Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ФІЗІОЛОГІЇ ГІГІЄНИ ПРАЦІ ТА ВИРОБНИЧОЇ САНІТАРІЇ 2

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-06-20


Розділ 2. ФІЗІОЛОГІЯ, ГІГІЄНА ПРАЦІ ТА ВИРОБНИЧА САНІТАРІЯ

2.1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ФІЗІОЛОГІЇ, ГІГІЄНИ ПРАЦІ

ТА ВИРОБНИЧОЇ САНІТАРІЇ

2.1.1. Основні поняття фізіології праці

Фізіологія праці це галузь фізіології, що вивчає зміни стану організму людини в процесі різних форм трудової діяльності та розробляє найбільш сприятливі режими праці і відпочинку. Поняття діяльності нерозривно пов'язано і з ідейними явищами (ціль, план, інтерес і т. д.), і з трудовими рухами. В основі діяльності людини лежать фізіологічні і біохімічні процеси, що протікають в організмі, передусім, у корі головного мозку. Вивчення трудової діяльності передбачає визначення фізіологічного змісту праці (фізичне навантаження; нервова й емоційна напруженість; ритм, темп і монотонність роботи, обсяги отримуваної і перероблюваної інформації). Ці дані дозволяють визначити навантаження на організм під час роботи і розробити раціональні режими праці та відпочинку, раціональну організацію робочого місця, провести професійний відбір і таким чином забезпечити оптимальну працездатність людини в продовж тривалого часу.

У будь-якій трудовій діяльності вирізняють два компоненти: механічний і психічний.

Механічний компонент визначається роботою мязів. Складні трудові процеси складаються з простих мязових рухів, які регулюються нервовою системою. Під час роботи мязів до них посилено надходить кров, що поставляє живильні речовини та кисень і видаляє продукти розпаду цих речовин. Цьому сприяє активна робота серця і легень, для інтенсивної роботи яких теж необхідні додаткові витрати енергії.

Психічний компонент характеризується участю у трудових процесах органів почуттів, памяті, мислення, емоцій і вольових зусиль.

У різних формах трудової діяльності частка механічного і психічного компонентів неоднакова. Так, під час фізичної роботи переважає мязова діяльність, а під час розумової активізуються процеси мислення. Будь-який з видів праці не обходиться без регулюючої функції центральної нервової системи , передусім, півкуль головного мозку, бо будь-яка робота потребує творчої активності.

Обмін речовин і енергії. Між організмом і навколишнім середовищем постійно відбувається обмін речовинами й енергією, який починається з надходження в організм води і продуктів харчування. У травному тракті частина речовин розщеплюється на простіші і переходить у внутрішнє середовище організму кров і лімфу. З кров’ю ці речовини надходять до клітин, де відбуваються процеси їхнього хімічного перетворення: біосинтез білків, жирів і вуглеводів та розкладання складних органічних речовин. Кінцеві продукти обміну речовин виділяються з організму.

Таким чином, обмін речовин це складний ланцюговий процес перетворень речовин в організмі, починаючи з їхнього надходження з навколишнього середовища і завершуючи виділеннями продуктів розпаду. У процесі обміну організм отримує речовини для побудови клітин і енергію для життєвих процесів.

Перетворення енергії і речовин в організмі. Для різних процесів життєдіяльності організму людини (утворення речовин, мязова діяльність, підтримка температури тіла та ін.) потрібна енергія близько 10,5 МДж (2500 ккал) за добу. Джерелом її є енергія хімічних зв’язків молекул органічних речовин (білків, жирів, вуглеводів), що надходять з їжею. В організмі постійно відбуваються складні процеси перетворення енергії: в одних перетвореннях організм поповнюється енергією, а в інших втрачає її. Наприклад, під час окислювання і розпаду глюкози й інших органічних речовин вивільнена хімічна енергія перетворюється на електричну і механічну. Електрична енергія нервового імпульсу забезпечує передачу інформації з нервових волокон, а механічна скорочення кісткових і серцевих м’язів. Усі види енергії переходять у кінцевому вигляді в теплову енергію, частина якої використовується для підтримки постійної температури тіла, а її надлишок видаляється організмом у навколишнє середовище. Рівень обмінних процесів впливає на величину споживання кисню організмом.

Фізичне навантаження. Фізична праця характеризується підвищеним навантаженням, передусім на мязову систему та інші функціональні системи організму (серцево-судинну, дихальну, обміну речовин). М’язова робота має статичний і динамічний характер.

Статична робота пов’язана з фіксацією знарядь і предметів праці в нерухомому стані, а також з наданням людині робочої пози. За статичної роботи сприйняття навантаження залежить від функціонального стану тих чи інших мязових груп. Особливістю статичної роботи є її виражена стомлювальна дія, зумовлена довгостроковим скороченням і напруженням м'язів та відсутністю умов для кровообігу, унаслідок чого знижується подача кисню, відбувається нагромадження продуктів розпаду в клітинах. Тривала присутність осередку напруження в корі головного мозку, сформованого групою навантажених мязів, призводить до розвитку стомлення (тимчасове зниження працездатності).

Динамічна робота  це процес скорочення мязів, повязаний з переміщенням тіла чи його окремих частин у просторі. За динамічної роботи сприйняття навантаження залежить від ефективності систем, що поставляють енергію (серцево-судинна і дихальна), а також від їхньої взаємодії з іншими органами. Енергія, що витрачається під час динамічної роботи перетворюється на механічну і теплову. Динамічні зусилля мають переривчастий характер, що сприяє повноцінному кровообігу і меншій стомлюваності м’язів. Робота впродовж тривалого часу без перерв на відпочинок призводить до зниження продуктивності праці, і що більше навантаження мязів, то швидше відбувається стомлення. Дослідження фізіології праці виявили, що для виконання тривалої фізичної роботи важливо вибирати середні величини темпу і навантажень, тоді стомлення виникатиме пізніше. Встановлено, що також за активного відпочинку (зміна роду діяльності) відновлення працездатності людини відбувається швидше, ніж за пасивного відпочинку.

Фізичне навантаження зумовлює підвищення рівня обмінних процесів, що зростають з мірою збільшення навантаження. Показниками фізичного навантаження можуть слугувати частота серцевих скорочень (поштовхів/хв) , кров'яний тиск (мм рт. ст.), розподіл кровообігу в тканинах (мол/хв на 100 м м'язової тканини), максимальне споживання кисню (мол/хв на 1кг маси тіла) та ін.

Енергетичні витрати, що визначають важкість фізичної праці, прийнято вимірювати в кДж/с, кДж/хв., кДж/год.; ккал/хв., ккал/год. (1ккал = 4,2 кДж). Наприклад, за навантаження 300 ккал/хв. (1250 кДж/хв.) максимально можлива тривалість фізичної праці становить частки секунд, за навантаження 15 ккал/хв. (63 кДж/хв.) 1 годину, а за навантаження 2,5 ккал/хв. (11 кДж/хв.) необмежений час.

Якщо в стані спокою продуктивність (хвилинний кровообіг) серця становить 34 л/хв., то за інтенсивної роботи може досягати 3035 л/хв. При цьому число серцевих скорочень може збільшуватися з 60 до 180 200 поштовхів/хв. Легенева вентиляція в стані спокою становить 6 8 л/хв., за інтенсивного навантаження досягає 100 л/хв.

Статичне навантаження з енерговитратами понад 293 Дж/с належить до важкого. За виконання робіт з великою мязовою напруженістю (грабар, вантажник, коваль, лісоруби та ін.) енергетичні витрати на добу досягають 16,825,2 МДж (40006000 ккал). Добові витрати енергії для осіб, що виконують роботу середньої тяжкості (верстатники, сільськогосподарські працівники та ін.) 12,515,5 МДж (29003700 ккал). Якщо максимальна маса вантажів, що піднімаються вручну, не перевищує 5 кг для жінок і 15 кг для чоловіків, то робота характеризується як легка (енерговитрати до 172 Дж/с). За виконання однієї і тієї самої роботи енерговитрати можуть дуже мінятися залежно від пози людини. Так, у разі ручного зварювання сидячи витрати енергії становлять 81,0109,6 Дж/с (1,161,57 ккал/хв.), в разі роботи стоячи і зварюванні на рівні пояса 176,7 Дж/с (2,53 ккал/хв.).

Фізична праця, розвиваючи м’язову систему і стимулюючи обмінні процеси, водночас має низку негативних наслідків. Передусім, це соціальна неефективність фізичної праці, пов’язана з низькою продуктивністю, необхідністю високої напруженості фізичних сил (великими енергетичними витратами) і потребою в тривалому (до 50% робочого часу) відпочинку. У сучасному виробництві частка фізичної праці постійно знижується (у розвинених країнах частка неавтоматизованої та немеханізованої праці не перевищує 8% загальних трудових витрат).

Розумові навантаження. Розумова праця поєднує роботи, пов’язані з прийомом і переробкою інформації, що потребують переважно напруженості сенсорного апарату, уваги, пам’яті, а також активізації процесів мислення та емоційної сфери. Можна виділити дві основні форми розумової праці (за професіями): професії у сфері матеріального виробництва (конструктори, проектанти, інженери-технологи, управлінський персонал, оператори технологічного устаткування, програмісти та ін.) і професії поза матеріальним виробництвом (учені, лікарі, учителі, учні, письменники, артисти та ін.)

Ступінь емоційного навантаження на організм, що потребує переважно інтенсивної роботи мозку з отримання і перероблення інформації, визначає напруженість праці. Крім того, для оцінки ступеня напруженості праці враховують ергономічні показники: змінність праці, позу, число рухів, зорову і слухову напруженість та ін.

Фізіологічною особливістю розумової праці є мала рухливість і вимушена одноманітна поза. Водночас ослабляються обмінні процеси, що зумовлюють застійні явища в м’язах ніг, органах черевної порожнини і малого тазу, погіршується постачання кисню до головного мозку. Мозок споживає близько 20% всіх енергетичних ресурсів. Приплив крові до працюючого мозку збільшується у 810 разів порівняно зі станом спокою. Вміст глюкози в крові збільшується на 1836% і зростає вміст адреналіну, норадреналіну та жирних кислот. Збільшується споживання амінокислот, вітамінів групи В. Погіршується гострота зору, контрастна чутливість і зорова працездатність, у результаті чого збільшується час зорово-моторних реакцій. Тривале розумове навантаження впливає на психічну діяльність, погіршує функції уваги (обсяг, концентрація, переключення), пам’яті (короткочасної і довгострокової), сприйняття (збільшується частота помилок). За великої розумової напруженості спостерігається тахікардія (частішання пульсу), підвищення кров’яного тиску, зміни в електрокардіограмі, електроенцефалограмі, які характеризують біоелектричну активність мозку, збільшення легеневої вентиляції і споживання кисню. А ці функціональні зміни в організмі, своє чергою, викликають настання гальмових процесів: ослаблення пильності й уваги, стомлення.

Добові витрати енергії для осіб розумової праці (інженери, педагоги, лікарі та ін.) сягають 10,511,7 МДж (25002800 ккал).

Незважаючи на те, що розумова робота не повязана з великими енергетичними витратами, вона ставить до організму не менше вимог, веде до стомлення і перевтоми не менше, а ніж інтенсивне фізичне навантаження. У загальному випадку це повязано з особливостями діяльності «оператора» у сучасному виробництві:

з розвитком техніки збільшується число обєктів, якими необхідно керувати, та їхніх параметрів, які необхідно враховувати при цьому. Це ускладнює і підвищує роль операцій з планування та організації праці, з контролю і керування виробничими процесами;

розвиваються системи дистанційного керування і людина дедалі більше віддаляється від керованих об’єктів, про динаміку стану яких вона судить не за даними безпосереднього спостереження, а на підставі сприйняття сигналів, що надходять від реальних об’єктів;

часто сигнали від об’єктів надходять у кодованому виді, що обумовлює необхідність декодування та уявного співставлення отриманої інформації зі станом реального об’єкта;

збільшення складності і швидкості виробничих процесів висуває підвищені вимоги до точності дій оператора, швидкості прийняття рішення в здійсненні управлінських функцій; зростає ступінь відповідальності за свої дії, а це призводить до збільшення навантаження на нервово-психічну діяльність людини;

для оператора характерне обмеження рухової активності зі зменшенням м'язової активності, але підвязано з переважним використанням малих груп мязів;

іноді оператор виконує роботу в умовах ізоляції від звичного соціального середовища;

підвищення ступеня автоматизації виробничих процесів потребує від оператора готовності до екстрених дій, водночас відбувається різкий перехід від монотонної роботи до активних енергійних дій, що призводить до виникнення сенсорних, емоційних і інтелектуальних перевантажень.

Стомлення і перевтома. Будь-яка діяльність, якщо вона оптимальна для організму за інтенсивністю і тривалістю та відбувається у сприятливих виробничих умовах, благотворно впливає на організм і сприяє його вдосконалюванню. Ефективність діяльності людини базується на рівні психічної напруженості, яка є прямо пропорційною рівню складності задачі. Психічна напруженість це фізіологічна реакція організму, що мобілізує його ресурси (біологічно і соціально корисна реакція). Під впливом психічної напруги змінюються життєво важливі функції організму: обмін речовин, кровообіг, дихання. У поводженні людини спостерігається загальна зібраність, дії стають чіткішими, підвищується швидкість рухових реакцій, зростає фізична працездатність. Водночас загострюється сприйняття, прискорюється процес мислення, поліпшується память, підвищується концентрація уваги. Пристосувальні можливості психічної напруженості тим більші, що вищий психічний потенціал особистості. Механізм емоційної стимуляції має фізіологічний бар’єр, за яким настає негативний ефект (позамежна форма психічної напруженості). За надмірній інтенсивності чи тривалості робота приводить до розвитку вираженого стомлення, зниження продуктивності, неповного відновлення за період відпочинку. Стомлення загальний фізіологічний процес, яким супроводжуються всі види активної діяльності людини. З біологічного погляду стомлення це тимчасове погіршення функціонального стану організму людини, що виявляється в змінах фізіологічних функцій і є захисною реакцією організму. Воно спрямоване проти виснаження функціонального потенціалу центральної нервової системи і характеризується розвитком гальмових процесів у корі головного мозку. Внаслідок невідповідності між витратами організму в процесі роботи і темпом протікання відновлювальних процесів виникає перевтома. Позамежні форми психічної напруженості викликають дезінтеграцію психічної діяльності різної виразності. Водночас втрачається жвавість і координація рухів, знижується швидкість відповідних реакцій (гальмовий тип), з’являються непродуктивні форми поводження гіперактивність, тремтіння рук, запальність, невластива різкість та ін. (збудливий тип). Обидва типи позамежної напруги супроводжуються вираженими вегетативно-судинними змінами (блідість обличчя, краплі поту, прискорений пульс). Суб'єктивні ознаки перевтоми відноситься почуття втоми, бажання знизити ритм роботи чи припинити її, почуття слабості в кінцівках. Важке стомлення крайній варіант фізіологічного стану, що межує з патологічними формами реакції. При перевтомі порушуються відновні процеси в організмі. Прикмети втоми не зникають до початку роботи наступного дня. За наявності хронічної перевтоми часто зменшується маса тіла, змінюються показники серцево-судинної системи, знижується опір організму до інфекції та ін. Це спричиняє зниження продуктивності праці, збільшує кількість помилок. Такий стан передусім ускладнює (інтелектуальні ) і нові, що не стали звичними, дії. Позамежні форми психічної напруженості часто є основною неправильних дій оператора і створюють небезпечні ситуації.

