Текст книги "Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие"

1.2. Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности

Условия жизнедеятельности человека оказывают значительное влияние на его работоспособность и здоровье. Гигиенические нормы условий труда учитывают вредные производственные факторы, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе (но не более 40 часов в неделю) в течение всего рабочего стажа не должны вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья работающего. Такие условия труда при отсутствии вредных и опасных производственных факторов называют безопасными условиями труда (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схема оценки условий труда

В соответствии с гигиеническими критериями оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса, изданных Госкомсанэпиднадзором России, условия труда оценивают по четырем классам:

1-й класс – оптимальные условия труда, при которых работающие сохраняют свое здоровье, имеют условия для поддержания высокого уровня работоспособности.

2-й класс – допустимые условия труда, которые характеризуются значениями вышеназванных факторов, не превышающими установленных гигиеническими нормами; функциональное состояние организма от их воздействия восстанавливается к началу следующей смены.

3-й класс – вредные условия труда. К таковым относят рабочие места, на которых производственные факторы превышают гигиенические нормы. Факторы 3-го класса подразделяют на четыре степени вредности:

1-я степень (3.1) – вызывающие обратимые функциональные изменения в организме;

2-я степень (3.2) – приводящие к стойким функциональным нарушениям и росту заболеваемости;

3-я степень (3.3) – приводящие к развитию профессиональной патологии в легкой форме и росту хронических заболеваний;

4-я степень (3.4) – приводящие к возникновению выраженных форм профессиональных заболеваний, значительному росту хронических и высокому уровню заболеваемости с временной утратой трудоспособности.

4-й класс – опасные (экстремальные) условия труда, воздействие которых на протяжении рабочей смены (или ее части) создает угрозу для жизни или высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных заболеваний.

Ниже приведены усредненные комфортные экометеорологические и технические условия жизнедеятельности человека:

– температура… 20±5 °C

– атмосферное давление… 745±5 мм рт. ст.

– относительная влажность воздуха… 55±15%

– скорость движения воздушных потоков… 2±1,5 м/с

– уровень шума… 80 дБ

– уровень электромагнитного излучения… 0,02 Тл;

– освещенность:

для работы среднего уровня… 750 лк,

для работы высокого уровня… 2000 лк;

– уровень радиации… до 20 мкР/ч;

– запах…. отсутствие;

– качество питьевой воды… в соответствии с ГОСТ 2872-82;

– допустимое загрязнение воздуха – определяется по формуле:

где С и ПДК – реальное содержание того или иного вредного газа в воздухе и его предельно допустимые концентрации, мг/м³.

Требования к системам освещения

Ощущение света при воздействии на глаза человека вызывают электромагнитные волны оптического диапазона. Свет (освещение) характеризуется количественными и качественными показателями. К основным количественным показателям света относятся световой поток, сила света, освещенность и яркость.

Световым потоком называют лучистый поток, который воспринимается человеком или приборами как свет и характеризует мощность источника светового излучения. Световой поток измеряют в люменах (лм).

Силой света называют пространственную плотность светового потока, определяемую как отношение приращения светового потока, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри телесного угла.

Освещенность – поверхностная плотность светового потока, определяемая как отношение светового потока, равномерно распределяющегося на площади, перпендикулярной направлению распределения света. Освещенность измеряют в люксах (лк).

Яркость поверхности, расположенной под углом к нормали, представляет собой силу света излучающей, светящейся или освещаемой поверхности, падающего на плоскость, перпендикулярную направлению распространения света. Яркость – та из световых характеристик источника света или освещаемой поверхности, на которую непосредственно реагируют глаза. Яркость, превышающая 16 500 кд/м², обладает абсолютной блескостью, так как глаза человека ни при каких условиях приспособиться к ней не могут. Яркость, равная 30 000 кд/м², относится к слепящей. Гигиенически приемлемой является яркость до 5000 кд/м².

Качество освещения характеризуется прямой и отраженной блескостью, ослепленностью и другими показателями.

Блескостью называют свойство светящихся поверхностей вызывать ухудшение уровня видимости вследствие чрезмерного увеличения яркости поверхности, снижающего контраст между объектом и фоном.

Ослепленность – состояние глаз, возникшее в результате воздействия блескости. Показатель ослепленности – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой.

Воздействие освещения на организм человека

Свет может по-разному воздействовать на человеческий организм, при этом характер воздействия во многом определяется природой источника света.

