На процесс теплообмена между человеком и окружающей средой оказывают влияние метеорологические условия (микроклимат) и характер труда. Показателями, характеризующими микроклимат, являются: 1) температура воздуха; 2) относительная влажность воздуха; 3) скорость движения воздуха; 4) интенсивность теплового излучения.

Эти параметры нормируются для рабочей зоны производственных помещений, под которой понимается пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 устанавливаются оптимальные и допустимые параметры микроклимата.

Оптимальные микроклиматические условия – сочетания количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности. Допустимые микроклиматические условия – сочетания количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызывать преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

Нормы для параметров микроклимата установлены санитарными правилами и нормами СанПин 2.2.4.548-96. Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры - обычными системами вентиляции и отопления.

Нормы производственного микроклимата едины для всех производств и всех климатических зон с некоторыми незначительными отступлениями. В этих документах отдельно нормируется каждый компонент микроклимата в рабочей зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость воздуха в зависимости от способности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.

Для оценки характера одежды (теплоизоляции) и акклиматизации организма в разное время года введено понятие периода года. Различают теплый и холодный периоды года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха + 10°С и выше, холодный - ниже + 10°С. При учете интенсивности труда все виды работ исходя из общих энергозатрат организма делятся натри категории: легкие, средней тяжести и тяжелые.

I – легкие физические работы. К категории Iа относятся работы с интенсивностью энергозатрат до 139 Вт, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т. п.). К категории Iб относятся работы с интенсивностью энергозатрат 140–174 Вт, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т. п.).

II – работы средней тяжести. К категории IIа относятся работы с интенсивностью энергозатрат 175–232 Вт, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т. п.).

К категории IIб относятся работы с интенсивностью энергозатрат 233–290 Вт, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т. п.).

III – тяжелые физические работы. К категории III относятся работы с интенсивностью энергозатрат более 290 Вт, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т. п.).

5. Системы вентиляции и требования к ним. Естественная вентиляция. Механическая вентиляция и кондиционирование.

Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция.

Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место свежего. По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции.

Система вентиляции, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания, называется естественной вентиляцией . Неорганизованная естественная вентиляция - инфильтрация, или естественное проветривание , - осуществляется сменой воздуха в помещениях через неплотности в ограждениях и элементах строительных конструкций благодаря разности давлений снаружи и внутри помещения. Такой воздухообмен зависит от случайных факторов - силы и направления ветра, температуры воздуха внутри и снаружи здания, вида ограждений и качества строительных работ. Для постоянного воздухообмена, требуемого по условиям поддержания чистоты воздуха в помещении, необходима организованная вентиляция. Организованная естественная вентиляция может быть вытяжной без организованного притока воздуха (канальная) и приточно-вытяжной с организованным притоком воздуха (канальная и бесканальная аэрация). Канальная естественная вытяжная вентиляция без организованного притока воздуха (рис. 9.1) широко применяется в жилых и административных зданиях. Аэрацией называется организованная естественная общеобменная вентиляция помещений в результате поступления и удаления воздуха через открывающиеся фрамуги окон и фонарей. Воздухообмен в помещении регулируют различной степенью открывания фрамуг (в зависимости от температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра). Как способ вентиляции аэрация нашла широкое применение в промышленных зданиях, характеризующихся технологическими процессами с большими тепловыделениями (прокатных цехах, литейных, кузнечных). Основным достоинством аэрации является возможность осуществлять большие воздухообмены без затрат механической энергии. К недостаткам аэрации следует отнести то, что в теплый период года эффективность аэрации может существенно падать вследствие повышения температуры наружного воздуха и того, что поступающий в помещение воздух не очищается и не охлаждается.

Вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побудителей, называется механической вентиляцией . Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ : большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором; возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра; подвергать вводимый в помещение воздух предварительной очистке, осушке или увлажнению, подогреву или охлаждению; организовывать оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам; улавливать вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращать их распространение по всему объему помещения, а также возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу. К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и эксплуатации ее и необходимость проведения мероприятий по борьбе с шумом.

Системы механической вентиляции подразделяются на общеобменные, местные, смешанные, аварийные и системы кондиционирования . Общеобменная вентиляция предназначена для ассимиляции избыточной теплоты, влаги и вредных веществ во всем объеме рабочей зоны помещений. Она применяется в том случае, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению. Так, в особо чистых цехах электровакуумного производства, для которых большое значение имеет отсутствие пыли, объем притока воздуха делается больше объема вытяжки, за счет чего создается некоторый избыток давления в производственном помещении, что исключает попадание пыли из соседних помещений. Воздухообмен, создаваемый в помещении вентиляционными устройствами, сопровождается циркуляцией воздушных масс в несколько раз больших объема подаваемого или удаляемого воздуха. Возникающая циркуляция является основной причиной распространения и перемешивания вредных выделений и создания в помещении разных по концентрации и температуре воздушных зон. Различают четыре основные схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции: сверху - вниз (а ), сверху - вверх (б); снизу - вверх (в). Кроме этих схем, применяют комбинированные.