На виникнення стомлення впливають зацікавленість людини в роботі, його функціональний стан, фізичний розвиток, тренованість, досвід роботи тощо. У сучасних умовах особливого значення набуває стомлення, що розвивається за відсутності діяльності, під час виконання одноманітної, нецікавої роботи, за великих розумових і емоційних навантаженнях, пов'язаних з необхідністю швидкого вибору рішень, складнощами завдання, дефіцитом часу, підвищеною відповідальністю, небезпекою, невдачами в діяльності тощо.

У профілактиці стомлення і перевтоми працівника вагома роль належить організації раціонального режиму праці і відпочинку. Фізіологи обґрунтували пять умов підвищення працездатності, що сприяють ефективному запобіганню стомлення:

у будь-яку роботу потрібно входити поступово;

умовою успішної працездатності є розміреність і ритмічність, звичність, послідовність і плановість;

недбалість і квапливість у праці не припустима;

фізіологічно обґрунтоване чергування праці і відпочинку, а також зміна форм діяльності (найбільш ефективним є відпочинок, зв'язаний з активним діяльним станом);

сприятливе ставлення суспільства до праці (мотивація праці і соціальні умови).

2.1.2. Основні поняття гігієни праці

Гігієна це галузь медицини, яка вивчає вплив умов життя на здоров’я людини і розробляє заходи профілактики захворювань, забезпечення оптимальних умов існування, збереження здоров'я та продовження життя.

Гігієна праці – це підгалузь загальної гігієни, яка вивчає вплив виробничого середовища на функціонування організму людини і його окремих систем. Організм людини формувався в умовах реального природного середовища. Основними чинниками цього середовища є мікроклімат, склад повітря, електромагнітний, радіаційний і акустичний фон, світловий клімат тощо.

Техногенна діяльність людини, залежно від умов реалізації, особливостей технологічних процесів, може супроводжуватися суттєвим відхиленням параметрів виробничого середовища від їх природного значення, бажаного для забезпечення нормального функціонування організму людини.

Результатом відхилення факторів виробничого середовища від природних фізіологічних норм для людини, залежно від ступеня цього відхилення, можуть бути різного характеру порушення функціонування окремих систем організму або організму загалом часткові або повні, тимчасові чи постійні. Механізм впливу окремих факторів виробничого середовища на організм людини і можливі наслідки його та заходи і засоби захисту працівників буде розглянуті в наступних темах цього розділу.

Уникнути небажаного впливу техногенної діяльності людини на стан виробничого середовища і довкілля практично не реально. Тому метою гігієни праці є встановлення таких граничних відхилень від природних фізіологічних норм для людини, таких допустимих навантажень на організм людини за окремими факторами виробничого середовища, а також допустимих навантажень на організм людини за комплексної дії цих факторів, які не викликатимуть негативних змін і у функціонуванні організму людини та окремих його систем, і в генетичних у майбутніх поколінь.

На сучасному стані розвитку гігієни праці як науки гігієністи під час вирішення питань охорони здоров’я працівників дотримаються так званого порогового принципу: до якогось критичного відхилення певного фактора виробничого середовища від природної фізіологічної норми для людини відхилення не спричиняє небажаних змін в організмі працівника і не матиме генетичних наслідків. Згідно із цим гігієністи за окремими факторами виробничого середовища встановлюють науково обґрунтовані граничні нормативи (гранично допустимі концентрації, рівні тощо), які в установленому порядку затверджують відповідні центральні органи державного управління. На основі цих нормативів здійснюється аудит гігієнічних умов праці на їх відповідність чинній нормативно-правової базі.

Для комплексної оцінки умов праці з урахуванням фізіологічних і гігієнічних умов Київський інститут медицини праці розробив «Гігієнічну класифікацію умов праці» (див. 1.5.4), затверджену наказом Міністра охорони здоров’я України. Цей документ базується на принципі диференціації умов праці залежно від фактично діючих рівнів факторів виробничого середовища і трудового процесу порівняно із санітарними нормами, правилами, гігієнічними нормативами, а також можливим впливом їх на стан здоров’я працівників.

Відповідно до «Гігієнічної класифікації» клас умов праці визначають таким чинником, який має найбільше відхилення від нормативних вимог.

Реальні умови праці мають виключати передумови для виникнення травм і професійних захворювань. Фактори, що зумовлюють умови праці, поділяють на чотири групи (табл. 2. 1).

Перша група санітарно-гігієнічні фактори. Вона включає показники, що характеризують виробниче середовище робочої зони. Вони залежать від особливостей виробничого обладнання і технологічних процесів, можуть бути оцінені кількісно і нормовані.

Таблиця 2.1

Групи факторів, що зумовлюють умови праці

Фактор

Параметр, що характеризує основні властивості елемента, одиниця виміру

1

2

1.Санітарно-гігієнічні

Загальні санітарні вимоги

Відповідність об’єму і площі виробничих приміщень санітарним нормам, м3, м2

Освітленість:

природна

штучна

КПО, %

Освітленість, лк

Шкідливі речовини у повітряному середовищі (пари, гази, аерозолі)

Концентрація, мг/м3

Мікроклімат:

температура повітря

відносна вологість повітря

швидкість руху повітря

Температура, °С

Вологонасиченість, %

Рухомість повітряного середовища, м/с

Механічні коливання:

вібрація

шум

ультразвук

Коливальна швидкість, м/с, рівень звукового тиску, дБ,

Рівень звуку дБА

Середня геометрична частота октавних смуг, Гц

Рівень звукового тиску, дБ

Довжина хвилі, мкм

Випромінювання:

інфрачервоне, ультрафіолетове

іонізуюче

електромагнітне

(хвилі радіочастот)

Інтенсивність випромінювання, ккал/см2, Вт/м2

Активність радіоактивного розпаду, Бк, ліміт дози,     мЗв . рік-1

Довжина хвилі, км, м, дм, см, мм

Частота коливань, Гц, кГц, МГц, ГГц

Напруженість, В/м, А/м, інтенсивність, Вт/м2

Атмосферний тиск

Професійні інфекції та біологічні агенти: (бактерії, віруси, грибки, бруцельоз, лихоманка, туляремія, сибірка тощо)

У робочій камері, атм

Висота над рівнем моря, Па, мм рт. ст.

Ступінь небезпечного впливу на організм людини, бали

2. Психофізіологічні («трудові»)

Фізичне навантаження

Енерговитрати, ккал/год

Вантажооборот за зміну, кгм

Робоча поза

Зручність під час виконання робіт, бали

Нервово-психічне навантаження

Інтелектуальне, бали

Нервово-емоційне напруження, бали

Напруження зору, категорія точності роботи

Монотонність трудового процесу

Рівень різноманітності й темп праці, бали

Режим праці та відпочинку:

змінний

добовий

тижневий

річний

Тривалість і розподіл перерв на відпочинок та обід, хв

Робота в нічний час; тривалість робочих змін, год.

Кількість вихідних днів, дні

Тривалість відпустки, дні

Продовження таблиці 2.1

1

2

Травмонебезпечність (вибухопожежонебезпека, сейсміч-

на небезпека, небезпека травму-

вання рухомими частинами машин й обладнання, що рухаються)

Ступінь небезпеки, бали

3. Естетичні

Гармонійність у робочій зоні світлокольорової композиції, звукового середовища Ароматичність запахів повітряного середовища

Гармонійність робочих поз і трудових рухів

Естетичний рівень*, бали

Ступінь ароматичності, бали

Конструктивні рішення обладнання робочих

місць, бали

Траєкторія, ритм і варіантність трудових рухів, бали

4. Соціально-психологічні **

Спорідненість колективу

Характер міжгрупових стосунків у колективі

Рівень взаємозаміни в процесі праці, товариської взаємодопомоги, дисципліна праці, бали

Рівень конфліктності, бали

*експертна оцінка

**соціометрична оцінка

Другу групу становлять психофізіологічні елементи, зумовлені самим процесом праці. З цієї групи лише частина факторів може бути оцінена кількісно.

До третьої групи належать естетичні фактори, що характеризують сприйняття працівником навколишньої обстановки та її елементів; кількісно вони оцінені бути не можуть.

Четверта група містить соціально-психологічні фактори, що характеризують психологічний клімат у трудовому колективі; кількісній оцінці також не підлягають.

Отже, несприятливий вплив на людину санітарно-гігієнічних факторів спричинює відволікання внутрішніх ресурсів працівника від основного трудового процесу, несприятливо впливає на психофізіологічний стан людини, її працездатність і, як наслідок, відбивається на техніко-економічних показниках підприємства.

Законодавство в галузі гігієни праці. Суспільні відносини, які виникають у сфері забезпечення санітарного благополуччя, відповідні права та обов’язки державних органів, підприємств, установ, організацій і громадян регулюються Законом України «Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення». Закон встановлює порядок організації державної санітарно-епідеміологічної служби і здійснення державного санітарно-епідеміологічного нагляду в Україні. Відповідно до цього закону підприємства, установи і організації зобов’язані розробляти і здійснювати санітарні та протиепідемічні заходи; забезпечувати лабораторний контроль за виконанням санітарних норм стосовно рівнів шкідливих для здоров’я факторів виробничого середовища; інформувати органи та установи державної санепідеміологічної служби про надзвичайні події та ситуації, що становлять небезпеку для здоров’я населення, відшкодувати в установленому порядку працівникам і громадянам збитки, яких завдано їх здоров’ю в результаті порушення санітарного законодавства.

Згідно з діючим законодавством забезпечення санітарного благополуччя досягається такими основними заходами:

  1.  застосуванням відповідних гігієнічних вимог до проектування, забудови та експлуатації будівель, споруд, приміщень, територій, розробкою та впровадженням нових технологій і обладнання;
  2.  державною санітарно-гігієнічною експертизою проектів, технологічних регламентів, інвестиційних програм і діючих об'єктів;
  3.  включенням вимог безпеки щодо здоровя та життя людини в державні стандарти та нормативно-технічну документацію всіх сфер діяльності суспільства;
  4.  гігієнічною регламентацією та контролем (моніторингом) усіх шкідливих і небезпечних факторів навколишнього та виробничого середовища;
  5.  ліцензуванням видів діяльності, пов’язаних з потенційною небезпекою для здоров’я людей;
  6.  контролем та аналізом стану здоровя населення та працівників;
  7.  профілактичними санітарно - лікувальними заходами;
  8.  запровадженням санкцій до відповідальних осіб за порушення санітарно-гігієнічних вимог.

Складниками законодавства в галузі гігієни праці є закони, постанови, положення, санітарні правила і норми, затверджені Міністерством охорони здоров'я України, Міністерством охорони навколишнього природного середовища та ядерної безпеки України, Міністерством праці та соціального захисту, Держстандартом України (наприклад, закони «Про охорону атмосферного повітря», «Про охорону праці», санітарні правила ДСП 173-96 «Охорона атмосферного повітря населених місць», ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень», Державний стандарт України ДСТУ ISO 14011-97 «Настанови щодо здійснення екологічного аудиту» тощо).

2.1.3.Основні поняття виробничої санітарії

Санітарія  це сукупність практичних заходів, спрямованих на оздоровлення середовища, що оточує людину.

Виробнича санітарія  це галузь санітарії, спрямована на впровадження комплексу санітарно-оздоровчих заходів щодо створення здорових і безпечних умов праці.

Згідно з ДСТУ 2293-99 виробнича санітарія  це система організаційних, гігієнічних і санітарно-технічних заходів та засобів запобігання впливу на працівників шкідливих виробничих факторів. Сфера дії виробничої санітарії  запобігання професійній небезпеці (шкідливості) яка може призвести до професійних або професійно зумовлених захворювань, у тому числі і смертельних, під час дії в процесі роботи таких факторів, як випромінювання електромагнітних полів, іонізуючого випромінювання, шумів, вібрацій, хімічних речовин, зниженої чи підвищеної температури тощо.

2.2. ЗАГАЛЬНІ САНІТАРНО-ГІГІЄНИЧНІ ВИМОГИ ДО ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИЄМСТВ, ВИРОБНИЧИХ ПРИМІЩЕНЬ ТА ОРГАНІЗАЦІЇ ПРАЦІ НА РОБОЧОМУ МІСЦІ

2.2.1 Вимоги до розміщення та планування території підприємства

Розміщення території підприємства. Згідно з вимогами ДСН 173-96 («Державні санітарні правила планування та забудови населених пунктів») промислові підприємства розміщують на території населених пунктів у спеціально виділених промислових районах або за межами населених пунктів на деякій відстані від них (залежно від викиду шкідливих речовин).

Між підприємством і житловим районом створюється санітарно-захисна зона, тобто територія між місцями викидів в атмосферу шкідливих виробничих речовин, і житловими чи громадськими будівлями, ширина якої залежить від класу підприємств, виробництв і об’єктів (табл. 2.2). Санітарними нормами встановлено п’ять класів підприємств, виробництв і об’єктів залежно від потужності, виду сировини, умов технологічного процесу, характеру та кількості викидів речовин, які можуть негативно впливати на людей та довкілля.

Таблиця 2.2

Ширина санітарно-захисної зони підприємств, виробництв і об'єктів

Клас виробництва

І

II

III

IV

V

Ширина санітарно-захисної зони, м

1000*

500

300

100

50

* Для підприємств хімічної галузі може бути до 3000 м.