Естественный свет (рассеянный свет небосвода) и солнечная инсоляция (прямые лучи Солнца) имеют особую биологическую ценность. Они оказывают существенное влияние на биосинтез гормонов в организме; прямое воздействие фотонов на нервные окончания приводит к регуляции функций организма.

При длительном недостатке естественного света человек начинает испытывать дискомфорт: возникает состояние «солнечного голодания», снижается устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов химической, физической и бактериологической среды.

В излучении искусственных источников освещения отсутствует ультрафиолетовый поток и изменяется спектр видимого света. Наиболее отличим от естественного свет от ламп накаливания; свет от газоразрядных ламп низкого и высокого давления в большей мере приближен по спектру к естественному дневному свету.

Замена части естественного освещения искусственным, полученным с помощью люминесцентных ламп, отражается на состоянии человека: повышается степень утомляемости, снижается производительность труда. Особенно неблагоприятное воздействие оказывает недостаток естественного света, когда его доля составляет менее 200…250 лк.

Для человека вредным является как недостаточный уровень освещенности среды обитания, так и наличие в ней мощных по световому потоку источников света (если смотреть на мощный источник света незащищенными глазами, то возможно поражение глаз, приводящее к временной или полной потере зрения). Уровень и характеристики освещенности рабочего места оказывают значительное влияние на самочувствие и настроение работающих. От освещенности зависят производительность труда и безопасность работающих.

При освещении рабочей зоны используется область оптического спектра электромагнитных излучений – видимый свет. Он обеспечивает возможность зрительного восприятия, дающего около 90 % информации об окружающей среде, влияет на тонус центральной и периферической нервной системы, на обмен веществ в организме, его иммунные и аллергические реакции, на работоспособность и самочувствие человека. Оптимальные параметры видимого света по интенсивности, спектральному составу и режиму освещения различны в зависимости от требований организма к условиям конкретной деятельности, а также от характера и интенсивности одновременно воздействующих других факторов среды – акустических, цветовых, пространственно-планировочных и др.

Недостаточное освещение рабочего места затрудняет длительную работу, вызывает повышенное утомление и способствует развитию близорукости. Слишком низкие уровни освещенности вызывают апатию и сонливость, а в некоторых случаях способствуют развитию чувства тревоги. Длительное пребывание в условиях недостаточного освещения сопровождается снижением интенсивности обмена веществ в организме и ослаблением его реактивности. К таким же последствиям приводит длительное пребывание в помещении с ограниченным спектральным составом света и монотонным режимом освещения.

Излишне яркий свет слепит, снижает зрительные функции, приводит к перевозбуждению нервной системы, уменьшает работоспособность, нарушает механизм сумеречного зрения. Воздействие чрезмерной яркости может вызывать фотоожоги глаз и кожи, кератиты и катаракты и другие нарушения тканей.

Неправильно организованное или недостаточное освещение понижает зрительную и физическую работоспособность, увеличивает число ошибочных действий персонала (а следовательно, вероятность аварий и несчастных случаев), может стать причиной таких заболеваний, как близорукость, спазм, аккомодация, зрительное утомление. При неравномерном освещении возрастает вероятность механических повреждений работающих, соприкосновения их с проводами, находящимися под напряжением, и т. д. Резкие тени искажают размеры и форму объектов, окружающих работающего, увеличивают утомляемость, повышают риск получения механических травм.

В поле зрения работающего по возможности не должно быть блестящих поверхностей, которые отвлекают внимание и могут вызвать ослепление и ухудшение видимости объектов различения. Для устранения этих неблагоприятных факторов необходимо отрегулировать высоту установки (подвеса) светильников, направление подачи светового потока на рабочие места.

Виды источников освещения

В качестве источников света в условиях производства и в быту используют лампы накаливания (ЛН) и газоразрядные лампы. Их главные характеристики – мощность, создаваемый световой поток, срок службы и световая отдача (измеряется в лм/Вт и характеризует коэффициент полезного действия лампы).

Наиболее просты и надежны в эксплуатации лампы накаливания. Недостатки ЛН заключаются в значительном отличии спектрального состава света от естественного освещения, небольшой продолжительности эксплуатации (около 2500 ч) и низком коэффициенте светоотдачи (около 20 лм/Вт).

Гораздо более экономичны газоразрядные лампы (люминесцентные, галогенные и дуговые ртутные лампы), светоотдача которых значительно выше. Свет этих ламп по своим спектральным характеристикам гораздо ближе к дневному свету.

