Курс лекций по предмету "Безопасность жизнедеятельности"

Источник  естественного (дневного) освещения  — солнечная радиация, т. е. поток лучистой энергии солнца, доходящей до земной поверхности в виде прямого и рассеянного света. Естественное освещение является наиболее гигиеничным. Если по условиям зрительной работы оно оказывается недостаточным, то используют совмещенное освещение.

 

          Естественная освещенность меняется в очень широких пределах: в безлунную ночь — 0,0005 лк, при полнолунии — до 0,2 лк, при прямом свете солнца — до 100 000 лк.

Естественное освещение помещений  подразделяется на боковое (через световые проемы в наружных стенках), верхнее (через фонари, световые проемы в покрытии, а также через проемы в стенах перепада высот здания), комбинированное — сочетание верхнего и бокового освещения.

Систему естественного  освещения выбирают с учетом следующих факторов:

- назначения и принятого архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения зданий;

- требований к естественному  освещению помещений, вытекающих  из особенностей зрительной работы;

- климатических и светоклиматических  особенностей места строительства  зданий;

-  экономичности естественного  освещения.

В зависимости от географической широты, времени года, часа дня и состояния  погоды уровень естественного освещения  может резко изменяться за очень  короткий промежуток времени и в  довольно широких пределах.

Поэтому основной величиной для расчета и нормирования естественного освещения внутри помещений принят коэффициент естественной освещенности (КЕО) – отношение (в процентах) освещенности в данной точке помещения Е_вн к наблюдаемой одновременно освещенности под открытым небом Е_нар:

                              .                                               (5.1)

Расчет естественного освещения  заключается в определении  площади световых проемов для помещения. При боковом (б) и верхнем (в) освещении расчет ведут по следующим формулам:

                   (б) : ;   (в):  ,      (5.2)

 

где S₀, S_Ф – площадь окон и фонарей, м²; S_n – площадь пола, м²; е_н – нормированное значение КЕО; К₃ – коэффициент запаса (k₃ = 1,2…2,0); , — световые характеристики окна, фонаря; τ – общий коэффициент светопропускания (учитывает оптические свойства стекла, потери света в переплетах, из-за загрязнения остекленной поверхности, в несущих конструкциях, солнцезащитных устройствах);

 r₁, r₂ – коэффициенты, учитывающие отражение света при боковом и верхнем освещении; k_зд = 1…1,7 – коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями; k_ф – коэффициент, учитывающий тип фонаря.

Значения коэффициентов для  расчета естественного освещения  принимают по таблицам СНиП. Иногда для определения площади световых проемов используют световой коэффициент, равный ,

где F_c – площадь световых проемов, F_n — площадь пола.

5.3. Искусственное освещение

Искусственное освещение предусматривается в  помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для  освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует. Искусственное освещение может быть общим и комбинированным (к общему освещению добавляется местное освещение). Использование только местного освещения недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет глаза, замедляет процесс работы и может послужить причиной несчастных случаев и аварий.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, дежурное, аварийное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы людей и движения транспорта. Дежурное освещение включается во внерабочее время.

Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.

В современных многопролетных многоэтажных зданиях без световых фонарей с одним боковым остеклением в дневное время суток применяют одновременно естественное и искусственное освещение (совмещенное освещение). Важно, чтобы оба вида освещения гармонировали одно с другим. Для искусственного освещения в этом случае целесообразно использовать люминесцентные лампы.

В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные. Характеристики некоторых ламп даны в Таблице 5.1.

 

Таблица 5.1. Электрические  и световые характеристики ламп при U _ф = 220 В

Лампы накаливания	Люминесцентные лампы
Мощность РЛ , Вт Световой поток Ф Л , лм 40 380 75 950 100 1320 150 2000	Тип лампы Мощность РЛ , Вт Напряжение на лампе Uл Свет. пот Ф Л , лм ЛХБ30-4 30 104 1720 ЛТБ30-4 30 104 1720 ЛДЦ40-4 40 103 2100 ЛД40-4 40 103 2340

 

Для приближенных ускоренных расчетов применяют метод удельной мощности и определяют требуемое количество n ламп принятой мощности Р _Л для освещения помещения площадью S _П :

                                       

                                 n _л =  S _П Р _У / Р _Л ,                                         (5.3)

где Р _У удельная мощность освещения. Для помещений офисов и конструкторских бюро принимается в пределах 18…26 Вт / м ².