До першого класу, наприклад, належать хімічні підприємства з виробництва зв’язаного азоту, нафтопереробні підприємства, комбінати чорної металургії; до другого класу підприємства будівельної промисловості, підприємства з виробництва гіпсу, азбесту, вапна; до третього класу ливарні виробництва, виробництва кабелю, пластмас, будівельних матеріалів; до четвертого – виробництва металообробної промисловості та приладів електротехнічної промисловості; до п’ятого класу –виробництва приладів для електротехнічної промисловості, будівельних матеріалів, стиснених і зріджених продуктів розділення повітря.

У межах санітарно-захисної зони дозволяється розміщувати менш шкідливі промислові підприємства, а також пожежні депо, санітарно-побутові підприємства, гаражі, склади та інше. Територія санітарно-захисної зони має бути упорядкована та озеленена.

Промислові підприємства, що виділяють виробничі шкідливості (гази, дим, кіптяву, пил, неприємні запахи, шум), не дозволяється розміщувати по відношенню до житлового району з навітряного боку для вітрів переважного напрямку.

Планування території підприємств. Генеральні плани промислових підприємств розробляють відповідно до санітарно-гігієнічних вимог і вимог безпеки праці і пожежної безпеки. Тут враховують такі чинники, як природне провітрювання та освітлення. Майданчик промислового підприємства повинен мати відносно рівну поверхню і нахил до 0,002% для стоку поверхневих вод. За функціональним призначенням він розділяється на зони: передзаводську (за межами огорожі чи умовної межі підприємства), виробничу, підсобну і складську.

Забудова промислового майданчика може бути суцільною або з окремо розміщеними будівлями, одно- або багатоповерховими. Забороняється суцільна забудова із замкненим внутрішнім двором, бо в цьому разі погіршується провітрювання та природне освітлення будівель.

Санітарні розриви між будівлями, що освітлюються через віконні прорізи, приймаються не менше найбільшої висоти до верху карнизу будівель, розміщених навпроти.

Виробничі та складські приміщення можуть мати будь-яку форму та розміри, зумовлені виробничими вимогами, але, виходячи із санітарно-гігієнічних умов (освітлення, вентиляція), найдоцільніші будівлі, що мають форму прямокутника. Конструкція виробничих будівель, число поверхів і площа обумовлюються технологічними процесами, категорією вибухопожежонебезпеки, наявністю шкідливих і небезпечних факторів.

Центральний вхід на територію підприємства варто передбачати з боку основного підходу чи підїзду працівників. Територія підприємства повинна мати впорядковані пішохідні доріжки (тротуари) від центрального та додаткових прохідних пунктів до всіх будівель і споруд. До будівель і споруд на всій їх довжині має передбачатись під'їзд пожежних автомобілів. До будівель передбачається підведення мереж електроенергії, водопостачання та каналізації.

Територія підприємства має бути озеленена, площа цих ділянок повинна становити не менше 10% площі підприємства.

Водопостачання. Залежно від призначення будівлі і технології виробництва передбачають системи зовнішнього та внутрішнього водопостачання. Залежно від вимог технологічного процесу застосовують такі системи технологічного водопостачання: оборотну, повторного використання, охолодженої, дистильованої, помякшеної води та ін. Для скорочення витрат води на технологічні потреби варто застосовувати системи повторного та оборотного водопостачання.

Пристрої питного водопостачання (фонтанчики) рекомендується розміщувати у проходах виробничих приміщень, вестибюлях, кімнатах відпочинку, на відкритих площадках території підприємства і, як виняток, у виробничих цехах. Мережі господарсько-питного водопостачання мають бути відділені від мереж, що подають непитну воду.

Норми витрат води на господарсько-питні потреби становлять 45 л у гарячих цехах та 25 л на працівника в зміну у звичайних цехах.

Каналізація. Каналізація для відведення стічних вод розрізняють на виробничу, господарсько-фекальну та зливну. Каналізаційні системи складаються з приймальних пристроїв (лотки, раковини), каналізаційних мереж, станції перекачки, очисних споруд і допоміжних пристроїв.

Забороняється спуск господарсько-фекальних та виробничих стічних вод у дренажні колодязі, щоб запобігти забрудненню водоносних шарів ґрунту. Доцільно використовувати оборотну систему водопостачання, за якої забруднена виробнича вода після очищення знову надходить для потреб технологічних процесів. Спуск незабруднених виробничих стічних вод (наприклад, з системи охолодження) допускається у зливну каналізацію, призначену для стікання атмосферних опадів.

Для багатьох підприємств допускається спуск стічних вод, що вміщують шкідливі речовини, після відповідної обробки, у міську каналізаційну мережу, якщо концентрація шкідливих речовин у суміші стічних вод підприємства та міських стічних вод не перевищує встановлених норм.

2.2.2. Вимоги до виробничих і допоміжних приміщень

Вимоги до виробничих приміщень. Вибір типу приміщення визначається технологічним процесом і можливістю боротьби з шумом, вібрацією і забрудненням повітря. Виробничі приміщення відповідно до вимог чинних нормативів мають бути забезпечені достатнім природним освітленням. Обов’язковим є також улаштування ефективної за екологічними і санітарно-гігієнічними показниками вентиляції.

Висота виробничих приміщень повинна бути не менше 3,2 м, а об’єм і площа  15 м3 та 4,5 м2 відповідно на кожного працівника (для користувачів комп’ютерів згідно з ДСанПіН 3.3.2-007-98 «Державні санітарні правила і норми роботи з візуальними дисплейними терміналами електронно-обчислювальних машин» на одного працівника повинно бути не менше: площі  6 м2 і об'єму 20 м3).

Приміщення чи дільниці виробництв з надлишками тепла, а також зі надмірними виділеннями шкідливих газів, пару чи пилу доцільно розміщувати біля зовнішніх стін будівель, а у багатоповерхових будівлях - на верхніх поверхах.

Підлога на робочих місцях має бути рівною, теплою, щільною та стійкою до ударів, мати неслизьку та зручну для очищення поверхню; бути стійкою до дії хімічних речовин і не вбирати їх.

Стіни виробничих і побутових приміщень мають відповідати вимогам шумо- і теплозахисту; легко піддаватися прибиранню та миттю; мати покриття, що унеможливлює поглинення чи осадження отруйних речовин (керамічна плитка, олійна фарба).

Приміщення, де розміщено виробництва з виділенням шкідливих та агресивних речовин (кислоти, луги, ртуть, бензол, сполуки свинцю та ін.), повинні мати стіни, стелю та конструкції, виконані й оздоблені так, щоб не відбувалася сорбція цих речовин і забезпечувалася можливість очищення та миття цих поверхонь.

У приміщеннях з великим виділенням пилу (шліфування, заточування тощо) потрібно передбачити прибирання за допомогою пилососів чи гідрозмивання.

Колір інтер’єрів приміщень має відповідати вимогам технічної естетики.

Вимоги до допоміжних приміщень і будівель. До допоміжних належать приміщення та будівлі адміністративні, санітарно-побутові, громадського харчування, охорони здоровя, культурного обслуговування, конструкторських бюро, для навчальних занять і громадських організацій.

Допоміжні приміщення різного призначення варто розміщувати в одній будівлі з виробничими приміщеннями або прибудовах до них у місцях з найменшим впливом шкідливих факторів, а якщо таке розміщення неможливе, то їх можна розміщувати і в окремих будівлях.

Висота поверхів окремих будівель, прибудов чи вбудов має бути не меншою 3,3 м, висота від підлоги до низу перекрить – 2,2 м, а у місцях нерегулярного переходу людей – 1,8 м. Висота допоміжних приміщень, розміщених у виробничих будівлях, має бути не меншою 2,4 м.

Площа допоміжних приміщень має бути не меншою 4 м2 на одне робоче місце у кімнаті управлінь і 6 м2  у конструкторських бюро; 0,9 м2 на одне місце в залі нарад; 0,27 м2 на одного співробітника у вестибюлях та гардеробних.

До групи санітарно-побутових приміщень входять: гардеробні, душові, туалети, кімнати для вмивання та паління, приміщення для знешкодження, сушіння і знепилювання робочого одягу, приміщення для особистої гігієни жінок та годування немовлят, приміщення для обігрівання працівників. У санітарно-побутових приміщеннях підлоги мають бути вологостійкими, з неслизькою поверхнею, світлих тонів, стіни та перегородки – облицьовані вологостійким, світлих тонів матеріалами на висоту 1,8 м.

У гардеробних приміщеннях для зберігання одягу мають бути шафи розмірами: висота 1650 мм, ширина 250...400 мм, глибина 300 мм. Кількість шаф має відповідати спискові кількості працівників.

Технічна естетика виробничих приміщень. Науково встановлено, що колір навколишніх предметів і предметних ансамблів впливає на емоції (позитивні чи негативні), тобто на настрій людей: одні кольори діють заспокійливо, інші подразнюючи, збуджуючи.

Так, наприклад, червоний колір – збуджувальний, гарячий, енергійний. Жовтогарячий колір зігріває, бадьорить, стимулює до активної діяльності. Жовтий – теплий, веселий, привертає до хорошого настрою. Зелений – колір спокою і свіжості, заспокоює нервову систему, у поєднанні з жовтим набуває м'яких тонів і позитивно впливає на настрій. Блакитний і синій кольори нагадують про далечінь, воду, холод, вони свіжі та прозорі, здаються легкими і повітряними, під час їх дії зменшується фізичне навантаження, вони можуть регулювати ритм дихання, заспокоювати пульс. Білий колір – холодний, одноманітний, здатний викликати апатію. Чорний – похмурий, важкий, різко погіршує настрій. Сірий – діловий, сумний, похмурий, у виробничих умовах застосовувати його не рекомендується.

Виходячи з цього, загальна схема використання кольору чи групи кольорів для зменшення втоми працівників така: якщо виробничий процес чи фактори довкілля впливають на працівників збудливо, варто застосовувати заспокійливі кольори, а якщо на працівників діють будь-які гнітючі фактори, то їм має протиставлятися збудливе кольорове середовище.

Проектування кольорового рішення інтерєра виробничих приміщень варто виконувати відповідно до СН 181-70 («Указания по проектированию цветовой отделки интерьеров производственных зданий промышленных предприятий»). Так, під час роботи, що потребує зосередженості, рекомендується вибирати неяскраві, мало контрастні відтінки, які не розпорошували б увагу, а під час роботи, що потребує інтенсивного фізичного чи розумового навантаження, рекомендуються відтінки теплих кольорів, що збуджують активність.

Таке оформлення інтер’єрів виробничих приміщень сприяє послабленню відчуття стомленості, підвищенню працездатності та зменшенню травматизму.

2.2.3. Організація праці на робочому місці

Організація праці на робочому місці – це комплекс заходів, що забезпечують трудовий процес та ефективне використання знарядь виробництва і предметів праці.

Робоче місце – це зона, оснащена технічними засобами, в якій відбувається трудова діяльність працівника чи групи працівників.

Організація праці на робочому місці полягає у виборі робочої пози та системи робочих рухів, визначення розмірів робочої зони та розміщення у ній органів керування, інструментів, заготовок, матеріалів, пристроїв та ін., а також у виборі оптимального режиму праці та відпочинку.

Робоча поза. Правильно вибрана робоча поза сприяє зменшенню втоми та збереженню працездатності працівника. Робоча поза може бути вільною або заданою (табл. 2.3).

Вільна поза роботи означає можливість працювати позмінно сидячи і стоячи. Це найзручніша поза, бо дає змогу чергувати завантаження м’язів і зменшує загальну втому.

Задані робочі пози – сидячи або стоячи. Робоча поза «сидячи» найзручніша, вона може застосовуватися для робіт з невеликими фізичними зусиллями, з помірним темпом, що потребують великої точності. Поза «стоячи» є найтяжча, бо потребує витрачання енергії на виконання роботи, на підтримку тіла у вертикальному чи нахиленому положенні. 

Таблиця 2.3

Характеристика робочих поз людини

Робоча поза

Зусилля, Н

Рухливість під час роботи

Радіус робочої зони, мм

Особливості діяльності

Сидячи - стоячи

50−100

Середня (можливість періодичної зміни пози)

500...750

Великий просторовий огляд і зони досяжності виробів руками

Сидячи

до 80

Обмежена

380...500

Невелика статична стомлюваність, спокійне положення рук, можливість виконання точної роботи

Стоячи

100−120

Велика

(вільність пози

і рухів)

750 та більше

Процес використання фізичного навантаження, великий просторовий огляд; швидка стомлюваність

Система робочих рухів. Основним принципом у виборі системи робочих рухів є принцип «економії рухів», який сприяє підвищенню продуктивності праці і, водночас зменшенню стомлюваності, кількості помилок і травматизму.

Принципи «економії рухів» полягають у такому: обидві руки повинні починати і закінчувати рух одночасно; руки не повинні бути бездіяльними, окрім періодів відпочинку; рухи рук повинні виконуватися одночасно у протилежних і симетричних напрямках; найкращою є така послідовність дій, яка вміщує найменше число елементарних рухів; руки треба звільняти від усякої роботи, яка може успішно виконуватися ногами чи іншими частинами тіла; за змоги об’єкт праці має закріплюватися за допомогою спеціальних пристроїв, щоб руки були вільні для виконання операцій.

Робота має організовуватися так, щоб ритм робочих операцій був, за змоги, чітким і природним, а послідовність рухів такою, щоб один рух легко переходив у інші. Рух менш стомлювальний, якщо він відбувається у напрямку, що збігається з напрямком сили тяжіння. Різкі коливання швидкості та невеликі перерви в русі мають бути виключені.

Варто також враховувати низку положень щодо швидкості руху рук людини: там, де потрібна швидка реакція, треба використовувати рух «до себе»; швидкість руху зліва направо для правої руки більша, ніж у зворотному напрямку; обертові рухи у 1,5 разу швидші, а ніж поступальні; плавні криволінійні рухи рук швидші, а ніж прямолінійні з миттєвою зміною напрямку; рухи з великим розмахом швидші; рухи, орієнтовані механізмами, швидші, а ніж рухи, орієнтовані «на око»; рухи слід обмежувати обмежувачами скрізь, де це можливо. Треба також уникати рухів, метою яких є точне встановлення вручну, наприклад, збіг двох рисок мікрометра; вільні ненапружені рухи виконуються швидше, легше і точніше, а ніж вимушені рухи, що визначаються певними обмежувачами; точні рухи краще виконувати сидячи, а ніж стоячи. Максимальна частота рухів руки (під час згинання та розгинання)  – близько 80; ноги – 45, корпусу – 30 раз на хвилину, а пальця – 6 раз і долоні – 3 рази на секунду.