Наиболее равномерное распределение воздуха достигается в том случае, когда приток равномерен по ширине помещения, а вытяжка сосредоточенна. При организации воздухообмена в помещениях необходимо учитывать и физические свойства вредных паров и газов и в первую очередь их плотность. Если плотность газов ниже плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха происходит в верхней зоне, а подача свежего - непосредственно в рабочую зону. По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы общеобменной вентиляции: приточная, вытяжная, приточно-вытяжная и системы с рециркуляцией . По приточной системе воздух подается в помещение после подготовки его в приточной камере. В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого воздух уходит наружу через окна, двери или в другие помещения. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне. Вытяжная система предназначена для удаления воздуха из помещения. При этом в нем создается пониженное давление и воздух соседних помещений или наружный воздух поступает в данное помещение. Вытяжную систему целесообразно применять в том случае, если вредные выделения данного помещения не должны распространяться на соседние, например для вредных цехов, химических и биологических лабораторий. Приточно-вытяжная вентиляция - наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжной; системы работают одновременно. При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего. Отсутствие вредных выделений - это такое их количество в технологическом оборудовании, при одновременном выделении которых в воздухе помещения концентрация вредных веществ не превысит предельно допустимую. С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах. Например, улавливание вредных веществ непосредственно у источника возникновения, вентиляция кабин наблюдения и т. д. Наиболее широкое распространение находит местная вытяжная локализующая вентиляция . Основной метод борьбы с вредными выделениями заключается в устройстве и организации отсосов от укрытий. Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми. Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование. Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частичным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др. Смешанная система вентиляции является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вредные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией. Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух большого количества вредных или взрывоопасных веществ. Производительность аварийной вентиляции определяют в соответствии с требованиями нормативных документов в технологической части проекта. Если такие документы отсутствуют, то производительность аварийной вентиляции принимается такой, чтобы она вместе с основной вентиляцией обеспечивала в помещении не менее восьми воздухообменов за 1 ч. Система аварийной вентиляции должна включаться автоматически при достижении ПДК вредных выделений или при остановке одной из систем общеобменной или местной вентиляции. Выброс воздуха аварийных систем должен осуществляться с учетом возможности максимального рассеивания вредных и взрывоопасных веществ в атмосфере. Кондиционированием воздуха называется его автоматическая обработка с целью поддержания в производственных помещениях заранее заданных метеорологических условий независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. При кондиционировании автоматически регулируются температура воздуха, его относительная влажность и скорость подачи в помещение в зависимости от времени года, наружных метеорологических условий и характера технологического процесса в помещении. Такие строго определенные параметры воздуха создаются в специальных установках, называемых кондиционерами. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную обработку: ионизацию, дезодорацию, озонирование и т. п. Кондиционеры могут быть местными (для обслуживания отдельных помещений) и центральными (для обслуживания нескольких отдельных помещений).

Для обеспечения благоприятных условий работы параметры микроклимата нормируются в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88. «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

Параметры нормируются в зависимости от периода года и категории работ по тяжести.

Период года разделяется на холодный (среднесуточная температура ниже

10 о С) и теплый период с температурой +10 о С и выше.

Все работы по тяжести подразделяются на пять категорий:

Iа - легкие физические работы (выполняемые сидя).

Iб - легкие физические работы (сидя, стоя и связанные с ходьбой).

IIа - работы средней тяжести (постоянная ходьба, перемещение до 1 кг тяжестей),

IIб – работы средней тяжести (ходьба и перемещение до 10 кг)

III - тяжелые физические работы, связанные с систематическим физическим напряжением и переносом значительных (более 10 кг) тяжестей.

В рабочей зоне производственного помещения могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия.

Оптимальные микроклиматические условия - это такое сочетание параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивает ощущение теплового комфорта и создает предпосылки для высокой работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия – такое сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии могут вызвать напряжение реакций терморегуляции, но не выходят за пределы физиологических возможностей. При этом не возникает нарушений в состоянии здоровья, не наблюдаются дискомфортные теплоощущения, ухудшающие самочувствие и понижении работоспособности.

Оптимальные показатели распространяются на всю рабочую зону, допустимые устанавливаются дифференцированно для постоянных и непостоянных рабочих мест в тех случаях, когда по технологическим, техническим или экономическим причинам невозможно обеспечить оптимальные нормы.

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ШУМ

План лекции:

5.2.1.Физические характеристики шума.

5.2.2. Классификация шумов.

5.2.3. Нормирование шумов.

5.2.4. Акустический расчет.

5.2.5. Влияние шума на организм человека.

Физические характеристики шума.

В акустике под звуком понимают механические колебания в сплошной среде: твердой, жидкой или газообразной. Звуковые колебания охватывают диапазон частот от 0 до бесконечности. В зависимости от частоты звуковые колебания подразделяются на инфразвуковые (частота ниже 16 Гц), акустические (слышимые), (частота от 16 Гц до 20 кГц), ультразвуковые (частота выше 20 кГц).

Шумом называют любой нежелательный звук или совокупность таких звуков. Звук это распространяющийся в упругой среде колебательный процесс в виде чередующихся волн сгущения и разряжения частиц этой среды. Источником звука может являться любое колеблющееся тело. Колеблющееся тело отклоняется от своего положения равновесия попеременно в противоположные стороны. При каждом отклонении оно сжимает одной своей стороной прилегающий к нему воздух, а другой стороной разрежает. С одной его стороны давление воздуха становится чуть больше атмосферного, и настолько же оно уменьшается с противоположной стороны. Разница между давлением в слое сжатия или разрежения и обычным атмосферным давлением называется акустическим или звуковым давлением Р. Звуковое давление измеряется в Паскалях (1Па = 1Н/м 2). Ухо человека ощущает звуковое давление от 2*10 -5 до 2*10 2 Н/м 2 . Чем больше давление звука, тем сильнее раздражение и ощущение громкости звука.