Более точные значения можно получить по методу светового потока

 

                                     Ф _Л = E _min S _П z k / (n u),                                      (5.4) 

где  z – коэффициент неравномерности светового потока от различных светильников (0,55…0,99); k – коэффициент запаса, зависящий от типа светильников и количества выделяемой в помещении пыли (1,3…2); u – коэффициент учета отражения от потолка и стен (0,1…0,7).

 

5.4. Пример расчета искусственного освещения

В помещении площадью S _П = 60 м ²  равномерно расположено 5 рабочих мест. При заданной освещенности E _min от общего освещения равномерно подвешенных к потолку светильников с учетом отражения света от стен и потолка требуется рассчитать искусственное освещение с учетом данных Таблицы 5.1.

Решение. Расчет искусственного освещения заключается в выборе типа и мощности ламп и расчете их количества с учетом обеспечения минимальной (средней) освещенности на всей площади помещения. Удельную мощность освещения помещения принимаем равной Р _У = 20 Вт / м ². По методу удельной мощности требуемое количество ламп мощностью Р _Л = 100 Вт равно:  n _л =  S _П Р _У / Р _Л = 12.

По методу светового потока, формула (5.4), учитывая, что E _min = 150 Лк,  и приняв средние значения коэффициентов: z = 0,7; k = 1,1; u = 0,5,  а также с учетом данных таблицы 5.1 (третья строка), количество ламп накаливания мощностью 100 Вт  получим: n _л = 10.

Как видно расчет по второму  методу «дал экономию» в две лампы.

 

6. Защита от  шума

6.1. Характеристики шума

Шум – это совокупность звуков различной силы и частоты (высоты), беспорядочно изменяющихся во времени. По своей природе звуки являются механическими колебаниями твердых тел, газов и жидкостей в слышимом диапазоне частот (16...20 000 Гц). В воздухе звуковая волна распространяется от источника механических колебаний в виде зон сгущения и разрежения. Механические колебания характеризуются амплитудой и частотой.

Амплитуда колебаний определяет давление и силу звучания: чем она больше, тем больше звуковое давление и громче звук. Сущность слухового восприятия состоит в улавливании ухом отклонения давления воздуха, создаваемого звуковой волной, от атмосферного. Значение нижнего абсолютного порога чувствительности слухового анализатора составляет 2 · 10^–5 Па при частоте 1000 Гц, а верхнего порога — 200 Па при той же частоте звука.

Частота колебаний влияет на слуховое восприятие и определяет высоту звучания. Колебания с частотой ниже 16 Гц составляют область инфразвуков, а выше 20 000 Гц — ультразвуков. С возрастом (примерно с 20 лет) верхняя граница воспринимаемых человеком частот снижается: у людей среднего возраста до 13... 15 кГц, пожилого — до 10 кГц и менее. Чувствительность слухового аппарата с увеличением частоты от 16 до 1000 Гц повышается, на частотах 1000...4000 Гц она максимальна, а при частоте более 4000 Гц падает.

Физиологической особенностью восприятия частотного состава звуков является то, что ухо человека реагирует не на абсолютный, а на относительный прирост частот: увеличение частоты колебаний вдвое воспринимается как повышение высоты звучания на определенную величину, называемую октавой. Поэтому октавой принято называть диапазон частот, в котором верхняя граница вдвое больше нижней. Слышимый диапазон частот разбит на октавы со средними геометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 и 16000 Гц. Средние геометрические частоты занимают как бы промежуточное положение в октаве. Их определяют из выражения , где f_н и f_в — соответственно нижнее и верхнее значения частоты в октаве.