Оснащення робочого місця. Оснащення та обладнання робочого місця залежить від виконуваної роботи (технологічних операцій), від характеру роботи (розумова, фізична, тяжка, монотонна) та від умов праці (комфортні, нормальні, несприятливі).

Безпосередньо на робочому місці потрібно передбачати інформаційне устаткування та органи управління, а також технологічне оснащення (опорні елементи, швидкодіючі затискачі, шарнірні монтажні головки, настільні бункери і касети з гніздами тощо); додаткове обладнання (робочий стіл, сидіння оператора, підставка для ніг, шафа для інструментів та ін.); транспортні засоби (транспортери, підвісні конвеєри тощо.); пристрої для укладення матеріалів, заготовок, готових виробів; засоби сигналізації; засоби безпеки.

Робоче місце працівника (особливо оператора) характеризує два поля: інформаційне поле (простір із засобами відображення інформації) і моторне поле (простір з органами управління та обєктом праці).

В інформаційному полі зорового спостереження (рис. 2.1) вирізняють три зони: у зоні 1 розміщують засоби відображення інформації, які використовуються дуже часто і потребують точного та швидкого зчитування інформації; у зоні 2 – засоби інформації, які використовуються часто і потребують менш точного і швидкого зчитування інформації; у зоні 3 – засоби відображення інформації, які використовуються  зрідка.

В моторному полі (рис. 2.2) також вирізняються три зони: 1 – зона оптимальної досяжності, в якій розміщують дуже важливі і дуже часто використовувані (більше 2 раз за хвилину) органи управління; 2 – зона легкої досяжності, в якій розміщують часто використовувані (2 рази за хвилину) органи управління; 3 – зона досяжності, в якій розміщують рідко використовувані (менше 2 раз за хвилину) органи управління. Зони в моторному полі під час виконання робочих операції при робочій позі «стоячи» наведені на рис. 2.3.

Рис. 2.1. Зони в полі зорового спостереження:

а.в горизонтальній площині; б.у вертикальній площині

Рис. 2.2. Зона в моторному полі за виконання ручних операцій і розміщення органів управління у робочій позі «сидячи»:

1 - зона оптимальної досяжності; 2 - зона легкої досяжності; 3 - зона досяжності.

Рис. 2.3. Зони в моторному полі за виконання ручних операцій

у робочій позі «стоячи»:

1 - оптимальна робоча зона; 2 - зона досяжності рук за фіксованого положення ніг.

Вимоги виробничої санітарії до робочого місця. Кожне робоче місце повинно :

• бути обладнано необхідними засобами колективного захисту;

укомплектовано необхідними ЗІЗ;

мати достатнє природне та штучне освітлення;

мати параметри мікроклімату відповідно до санітарних норм;

мати вентиляцію.

Приклади організації робочого місця монтажника радіоапаратури та токаря наведені на рис. 2.4 та 2.5.

Рис. 2.4. Організація робочого місця монтажника радіоапаратури (робочі столи розташовано один за одним):

1-робочий стіл (1300 х 700 мм); 2- шафа для зберігання матеріалів та інструментів (960 х 900 мм); 3 – стілець (діаметр сидіння 350 мм); 4 - стіна; 5 - виробнича площа, зайнята робочим місцем (заштрихована і обмежена пунктиром).

Рис. 2.5. Організація робочого місця токаря:

І - зона обслуговування; II - робоча зона; III - зона розміщення заготовок та деталей;

1 – верстат; 2 – екран; З – лоток; 4 – столик; 5 – тара; 6 – грати; 7 – тумбочка; 8 – стілець;

9 - пульт зв'язку; 10 - урна для сміття;11 - планшет для креслень.

Вибір оптимального режиму роботи і відпочинку. Під час роботи  від  працівника вимагається підвищена увага, певна швидкість виконання окремих технологічних операцій, швидка переробка отриманої інформації, точна координація рухів і ін., що може викликати перевантаження і перевтому організму та зниження працездатності. До таких же наслідків призводить і монотонна робота під час виконання спрощених одноманітних операцій у примусовому режимі та заданій позі (наприклад, під час робіт на конвеєрах чи поточно-механізованих лініях). Таку перевтому можна зменшити створенням оптимального режиму праці і відпочинку.

Під оптимальним режимом праці і відпочинку розуміють таке чергування періодів праці і відпочинку, за якого досягається найбільша ефективність трудової діяльності людини і хороший стан її здоров'я. Оптимальний режим праці і відпочинку досягається: паузами та перервами в роботі (для приймання їжі, обігрівання, охолодження), зміною форми роботи (наприклад, розумової і фізичної), зміною умов довкілля (наприклад, роботою за низьких і нормальних температур), усуненням монотонності в роботі, відпочинком у спеціальних кімнатах психологічного розвантаження, використанням психічного впливу музики.

Чергування праці і відпочинку встановлюють залежно від зміни працездатності людини впродовж робочого дня (рис. 2.6). На початку зміни завжди існує стадія «входження у робочий ритм» або щораз більшої працездатності (1), коли відбувається відновлення робочих навичок. Тривалість цього періоду 0,5...1,5 години залежно від характеру праці і тривалості попередньої перерви в роботі. Швидкість і точність дій у цей період невеликі. Потім настає стадія високої стійкої працездатності (2) тривалістю до 3 годин залежно від характеру роботи, ступеня підготовки та стану працівника. Після цього настає стадія зменшення працездатності або стадія розвитку втоми (3), рухи сповільнюються і увага розсіюється, сприйняття притупляється. У цей час, звичайно, роблять обідню перерву.

Після обідньої перерви впрацьовування настає швидко – за 10...15 хвилин, бо робочі навички не втрачено. Працездатність у другій половині дня трохи нижча, ніж до обіду, і становить 80...90% дообіднього рівня. Через 2,5...3 години після обідньої перерви працездатність зменшується і наприкінці робочого дня приблизно сягає рівня, який був на початку робочого дня.

Для зменшення стомлення встановлюють регламентовані перерви в роботі у періоди, що передують зменшенню працездатності. Так, при тяжкій фізичної праці рекомендують часті (через 2...2,5 години) короткі перерви (по 5...10 хвилин), а за розумової праці ефективні довгі перерви на відпочинок і переключення на фізичну працю. Загальну тривалість відпочинку встановлюють у відсотках до тривалості робочої заміни: за фізичної праці вона має становити 4...20%, із нервовою напругою – 14...25%, а за розумової праці – до 10...12%.

Рис. 2.6. Зміна працездатності (продуктивності праці) впродовж робочого дня:

1 – стадія входження в трудовий прощес (щораз більшої працездатності); 2 - стадія високої стабільної працездатності; 3 - стадія зменшення працездатності (розвитку втоми).

Зараз, при дефіциті мязових зусиль (рухова недостатність) з одночасним збільшенням нервової напруги така форма відпочинку, як спокій, не може задовольнити потреби організму. Тому під час перерв у роботі рекомендують активний відпочинок, наприклад, спеціально розроблені комплекси виробничої гімнастики.

2.3. МІКРОКЛІМАТ ВИРОБНИЧИХ ПРИМІЩЕНЬ

2.3.1. Загальні положення

Мікроклімат виробничих приміщеньце умови внутрішнього середовища цих приміщень, що впливають на тепловий обмін працівників з оточенням. Як фактор виробничого середовища мікроклімат впливає на теплообмін організму людини з цим середовищем і, таким чином, визначає тепловий стан організму людини в процесі праці.

Мікрокліматичні умови виробничих приміщень характеризуються такими показниками:

температура повітря (°С);

відносна вологість повітря (%);

швидкість руху повітря (м/с);

• інтенсивність теплового (інфрачервоного) опромінювання (Вт/м2) від поверхонь обладнання та активних зон технологічних процесів (у ливарному виробництві, під час зварювання та ін.).

Під час виконанні роботи в організмі людини відбуваються певні фізіологічні (біологічні) процеси, інтенсивність яких залежить від загальних затрат на виконання робіт і які супроводжуються тепловим ефектом і завдяки яким підтримується функціонування організму. Частину цього тепла споживає сам організм, а надлишки тепла повинні відводитися середовище, що оточує.

Відповідно до сучасних уявлень основними видами теплообміну організму людини з навколишнім її середовищем є:

конвективний, який залежить від температури повітря, його вологості та рухливості, завдяки йому за нормальних мікрокліматичних умов організм людини віддає у навколишнє середовище близько 20% надлишкового тепла;

випарювання вологи з поверхні тіла, що залежить від відносної вологості та рухливості повітря, завдяки якому у навколишнє середовище відводиться також близько 20% надлишкового тепла;

випромінюванням, який залежить від результуючого променевого теплового потоку що випромінюється тілом людини у виробниче середовище і зовнішніми джерелами теплового випромінювань в напрямку тіла людини, завдяки якому за нормальних мікрокліматичних умов тіло людини може віддавати у виробниче середовище близько 50% надлишкового тепла;

кондукція, яка залежить від температури поверхонь, що оточують людину у умовах виробництва.

Кількість надлишкового тепла, яке має віддати тіло працівника у навколишнє (виробниче) середовище залежить від енергетичних (фізичних, розумових емоційних, нервових та ін.) навантажень під час виконання робіт. В одночас здійснюється перерозподіл засобу теплообміну людина-середовище. Так, за підвищення важкості праці та температури середовища до температури тіла і вище теплообмін великою мірою здійснюється за рахунок випарювання (кількість поту з поверхні шкіри досягає 1–1,5 л/год.

2.3.2. Дія параметрів мікроклімату на людину

Значення параметрів мікроклімату суттєво впливають на самопочуття та працездатність людини і, як наслідок цього, рівень травматизму. Тривала дія високої температури повітря за одночасно підвищеної його вологості призводить до збільшення температури тіла людини до 38–40°С (гіпертермія), внаслідок чого здійснюється різноманітні фізіологічні порушення у організмі: зміни в обміні речовин, у серцево-судинній системі, зміни функцій внутрішніх органів (печінки, шлунка, жовчного міхура, нирок), зміни у системі дихання, порушення центральної та периферичної нервових систем.

У разі підвищення температури суттєво збільшується потовиділення, внаслідок чого здійснюється різке порушення водного обміну. З потом з організму виділяється велика кількість солей, головним чином хлористого натрію, калію, кальцію. Зростає вміст у крові молочної кислоти, сечовини. Змінюються інші параметрі крові, внаслідок чого вона згущається. В умовах високої температури збільшується частота пульсу (до 100…180 поштовхів за хвилину), артеріальний тиск. Перегрівання тіла людини супроводжується головними болями, запамороченням, нудотою, загальною слабкістю, часом можуть виникати судоми та втрата свідомості. Негативна дія високої температури збільшується за підвищеної вологості, тому що при цьому знижується випаровування поту, тобто погіршується тепловіддача від тіла людини. Зміни в організмі за підвищеної температури безумовно відбиваються на працездатності людини. Так, збільшення температури повітря виробничого середовища з 20°С до 35°С призводить до зниження працездатності людини на 50…60%.

Суттєві фізіологічні зміни в організмі здійснюються також у разі холодового впливу, який призводить до переохолоджування організму (гіпотермія). Найбільш вираженою реакцією на низьку температуру є звуження судин м’язів і шкіри. Знижується пульс, збільшується об’єм дихання і споживання кисню. Тривала дія знижених температур приводить до появи таких захворювань, як радикуліт, невралгія, суглобного та мязового ревматизму, інфекційних запалювань дихального тракту, алергії тощо. Охолоджування тіла викликає порушення рефлекторних реакцій, зниження тактильних та інших реакцій, уповільнюються рухи. Це також може бути причиною збільшення виробничого травматизму.

Недостатня вологість повітря (нижче 20%) призводить до підсихання слизових оболонок дихального тракту та очей, внаслідок чого зменшується їх захисна здатність протистояти мікробам.

Фізіологічна дія рухомого потоку повітря пов’язана зі змінами у температурному режиму організму, а також механічній дії (повітряному тиску), яка вивчена ще недостатньо. Встановлено, що максимальна швидкість повітря на робочих місцях не повинна перевищувати 2 м/с.

2.3.3. Нормування мікроклімату

Санітарно-гігієнічне нормування умов мікроклімату здійснюються за ДСН 3.3.6.042-99, які встановлюють оптимальні і допустимі параметри мікроклімату залежно від загальних енерговитрат організму під час виконанні робіт і періоду року.

За загальними затратами організму на виконання робіт згідно з нормативом виділяють три категорії робіт відповідно до табл. 1.7.

           За санітарно-гігієнічного нормування умов виділяють два періоди року: теплий (середньодобова температура зовнішнього середовища вище +10°С) і холодний (середньодобова температура зовнішнього середовища не перевищує 10°С).

Оптимальні мікрокліматичні умови – поєднання параметрів мікроклімату, які за тривалого та системного впливу на людину забезпечують зберігання нормального теплового стану організму без активізації механізмів терморегуляції. Вони забезпечують відчуття теплового комфорту та створюють передумови для високого рівня працездатності.


Температура внутрішніх поверхонь робочої зони (стіни, підлога, стеля) технологічного обладнання (екрани та ін.) зовнішніх поверхонь технологічного устаткування, огороджувальних конструкцій не повинна виходити більш як на 2 °С за межі оптимальних температур повітря для даної категорії робіт, вказаної в табл. 2.4.

Таблиця 2.4.

Оптимальні величини температури, відносної вологості

та швидкості руху повітря робочої зони виробничих приміщень

Період року

Категорія робіт

Температура повітря, °С

Відносна вологість, %

Швидкість руху, м

Холодний період року

Легка Іа

22–24

60–40

0,1

Легка І6

21–23

60–40

0,1

Середньої важкості ІІа

19–21

60–40

0,2

Середньої важкості ІІб

17–19

60–40

0,2

Важка III

16–18

60–40

0,3

Теплий період року

Легка 1а

23–25

60–40

0,1

Легка 16

22–24

60–40

0,2

Середньої важкості Па

21–23

60–40

0,3

Середньої важкості Пб

20–22

60–40

0,3

Важка III

18–20

60–40

0,4

Під час виконання робіт операторського типу, пов’язаних з нервово емоційним напруженням у кабінетах, пультах і постах керування технологічними процесами, в кімнатах з обчислювальною технікою та інших приміщеннях повинні дотримуватися оптимальні умови мікроклімату.