Скорость распространения звуковых волн зависит от упругих свойств среды, температуры и плотности среды.

Скорость распространения звуковой волны по разным средам различна и для воздуха при t=20 о С с=334 м/с, для воды с=1485 м/с, для льда с=3000 м/с, для бетона с=4000 м/с, для стали с=5000 м/с.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Средний поток энергии в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке I.(Вт/м 2).

где и с – плотность и скорость звука.

Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут изменяться в широких пределах: по давлению до 10 8 раз, по интенсивности до 10 13 . Естественно, что оперировать такими цифрами очень неудобно. Наиболее же важно то обстоятельство, что человеческое ухо способно реагировать на относительное изменение интенсивности звука, а не на абсолютное. Поэтому были введены логарифмические величины – уровни интенсивности и звукового давления

Единица измерения уровня интенсивности и звукового давления – Бел (Б). Однако для практических целей оказалось удобнее пользоваться десятой частью этой единицы –децибелом (дБ).

Уровень интенсивности звука определяется по формуле:

Lg (I/I 0) (дБ)

где I 0 =10 -12 Вт/м 2 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости на частоте 1000 Гц.

Lg (p/p 0) (дБ)

где р 0 =2*10 -5 Па – пороговое звуковое давление, выбранное таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях уровни звукового давления были равны уровням интенсивности, р - среднеквадратичное звуковое давление.

Величину уровня интенсивности используют в акустических расчетах, а уровня звукового давления - для измерения шума и оценки его воздействия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.

Благодаря звуковому давлению мы и можем слышать звук. Оно ничтожно. Мы легко улавливаем чуть слышный шорох, хотя его звуковое давление на барабанную перепонку уха равно всего лишь 3*10 -5 Па, т.е. в 3*10 10 раз меньше атмосферного давления. Такое давление соответствует нагрузке примерно трем десятимиллионным грамма на 1 см 2 . Наше ухо гораздо чувствительнее, чем самые точнейшие химические весы.

Такая чувствительность уха сама по себе загадочна. Физиологи рассчитали, что под воздействием самого слабого звука барабанная перепонка прогибается на расстояние меньше, чем размеры атома. Науке еще не вполне ясно, как осуществляется в нашем ухе передача столь слабых звуков.

Еще одно замечательное свойство нашего уха – способность воспринимать звуки, интенсивность которых различается в 10 13 раз. Измерительная техника не знает такого прибора, которым можно было бы определять величины, различающиеся в 10 триллионов раз. На весах с таким диапазоном чувствительности можно было бы взвесить и камень весом в 1 кг и небольшую планету.

Т.к., шум, как правило, является совокупностью звуков различной частоты, то для удобства нормирования осуществляют разложение шума на составляющие его тона (звуки примерно одной частоты). Такая операция называется спектральным анализом, а графическое изображение зависимости уровней звукового давления от частоты называется частотным спектром шума. Спектры получают, используя анализаторы шума – набор электрических фильтров, которые пропускают сигнал в определенной полосе частот.

Для оценки шума используют звуковой диапазон частот от 45 до 11000 Гц, включающий 8 октавных полос со среднегеометрическими частотами октавных полос f сг 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Октавная полоса – полоса частот, между граничными значениями которых f верх и f нижн выполняется соотношение f верх /f нижн =2, среднегеометрическая частота (63= ).

Классификация шумов.

Шумы принято классифицировать по их спектральным и временным характеристикам. В зависимости от спектрального состава шумы бываю низкочастотные (максимум звукового давления в диапазоне частот ниже 400 Гц), среднечастотные (400-1000 Гц) и высокочастотные (свыше 1000 Гц).

В зависимости от характера спектра шумы бывают тональными, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона, и широкополосными – с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

По временным характеристикам шумы подразделяют на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется не более, чем на 5 дБА, и непостоянные, для которых это изменение более 5 дБА. В свою очередь, непостоянные шумы делят на колеблющиеся во времени(уровень звука непрерывно меняется), прерывистые(уровень звука ступенчато изменяется на 5 дБА и более не чаще, чем через 1 сек.) и импульсные(состоящие из нескольких звуковых сигналов, длительностью менее 1 сек.).

Рис. 9.1. Спектры шума

Нормирование шумов.

Для защиты человека от неблагоприятного воздействия шума необходимо регламентировать его интенсивность, спектральный состав, время воздействия. Эту цель преследует санигарно-гигиеническое нормирование.

Нормирование допустимых уровней шума производится для различных мест пребывания населения (производство, дом, места отдыха) и основывается на ряде документов:

ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности,

ГОСТ 12.1.036-81 ССБТ. Шум. Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях.

Санитарные нормы допустимого уровня шума на промышленных предприятиях и в жилых зданиях существенно различны, т.к. в цехе рабочие подвергаются воздействию шума в течение одной смены - 8 часов, а население крупных городов - почти круглосуточно. Кроме этого, необходимо учитывать во втором случае присутствие наиболее ранимой части населения - детей, пожилых, больных. Допустимым считается уровень шума, который не оказывает на человека прямого или косвенного вредного и неприятного действия, не снижает его работоспособность, не влияет на его самочувствие и настроение.

