расчета приточного воздуха студент может ознакомиться в практикуме [6]. ВОПРОС 9 Системы обеспечения параметров микроклимата и состава воздуха. К этим системам относятся отопление, вентиляция и кондиционирование, которые являются важнейшей частью инженерного оборудования здания или сооружения. Отопление - это система поддержания в закрытых помещениях нормируемой t воздуха не ниже установленной ГОСТ 12.1.005-88 и СНиП 2.04.05-91. Основной принцип ее действия - компенсация тепловых потерь помещения за счет теплоотдачи греющих элементов системы отопления с учетом поступлений тепла от технологического оборудования, коммуникаций, нагретых материалов, искусственного освещения и других источников. Любая система отопления, как правило, состоит из трех элементов: генератора тепла, трубопроводов и отопительных приборов. Отопительные системы могут быть местными и центральным. При местном отоплении энергия (газ, электричество и т.д.) доставляются в помещение и преобразуются там в тепло в различного рода нагревателях, печах, газовых конвекторах и т.п. При центральном отоплении тепло получают за пределами обслуживаемого здания, откуда оно через трубопроводную сеть поступает к отопительным приборам в помещениях. Они могут быть водяными, паровыми, воздушными и панельно- лучистыми. Роль теплоносителя могут выполнять вода (чаще всего), пар и воздух. Отопительными приборами являются конвекторы (при воздушном отоплении), радиаторы и панели (при других видах отопления). Выбор систем отопления (в том числе отопительных приборов, теплоносителя, предельной его t или теплоотдающие поверхности) осуществляется по приложению 11 СНиП 2.04.05-91 в зависимости от назначения помещения, а в производственных помещениях - и с учетом категории их по взрывопожароопасности, наличия/отсутствия пыли, аэрозолей, влаговыделений или возгоняемых ядовитых веществ в них. Печное отопление допускается только в зданиях, указанных в приложении 15 данного СниПа. Однако отраслевые нормы и правила иногда уточняют применение тех или иных систем отопления. Например, СН 512-78 и правила [7] предусматривают в помещениях ВЦ (т.е. с электронно-вычислительной техникой или ЭВТ) центральное водяное отопление в сочетании с приточной вентиляцией или КВ при одно- и двухсменном режимах работы, а при трехсменном - только воздушное отопление, В помещениях категорий А, Б и В СНиП 2.04.05-91 рекомендует применять отопительные приборы с гладкой поверхностью, допускающей легкую очистку (например, радиаторы секционные или панельные одинарные, спаренные; приборы из гладких стальных труб). Ребристые трубы в таких помещениях накаливают осевшую пыль, которая пригорает, и появляется неприятный запах. Вентиляция - это организованный и регулируемый воздухообмен в помещениях, в процессе которого загрязненный или нагретый воздух удаляется и на его место подается свежий чистый воздух. Ее задачей является поддержание химического состава и физического состояния воздуха, удовлетворяющих гигиеническим требованиям. В зависимости от характера движущих сил вентиляцию делят на естественную, искусственную и смешанную. При естественной вентиляции воздух перемещается под влиянием температурного перепада или действия ветра. При искусственной (чаще называют механической) вентиляции воздух перемещается механическим побудителем (вентилятором или эжектором). При смешанной вентиляции используются как естественные силы, так и механические побудители для перемещения воздуха. По принципу действия различают вытяжную, приточную и приточно-вытяжную вентиляции. Последняя наиболее полно обеспечивает санитарно-гигиенический эффект. Вентиляция может быть местной (проветривание отдельных РМ или зон) и общеобменной (проветрива-ние всего помещения). Существует сочетание их, называемое комбинированной вентиляцией. Здесь одновременно с общим воздухообменом локализуют и отдельные наиболее интенсивные источники выделений. По способу организации воздухообмена различают вентиляцию с уравновешенным (приток равен вытяжке), положительным (превышает приток над вытяжкой) и отрицательным (превышает вытяжка над притоком) воздушным балансом. Характер такого баланса имеет важное гигиеническое значение. Кроме того, вентиляция может быть рабочей и аварийной. Последняя предназначена для быстрого удаления вредных и опасных веществ, проникающих в помещение при производственных неполадках и авариях. Для экономии тепла на нагрев наружного воздуха в системе приточно- вытяжной вентиляции предусматривают частичный (до 90%) возврат удаляемого воздуха, т.