Допустимі мікрокліматичні умови – поєднання параметрів мікроклімату, які за тривалого та систематичного впливу на людину можуть викликати зміни теплового стану організму, що швидко минають і нормалізуються та супроводжуються напруженням механізмів терморегуляції в межах фізіологічної адаптації. При цьому не виникає ушкоджень або порушень стану здоровя, але можуть спостерігатися дискомфортні тепловідчуття, погіршення самопочуття та зниження працездатності.

Допустимі параметри мікрокліматичних умов встановлюють тоді, коли на робочих місцях не можна забезпечити оптимальні величини мікроклімату за технологічними вимогами виробництва, технічною недосяжністю та економічно обґрунтованою недоцільністю.

Величини показників допустимих мікрокліматичних умов встановлюють для постійних і непостійних робочих місць. Допустимі величини температури, відносної вологості та швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень не повинні виходити за межі показників, наведених у табл.  2.5. Перепад температури повітря по висоті робочої зони при забезпеченні допустимих умов мікроклімату не повинен бути більше 3°С для всіх категорій робіт, а по горизонталі робочої зони та впродовж робочої зміни – виходити за межі допустимих температур для даної категорії роботи, вказаної в табл.  2.5.

Температура внутрішніх поверхонь приміщень (стіни, підлога, стеля), а також температура зовнішніх поверхонь технологічного устаткування або його захисних оболонок (екранів і т. ін.) не повинна виходити за межі допустимих величин температури повітря для даної категорії робіт, вказаної в табл. 2.5.

Таблиця 2.5

Допустимі величини температури, відносної вологості

та швидкості руху повітря робочої зони виробничих приміщень

Період року

Категорія робіт

Температура, °С

Відносна вологість % на робочих місцях – постійних

і непостійних

Швидкість руху, м/сек. на робочих місцях - постійних

і непостійних

Верхня межа

Нижня межа

На постійних робочих місцях

На непостійних робочих місцях

На постійних робочих місцях

На непостійних робочих місцях

Холодний період року

Легка Iа

25

26

21

18

75

не більше 0,1

Легка Іб

24

25

20

17

75

не більше 0,2

Середньої важкості Па

23

24

17

15

75

не більше 0,3

Середньої важкості IIб

21

23

15

13

75

не більше 0,4

Важка III

19

20

13

12

75

не більше 0,5

Теплий період року

Легка Іа

28

30

22

20

55 – за 28°С

60 – за 27°С

65 – за 26°С

70 – за 25°С

75 – за  24°С і нижче

0,2–0,1

Легка Іб

28

30

21

19

0,3–0,1

Середньої важкості IIа

27

29

18

17

0,4–0,2

Середньої важкості IIб

27

29

15

15

0,5–0,2

Важка III

26

28

15

13

0,6–0,5

У виробничих приміщеннях, розташованих у районах із середньою максимальною температурою найбільш жаркого місяця вище 25°С, допускаються відхилення від величин показників мікроклімату, вказаних у табл. 2.5, для даної категорії робіт, але не більш як на 3°С. Швидкість руху повітря повинна бути збільшена на 0,1 м/с, а відносна вологість повітря знижена на 5% за підвищення температури на кожний градус вище верхньої межі допустимих температур повітря, вказаних у табл. 2.5.

Інтенсивність теплового опромінювання працівників від нагрітих поверхонь технологічного устаткування, освітлювальних приладів, інсоляція від засклених огороджень не повинна перевищувати 35,0 Вт/м2 – за опромінювання 50% і більше поверхні тіла, 70 Вт/м2 – при величині опромінюваної поверхні від 25 до 50% та 100 Вт/м2 – за опромінювання не більш як 25% поверхні тіла працівника.

За наявності джерел з інтенсивністю 35,0 Вт/м2 і більше температура повітря на постійних робочих місцях не повинна перевищувати верхніх меж оптимальних значень для теплого періоду року; на непостійних – верхніх меж допустимих значень для постійних робочих місць.

За наявності відкритих джерел випромінювання (нагрітий метал, скло, відкрите полумя) допускається інтенсивність опромінення до 140,0 Вт/м2. Величина опромінюваної площі не повинна перевищувати 25% поверхні тіла працівника з обовязковому використанням індивідуальних засобів захисту (спецодяг, окуляри, щитки).

2.3.4. Загальні заходи та засоби нормалізації

 мікроклімату та теплозахисту

Нормалізацію несприятливих мікрокліматичних умов здійснюють за допомогою комплексу заходів і способів, які включають: будівельно-планувальні, організаційно-технологічні і інші заходи колективного захисту. Для профілактики перегрівань і переохолоджень використовують засоби індивідуального захисту, медикобіологічні тощо.

Нормованмх параметрів мікроклімату на робочих місцях досягають передусім за рахунок раціонального планування виробничих приміщень і оптимального розміщення в них устаткування з тепло-, холодо- та вологовиділеннями. Для зменшення термічних навантажень на працівників передбачають максимальна механізація, автоматизація та дистанційне управління технологічними процесами й устаткуванням.

У приміщеннях із значними площами засклених поверхонь передбачають заходи захисту від перегрівання під час потрапляння прямих сонячних променів у теплий період року (орієнтація віконних прорізів схід–захід, улаштування жалюзі та ін.), від радіаційного охолодження – в зимовий (екранування робочих місць). За температурі внутрішніх поверхонь огороджуючих конструкцій вище допустимих величин робочі місця повинні бути віддалені від них на відстань не менш як 1 м.

У виробничих приміщеннях з надлишком (явного) тепла використовують природну вентиляцію (аерацію). Аераційні ліхтарі та шахти розташовують безпосередньо над основними джерелами тепла на одній осі. У разі неможливості або неефективності аерації встановлюють механічну загально обмінну вентиляцію. За наявності одиничних джерел тепловиділень оснащують обладнання місцевою витяжною вентиляцією у вигляді локальних відсмоктувачів, витяжних зонтів тощо.

У замкнених і невеликих за об’ємом приміщеннях (кабіни кранів, пости та пульти керування, ізольовані бокси, кімнати відпочинку тощо) під час виконання операторських робіт використовують системи кондиціонування повітря з індивідуальним регулюванням температури та об’єму повітря, що подається.

За наявності джерел тепловипромінювання вживають комплекс заходів з теплоізоляції устаткування та нагрітих поверхонь за допомогою теплозахисного обладнання.

Вибір теплозахисних засобів зумовлюється інтенсивністю тепловипромінювання, а також умовами технологічного процесу.

Доцільно в умовах підвищеної температури на робочих місцях вживати газовану підсолену (0,5%) воду. Це запобігає втраті води організмом, а також необхідних для людини солей та мікроелементів. Водночас, рекомендовано підвищувати споживання білкової їжі. Ці заходи поліпшують самопочуття та працездатність працівників в умовах дії підвищеної температури на робочих місцях.


2.4. ОЗДОРОВЛЕННЯ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА

2.4.1. Загальні положення

Навколишнє повітряне середовище є найважливішим фактором існування людини і має визначені фізичні і хімічні властивості. Фізичні властивості можуть бути представлені параметрами мікроклімату (температура, вологість, швидкість руху повітря, барометричний тиск), іонним складом, електромагнітними та акустичними полями тощо. Іншим найважливішим показником якості повітряного середовища є його хімічний склад, зумовлений природним складом повітря і різними забрудненнями. У виробництві природне (фонове) повітря додатково забруднюється викидами різних технологічних процесів (в основному під час спалювання палива, термічної і механічної обробки матеріалів, хімічних процесів). Розглянемо докладніше параметри природного газового складу атмосфери і забруднювальних речовин у повітряному середовищі і їхній вплив на людину.

2.4.2. Структура і склад атмосфери

Атмосфера – газова оболонка Землі. Її маса становить близько 5,9۰1015 т. Вона має шарувату будову і складається з кількох сфер, між якими розташовуються перехідні шарипаузи. У сферах змінюється кількість повітря і температура.

Найщільніший шар повітря, що прилягає до земної поверхні, зветься тропосферою. Товщина її в середніх широтах становить 10…12 км над рівнем моря, на полюсах – 710, над екватором – 16…18 км. У тропосфері зосереджено більш як 4/5 маси земної атмосфери. Через нерівномірність нагрівання земної поверхні в атмосфері утворюються могутні вертикальні струми повітря, спостерігаються нестійкість температури, відносної вологості, тиску та ін. Температура повітря в тропосфері за висотою зменшується на 0,6°C на кожні 100 м і коливається від 40 до -50°С.

Вище тропосфери розміщуються стратосфера (40 км), мезосфера (80 км), термосфера (чи іоносфера) і нарешті екзосфера (від 800 до 1600 км).

У стратосфері під впливом космічного випромінювання і короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання Сонця молекули повітря іонізуються, в результаті чого утворюється озон. Озоновий шар розміщується на висоті 2540 км. В атмосфері постійно відбуваються складні фотохімічні перетворення. Під дією сонячної радіації протікає безліч реакцій, у яких беруть участь кисень, озон, азот, оксид азоту, пари води, двооксид вуглецю. Іонізація в основному відбувається на висоті 7080 км. І супроводжується негативним ( N-, O-, O2-, S2-, NO2-,NO3- ) і позитивним (N+, H+, O+, O2+ і ін.) іонами. Ці іони утворюють різні комплекси: NO+N2; NO+CO2; NO+H2; O2+(Н2О). Свою чергою ці комплекси взаємодіють з різними органічними і неорганічними домішками, утворюючи нові хімічні речовини, що змінюють умови існування людини. Природний склад повітря в нижніх шарах атмосфери наведено у табл.. 2.6.

Таблиця 2.6

Природний склад повітря (нижні шари)

Компоненти

Вміст

Компоненти

Вміст

%

за масою

%

за об’ємом

%

за масою

%

за об’ємом

Азот

75,52

78,09

Оксид азоту

2,5∙10-3

2,5∙10-4

Кисень

23,15

20,94

Водень

3,5∙10-6

5∙10-5

Аргон

1,28

0,93

Метан

0,8∙10-4

1,5∙10-4

Двооксид

вуглецю

0,046

0,0330

Двооксид

азоту

8∙10-5

1,5∙10-1

Неон

1,2∙10-3

1,8∙10-3

Озон

10-610-5

2∙10-6

Гелій

7,2∙10-5

5,2∙10-4

Двооксид сірки

2∙10-8

Криптон

3,3∙10-4

1∙10-4

Оксид вуглецю

1∙10-5

Ксенон

3,9∙10-5

8∙10-6

Аміак

1∙10-6

Густину чистого повітря за нормальних умов (температури +200С і атмосферного тиску 101400 Па) приймають рівною 1,2 кг/м3.

2.4.3. Забруднювальні речовини, нормування, дія на людину

Нині близько 60 тисяч хімічних речовин знаходять застосування в діяльності людини. Серед інгредієнтів забруднення повітряного середовища – тисячі хімічних сполук у вигляді аерозолів (твердих, рідких) чи газоподібному вигляді.

Шкідливими називають речовини, що під час контакті з організмом можуть викликати захворювання чи відхилення від нормального стану здоров’я, що виявляються сучасними методами і у процесі контакту з ними, і у віддалений термін, у тому числі і в наступних поколіннях.

Найбільш поширені види забруднень – тверді суспензії (пил, зола, дим), оксиди вуглецю, азоту, сірки, вуглеводні, аміак, оксиди і солі важких металів та ін.

Крім прямої дії на здоров’я людини, що забруднюють атмосферу, речовини, впливають негативно на навколишнє середовище: рослинний і тваринний світ, водне середовище, ґрунт, будівельні конструкції, техніку і технології. Це призводить і до прямих вторинних дій шкідливих речовин на людину (наприклад, через харчові ланцюжки), і до великих економічних втрат (зниження врожайності сільгосппродукції і тваринництва, корозія матеріалів, порушення у технологічних процесах, збільшення браку продукції, що випускається, та ін.).

Нині всі міста світу щорічно викидають в атмосферу близько 1 млрд. т різних аерозолів, тільки теплові електростанції викидають 100–120 млн. т золи і 60 млн. т сірчистого газу.

За рік в атмосферу повітря світові викиди основних інгредієнтів становлять більш як 20 млрд. т двооксиду вуглецю, 300 млн. т оксиду вуглецю, 150 млн. т сірчаного ангідриду, 60 млн. т N02. В Україні 2000 року сумарний викид від стаціонарних джерел в атмосферу становив 3959,4 тис. т, у тому числі пилу – 729,6 тис. т, оксиду вуглецю – 1230,6 тис. т, двооксиду сірки 976,6 тис. т, оксидів азоту – 320 тис. т.

Найшкідливіші для навколишнього середовища, зокрема повітря, – енергетичні установки, авіаційний і автомобільний транспорт, металургійне виробництво, виробництво будівельних матеріалів, хімічні підприємства. Промислові викиди і викиди автомобільного й іншого транспорту призводять до зміни клімату великих міст.

Шкідливі речовини, що забруднюють атмосферу, під час контакту з організмом можуть викликати різні захворювання, професійні і гострі отруєння (у тому числі зі смертельним наслідком). Шкідливі речовини проникають в організм людини здебільшого через дихальні шляхи, а також через шкіру і шлунково-кишковий тракт. Ефект токсичної дії різних речовин залежить від кількості речовини, що потрапила в організм, їх фізико-хімічних властивостей, тривалості надходження. Особливе значення має хімізм взаємодії речовини з біологічними середовищами (кров'ю, ферментами). Отруйні дії залежать від способів надходження і виведення, розподілу в організмі, від статі людини, віку, індивідуальної сприйнятливості й інших супутніх чинників. Загальний токсичний вплив залежно від виду речовини може викликати різні дії: нервово-паралітичну (бронхоспазм, ядуха, судома, параліч), загально токсичну (набряк мозку, параліч, судоми), задушливу (токсичний набряк легенів), дратівливу (подразнення слизових оболонок), психотичну (порушення психічної активності, свідомості), шкіряно-резорбтивну (місцеві запалення).

Склад і ступінь забруднення повітряного середовища різними речовинами оцінюють за масою (мг) в одиниці об’єму повітря (м3)концентрацією (мг/м3). Крім зазначеної одиниці вимірумг/м3, можуть використовуватися%, а такожмлн.-1 чи «ppm» (кількість часток речовини на мільйон часток повітря).