Санитарные нормы допустимого шума в жилых помещениях разработаны Московским НИИ гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана при участии НИИ строительной физики. Нормы устанавливают параметры шума для различных мест и условий пребывания людей (активный отдых, сон, учебный процесс, речевое общение, умственная работа, восстановление здоровья и т.д.).

В нормативные показатели исходя из характера шума и места расположения объектов можно вносить поправки, колеблющиеся от -5 до +10 дБА. Нормативные уровни с учетом соответствующих поправок называются допустимыми уровнями. С ними и сопоставляются фактические уровни звука в конкретной ситуации.

Нормируемыми параметрами для постоянных шумов являются допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот (L, дБ) и уровни звука (La, дБА). Для непостоянных шумов - эквивалентные и максимальные уровни звука, а также дозы шума. Допустимые уровни постоянного шума на рабочих местах в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 приводятся в виде предельных спектров (ПС) уровней звукового давления или допустимых уровней звука в зависимости от вида трудовой деятельности или рабочего места.

Для непостоянных шумов на производстве максимально допустимыми считаются эквивалентный уровень шума La экв = 80 дБА или доза D = 1 Па 2 * час.

Акустический расчет.

При проектировании новых предприятий и цехов необходимо знать ожидаемые уровни звукового давления, которые будут в расчетных точках на рабочих местах с тем, чтобы еще на стадии проектирования принять меры к тому, чтобы этот шум не превышал допустимого. Для этого проводится акустический расчет.

Задачами акустического расчета являются:

Определение уровня звукового давления в расчетной точке, когда известен источник шума и его шумовые характеристики,

Расчет необходимого снижения шума.

Разработка мероприятий по снижению шума до допустимых величин,

Уровень звукового давления в помещении определяется по формуле

где - уровень звуковой мощности источника в октавных полосах, дБ, указывается в паспорте любого оборудования;

где - допустимые нормативные уровни звукового давления, дБ, определяются в соответствии с видом работ по ГОСТу.

Наиболее эффективное снижение шума можно достичь путем установки звукоизолирующих преград в виде стен, перегородок, кожухов и т.п. Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него звуковая энергия отражается в гораздо большей степени, чем проникает за ограждение.

Ограждения бывают однослойные и многослойные.

Звукоизоляция однородной перегородки определяется по формуле:

где - поверхностная плотность материала кожуха, кг/м 2 ,

Частота, Гц.

Из формулы следуют два важных вывода:

Звукоизоляция ограждений тем выше, чем они тяжелее, она меняется по так называемому закону массы; так, увеличение массы в 2 раза приводит к повышению звукоизоляции на 6 дБ;

Звукоизоляция одного и того же ограждения возрастает с увеличением частоты. Т.е., на высоких частотах эффект от установки ограждения будет выше, чем на низких частотах.

Для защиты от шума наиболее шумные машины и механизмы закрывают кожухами. Кожухи изготовляются обычно из дерева, металла или пластмассы. Внутреннюю поверхность кожуха обязательно облицовывают звукопоглощающим материалом. С наружной стороны на кожух иногда наносят слой вибродемпфирующего материала.

Эффективность установки кожуха определяется по формуле:

где - коэффициент звукопоглощения материала, нанесенного на внутреннюю поверхность кожуха,

Звукоизоляция стенок кожуха, определяемая по предыдущей формуле.

Микроклимат- комплекс физических факторов внутренней среды помещений, оказывающий влияние на тепловой обмен организма и здоровье человека. К микроклиматическим показателям относятся температура, влажность и скорость движения воздуха, температура поверхностей ограждающих конструкций, предметов, оборудования, а также некоторые их производные (градиент температуры воздуха по вертикали и горизонтали помещения, интенсивность теплового излучения от внутренних поверхностей).

Под микроклиматом производственных помещений понимается климат окружающей человека внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих его поверхностей.

Нормы производственного микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.24.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений". Они едины для всех производств и всех климатических зон с некоторыми незначительными отступлениями.

В этих нормах отдельно нормируется каждый компонент микроклимата в рабочей зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость воздуха в зависимости от способности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.

Для оценки характера одежды (теплоизоляции) и акклиматизации организма в разное время года введено понятие периода года. Различают теплый и холодный период года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10oС и выше, холодный -ниже +10oС.

При учете интенсивности труда все виды работ, исходя из общих энергозатрат организма, делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. Характеристику производственных помещений по категории выполняемых в них работ устанавливают по категории работ, выполняемых 50% и более работающих в соответствующем помещении.

К легким работам (категории I) с затратой энергии до 174 Вт относятся работы, выполняемые сидя или стоя, не требующие систематического физического напряжения (работа контролеров, в процессах точного приборостроения, конторские работы и др.). Легкие работы подразделяют на категорию Iа (затраты энергии до 139 Вт) и категорию Iб (затраты энергии 140... 174 Вт).

К работам средней тяжести (категория, II) относят работы с затратой энергии 175...232 Вт (категория IIа) и 233. ..290 Вт (категория IIб). В категорию IIа входят работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей, в категорию IIб - работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей (в механосборочных цехах, текстильном производстве, при обработке древесины и др.).