е. рециркуляцию. Успешная работа вентсистем во многом зависит от правильного их выбора и строгого выполнения на стадиях проектирования, монтажа и эксплуатации технических и санитарно-гигиенических требований, установленных СНиП 2.04.05-91, ГОСТ 12.4.021-75 и другими нормативно-техническими документами (НТД). Выбор вентсистем зависит от технологии, оборудования, его расположения и свойств выделяющихся веществ, а также от климатических условий района, где находится здание. Общие требования к вентсистемам (по СНиП 2.04.05-91): 1) подача свежего воздуха должна идти в самый чистый участок помещения, а удаление - из самого грязного; 2) в производственных помещениях вначале следует выбирать: а) аэрацию, а затем механическую вентиляцию; б) местную вытяжную вентиляцию, а затем общеобменную; 3) средства вентиляции не должны создавать значительного шума и перепадов давления в помещениях, быть взрывобезопасными и защищенными от коррозии; 4) содержание пыли в подаваемом механической вентиляцией воздухе не должно превышать: а) ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов - при подаче его в помещения жилых и общественных зданий; б) 30% ПДК в воздухе РМ и зон - при подаче в помещения производственных и административно-бытовых зданий; в) 30% ПДК в воздухе рабочей зоны с частицами пыли размером не более 10 мкм - при подаче его в кабины крановщиков, пульты управления, зоны дыхания работающих, а также при воздушном душировании; 5) минимально расход наружного воздухе на 1 чел. должен соответствовать приложению 19 данного СНиПа (см. выше пп.1.2.1). Аэрация - это организованный естественный воздухообмен, осуществляемый в заранее рассчитанных объемах и регулируемый в зависимости от внешних и внутренних метеоусловий. Для управления аэрацией в местах притока воздуха (в окнах) предусматривают фрамуги, створки или форточки, а для вытяжки воздуха - вытяжные шахты с дефлекторами и регулируемыми клапанами на решетках или вентиляционные фонари в здании. При этом высота приточных проемов должна находиться летом на высоте 1...1,5 м от пола, а зимой - 4...6 м. Расчет аэрации производят в два этапа: 1) определяют потребное количество воздуха для помещения по формулам приложения 17 СНиП 2.04.05-91; 2) находят площади приточных и вытяжных отверстий, исходя из полных напоров и количества воздуха, проходящего через соответствующие отверстия. ВОПРОС 10 Механическая вентиляция в производственных и других помещениях чаще реализуется о помощью вентиляторов. Ее элементами являются вентилятор, магистральные, приточные и вытяжные воздуховоды, воздухозаборное устройство и устройство выброса использованного воздуха, а также устройства по нагреванию и очистке воздуха. По развиваемому давлению различают вентиляторы низкого (до 1 кПа), среднего (до 3 кПа) и высокого (до 12 кПа) давления. В вентсистемах применяются вентиляторы низкого и среднего давления, а в установках пневмотранспорта, для дутья и других технологических нужд - вентиляторы высокого давления. По своей конструкция вентиляторы подразделяют на центробежные и осевые. Их размер определяется номером вентилятора (от №1 до № 20), который представляет собой диаметр его колеса, выраженный в сотнях миллиметров (например, № 3 - 300 мм, № 20 - 2000 мм). Осевые вентиляторы развивают небольшое давление (до 0,35 кПа), так как с повышением последнего резко увеличивается шум вентилятора. Их применяют при отсутствии воздуховодов (например, в окне, стене) или когда их длина незначительна. Тип и размеры вентилятора выбирают в зависимости от необходимой подачи, давления и условий среды, а также состава перемещаемого воздуха. Во взрывоопасных помещениях надлежит применять эжекторы или взрывобезопасные вентиляторы, лопасти и внутренняя поверхность которых выполнена из меди, алюминия а других металлов, не дающих искры при ударах. КПД центробежного вентилятора равен 0,5...0,6, осевого - 0,5...0,7, а эжектора - до 0,25. Расчет механической вентиляции проводят в три этапа: 1) определяют потребное количество приточного воздуха для обеспечения требуемой воздушной среды в помещениях ( Lп, м3/ч) по формулам приложения 17 СНиП 2.04.05-91; 2) находят потребный напор ( Нп, Па) вентилятора для перемещения по вентсети Lп ; 3) выбирают по каталогу вентилятор, обеспечивающий Lп и Нп, и определяют (при необходимости) установочную мощность, кВт, электродвигателя Ny=1,1LbHb/?b?