Гігієнічне нормування шкідливих речовин здійснюють за гранично допустимими концентраціями (ГДК, мг/м3) відповідно до нормативних документів: для робочих місць визначається гранично допустима концентрацію в робочій зоніГДК рз (ГОСТ 12.1.00, СН 245); в атмосфері повітря населеного пунктумаксимально разові ГДК мр (найбільш висока, зареєстрована за 30 хв. спостереження), середньодобові – ГДК (середня за 24 год. за безупинного вимірювання) і орієнтовно-безпечні рівні впливу ОБРВ (список ГДК забруднювальних речовин № 3086-84 з доповненнями, ДСП 201). Гігієнічне нормування потребує, щоб фактична концентрація С забруднювальної речовини не перевищувала ГДК (Сфакт ≤ ГДК).

ГДКрз - це максимальна концентрація, що за щоденної (крім вихідних днів) роботи впродовж 8 год. чи за іншої тривалості, але не більш як 41 год. на тиждень, впродовж усього стажу (25 років) не може викликати захворювань чи відхилень стану здоровя, що виявляються сучасними методами досліджень у процесі роботи чи у віддалений період життя сучасного і наступних поколінь.

За ступенем впливу на організм шкідливі речовини поділяють на чотири класи небезпеки:

Надзвичайно небезпечні, що мають ГДКрз менш як 0,1 мг/м3 у повітрі (смертельна концентрація в повітрі менш як 500 мг/м3);

Високо небезпечні – ГДКрз = 0,1÷ 1,0 мг/м3 (смертельна концентрація в повітрі 500-5000 мг/м3);

Помірковано небезпечні – ГДКрз = 0,1 10,0 мг/м3 (смертельна концентрація в повітрі 500050000 мг/м3);

Мало небезпечніГДКрз > 10,0 мг/м3 (смертельна концентрація в повітрі > 50 000 мг/м3).

У табл. 2.7 наведено значення гранично допустимих концентрацій для деяких інгредієнтів, що містяться у виробничому повітряному середовищі й в атмосфері населених пунктів.

Таблиця 2.7 

Гранично допустимі концентрації забруднювальних речовин у робочій зоні і в атмосфері населених пунктів

Речовина,

Назва (формула)

ГДКрз,

мг/м3

ГДКмр,

мг/м3

ГДКсд,

мг/м3

Клас небез-

пеки

Дія на людину

Оксид вуглецю (СО)

20,0

3,0

1,0

4

Задушлива дія, порушення центральної нервової системи

Двооксид азот (NO2)

2,0

0,085

0,085

3

Порушення дихальних шляхів, набряк легенів, серцева слабість

Сірчистий ангідрид (SO2)

10,0

0,5

0,05

3

Дратівна дія слизистих, верхніх дихальних шляхів, імунна система, гастрит

Зважені речовини (неорганічний пил)

0,15

0,05

Захворювання дихальної системи

Кадмій (Cd)

0,05

1

Канцероген*

Свинець (Pb)

0,01

0,003

1

Уражається шлунково-кишковий тракт, печінка, нирки; змінюється склад крові і кісткового мозку; уражається головний мозок; викликає м’язову кволість

Бензин

100,0

5,0

1,5

4

Наркотична дія (ураження центральної нервової системи)

Бенз(α) пирен (C20H12)

0,00015

0,1мкг/

100м3

1

Канцероген

Марганець (Mn, MnO2)

0,05

1

Уражає центральну нервову систему, печінку, шлунок

Фенол (C6H5OH)

0,3

0,01

0,01

2

Потрібний захист шкіри, очей; алергійиі дії

*Канцероген – речовина, що сприяє появі злоякісних утворень у різних органах.

У виробничих умовах часто спостерігається комбінована дія шкідливих речовин. Здебільшого дія шкідливих речовин сумується (адитивна дія). Однак можливо, коли дія однієї речовини підсилюється дією іншої (потенцююча дія), або можливий ефект комбінованої дії менше очікуваного (антагоністична дія).

Якщо в повітрі присутні кілька речовин, що мають ефект сумації (односпрямованої дії), то якість повітря відповідатиме встановленим нормативам за умови, що:

С1/ГДК1, + С2/ГДК2 + С3/ГДК3 + ... + Сn/ГДКn≤ 1.       (2.1)

Ефектом сумації володіють сірчистий газ і двооксид азоту, фенол і сірчистий газ та ін. Раніше ГДК хімічних речовин оцінювали як максимально разові. Перевищення їх навіть упродовж короткого часу заборонялося. Віднедавна для речовин (мідь, ртуть, свинець та ін.), що мають кумулятивні властивості (здатність накопичуватися в організмі), для гігієнічного контролю запроваджено іншу величину – середньо змінну концентрацію. Наприклад, допустима середньозмінна концентрація свинцю становить 0,005 мг/м3.

Ступінь впливу пилу (аерозолю з розміром твердих часточок 0,1…200 мкм) на організм людини залежить не тільки від хімічного складу, а й розмірів часток (дисперсного складу), форми порошин та їхніх електричних властивостей. Найнебезпечніші частки розміром 1…2 мкм, тому що ці фракції великою мірою осідають у легенях під час дихання. Дослідження виявили, що позитивно чи негативно заряджений пил удвічі-втричі рази інтенсивніше осідає в організмі ніж пил з нейтральним зарядом.

Гігієністи за характером дії на організм вирізняють специфічну групу пилу – пил фіброгенної дії. Особливість дії такого пилу на організм полягає в тому, що в разі попадання в легені такий абразивний нерозчинний пил спричинює утворення в легеневій тканині фіброзних вузлів – ділянок затверділої легеневої тканини, в результаті чого легені втрачають можливість виконувати свої функції. Такі захворювання практично не піддаються лікуванню і при своєчасного їх виявлення можливо припинити розвиток хвороби за рахунок зміни умов праці. Такі захворювання мають загальну назву пневмоконіози. Назви окремих захворювань цієї групи є похідні від назви речовин, що їх спричинили (силікоз – пил з вмістом SіО2, антрокоз – пил вугілля, азбестоз – пил азбесту тощо). Гігієністи ідентифікують близько 50 речовин, пил яких може спричиняти пневмоконіози (є фіброгенним). Деякі види пилу (каніфолі, борошна, шкіри, бавовни, вовни, хрому та ін.) можуть викликати алергічні реакції і захворювання легень – бронхіальну астму.

2.4.4. Методи регулювання якості повітряного середовища та зниження негативного впливу забруднювальних речовин на працівників

Методи регулювання параметрів повітряного середовища є невід'ємною частиною загальнодержавного підходу до керування навколишнім середовищем відповідно до ДСТУ ISO 14001-97 (Системи управління навколишнім середовищем.

Методи керування якістю повітряного середовища класифікують за рівнем значущості:

глобальний  «безвідходні» і передові технології, нові види палива й енергії, нові типи двигунів , міжнародне квотування викидів різних інгредієнтів, міжнародні угоди в галузі екологічного аудиту тощо;

регіональний  організаційно-планувальні (вибір території і розташування промислових об'єктів); організаційно-економічні (ліцензування діяльності, регіональне квотування викидів, установлення плати за викиди, штрафні санкції, страхування екологічних ризиків, пільги); нормативно-правові (установлення гранично допустимих концентрацій забруднювальних речовин у повітряному середовищі, установлення гранично допустимих викидів на джерелах викидів, нормування технологічних викидів, вимоги щодо інвентаризації викидів); вибір технологій, палива, застосування ефективних методів очищення й уловлювання забруднювальних речовин;

підприємства – зниження викидів у джерелі утворення (технологічні методи, вибір устаткування і рівень його обслуговування, автоматизація технологічних процесів, придушення шкідливих речовин у зоні утворення, герметизація устаткування, уловлювання забрудненого повітря й ефективне очищення його, вентиляція, контроль якості повітряного середовища, відбір персоналу і контроль стану його здоров'я);

на робочому місці – герметизація (локалізація) робочої зони і створення в ній нормальних параметрів повітряного середовища, застосування засобів індивідуального захисту, організаційні методи роботи.

Успіх функціонування системи керування параметрами повітряного середовища, що діє на людину, залежить від ефективності всіх її ієрархічних і функціональних рівнів. Однак для сучасного підприємства найбільш розповсюдженим інженерним методом впливу на атмосферу є організація повітрообміну (вентиляція) у приміщеннях, а також локалізація джерел викидів з подальшим видаленням забрудненого повітря і його очищенням (аспірація).

2.4.5. Вентиляція

Вентиляцією називають організований і регульований повітрообмін, що забезпечує видалення з приміщення забрудненого повітря і подачу на його місце свіжого. Завдання вентиляції–забезпечення чистоти повітря і заданих метеорологічних умов у виробничих приміщеннях. За способом переміщення повітря розрізняють системи природної, механічної і змішаної вентиляції. Головним параметром вентиляції є повітрообмін, тобто обсяг повітря, що видаляється (Lв) або надходить у приміщення (Lп).

Для ефективної роботи вентиляції необхідно дотримувати низку вимог:

 Обсяг припливу повітря  Lп у приміщення повинен відповідати обсягу витяжки Lв. Різниця між цими обсягами не повинна перевищувати 10…15%. Можлива організація повітрообміну, коли обсяг припливного повітря більше обсягу повітря, що видаляється. Тоді в приміщенні створюється надлишковий тиск порівняно з атмосферним, що виключає інфільтрацію забруднювальних речовин у це приміщення. Така організація вентиляції здійснюється у виробництвах, що висувають підвищені вимоги до чистоти повітряного середовища (наприклад, виробництво електронного устаткування). Для виключення витоків із приміщень з підвищеним рівнем забруднення обсяг повітря, що видаляється з них, повинен перевищувати обсяг повітря, що надходить. У такому приміщенні створюється незначне зниження тиску в порівняно з тиском у зовнішньому середовищі.

Під час організації повітрообміну необхідно свіже повітря подавати в ті частини приміщення, де концентрація шкідливих речовин мінімальна, а видаляти повітря необхідно з найбільш забруднених зон. Якщо щільність шкідливих газів нижча за щільність повітря, то видалення забрудненого повітря виконуєють з верхньої частини приміщення, під час видалення шкідливих речовин із щільністю більшою – з нижньої зони.

Система вентиляції не повинна створювати додаткових шкідливих і небезпечних факторів (переохолодження, перегрівання, шум, вібрацію, пожежо-вибухонебезпечність).

4. Система вентиляції повинна бути надійної в експлуатації і економічною. 

Визначення необхідного повітрообміну в разі загальнообмінної вентиляції. Відповідно до санітарних норм усі виробничі і допоміжні приміщення повинні вентилюватися. Необхідний повітрообмін (кількість повітря, що подається чи видаляється з приміщення) за одиницю часу (L, м3/год) можна визначити різними методами залежно від конкретних умов.

1.За нормального мікроклімату і відсутності шкідливих речовин повітрообмін можна визначити за формулою:

L = n∙L', (2.2)

де nчисло працівників;

L'витрата повітря на одного працівника, прийнята залежно від об’єму приміщення, що припадає на одного працівника V', м3 (при V' < 20 м3; L' = 30 м3/год; за V' = 20...40 м3 L' = 20 м3/год; за V' > 40 м3 і при наявності природної вентиляції повітрообмін не розраховують); за відсутності природної вентиляції (герметичні кабіни) L' = 60 м3/год).

2. Під час виділення шкідливих речовин у приміщенні необхідний повітрообмін визначають, виходячи з їхнього розрідження до допустимих концентрацій. Розрахунок повітрообміну здійснюється виходячи з балансу утворюваних у приміщеннях шкідливих речовин і речовин, що видаляються з нього, за формулою:

L=Gшр/(Cвид-Cпр) , (2.3)

де Gшр- маса шкідливих речовин, що виділяються у приміщенні за одиницю часу, мг/год;

Свид і Спр- концентрація шкідливих речовин, у повітрі, що видаляється, і у припливному повітрі вид < Сгдк, Спр < 0,3Сгдк).

Під час боротьби з надлишковим теплом повітрообмін визначають з умов асиміляції тепла, обсяг припливного повітря визначають за формулою:

                     L=Qнад/(ρпр∙cп∙(tвид-tпр));                                        (2.4)

де Qнад - надлишкові тепловиділення, ккал/год, (Qнад=Qсум-Qвид, де Qсум- сумарне надходження тепла, Qвид - кількість тепла, що видаляється за рахунок тепловтрат);

ρпр - густина припливного повітря, кг/м3;

сп- тепломісткість повітря, ккал/(кг∙град), (тепломісткість сухого повітря 0,24 ккал/(кг∙ град);

tвид і tпр- температура повітря, що видаляється, і припливного повітря, °С.

Для орієнтованого визначення повітрообміну (L, м3/год) застосовують розрахунок за кратністю повітрообміну. Кратність повітрообміну (К) показує, скільки разів за годину міняється повітря у всьому обємі приміщення (V, м3 ):

                                            L = K∙V,                                                      (2.5)

де К - коефіцієнт кратності повітрообміну (К = 1...10).

2.4.6. Природна вентиляція

Систему вентиляції, переміщення повітря за якій здійснюється завдяки різниці тисків усередині і зовні приміщення, називають природною вентиляцією. Різниця тисків зумовлена різницею щільності зовнішнього і внутрішнього повітря (гравітаційний тиск чи тепловий напір (∆Pт) і вітровим напором (∆Pв), що діє на будову. Розрахунок теплового напору можна виконати за формулою:

                                    ∆Pт = gh(ρз – ρв),(Па),                                       (2.6)

де g - прискорення вільного падіння, м/с2; h - вертикальна відстань між центрами припливного і витяжного отворів, м;

ρз і ρв - густина зовнішнього і внутрішнього повітря, кг/м3.

Під час дії вітру на поверхнях будинку з навітряної сторони утвориться надлишковий тиск, на підвітряній стороні - розрядження. Вітровий напір можна бути розрахувати за формулою:

∆Pв=kn( rз)/2,(Па), (2.7)

де kn - коефіцієнт аеродинамічного опору будинку (визначається емпіричним способом);

υв - швидкість вітрового потоку, м/с.

Неорганізована природна вентиляція – інфільтрація (природне провітрювання) – здійснюється зміною повітря в приміщеннях через нещільності в елементах будівельних конструкцій завдяки різниці тиску зовні й усередині приміщення. Такий повітрообмін залежить від низку випадкових факторів (сили і напрямку вітру, різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря, площі, через яку відбувається інфільтрація). Для житлових будинків інфільтрація сягає 0,50,75, а в промислових будинках 11,5 обсягу приміщень на годину.