Вместе с тем газоразрядные лампы имеют и ряд существенных недостатков. Данные источники света требуют некоторого времени для выхода на заданный режим, отличаются наличием пульсаций светового потока (эффект мерцания) с частотой, равной частоте промышленного тока, что в ряде случаев приводит к стробоскопическому эффекту, т. е. созданию ложного впечатления о движении освещаемых предметов. Например, вращающиеся с аналогичной частотой маховики могут при освещении газоразрядными лампами казаться неподвижными или вращающимися замедленно. Кроме того, для включения газоразрядных ламп необходимы специальные устройства; для стабилизации во времени их светового потока – схемы с балластным, емкостным или индуктивным сопротивлением; для пуска – более высокое напряжение, чем создаваемое электрической сетью, а это требует дополнительного усложнения схем питания.

Также часто используют люминесцентные лампы (ЛЛ). Люминесцентная лампа представляет собой трубку из стекла, заполненную парами ртути, которые под действием электрического разряда испускают ультрафиолетовое излучение. На внутренней поверхности трубки имеется слой люминофора – вещества, преобразующего ультрафиолетовое излучение в свет видимой части спектра. ЛЛ дают нормальный световой поток, предусмотренный паспортом, только при соблюдении параметров микроклимата, указанных в инструкции (так, температура воздуха в помещении должна находиться в пределах 5…25 °C).

Дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ) свободны от этого недостатка благодаря увеличению давления газа в колбе, что обеспечивает изменение условий зажигания электрического разряда внутри лампы. Однако ДРЛ дают неестественное белесое освещение, искажающее цветопередачу. Этого недостатка лишены металлогалогеновые лампы, в колбах которых содержатся соединения металлов галогеновой группы.

Лампы большой световой мощности (ксеноновые и натриевые) нельзя использовать в помещениях, так как существует опасность их взрыва из-за большого давления внутреннего газа и значительной доли ультрафиолетового излучения.

В соответствии со СНиП 23-05-95 для освещения производственных и складских помещений, как правило, следует предусматривать светильники с газоразрядными лампами низкого и высокого давления (люминесцентные, ДРЛ, металлогалогенные, натриевые). В случаях невозможности или технико-экономической нецелесообразности применения газоразрядных источников света допускается использование ламп накаливания. В помещениях, где ведутся работы, требующие различения цветов и оттенков, необходимо применять лампы, обеспечивающие повышенную цветопередачу: люминесцентные – ЛБ, ЛХБ, ЛД, ЛДЦ, лампы ДРЛ, а также лампы накаливания, мало искажающие цвет объекта различения.

В помещениях, где осуществляются станочные, слесарные, сборочно-разборочные и ремонтные работы над деталями, узлами, сборочными единицами или агрегатами, рабочие места должны иметь местное освещение. Размещение светильников местного освещения по высоте над рабочей поверхностью и в пространстве должно определяться конкретным видом оборудования, разрядом зрительной работы и объектом различения (поверхность детали, деталь, чертеж и др.). Для общего освещения, применяемого в системе комбинированного, следует предусматривать газоразрядные лампы независимо от источника местного освещения.

Источники искусственного света (светильники) для производственных и вспомогательных помещений представляют собой устройства, содержащие лампы и арматуру, выполненные по различным конструктивно-светотехническим схемам, с различными покрытиями отражателей, материалами рассеивателеи, степенями защиты от пыли, воды и взрыва, а также имеющие различные габаритные размеры и способы крепления. Светильники, электрооборудование и сети осветительных установок должны соответствовать условиям окружающей среды, обеспечивать взрыво-, пожаро– и электробезопасность, иметь в необходимых случаях защиту от механических повреждений.

Светильники можно характеризовать особенностями распределения силы света в пространстве, способностью выравнивать поля их яркости, степенью обеспечения необходимой концентрации светового потока. Некоторые типы светильников для промышленных предприятий показаны на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Светильники с лампами накаливания: для производственных помещений (а – УПД; б – УПМ), для административных и санитарно-бытовых помещений {в – НСП-07; г – ПО-2), для сырых помещений и наружного освещения (д – ВЗГ); светильники с люминесцентными лампами для производственных помещений (е – ЛСП-02 – 2 х 40; ж – ПВЛП)

Основные требования, предъявляемые к размещению светильников:

– создание нормируемой освещенности наиболее экономичным путем;

– соблюдение необходимого качества освещения (равномерность, направление света, ограничение пульсации, блескости, теней и др.);

– безопасный и удобный доступ для обслуживания;

– надежность крепления.