п, где Lb и Hb - принятые соответственно производительность, м3/ч, и напор, Па, вентилятора; ?b и ?п -кпд соответственно вентилятора (по графику) и передачи (непосредственная - 1,0; соединение муфтой - 0,98; клиноременная - 0,95 и плоскоременная - 0,90). По значению Ny подбирают по каталогу соответствующий тип электродвигателя, его мощность и т.д. Затем решают вопросы размещения вентсистемы в помещении и режима ее работы (детально см. практикум [6] ). Кондиционирование воздуха (КВ) - это автоматическое поддержание в закрытых помещениях (кабинах) всех или отдельных параметров воздуха ( t, V, ? и чистоты воздуха) с целью обеспечения оптимальных микроклиматических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса и обеспечения сохранности ценностей культуры. Для этого применяют специальные агрегаты - кондиционеры. Они обеспечивают прием наружного и рециркуляционного воздуха, его фильтрацию, охлаждение, подогрев, осушку, увлажнение, перемещение и другие процессы. Работа кондиционера, как правило, автоматизирована. По способу приготовления и раздачи воздуха кондиционеры подразделяются на центральные и местные. Первые располагают вне обслуживаемых помещений и раздачу воздуха (от 30 до 250 тыс. м3/ч) осуществляют по системе воздуховодов; вторые - в обслуживаемых помещениях и раздача воздуха (не более 22,4 тыс. м3/ ч) осуществляют сосредоточенно, без воздуховодов. По холодоснабжению кондиционеры подразделяет на автономные и неавтономные. В первых холод вырабатывается встроенным холодоагрегатом, а в неавтономных - снабжается централизованно. Центральные кондиционеры являются неавтономными (секционного или блочно-секционного типа), а местные - автономными (в виде одного шкафа). Существует два способа КВ - раздельный и совмещенный. При первом способе подготовку и подачу воздуха от кондиционера осуществляют раздельно в оборудование и в помещение с разными параметрами воздуха, а при втором способе - то же, но с одинаковыми параметрами воздуха. Согласно СНиП 2.04.05-91 КВ следует принимать: первого класса - для обеспечения метеоусловий, требующих для технологического процесса, при экономическом обосновании или в соответствии с требованиями НТД; второго класса - для обеспечения метеоусловий в пределах оптимальных норм или требуемых для технологических процессов; третьего класса - для обеспечения метеоусловий в пределах допустимых норм, если они не обеспечиваются вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха или оптимальных норм - при экономическом обосновании. Расчет систем КВ достаточно сложен (особенно центральных) и состоит из четырех этапов [8]: 1) выбор расчетных параметров наружного (см. параметры А или Б приложения 8 СНиП 2.04.05-91, руководствуясь пп.2.14...2.16 данного СНиП) и внутреннего (см. приложения 1, 2 и 5 этого СНиП или отраслевые НТД) воздуха для всех периодов года, а также определение вида и количества вредных выделений, избытков тепла в обслуживаемых помещениях; 2) на~ хождение потребного количества приточного воздуха ( Lп , м3 /ч) по формулам приложения № 17 СНиП 2.04.05-91 и определение полной производительности кондиционера, м3 /ч, Lk=KпLп , где Kп -коэффициент потерь воздуха, принимаемый в зависимости от класса воздуховода по табл. 1 данного СНиП; 3) выбор необходимой схемы воздухообмена в обслуживаемом помещении с учетом специфики работы оборудования, технологии и определение типа системы КВ, а также детальное описание ее работы; 4) расчет процессов обработки воздуха в кондиционере(ах) при различных периодах года в зависимости от принятой схемы воздухообмена, а также расчет и выбор различных элементов центрального кондиционера. Подбор местных кондиционеров производят упрощенно по каталожным данным их производительности по воздуху и холоду (детально см. практикум [6]). Согласно СНиП 2.04.05-91 системы вентиляции и воздушного отопления рекомендуется предусматривать: 1) отдельными для каждой группы помещений по взрывопожарной опасности, размещенных в пределах одного пожарного отсека; 2) общими для следующих помещений: а) жилых; б) общественных, административно-бытовых и производственных категорий Д (в любых сочетаниях); в) производственных одной из категорий А или Б, размещенных не более чем на 3 этажах; г) производственных одной из категорий В, Г или Д и других по п.