Для постійного повітрообміну необхідна організована вентиляція. Організована природна вентиляція може бути витяжна без організованого припливу повітря (канальна) і припливна – витяжна з організованим припливом повітря (канальна і безканальна аерація). Канальну природну витяжнау вентиляцію без організованого припливу повітря широко застосовують у житлових і адміністративних будинках. Розрахунковий гравітаційний тиск таких систем вентиляції визначають за температури зовнішнього повітря +50С, вважаючи, що весь тиск падає в тракті витяжного каналу, опір входу повітря в будинок не враховують. Під час розрахунку мережі повітроводів передусім роблять орієнтований підбір їх площ виходячи з допустимих швидкостей руху повітря в каналах верхнього поверху 0,5…0,8 м/с, у каналах нижнього поверху і збірних каналів верхнього поверху 1,0 м/с і у витяжній шахті 1…1,5 м/с.

Для збільшення тиску в системах природної вентиляції на устя витяжної шахти встановлюють насадки-дефлектори, які розташовують у зоні ефективної дії повітря (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Дефлектор

Посилення тяги відбувається завдяки розрідженню, яке виникає під час обтікання дефлектора потоком повітря, що набігає. Орієнтовно продуктивність дефлектора можна розрахувати за формулою:

Lд=1131,73∙D2∙vв,(м3/ч),                                        (2.8)

де  D- діаметр підвідного патрубка, (м);

vв - швидкість вітру, (м/с).

Аерацією називається організована природна загальнообмінна вентиляція приміщень у результаті надходження і видалення повітря через фрамуги вікон, що відкриваються, і ліхтарів (рис. 2.8).

Повітрообмін регулюють різним ступенем відкривання фрамуг (залежно від температури зовнішнього повітря чи швидкості і напрямку вітру). Цей спосіб вентиляції має застосування в промислових будинках, що характеризуються технологічними процесами з великими тепловиділеннями  (прокатні, ливарні, ковальські цехи).

Рис.2.8.  Аерація приміщень

Надходження зовнішнього повітря в приміщення в холодний період року організують так, щоб холодне повітря не потрапляло в робочу зону. Для цього зовнішнє повітря подають у приміщення через прорізи, розташовані не нижче 4,5 м від підлоги, у теплий період року приплив зовнішнього повітря орієнтують через нижній ярус віконних прорізів (1,52 м).

Основна перевага аерації – можливість здійснювати великі повітрообміни без витрат механічної енергії. До вад аерації належить те, що в теплий період року її ефективність може суттєво знижуватися через зниження перепаду температур зовнішнього і внутрішнього повітря. Крім того, повітря, що надходить у приміщення, не очищається і не охолоджується, а повітря, що видаляється, забруднює повітряну атмосферу.

2.4.7. Механічна вентиляція

Вентиляцію, за допомогою якої повітря подають у приміщення чи видаляють з них з використанням механічних збудників руху повітря, називають механічною вентиляцією.

Якщо систему механічної вентиляції призначено для подачі повітря, то її називають припливною (рис. 2.9, а), якщо ж для видалення повітря – витяжною (рис. 2.9, б). Можлива організація повітрообміну з одночасною подачею і видаленням повітря – припливно-витяжна вентиляція (рис. 2.9, в). В окремих випадках для скорочення експлуатаційних витрат на нагрівання повітря застосовують системи вентиляції з частковою рециркуляцією (до свіжого повітря підмішують повітря, вилучене з приміщення).

За місцем дії вентиляція буває загальнообмінною і місцевою. У разі загальнообмінної вентиляції необхідні параметри повітря підтримують у всьому обємі приміщення. Таку систему доцільно застосовувати, коли шкідливі речовини виділяються рівномірно в усьому приміщенні. Якщо робочі місця мають фіксоване розташування, то з економічних міркувань можна організувати оздоровлення повітряного середовища тільки в місцях перебування людей (наприклад, душиування робочих місць у гарячих цехах).

Рис.2.9. Схема механічної вентиляції

а-припливна; б-витяжна; в-припливно-витяжна;

1-повітрозабірний пристрій; 2-повітронагрівач і зволожувач; 3-вентилятор;

4-магістральні повітропроводи; 5-насадки для регулювання припливу та забору повітря; 6-очищувач; 7-шахта для викиду забрудненого повітря

Витрати на повітрообмін суттєво скорочуються, якщо вловлювати шкідливі речовини в місцях їх виділення, не допускаючи поширення в приміщенні. Для цього поряд із зоною утворення шкідливості встановлюють пристрої забору повітря (витяжки, панелі, що всмоктують, всмоктувачі). Таку вентиляцію називають місцевою (рис. 2.10).

У виробничих приміщеннях, у яких можливе раптове надходження великої кількості шкідливих речовин, передбачають влаштування аварійної вентиляції.

Рис.2.10. Похилий боковий (панельний) відсмоктувач над зварювальним столом:

а-одностороннього всмоктування; б-двостороннього всмоктування.

У системах механічної вентиляції рух повітря здійснюється в основному вентиляторами, повітродувними машинами (осьового чи відцентрового типу) і в деяких випадках ежекторами. Осьовий вентилятор – це розташоване в циліндричному кожусі лопаткове колесо, під час обертання якого повітря, що надходить у вентилятор, під дією лопаток переміщується в осьовому напрямку.                

До переваг осьових вентиляторів належить простота конструкції, велика продуктивність, можливість економічного регулювання продуктивності, можливість реверсування потоку повітря. До їхніх вад належать мала величина тиску (30…300 Па) і підвищений шум.

 Відцентровий вентилятор складається зі спірального корпуса з розміщеним усередині лопатковим колесом, під час обертання якого повітря, що припливає через вхідний отвір, потрапляє в канали між лопатками колеса і під дією відцентрової сили переміщується цими каналами, збирається корпусом і викидається через випускний отвір. Тиск вентиляторів такого типу може досягати більш як 10 000 Па. Залежно від складу переміщуваного повітря вентилятори можуть виготовлятися з різних матеріалів і різної конструкції (звичайного, пилового,  антикорозійного, вибухобезпечного виконання). Підбираючи вентиляторів потрібно знати необхідну продуктивність, створюваний тиск, в окремих випадках – конструктивне виконання. Повний тиск, що розвиває вентилятор, витрачається на подолання опорів на всмоктувальному і нагнітальному повітроводі під час переміщення повітря.

Установка вентиляційної системи (припливна, витяжна, припливно-витяжна; див. рис. 2.9) складається з повітрозабірних пристроїв і пристроїв для викиду повітря (розташованих зовні будинку), пристроїв для очищення повітря від пилу і газів, калориферів для підігрівання повітря в холодний період, повітроводів, вентилятора, пристроїв подачі і видалення повітря в приміщенні, дроселів і засувок. Розрахунок вентиляційної мережі полягає у визначенні втрат тиску під час руху повітря, що складаються з втрат на тертя повітря (Ртр ) (за рахунок шорсткості повітроводу) і в місцевих опорах (Рмо ) (повороти, зміни площ, перетини, фільтри, калорифери тощо). Повні втрати тиску РΣ(Па) визначають підсумовуванням втрат тиску на окремих розрахункових ділянках:

                       РΣ = Ртрмо = (·λ/d+)·ρ·vп2/2 ,                              (2.9)

де λ-коефіцієнт опору тертя (орієнтовно λ=0,02);

 - довжина ділянки повітровода, характеризується сталістю витрат і швидкістю повітря, м;

ξ-коефіцієнт місцевого опору (довідкові дані залежно від фасонних змін повітроводів і устаткування,ξ = 0…1000);

ρ- густина повітря, кг/м3;

vп - швидкість повітря, м/с;

n- число ділянок магістралі;

m - число елементів місцевих опорів.

Порядок розрахунку вентиляційної мережі такий:

Вибирають конфігурацію мережі залежно від розміщення приміщень, установок, робочих місць, що повинна обслуговувати вентиляційна система.

Знаючи необхідну витрату повітря на окремих ділянках повітроводів, визначають площі їхніх поперечних перерізів, виходячи з допустимих швидкостей руху повітря (у звичайних вентиляційних системах швидкість приймають 6…12 м/с, а в аспіраційних установках для запобігання засміченню  10…25 м/с).

За формулою (2.9) розраховують опір мережі, причому за розрахункову звичайно беруть найбільш протяжну магістраль.

4.  За каталогами вибирають вентилятор і електродвигун.

Якщо опір мережі виявився занадто великим, розміри повітроводів збільшують і роблять перерахунок мережі.

На підставі даних про необхідну продуктивність і тиск роблять вибір вентилятора за його аеродинамічною характеристикою, що графічно виражає зв’язок між тиском, продуктивністю і ККД за визначених швидкостей обертання (P-L характеристика). У виборі вентилятора враховують, що його продуктивність пропорційна швидкості обертання робочого колеса, повний тиск – квадрату швидкості обертання, а споживана потужність – кубу швидкості обертання. Установчу потужність електродвигуна (N, кВт) для вентилятора розраховують за формулою:

N = k∙L∙P/(1000∙ηв∙ηп),     (2.10)

де k – коефіцієнт запасу (1,05…1,15);

L – продуктивність вентилятора, м3/год;

Р – повний тиск вентилятора, Па;

ηв – ККД вентилятора;

ηп – ККД передачі від вентилятора до двигуна (для клиновидних пасів ηп = 0,9…0,95, для плоских пасів – 0,85…0,9).

2.4.8. Кондиціювання повітря

Кондиціювання повітряце створення автоматичного підтримування в приміщенні, незалежно від зовнішніх умов (постійних чи таких, що змінюються), за визначеною програмою температури, вологості, чистоти і швидкості руху повітря. Відповідно до вимог для конкретних приміщень повітря нагрівають або охолоджують, зволожують або висушують, очищають від забруднювальних речовин або піддають дезінфекції, дезодорації, озонуванню. Системи кондиціонування повітря повинні забезпечувати нормовані метеорологічні параметри та чистоту повітря в приміщенні за розрахункових параметрів зовнішнього повітря для теплого і холодного періодів року згідно з ДСН 3.3.6.042-99 та ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ.

Кондиціювання повітря здійснюється комплексом технічних засобів системою кондиціонування повітря (СКП). До складу СКП входять: прилади приготування, переміщення та розподілу повітря, засоби автоматики, дистанційного керування та контролю. Технічні засоби СКП повністю або частково агрегатуються в апараті кондиціонері.

Установки для кондиціювання повітря можуть бути центральними, які обслуговують кілька приміщень або будинок, і місцевими, які обслуговують невеликі приміщення. Існують також розробки кондиціонерів, які розташовують на окремих робочих місцях.

 Центральні кондиціонери збирають з типових секцій залежно від потреб в обробці повітря та продуктивності. Продуктивність центральних кондиціонерів досягає 250 000 м3/год і більше. Конструкція центрального кондиціонера (рис. 2.11) передбачає приготування і обробку зовнішнього повітря та частини рециркуляційного повітря в окремих приміщеннях і роздачу повітря повітроводами в приміщення, що обслуговуються. Для охолодження повітря застосовують розпилену холодну воду та компресорні холодильні пристрої, а для підігрівання різноманітні калорифери.

Рис. 2.11. Схематична конструкція кондиціонера:

1-корпус; 2-фільтр; 3-калорифер; 4-краплеутворювач; 5-зволожувальна охолоджувальна камера; 6-вентилятор

Місцеві системи кондиціювання поділяються на автономні і неавтономні. Автономні кондиціонери можуть мати все устаткування для оброблення повітря і потребують тільки підключення до електромережі або також до водопостачання і каналізації. Неавтономні кондиціонери підключаються, окрім того, до систем подачі тепла та холоду.

Останнім часом поширюється розповсюдження місцевих кондиціонерів типа «спліт» – системи. Кондиціонер типу «спліт» – система має два блоки, один розташовується  всередині приміщення, другий зовні на стіні будівлі. У внутрішньому блоці розташовано фільтр, вентилятор, випаровувач, у зовнішній частині – компресор, конденсатор і вентилятор. Компресор, випаровувач і конденсатор зєднані мідними трубами, в яких циркулює фреон. Робота кондиціонера здійснюється так: на вхід компресора подається газоподібний фреон під малим тиском 3…5 атмосфери. Компресор стискає фреон до 10...15 атмосфер, фреон нагрівається і надходить у конденсатор, розташований у зовнішній частині. Під час інтенсивного обдування конденсатора зовнішнім вентилятором фреон охолоджується та переходить в летку фазу. Далі з конденсатора леткий фреон прямує через клапан, що знижує тиск до випаровувача, де випаровується з поглинанням тепла. Температура поверхні випаровувача знижується, що охолоджує повітря, яке прямує через випаровувач за допомогою внутрішнього вентилятора до приміщення. Далі цикл повторюється. Таким чином, ця система тільки охолоджує внутрішнє повітря  без подачі свіжого повітря. Очищення внутрішнього повітря здійснюється за допомогою фільтра. Існують «спліт»- кондиціонери, спроможні не тільки охолоджувати, а й нагрівати повітря приміщень (реверсивні типи).

Вибір «спліт»-кондиціонера здійснюється за потужністю (охолодження) з урахуванням усіх теплоприпливів – і зовнішнього, і від обладнання та працівників. Орієнтовно розрахунок потрібної потужності (Qк) «спліт»-кондиціонера можна зробити за формулою:

Qк=Qз+Qo+Qp,        (2.11)

де  Qз-зовнішній приплив тепла; орієнтовно Qз=q·V, де q –коефіцієнт (30…40 Вт/м3), для вікон південної орієнтації – q=40 Вт/м3, для північної - q=30 Вт/м3, середнє значення q=35 Вт/м3;

V – обєм приміщення,;

Qo - виділення тепла від обладнання, кВт (орієнтовно для персонального комп’ютера та копіювального пристрою Qo=0,3 кВт, для інших електричних приладів Qo=0,55 · Р,

де Р - паспортна потужність, кВт);

Qp - виділення тепла від працівників ( за спокійної роботи Qp=0,1 кВт).

Далі вибирають ближчу за потужністю марку кондиціонера або розраховують кількість заданих за потужністю кондиціонерів.