При гигиенической оценке шума измеряют его интенсивность (силу) и определяют спектральный состав по частоте входящих в него звуков. Интенсивность звука — это количество звуковой энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени и отнесенное к единице площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Значения интенсивности звука изменяются в очень широких пределах – от 10^–12 до 10 Вт/м². В связи с сильной растянутостью диапазона изменения интенсивности и особенностями восприятия звуков (см. закон Вебера — Фехнера) введены логарифмические величины – уровень интенсивности и уровень звукового давления, выражаемые в децибелах (дБ). При использовании логарифмической шкалы уровень интенсивности звука:

L_i = 10 lg (I/I_о),                           (6.1)

уровень звукового давления:

L = 20 lg (p/p_о),                          (6.2)

где I и I_о — соответственно фактическое и пороговое значения интенсивности звука, Вт/м²: I_о = 10^–12 Вт/м² при эталонной частоте f_э = 1000 Гц; p и p_о — соответственно фактическое и пороговое звуковое давление, Па: p_о = 2 · 10^–5 Па при f_э = 1000 Гц.

Использовать логарифмическую  шкалу уровней звукового давления удобно, так как отличающиеся между собой по силе в миллиарды раз звуки укладываются в диапазон 130...140 дБ. Например, уровень звукового давления, создаваемый при нормальном дыхании человека, находится в пределах 10...15 дБ, шепоте — 20....25, нормальном разговоре — 50...60, создаваемый мотоциклом — 95...100, двигателями реактивного самолета на взлете — 110...120 дБ. Однако при сравнении различных шумов необходимо помнить, что шум с уровнем интенсивности 70 дБ вдвое громче шума в 60 дБ и в четыре раза громче шума с уровнем интенсивности 50 дБ, что следует из логарифмического построения шкалы. Кроме того, звуки одинаковой интенсивности, но разной частоты воспринимаются на слух неодинаково, особенно при уровне интенсивности менее 70 дБ. Причина такого явления заключается в большей чувствительности уха к высоким частотам.

Для обеспечения безопасности производственной деятельности необходимо учитывать  способность звуковых волн отражаться от поверхностей или поглощаться  ими. Степень отражения зависит  от формы отражающей поверхности  и свойств материала, из которого она изготовлена. При большом внутреннем сопротивлении материалов (таких, как войлок, резина и т. п.) основная часть падающей на них звуковой волны (энергии) не отражается, а поглощается.

Особенности конструкции и формы  помещений могут приводить к  многократному отражению звука от поверхностей пола, стен и потолка, удлиняя тем самым время звучания. Такое явление называют реверберацией. Возможность возникновения реверберации учитывают на стадии проектирования зданий и помещений, в которых предполагается установить шумные машины и оборудование.

По частоте различают шум низкочастотный (до 300 Гц), среднечастотный (от 300 до 800 Гц) и высокочастотный (более 800 Гц).

По характеру спектра шум бывает:

широкополосный — имеет непрерывный  спектр шириной более одной октавы;

тональный — характеризуется неравномерным распределением звуковой энергии с преобладанием большей ее части в области одной-двух октав.

По времени действия различают следующие виды шума:

постоянный — изменяется в течение  рабочей смены не более чем  на 5 дБА в ту или иную сторону от среднего уровня;

непостоянный — уровень его  звукового давления за рабочую смену  может меняться на 5 дБА и более  в любую сторону от среднего уровня.

Непостоянный шум, в свою очередь, можно подразделить на:

колеблющийся — с плавным  изменением уровня звука во времени;

прерывистый — характеризуется  ступенчатым изменением уровня звукового  давления на более чем 5 дБА при длительности интервалов с постоянным уровнем давления звука не менее 1 с;

импульсный — состоит из одного или нескольких звуковых сигналов, продолжительность каждого из которых менее 1 с.

Классификацию шума важно учитывать при разработке мероприятий по снижению его вредного влияния на работающих. Например, определение источника возникновения шума и выработка соответствующих оптимальных мер противодействия, направленных на уменьшение уровня давления звука, создаваемого его генератором, способствуют повышению работоспособности людей и снижению их заболеваемости.

Определение частотного спектра шума также важно для обеспечения безопасности и гигиены труда. Так, если низкочастотные звуки распространяются в пространстве сферически от источника их образования, то высокочастотные – в виде узконаправленного потока волн. Поэтому шум низкой частоты легче проникает через неплотные преграды и от него нельзя защититься экранированием, которое особенно эффективно при борьбе с распространением высокочастотного шума.