п. 4.25 данного СНиП. ВОПРОС 11 Освещение. Через глаза человек получает около 90% всей информации. Качество ее поступления во многом зависит от освещения. При неудовлетворительном освещении человек напрягает зрительный аппарат, что ведет к утомлению зрения и организма в целом. Одновременно человек теряет ориентацию среди оборудования, что повышает опасность его травмирования. Осветительные условия определяются количественными и качественными характеристиками. Первыми являются световой поток (F, лм), сила света ( I, кд), освещенность (Е, лк), яркость (L?, кд/м2) и коэффициент отражения (? , %), а вторые - фон, контраст объекта различения с фоном, видимость, показатель слепимости и коэффициент пульсации. Освещение РМ должно быть близким по спектральному составу к солнечному свету как наиболее гигиеничному; достаточным и соответствовать СНиП II-4- 79; равномерным и устойчивым (соотношение между L? в поле зрения не более 3...5 раз); без резких теней и блеклости в поле зрения; соответствующей цветности и не являться источником дополнительных вредных и опасных факторов (по избыткам тепла, шуму, электро- и пожароопасности). В зависимости от источника света освещение может быть естественным (создается солнечным диском и диффузионным светом небосвода), искусственным (создается электролампами) и совмещенным (естественное + искусственное). По функциональному назначению освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и дежурное. Рабочее освещение использует естественный и искусственные свет, а другие виды освещения - только искусственный свет. Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на территориях для нормальной работы. Аварийное освещение устраивают в помещениях и на открытых площадках для продолжения работы в производствах (например, на ТЭЦ), где отключение рабочего освещения (при аварии) может вызвать взрыв, пожар, отравление или длительное нарушение технологического процесса. Эвакуационное освещение предусматривают в местах, опасных для прохода людей, в основных проходах и на лестницах зданий с числом эвакуирующихся более 50 чел. 1.2.3.1. Естественное и совмещенное освещение. Естественное освещение характеризуется изменяющейся освещенностью на РМ в течение суток, года, которая обусловлена световым климатом. Поэтому его нормируют не по освещенности, а по коэффициенту естественной освещенности (КЕО). Под ним понимают отношение естественной освещенности в данной точке внутри помещения (Ев) к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности (Ен), создаваемой светом полностью открытого небосвода. Оно выражается формулой е = Ев *100/Ен. Значение е не зависит от времени дня и года, метеоусловий и показывает долю (в %) освещенности в помещении от одновременной горизонтальной освещенности открытого небосвода. Естественное освещение предусматривают в помещениях с постоянным пребыванием людей. Если оно недостаточно по нормам, его дополняют искусственным освещением. Такое освещение называют совмещенным и выражается оно также через КЕО в %, Совмещенное освещение проектируют в помещениях, в которых выполняют работы I, II и III разрядов по СНиП II-4-79; в помещениях, когда требуются объемно-планировочные решения, и т.д. По конструктивным особенностям естественное освещение подразделяется на боковое (через окна), верхнее (через фонари, проемы в покрытиях) и боковое + верхнее. Нормативное значение КЕО (Ен) для естественного и совмещенного освещения производственных и других помещений устанавливает СНиП II-4-79 с учетом характера зрительной работы, вида освещения и светового климата в районе расположения здания. Вся территория бывшего СССР разбита на пять поясов светового климата (см. карту в СНиП II-4-79). Для зданий, расположенных в 3 поясе (Смоленская, Калужская, Тверская, Московская, Владимирская, Свердловская и другие области) светового климата, значения Ен приведены в табл. I и 2 данного СНиП, а для остальных поясов