К тяжелым работам (категория III) с затратой энергии более 290 Вт относят работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с постоянным передвижением, с переноской значительных (более 10 кг) тяжестей (в кузнечных, литейных цехах с ручными процессами и др.).

По интенсивности тепловыделений производственные помещения делят на группы в зависимости от удельных избытков явной теплоты. Явной называется теплота, воздействующая на изменение температуры воздуха помещения, а избытком явной теплоты - разность между суммарными поступлениями явной теплоты и суммарными теплопотерями в помещении.

Явная теплота, которая образовалась в пределах помещения, но была удалена из него без передачи теплоты воздуху помещения (например, с газами от дымоходов или с воздухом местных отсосов от оборудования), при расчете избытков теплоты не учитывается. Незначительные избытки явной теплоты - это избытки теплоты, не превышающие или равные 23 Вт на 1 м3 внутреннего объема помещения. Помещения со значительными избытками явной теплоты характеризуются избытками теплоты более 23 Вт/м3.

Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м2 при облучении 50 % поверхности человека и более, 70 Вт/м2 - при облучении 25...50 % поверхности и 100 Вт/м2 - при облучении не более 25 % поверхности тела.

Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретого металла, стекла, открытого пламени и др.) не должна превышать 140 Вт/м2, при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательно использование средств индивидуальной защиты.

В рабочей зоне производственного помещения согласно ГОСТ 12.1.005-88 могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия.

Оптимальные микроклиматические условия - это такое сочетание параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивает ощущение теплового комфорта и создает предпосылки для высокой работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия - это такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать напряжение реакций терморегуляции и которые не выходят за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает нарушений в состоянии здоровья, не наблюдаются дискомфортные теплоощущения, ухудшающие самочувствие и понижение работоспособности. Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры - обычными системами вентиляции и отопления.

4. Теплопередача в ограждающих конструкциях

Необходимым условием теплопередачи в любой среде является разность температур в различных точках среды. Тепловая энергия распространяется при этом от точек с более высокой температурой к точкам с более низкой. Наружные ограждающие конструкции разделяют среды с различными температурами, что и вызывает процессы теплопередачи в них.
Различают три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Так как большинство строительных материалов являются капиллярно-пористыми телами, в них возможны все виды теплопередачи. Однако в практических расчетах обычно считают, что теплопередача внутри строительных материалов происходит по законам теплопроводности. Теплопередача конвекцией и излучением происходит в воздушных прослойках и у поверхностей конструкций на границах с наружным и внутренним воздухом.

В теплотехнических расчетах принято различать однородные (однослойные) и слоистые (многослойные) ограждающие конструкции, состоящие соответственно из одного или нескольких однородных плоских слоев, расположенных перпендикулярно направлению теплового потока (обычно параллельно наружной и внутренней поверхностям конструкции), а также неоднородные конструкции, которые имеют различные характеристики теплопроводности по площади ограждения.

4.1. Стационарные условия теплопередачи (одномерный тепловой поток). Теплопроводность материалов. Сопротивление теплопередаче.

Теплопроводность материалов

Через плоскую и достаточно протяженную конструкцию (чтобы можно было пренебречь краевыми эффектами) тепловой поток проходит перпендикулярно к ее поверхности в направлении от более высокой температуры к более низкой.

Строительные материалы состоят из твердой фазы, а также пор и капилляров, которые заполнены воздухом, водяным паром или жидкостью. Соотношение и характер этих элементов и определяют теплопроводность материала.
У металлов теплопроводность высока, так как определяется потоком электронов. Чем выше электропроводность, тем выше и теплопроводность.
Теплопроводность каменных материалов обусловлена тепловыми колебаниями структуры. Чем тяжелее атомы этой структуры и чем слабее они связаны между собой, тем меньше теплопроводность. Камни с кристаллической структурой более теплопроводны, чем стекловидные.
Коэффициент теплопроводности капиллярно-пористых материалов зависит от их средней плотности (пористости) и влажностного состояния. При этом значение играет также средний размер пор и их характер (открытые, сообщающиеся или закрытые). Более низкую теплопроводность имеют пористые материалы с закрытыми порами малого (1 мм) размера. С повышением влагосодержания материала его теплопроводность возрастает. Особенно это заметно зимой, когда содержащаяся в порах вода замерзает.
Изменения коэффициентов теплопроводности строительных материалов при изменении содержания влаги настолько существенны, что их значения устанавливают в зависимости от влажностной характеристики климата и влажностных условий эксплуатации помещений. СНиП различает 3 зоны влажности (влажная, нормальная и сухая) и 4 влажностных режима помещений:

По сочетанию зоны влажности и влажностного режима помещений назначаются условия эксплуатации ограждающих конструкций (А или Б), в зависимости от которых выбираются коэффициенты теплопроводности.
Материалы, применяемые для теплоизоляционных слоев ограждающих конструкций должны, как правило, иметь коэффициент теплопроводности в сухом состоянии не выше 0,3 Вт/м×°С.