Светильники с лампами накаливания располагают в шахматном порядке или по углам прямоугольника (квадрата), а с люминесцентными лампами – непрерывными рядами под перекрытием в горизонтальной плоскости и по отдельности на стенах.

Расчет систем освещения

Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затеняющих предметов.

Необходимый световой поток ламп в каждом светильнике (Ф, лм) находят по формуле:

где Е_н – нормированное значение освещенности, лк; S – освещаемая площадь помещения, м²; Z – коэффициент неравномерности освещения; К₃ – коэффициент запаса; N – число светильников; η – коэффициент использования светового потока осветительной системы, %.

Коэффициент использования η зависит от типа светильника, размеров помещения, высоты подвеса светильников, отражающих способностей потолка, стен, пола. Так как промышленность выпускает значительное число типоразмеров светильников, при расчетах прибегают к усредненным значениям коэффициентов использования для группы светильников, имеющих сходные характеристики. Метод удельной мощности – упрощенная форма метода коэффициента использования – рекомендуется применять при расчете общего равномерного освещения производственных и вспомогательных помещений в тех случаях, когда не требуется повышенная точность расчета.

Удельная мощность W, Вт/м², – важнейший энергетический показатель светильника. Она показывает, какая электрическая мощность источников света требуется для создания заданной освещенности площади 1 м², если известны: номинальная мощность ламп в светильнике; количество светильников; общая площадь помещения; высота подвеса светильников; коэффициент запаса; отражающие свойства потолка, стен и пола.

Расчетная формула имеет следующий вид:

где N – количество светильников, шт.; W – удельная мощность осветительной установки, Вт/м²; S – освещаемая площадь, м²; п – количество ламп в светильнике; Р_н – номинальная мощность одной лампы, Вт. Значения удельной мощности W для типовых конструкций светильников приведены в справочной литературе.

Системы обеспечения параметров микроклимата и состава воздуха

Микроклимат производственных помещений – это климат их внутренней среды, который определяется воздействующими на организм человека температурой воздуха, давлением, относительной влажностью и скоростью движения воздуха на рабочем месте, а также температурой окружающих поверхностей.

Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой, и, чтобы он чувствовал себя комфортно, необходимо, чтобы выделяемое организмом тепло постоянно отводилось в окружающую среду. При благоприятных сочетаниях параметров микроклимата человек испытывает состояние теплового комфорта; это является условием высокой производительности труда и предупреждения заболеваний.

Человеческому организму присуще свойство терморегуляции, т. е. сохранение постоянства температуры тела в зависимости от изменения метеорологических условий внешней среды и тепла, выделяемого телом человека в процессе работы.

Отдача тепла организмом человека в окружающую среду происходит за счет теплопроводности через одежду, путем конвекции с поверхности тела и излучения на окружающие поверхности, за счет испарения влаги с поверхности кожи.

Отдача тепла путем конвекции и излучения зависит от температуры окружающего воздуха и скорости его движения на рабочем месте, отдача тепла за счет испарения зависит от относительной влажности и скорости движения воздуха.

Высокая температура воздуха в помещении (26…30 °C) способствует расширению кровеносных сосудов кожи; при этом происходит повышенный приток крови к поверхности тела, теплоотдача в окружающую среду значительно увеличивается и осуществляется в основном путем конвекции и излучения. При температуре воздуха 30 °C суммарная отдача тепла путем конвекции и излучения становится равной отдаче его за счет испарения. В нормальных условиях с потом организм человека теряет в сутки около 0,6 л жидкости.

При тяжелой физической работе и температуре воздуха более 30 °C наступает нарушение терморегуляции организма, что может привести к его перегреву. При этом наблюдаются слабость, головная боль, шум в ушах, искажение цветового восприятия (окраска всего окружающего в красный или зеленый цвет), тошнота, рвота, повышается температура тела. Дыхание и пульс учащаются, артериальное давление вначале возрастает, а затем падает. В тяжелых случаях может наступить тепловой удар. В этих условиях человек теряет вместе с влагой большое количество соли, поэтому в горячих цехах для питья работникам дают подсоленную воду.

Перегрев организма сказывается на состоянии нервной системы человека. Особенно неблагоприятные условия возникают в том случае, когда в помещении наряду с высокой температурой наблюдается повышенная влажность, ускоряющая перегрев организма.

При понижении температуры окружающего воздуха реакция человеческого организма иная: кровеносные сосуды кожи сужаются, приток крови к поверхности тела замедляется, отдача тепла путем конвекции и излучения уменьшается. Охлаждение организма является причиной многих заболеваний (невриты, радикулиты и др.), особенно простудных. Охлаждение характеризуется снижением частоты сердечных сокращений и развитием процессов торможения в коре головного мозга, что ведет к снижению работоспособности.