значение Ен определяют (с округлением до десятых %) по формуле Ен1,2,4,5= Ен3 ? m ? С, где m - коэффициент светового климата, значение которого для светового пояса I равно 1,2; II - 1,1; IV - 0,9 и V - 0,8; С - коэффициент солнечности климата (от 1 до 0,65), принимается по табл. 5 СНиП II-4-79. Для производственных помещений СНиП II-4-79 устанавливает восемь разрядов зрительных работ: I - наивысшая точность - при наименьшем объекте различения менее 0,15 мм; II - очень высокая точность - свыше 0,15 до 0,3 мм; III - высокая точность - свыше 0,3 до 0,5 мм; IV - средняя точность - свыше 0,5 до 1 мм; V - малая точность - свыше 1 до 5 мм; VI - очень малая точность - более 5 мм; VII - работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах - более 0,5 мм; VIII - общее наблюдение за ходом производственного процесса. В помещениях с боковым освещением нормируют Емин а для помещений с верхним или боковым + верхним освещением - Еср в сечении характерного размера помещения. Рациональное использование естественного света зависит от чистоты окон. Поэтому указанный СНиП рекомендует осуществлять их очистку в следующие сроки: при содержании пыли, дыма и копоти свыше 5 мг/м3 в рабочей зоне (ТЭЦ, котельные, эстакады) 4 раза в год; от 1 до 5 мг/м3 (кузнечные, сварочные и электролизные помещения) 3 раза в год; менее 1 мг/м3 (инструментальные, механические и другие помещения) 2 раза в год. Для очистки стекол следует применять окномои и моющие средства типа "Сульфанол", "Прогресс", "Азолят" и т.д. Расчет естественного освещения сводится к определению площади оконных проемов по формулам, приведенным в пособии [9] к СНиП II-4-79. На практике КЕО в любой точке помещения во многом зависит от планировки оборудования и отражающей способности внутренних поверхностей этого помещения. Планировка оборудования должна быть такой, чтобы последнее, расположенное ближе к окнам, не затемняло РМ (зоны), удаленные от окон. Поэтому оборудование необходимо размещать перпендикулярно к окну, а свет на РМ должен падать с левой стороны. Все поверхности помещения и оборудования рекомендуется окрашивать в цвета с высокой отражающей способностью. 1.2.3.2. Искусственное освещение применяется в темное время суток и в помещениях, где нет естественного освещения. По конструктивному исполнению оно подразделяется на общее (равномерное или локализованное) и комбинированное (общее + местное). Одно местное освещение в производственных помещениях не допускается. Комбинированное освещение более экономично и широко используется на производстве, где необходимо создание больших освещенностей (например, на токарных станках, слесарных тисках, щитах КИП и т.п.). Источниками искусственного света являются лампы накаливания (ЛН) и газоразрядные лампы (ГРЛ). ЛН - источники света теплового излучения - имеют элементарно простую схему включения, на их работе практически не сказываются условия внешней среды. Но у них очень низок кпд (всею 3%), низкая светоотдача (7...20 лм/Вт), неблагоприятный спектр излучения (62% инфракрасного излучения), слишком большая яркость и малый срок службы (до 1000 ч). ГРЛ - источник "холодного" свечения, в котором свет возникает в результате электроразряда в газе, парах металоэ или в смеси газа с парами. К ним относят лампы низкого давления или люминесцентные лампы (ЛЛ) и высокого давления, или дуговые ртутные (ДРЛ), дуговые ртутные с йодидами металлов (ДРИ), натриевые (ДНаТ), ксеноновые (ДКсТ) и металлогалогенные (ДРИМГЛ) лампы. Они имеют высокую светоотдачу (40...110 лм/Вт), меньшую яркость, спектр излучения, близкий к спектру естественного света, равномерную освещенность в поле зрения и большой срок службы (6...14 тыс. ч). Им присущи недостатки: несколько сложная схема включения, высокая чувствительность к температурным условиям, шум дросселей, пульсации светового потока, относительная длительность разгорания (около 7 мин) и повторного зажигания ДРЛ и ДРИ после остывания (через 10 мин). Несомненные их преимущества предопределили широкое применение ГРЛ в осветительных установках. СНиП II-4-79 допускает применять ЛН только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности использования ГРЛ. В ЛЛ спектр светового потока изменяется составом люминофора. Поэтому выпускают лампы: дневного света (ЛД - голубоватый