Гигиеническое нормирование производственного микроклимата осуществляется в соответствии с СанПиН от 30.04.2013 № 33 Санитарные правила и нормы. "Требования к микроклимату рабочих мест в производственных и офисных помещениях"и ГОСТом 12.1.005 – 88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно – гигиенические требования». ГОСТ 12.1.005 - 88 устанавливает оптимальные параметры температуры, относительной влажности и скорости воздуха в зависимости от энергозатрат человека и времени года, кроме того, данный ГОСТ учитывает и количество теплоизбытков в рабочей зоне.

В зависимости от избытка явного тепла все производственные помещения подразделяются на две категории:

помещения с незначительными избытками тепла, в которых тепловыделения от оборудования, людей не превышает 23Дж/с·м 3 (мясные, овощные, рыбные и хол. цеха)

помещения со значительным избытком явного тепла, в которых избыток явного тепла более 23Дж/с·м 3 (горячий цех, печное отопление хлебозавода, кондитерские цеха)

Период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10 0 С и выше, считается теплым, ниже +10 0 С – холодным.

І – легкая, энергозатраты до 172 Вт;

ІІ – средней тяжести и имеет две подгруппы: ІІа - 172÷232 Вт;

ІІб - 232÷293 Вт;

ІІІ – тяжелая, энерго затраты более 293 Вт.

ГОСТ 12.1.005 – 88 ССБТ регламентирует оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.

20. Мероприятия и средства для обеспечения нормируемых параметров микроклимата и поддержания чистоты воздуха.

Улучшение метеорологических условий в производственных помещениях осуществляется прежде всего техническими средствами еще на стадии проектирования – это механизация и автоматизация трудоемких работ, производственных процессов, а также применение дистанционного управления и наблюдения, когда обслуживающий персонал находится в помещениях с нормальным микроклиматам.

Обеспечение нормальных параметров микроклимата достигается также в результате уменьшения тепловых потерь, теплоизоляции аппаратов и трубопроводов, применением вентиляции и душирования рабочих мест, экранирования оборудования и обеспечения его герметичности, использования средств индивидуальной защиты, питьевого режима, рациональной организации труда и отдыха.

Теплоизоляция является эффективным мероприятием не только по уменьшению интенсивности теплового излучение от нагретых поверхностей, но и общих теплоносителей, а также для предотвращения ожогов при прикосновении к этим поверхностям. По действующим санитарным нормам температура нагретых поверхностей оборудования и ограждений на р.м. не должна превышать 45 0 С, а для оборудования, внутри которого температура равна или ниже 100 0 С – не более 35 0 С. Для теплоизоляции применяют разнообразные материалы и конструкции (специальные бетоны и кирпич, минеральную и стеклянную вату, асбест, войлок и т.д.). Немаловажную роль играет и окраска внешних поверхностей нагретых тел. Так, расчеты показывают, что покрытие пресс-форм алюминиевой краской приводит к снижению лучистой теплоотдачи в 2 раза, а расход электроэнергии на их нагрев – на 4 %.

Наиболее эффективным и распространенным способом защиты от теплового излучения является экранирование. По принципу работы экраны условно подразделяются на теплопоглощающие, теплоотражающие и теплоотводящие, а в зависимости от возможности наблюдения за технологическим процессом экраны подразделяются на три типа: непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные.

Материалами для теплоотражающих экранов служит листовой алюминий, жесть, алюминиевая фольга; для теплопоглощающих экранов – асбестовые щиты, огнеупорный кирпич; теплоотводящие экраны представляют собой сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой.

К полупрозрачным экранам относятся металлические сетки, цепные звенья, армированное стекло, водяные, воздушно – водяные завесы, снижающие интенсивность теплового излучения до 80 %. В качестве прозрачных экранов используют силикатное стекло, кварцевое и органическое стекло.

Герметичность нагретого оборудования нарушается вследствие постоянной деформации швов, стыков конструкции аппаратов, что приводит к ухудшению метеорологических условий.

Особое значение для предупреждения перегрева организма в производственных условиях имеет рациональный питьевой режим, режим труда и водные процедуры. По существующему в нашей стране законодательству работающие в цехах с повышенными тепловыделениями (более 20 ккал/м 3 ч) обеспечиваются подсоленной газированной водой, содержащей от 0,2 до 0,5% хлорида натрия. Питье такой воды способствует уменьшению жары, потоотделения, снижению температуры тела, повышению производительности труда. Кроме того, следует учитывать возможное неблагоприятное влияние резкой смены температуры на р.м., например, при температуре около 40 0 С на р.м. температура воздуха в комнате отдыха должна поддерживаться на уровне 25-28 0 С.

Большое значение для создания нормальных метеорологических условий имеет рациональное размещения оборудования . Так, аппараты с большими тепловыделениями размещают на открытом воздухе или в отдельных изолированных помещениях, располагая их преимущественно в один ряд.

Важным техническим средством обеспечения нормальных метеорологических условий является вентиляция. Скорость воздуха при общеобменной вентиляции должна быть не менее 0,3 м/с, при местной – 0,7-2 м/с. Если интенсивность теплового излучения превышает 348 Вт/м 2 , то предусматривается душирование р.м.

Наиболее эффективным средством создания оптимальных условий микроклимата и чистоты воздуха является кондиционирование воздуха, при котором осуществляется регулирование не только температуры воздуха, но и его влажность, скорость и очистка от пыли.