Влажность воздуха также оказывает большое влияние на организм человека. Характеристикой этого параметра является относительная влажность, которая определяется отношением абсолютной влажности к максимальной и выражается в процентах.

Повышенная относительная влажность воздуха в помещении (более 85 %) замедляет процесс терморегуляции организма, так как отдача тепла путем испарения пота с поверхности тела затруднена. При высокой влажности наблюдается быстрое утомление, расслабление организма, сокращение потовыделения. Нарушение терморегуляции ведет к головокружению, тошноте, тепловому удару, потере сознания.

Повышенная относительная влажность воздуха в сочетании с низкими температурами вызывает переохлаждение организма, относительная влажность менее 25 % – высыхание слизистых оболочек и снижение защитной деятельности дыхательных путей.

На тепловое самочувствие человека влияет и движение воздуха в помещении. В жарком помещении оно способствует увеличению отдачи тепла организмом человека и улучшению его состояния. В то же время большая скорость движения воздуха (особенно в условиях низких температур) вызывает увеличение теплопотерь путем конвекции и за счет испарения, что ведет к охлаждению организма. Особенно неблагоприятно воздействует движение воздуха при работах на открытом воздухе в зимних условиях.

Минимальная скорость движения воздуха, которую ощущает человек, составляет 0,2 м/с. В зимнее время года она не должна превышать 0,2…0,5, а летом – 0,2… 1,0 м/с.

Приборы для измерения параметров микроклимата производственных помещений

Микроклимат производственных помещений должен соответствовать выполняемой работе. Параметры микроклимата контролируют с помощью различных контрольно-измерительных приборов.

Для измерения температуры воздуха служат ртутные и спиртовые термометры. Если требуется постоянная регистрация изменения температуры во времени, используют термографы.

Для измерения относительной влажности воздуха применяют психрометры и гигрометры, а для регистрации изменения этого параметра во времени – гигрограф.

Простейший психрометр состоит из сухого и влажного термометров. У влажного термометра резервуар обернут гигроскопической тканью, конец которой опущен в емкость с дистиллированной водой. Сухой термометр показывает температуру воздуха в производственном помещении, а влажный – более низкую температуру, так как испаряющаяся с поверхности влажной ткани вода отнимает тепло у резервуара термометра. По психрометрическим таблицам определяют относительную влажность воздуха в помещении.

Действие гигрометра основано на свойстве человеческого волоса удлиняться во влажном воздухе и укорачиваться в сухом. Измеряя деформацию волоса, можно судить о величине относительной влажности в производственном помещении. Гигрограф же выписывает изменения величины относительной влажности как функцию времени.

Скорость движения воздуха в производственном помещении измеряют анемометрами. Работа крыльчатого анемометра основана на изменении скорости вращения специального колеса, оснащенного алюминиевыми крыльями, расположенными под углом 45° к плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса, которая соединена со счетчиком оборотов. При изменении скорости воздушного потока изменяются скорость вращения колеса и число оборотов за определенный промежуток времени.

Крыльчатые анемометры рекомендуется применять для измерения скорости воздуха в интервале 0,4…10 м/с; при скоростях 1…35 м/с применяют чашечные анемометры, в которых крылья заменены чашечками.

Интенсивность теплового излучения поверхностей измеряют актинометрами, действие которых основано на поглощении теплового излучения и регистрации выделившейся тепловой энергии. Простейшим тепловым приемником является термопара, которая представляет собой электрический контур из двух проводов, изготовленных из различных материалов, например медь – константан, серебро – палладий, серебро – висмут, висмут – сурьма, вольфрам – рений и др. Два провода из различных материалов сваривают между собой. Тепловое излучение нагревает один из спаев, в то время как другой спай служит для сравнения и поддерживается при постоянной температуре. При нагреве одного из спаев тепловым излучением возникает термо-ЭДС, величину которой измеряют вольтметром. Для измерения излучения малой интенсивности соединяют между собой последовательно несколько термопар, получая при этом термоэлектрическую батарею.

При отклонении параметров микроклимата в производственных помещениях от комфортных величин большое значение имеет правильный выбор спецодежды. При работе в помещениях с пониженной температурой воздуха необходимо использовать утепленную спецодежду; для персонала, занятого в горячих цехах, – спецодежду, изготовленную из материалов с низкой теплопроводностью.