цвет свечения), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ - цвет свечения близок к естественному свету), белого света (ЛБ – желтоватый цвет свечения), холодно- белого света (ЛХБ), естественного солнечного света (ЛЕ), холодно- естественного света (ЛХЕ) и тепло-белого света (ЛТБ - розовато-белый цвет свечения). Они нормально работают при температуре ОС 18...25°С , а при 10°С и ниже зажигание не гарантируется. ЛЛ обладают достаточным "послесвечением" и повторяют колебания переменного тока, что вызывает стробоскопический эффект ("рябит в глазах" и создается иллюзия движения или вращения в обратную сторону или полного отсутствия движения, вращения). Коэффициент пульсации Кп у ламп ЛБ равен 25%, а у ЛД – 40% (допустимы: Кп ? 10...20% по СНиП II-4-79 в зависимости от точности работ). Чтобы избавиться от пульсации и стробоскопии, применяют схему двухлампового включения по принципу "расщепления фаз", включение смежных ламп в различные фазы электросети, питание ламп током повышенной частоты (например, 400 Гц и выше). Выбор искусственных источников света производят по приложению 6 СНиП II-4- 79 в зависимости от характера зрительной работы по цветоразличению. При этом в помещениях без или с недостаточным естественным освещением применяют эритемные (ультрафиолетовые) лампы для компенсации солнечной недостаточности. ЛН и ГРЛ с пускорегулирующим аппаратом заключаются в специальную арматуру, предохраняющую глаза от действия ярких частей лампы, обеспечивающую требуемое распределение светового потока и предохраняющую лампу от перегревания, осевшей пыли и влаги, механических повреждений. Такая арматура с источником света составляет светильник. Он характеризуется типом оболочки и, защитным углом, а также степенью защиты от воздействия ОС по ГОСТ 14254-80 и 17677-82*. Уровень освещенности нормируется СНиП II-4-79 раздельно для различных помещений, мест работ вне зданий и наружного освещения городов, поселков и пунктов. Для производственных помещений при этом устанавливается рабочая (ГРЛ) минимальная освещенность (Емин) в зависимости от точности зрительной работы и системы освещения. Для искусственного освещения также предусмотрено восемь разрядов зрительной работы, но первые пять разрядов разделены на четыре подразряда (а, б, в, г) в зависимости от соотношений "контраст объекта различения с фоном - характеристика фона". При использовании ЛН рабочую освещенность по СНиП II-4-79 следует снижать по шкале освещенности на 1 или 2 ступени в зависимости от системы освещения и разряда зрительных работ. Она не должна превышать 300 лк. При аварийном освещении ЕА должна быть 5% от рабочего общего освещения, но не менее 2 лк внутри здания и не менее 1 лк для площадок предприятия. При освещенности в здании более 30 лк (ГРЛ) и более 10 лк (ЛН) требуется обязательное обоснование аварийного освещения. Эвакуационное освещение должно обеспечивать Еэ на полу основных проходов (или на земле) и ступенях лестниц 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк на открытых территориях. Для этих видов освещения следует применять только светильники с ЛН (или с ЛЛ - в помещениях с минимальной температурой воздуха не менее + 5°С и при условии питания их переменным током напряжением не ниже 90% номинального). При светотехническом расчете (наиболее массовый инженерный расчет) производят выбор источников света, системы освещения Емин, коэффициента запаса, типов светильников и их размещение в освещаемом пространстве. Для этого применяют следующие методы: светового потока, удельной мощности и точечный (детально см. практикум [6] и пособие [9]). В процессе эксплуатации искусственного освещения уменьшается фактическая освещенность на РМ за счет уменьшения светового потока ламп или их несвоевременной замены, загрязнения светильников, стен и потолка помещения. Поэтому необходимо осуществлять регулярную чистку светильников в течение года: при запыленности воздуха свыше 5 мг/м3 - 18 раз; от 1 до 5 мг/м3 - 6 раз и менее 1 мг/м3 - 4 раза. Тщательный и регулярные уход за осветительными установками обеспечивают рациональные зрительные УТ без дополнительных затрат электроэнергии. Для этого рекомендуется создавать специальные бригады или группы эксплуатации, отвечающие только за освещение. ----------------------- |
|