Немалую роль в профилактике перегревания играют индивидуальные средства защиты. Спецодежда должна быть воздухо- и влагопроницаемой (хлопчатобумажная, льняная; грубошерстное сукно). Для защиты от инфракрасного излучения используют отражающие ткани, на поверхности которых распылен тонкий слой металлов. Для защиты головы от излучения применяют дюралевые, фибровые каски, войлочные шляпы, а от перегрева и ожогов применяют шляпы с широкими полями из войлока, фетра или сукна.

Для защиты ног применяют специальную обувь. Материал обуви должен быть стойким против повышенной температуры, облучения, искр, малотеплопроводен и воздухопроницаем. Для защиты рук применяют брезентовые рукавицы.

Для защиты глаз от воздействия энергии излучения используют очки со светофильтрами. Светофильтр подбирают со спектральной характеристикой, соответствующей спектральному диапазону потока излучения, для защиты от которого очки предназначены.

Для защиты лица и глаз используют щитки из органического стекла, металлической сетки и комбинированные (из стекла и сетки) маски со светофильтром.

Организационные и медико-профилактические мероприятия. Важным фактором, способствующим повышению работоспособности рабочих горячих цехов, является рациональный режим труда и отдыха.

Режим труда разрабатывается применительно к конкретным условиям работы. При этом определяются общая продолжительность отдыха в течение рабочего дня и продолжительность отдельных периодов отдыха. При физических работах средней тяжести и температуре наружного воздуха до 25 °С внутрисменный режим предусматривает 10-минутные перерывы после 60 - 50 мин работы; при температуре наружного воздуха от 25 до 33°С рекомендуются 15-минутные перерывы после 45 мин работы. Отдых происходит в специально оборудованных комнатах с благоприятным микроклиматом.

Работающие проходят предварительные и периодические (ежегодные) медицинские осмотры. Противопоказаниями к приему на работу в условиях воздействия высокой температуры и инфракрасного излучения являются органические заболевания сердечно-сосудистой системы, почек, желудка, кожи и др.

Для измерения параметров микроклимата используют следующие приборы : термометры (ртутные, спиртовые) для измерения температуры воздуха; психрометры для измерения влажности воздуха; анемометры для измерения скорости движения воздуха.

Параметры микроклимата. Нормирование метеорологических условий

Оптимальные условия воздушной среды являются важным фактором сохранения здоровья и работоспособности человека. Неблагоприятные изменения воздуха могут вызвать значительные нарушения в организме: перегревание или переохлаждение тела, гипоксию, возникновение инфекционных и других заболеваний, снижение работоспособности.

При комплексной гигиенической оценке воздуха учитываются:

1. физические свойства - температура, влажность, скорость и направление движения воздуха, его охлаждающая способность, атмосферное давление, электрическое состояние (ионизация), уровень солнечной радиации и радиоактивности;
2. химический состав — постоянные составные части воздуха и посторонние газы;
3. механические примеси в воздухе — пыль, дым, сажа и пр.;
4. бактериальная загрязненность — наличие микробов в воздухе.

Вся совокупность перечисленных физико-химических и биологических свойств образует понятие микроклимата.

На самочувствие и работоспособность школьников наибольшее влияние оказывают температура, относительная влажность, скорость движения воздуха. Эти параметры нормируются так: температура воздуха в классе должна быть 18—19 °С, в физкультурном зале — 16—17 °С; относительная влажность воздуха в учебных помещениях должна быть 40—60%, в теплое время года возможно ее увеличение до 75% (оптимум — 50—60%). Скорость движения воздуха должна составлять 0,2—0,5 м/с в холодное и переходное время года и 0,5—1,5 м/с в теплое время года. (Ощущать воздушные потоки человек начинает при скорости воздуха 0,15 м/с.)

Электрическое состояние воздуха сильно влияет на работоспособность. В воздухе в нормальных условиях находятся положительно,и отрицательно заряженные частички — называемые аэроны (аэроионы). Отрицательные аэроны улучшают самочувствие, повышают работоспособность, а тяжелые, положительные, — действуют угнетающе. Обычно, по мере пребывания людей в помещении, легкие аэроны, оседая на частицах пыли и капельках влаги, превращаются в тяжелые, т. е. постепенно количество легких аэронов в воздухе закрытого помещения падает, а тяжелых — растет.

Поэтому в классах, особенно компьютерных, необходимо устанавливать аэронизаторы (люстра Чижевского).

Чем вызвано такое строгое нормирование температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха? Дело в том, что именно эти физические свойства воздуха сказываются, в первую очередь, на деятельности системы терморегуляции. По мере пребывания людей в помещении, температура и относительная влажность воздуха повышаются (было замечено, что если не следить за температурой, то к концу урока она повышается на 2—3 °С, к концу учебного дня на 5—6 °С). Естественно, что повышение температуры вызывает напряжение системы терморегуляции и получается, что много сил тратится не на полезную работу (усвоение учебного материала), а на борьбу с неблагоприятными условиями внешней среды. В силу этого необходим постоянный контрольна температурой и влажностью воздуха: желательно, чтобы каждый класс или кабинет были снабжены термометром и прибором для определения относительной влажности воздуха (психрометром или гигрометром).

Загрязнение воздушной среды помещений

Воздух учебных помещений загрязняется пылью, газами, выделяющимися при работе оборудования, неправильной эксплуатации тепловых аппаратов, при некоторых технологических процессах и химических реакциях парами различных веществ, продуктами обмена веществ человека.

Среди загрязнений воздушной среды встречаются как ядовитые, так и неядовитые вещества.

Ядовитые (токсичные) вещества нарушают нормальную жизнедеятельность организма, приводят к временным и хроническим патологическим изменениям его. Работа с такими веществами учащимся запрещена. Однако и неядовитые вещества при длительном воздействии, особенно при больших концентрациях, могут Стать причиной различных заболеваний, например кожных, болезней легких и т. п.

К ядовитым газовым примесям в атмосферном воздухе относятся: оксид углерода (угарный газ), сероводород, аммиак, выхлопные газы автомобилей и тракторов и др.

Оксид углерода (СО) образуется при неполном сгорании топлива, при преждевременном закрытии печной задвижки и опасен тем, что он соединяется с гемоглобином крови в 250—300 раз быстрее кислорода. Кровь, насыщенная оксидом углерода, перестает усваивать кислород, и человек погибает от его недостатка.

Сероводород (Н28) вызывает нарушение внутритканевого дыхания: ткани перестают усваивать кислород.

Аммиак (NНз) (обладает характерным запахом) вызывает сильное раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей и глаз.

Выхлопные газы двигателей опасны из-за присутствия в них больших концентраций угарного газа в смеси с другими ядовитыми компонентами.

По, мере пребывания людей в помещении в воздухе появляются и накапливаются летучие продукты обмена веществ человека, обладающие неприятными запахами (запах пота и продуктов его разложения, соединения аммиака, летучие соли жирных кислот, соединения скатонала, индонала — все то, что делает воздух, как говорят, "спертым"). Эти летучие продукты получили название "антропотоксины" и они, в первую очередь, оказывают неблагоприятное влияние на самочувствие и работоспособность человека. При длительном пребывании в такой атмосфере у человека начинает болеть голова, ухудшается внимание, появляется сонливость, апатия, может появиться тошнота (вплоть до рвоты), иногда бывают обмороки.

Предельно-допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ

ПДК — максимальная концентрация вредного вещества в единице объема, которое при ежедневном воз-Действии в течение неограниченно продолжительного времени не вызывает в организме каких-либо патологических отклонений, а также неблагоприятных наследственных изменений у потомства.

В настоящее время утверждены предельно допустимые концентрации около 1000 веществ.

Вентиляция, кондиционирование, воздушно-тепловой режим

Вентиляция. Для поддержания в учебно-производственных и вспомогательных помещениях нормального, отвечающего гигиеническим требованиям,:состава воздуха, удаления из них вредных газов, паров и пыли используют вентиляцию,

Вентиляция — это регулируемый воздухообмен в помещении. По способу перемещения воздуха в помещении различают естественную и механическую вентиляцию. Возможно и сочетание их — смешанная вентиляция. Естественная вентиляция подразделяется на аэрацию и проветривание. Механическая вентиляция в зависимости от направления движения воздушных потоков может быть вытяжной (отсасывающей), приточной (нагнетательной) и приточно-вытяжной. Если вентиляция происходит во всем помещении, то ее называют общеобменной. Вентиляция, сосредоточенная в какой-либо зоне (на объекте загрязнения среды), называется местной (локализующей). По времени действия вентиляция делится на постоянно действующую и аварийную.

При естественной вентиляции воздух поступает в помещение и удаляется из него вследствие разности температур, а также под Воздействием ветра.

Аэрация — это организованная естественная вентиляция, выполняющая роль общеобменной вентиляции. Преимуществами ее являются простота и экономичность в сочетании с возможностью проветривания больших объемов помещений, а недостатками — невозможность подогрева, увлажнения и обеспыливания поступающего воздуха, ограничение возможности, при использовании в холодный период года для локального проветривания.

Механическая вентиляция осуществляется вентиляторами, забирающими воздух из мест, где он чист, и направляющими его к любому рабочему месту или оборудованию, а также удаляющему его из любых мест. При механической вентиляции воздух можно обработать: подогреть, увлажнить или подсушить, обеспылить, а также очистить перед выбросом в атмосферу.

Приточная вентиляция обеспечивает только подачу чистого воздуха. Вытяжная вентиляция предназначена для удаления воздуха из вентилируемого помещения, Приточно-вытяжную вентиляцию применяют в тех помещениях, где требуется повышенный и особо надежный обмен воздуха. Кабинеты й мастерские, независимо от наличия вентиляционных устройств, должны иметь в оконных проемах открывающиеся фрамуги или другие устройства для проветривания.

Кондиционирование. Системой кондиционирования называют совокупность технических средств, служащих для приготовления, перемещения и распределения воздуха, а также для автоматического регулирования его параметров. Кондиционирование широко используют для поддержания комфортных условий в зоне пребывания людей. Системы кондиционирования включают средства для очистки от пыли, для нагрева, охлаждения и увлажнения воздуха, автоматического регулирования его параметров, контроля и управления.

Нужно правильно пользоваться кондиционерами:

1. жара на улице 30—40 °С и прохладная струя из кондиционера в помещении создает условия для возникновения воспаления легких;
2. система кондиционирования больших помещений может представлять угрозу переноса вирусных инфекций по всему зданию;
3. обработка воздуха в кондиционерах лишает его одного из важных компонентов, а именно аэронов;
4. при пользовании кондиционерами важно следить за влажностью воздуха.