2.5. ОСВІТЛЕННЯ ВИРОБНИЧИХ ПРИМІЩЕНЬ

2.5.1. Загальні уявлення

Світлові випромінюванняце електромагнітні випромінювання певної частки оптичного діапазону. За довжиною хвилі оптичні випромінювання перебувають у діапазоні довжини хвилі від 10 до 340 000 нм. У цьому діапазоні видимі випромінювання займають незначну ділянку – діапазон від 380 до 760 нм. Таким чином, за однакового енергетичного рівня оптичні випромінювання з довжиною хвилі 380…760 нм сприймаються органами зору людини, а за межами цього хвильового діапазону не сприймаються.

Світло – один із суттєвих чинників виробничого середовища, завдяки якому забезпечується зоровий зв’язок працівника з його оточенням. Відомо, що більш як 80% всієї інформації про навколишнє середовище надходить до людини через очі – наш зоровий апарат. Правильно організоване освітлення позитивно впливає на діяльність центральної нервової системи, знижує енерговитрати організму на виконання певної роботи, що сприяє підвищенню працездатності людини, продуктивності праці та якості продукції, зниженню виробничого травматизму тощо. Так, наприклад, збільшення освітленості від 100 до 1000 люкс за напруженої зорової роботи призводить до підвищення продуктивності праці на 10…20%, зменшення браку на 20%, зниження кількості нещасних випадків на 30%. Вважають, що 5% травм можуть спричинюватись такою професійною хворобою, як робоча міокопія (короткозорість).

Треба відмітити особливо важливу роль у життєдіяльності людини природного освітлення, його ультрафіолетової частини спектра. Природне освітлення стимулює біохімічні процеси в організмі, поліпшує обмін речовин, загартовує організм, йому властива протибактерицидна дія тощо. У цьому зв’язку за недостатнього природного освітлення в умовах виробництва санітарно-гігієнічні нормативи вимагають у системі штучного освітлення застосовувати джерела штучного світла з підвищеним складником ультрафіолетового випромінювання – еритемні джерела світла.

Спроможність зорового сприйняття визначається енергетичними, просторовими, часовими та інформаційними характеристиками сигналів, що надходять до людини. Видимість обєкта залежить від властивості ока, а також освітлення (або власного світла обєкта).

Під час здійснення будь-якої трудової діяльності втомлюваність очей в основному залежить від напруженості процесів, що супроводжують зорове сприйняття. До таких процесів належать адаптація, акомодація, конвергенція.

Адаптація – здатність ока пристосовуватися до різної освітленості звуженням і розширенням зіниці в діапазоні 2…8 мм.

Акомодація – пристосування ока до зрозумілого бачення предметів, що перебувають від нього на різній відстані, за рахунок зміни кривизни кришталика.

Конвергенція – здатність ока під час розглядання близьких предметів займати положення, за якого зорові осі обох очей перетинаються на предметі.

Для створення оптимальних умов зорової роботи варто враховувати не лише кількість та якість освітлення, а й кольорове оточення. Діючи на око, випромінювання, що мають різну довжину хвилі, викликають відчуття того або іншого кольору. Межі колірних смуг наступні:

 Колір Довжина хвилі, нм

Фіолетовий 380 – 450

Синій 450 – 480

Зелений 510 – 550

Жовтий 575 – 585

Оранжевий 585 – 620

Червоний 620 – 780

Для ока людини найбільш відчутним є жовто-зелене випромінювання з довжиною хвилі 555 нм. Спектральний склад світла впливає на продуктивність праці та психічний стан людини. Так, якщо продуктивність людини за природного освітлення прийняти за 100%, то за червоного та оранжевого освітлення (довжина хвилі 600...780 нм) вона становить лише 76%. За надмірної яскравості джерел світла та довколишніх предметів може відбутись засліплення працівника. Нерівномірність освітлення та неоднакова яскравість оточуючих предметів призводять до частої преадаптації очей під час виконання роботи і, як наслідок, до швидкого втомлення органів зору. Тому поверхні, що добре освітлюються, краще фарбувати в кольори з коефіцієнтом відбивання 0,4…0,6 (світлі тони), бажано також, щоб вони мали матову або напівматову поверхню.

2.5.2. Основні світлотехнічні поняття та одиниці

Основними поняттями системи світлотехнічних величин і одиниць є світловий потік, сила світла, освітленість, яскравість, тло, контраст яскравості і видимість.

Світловий потік F  це потік випромінювання, який оцінюють за його дією на людське око. За одиницю світлового потоку прийнято люмен (лм). Наприклад, лампа розжарювання потужністю 40 Вт створює світловий потік 415…460 лм, а люмінесцентна лампа ЛД 40 такої ж потужності – 2340 лм.

Сила світла І – просторова густина світлового потоку, яку визначають відношенням світлового потоку F (лм) до тілесного кута ω, у якому цей потік поширюється: І = F/ω. За одиницю сили світла прийнято канделу (кд). Тілесний кут – це частина простору сфери, обмежена конусом, що спирається на поверхню сфери з вершиною у її центрі. За одиницю тілесного кута прийнято стерадіан (ср). Кут в 1 ср вирізає на поверхні сфери площину, рівну квадрату радіуса сфери. Кандела – це сила світла еталонного джерела в перпендикулярному напрямку за температури затвердіння платини 2046,65 К і тиску Р = 101325 Па.

Освітленість Е – поверхнева густина світлового потоку. За рівномірного розподілу світлового потоку F, перпендикулярного освітлюваній поверхні S, освітленість Е = F/S. Наприклад, освітленість поверхні у повний місяць – 0,2…0,3 лк, білої ночі – 2…3 лк, опівдні (літо) – 68 000…99 000 лк.

Яскравість поверхні В – поверхнева густина сили світла, визначається як відношення сили світла І у даному напрямі до проекції поверхні, що світиться, на площину, перпендикулярну до напрямку спостереження.      В = I/Scos α, де α - кут між нормаллю до поверхні і напрямом зору. За одиницю яскравості прийнято канделу на квадратний метр (кд/м2 або ніт). Наприклад, яскравість люмінесцентних ламп  –  5·103…105 кд/м2, лампи розжарювання  –  5,5·106 кд/м2. Око людини спроможне функціонувати у діапазоні 10-6…104 кд/м2. Осліплювальна яскравість залежить від розміру поверхні, яка світиться, яскравості сигналу та рівня адаптації зору і має розбіг 6,4·10…15,9·104 кд/м2. Для ефективного бачення обєкту фонова яскравість тла повинна перебувати у діапазоні 10…500 кд/м2.

Коефіцієнти відбиття ρ, пропускання τ та поглинання β поверхонь вимірюють у процентах або частках одиниці (ρ + τ + β = 1):   ρ = Fρ /F;   τ = Fτ/F;   β = Fβ/F, де Fρ , Fτ, Fβ  –  відповідно відбитий, той, що пройшов через поверхню та поглинений, світлові потоки; F  –  світловий потік, що падає на поверхню. Наприклад, коефіцієнт відбиття білої поверхні дорівнює 0,8…0,75, світло синьої – 0,55, коричневої – 0,23, чорної – 0,1…0,07.

Фон  поверхня, що безпосередньо прилягає до обєкта. Його оцінюють коефіцієнтом відбиття ρ.    Фон вважають світлим при ρ > 0,4, середнім  –  за 0,2 < ρ < 0,4 та темним за ρ < 0,2.

Контраст К обєкта спостереження та тла визначають різницею між їх яскравостями: К = (B0 – Вф) / Вф, де В0 та Вф – відповідно яскравості об'єкта та тла. Контраст вважають великим за К > 0,5, середнім – за 0,2 < К < 0,5, малим – за К < 0,2.

Видимість V характеризує здатність ока сприймати обєкт. Видимість залежить від освітлення, розміру об’єкта розпізнавання, його яскравості, контрасту між об’єктом і тлом, тривалості експозиції: V = К/Кпор , де К – контраст між об'єктом і тлом; Кпор – пороговий контраст, тобто найменший контраст, що розрізняється оком за даних умов. Для нормального зорового сприйняття V повинна бути рівною 10…15.

Час зберігання зорового відчуття – 0,2…0,3 с. Сприйняття мерехтливого світла має специфічні особливості. Серія світлових імпульсів сприймається як безупинний сигнал, якщо інтервали між імпульсами порівняні з часом інерції зору. Критична частота мерехтіння дорівнює 15…70 Гц. Таким чином, для забезпечення стабільного зображення частота регенерації сигналу повинна бути не нижчою 70 Гц. Наприклад, у сучасних моніторах частота регенерації зображення становить 85 Гц і вище.

2.5.3. Види виробничого освітлення

Залежно від джерел світла освітлення може бути природним, що створюється прямими сонячними променями, та розсіяним світлом небосхилу; штучним, що створюється електричними джерелами світла, та суміщеним, за якого недостатнє за нормами природне освітлення доповнюють штучним.

Природне освітлення поділяють на: бокове (одно- або двобокове), що здійснюється через світлові отвори (вікна) в зовнішніх стінах; верхнє, здійснюється через отвори (ліхтарі) в дахах і перекриттях; комбіноване – поєднання верхнього та бокового освітлення.

Штучне освітлення може бути загальним і комбінованим. Загальне освітлення передбачає розміщення світильників у верхній зоні приміщення (не нижче 2,5 м над підлогою) для здійснення загального рівномірного або загального локалізованого освітлення (з урахуванням розташування обладнання та робочих місць). Місцеве освітлення створюється світильниками, що концентрують світловий потік безпосередньо на робочих місцях. Комбіноване освітлення складається із загального та місцевого. Його доцільно застосовувати під час робіт високої точності а також, якщо необхідно створити певний або змінний, у процесі роботи, напрямок світла. Одне місцеве освітлення у виробничих приміщеннях заборонено.

За функціональним призначенням штучне освітлення поділяють на робоче, чергове, аварійне, евакуаційне, охоронне.

Робоче освітлення – це  створює необхідні умови для нормальної трудової діяльності людини.

Чергове освітлення  знижений рівень освітлення, що передбачається у неробочий час, з використанням частини світильників інших видів освітлення.

Аварійне освітлення вмикають під час вимикання робочого освітлення. Світильники аварійного освітлення живляться від автономного джерела і повинні забезпечувати освітленість не менш як 5% величини робочого освітлення, але не менш як 2 лк на робочих поверхнях виробничих приміщень і не менш як 1 лк на території підприємства.

Евакуаційне освітлення вмикають для евакуації людей з приміщення під час виникнення небезпеки. Його встановлюють у виробничих приміщеннях з кількістю працівників більш як 50, а також у приміщеннях громадських і допоміжних будівель промислових підприємств, якщо в них одночасно можуть перебувати більш як 100 осіб. Евакуаційна освітленість у приміщеннях має бути 0,5 лк, поза приміщенням – 0,2 лк.

Охоронне освітлення передбачають вздовж меж територій, що охороняються, воно має забезпечувати освітленість 0,5 лк.

2.5.4. Основні вимоги до виробничого освітлення

Для створення сприятливих умов зорової роботи освітлення робочих приміщень повинно задовольняти таким умовам:

рівень освітленості робочих поверхонь має відповідати гігієнічним нормам для даного виду роботи згідно з ДБН В.2.5.-28–2006;

мають бути забезпечені рівномірність і часова стабільність рівня освітленості у приміщенні, відсутність різких контрастів між освітленістю робочої поверхні та навколишнього простору, відсутність на робочій поверхні різких тіней (особливо рухомих);

•у полі зору предмета не повинно створюватися сліпучого блиску;

штучне світло, що використовується на підприємствах, за своїм спектральним складом має наближатися до природного;

не створювати небезпечних і шкідливих факторів (шум, теплові випромінювання, небезпеку ураження струмом, пожежо- та вибухонебезпечність);

бути надійним, простим в експлуатації та економічним.

Під час нормуванні освітлення приміщення залежно від завдання зорової роботи розділяють на чотири групи:

І – приміщення, у яких здійснюється розрізнення об’єктів зорової роботи за фіксованого напрямку лінії зору працівників на робочу поверхню (виробничі приміщення промислових підприємств, робочі кабінети, конструкторські бюро, кабінети лікарів, аудиторії, лабораторії та ін.);

ІІ – приміщення, у яких здійснюється розрізнення об’єктів  за нефіксованої лінії зору та огляд навколишнього простору (виробничі приміщення у яких здійснюється тільки нагляд за роботою технологічного устаткування, торгівельні зали, виставочні зали та ін.);

ІІІ – приміщення, у яких здійснюється тільки огляд навколишнього простору за епізодичного розрізнення об’єктів (концертні зали, кімнати очікування, рекреації, актові зали та ін.);

ІV – приміщення, у яких відбувається загальна орієнтація у просторі інтер’єра (коридори, гардеробні, санвузли та ін.);

Залежно від призначення приміщення поділяють ще на приміщення промислових підприємств та приміщення житлових, громадських і адміністративно побутових споруд.

2.5.5. Природне освітлення

На рівень природного освітлення приміщень впливають: світловий клімат, який залежить від географічного розтушування місця, площа та орієнтація світлових отворів; конструкція вікон, чистота скла, геометричні параметри приміщень і відбивльні властивості поверхонь, зовнішнього та внутрішнього затемнення світла різними об'єктами.

Оскільки природне освітлення не постійне у часі, його кількісну оцінку здійснюють за відносним показником – коефіцієнтом природної освітленості (КПО):

КПО = (Евн / Езов) · 100%       (2.12)

де Евн (лк) – природна освітленість у даній точці площини всередині приміщення, яка створюється світлом неба (безпосереднього або після відбиття); Fзов (лк) – зовнішня горизонтальна освітленість, що створюється світлом в той самий час повністю відкритим небосхилом. 

В основу нормування виробничого освітлення покладено залежність необхідного рівня освітлення від зорової напруги (розряду зорової роботи), яку передусім, визначають розміром об’єкта розпізнавання, контрастом між об’єктом і тлом, характеристикою тла. Нормування освітлення в громадських, допоміжних та житлових будівлях здійснюють залежно від призначення приміщення.

За системи бокового природного освітлення (через віконні прорізи у стінах) нормується мінімальне значення КПО. Для односторонньої бокової системи – це КПО у точці робочої поверхні (або підлоги), розташованій на відстані 1 м від стіни, найбільш віддаленої від світлових прорізів. За системи верхнього природного освітлення (через ліхтарі – світлові прорізі у покритті будівлі) та системи верхнього та бічного природного освітлення нормують середній КПО, обчислений за результатами вимірювань у N точках (не менш 5) умовної робочої поверхні (або підлоги). Першу та останню точки приймають на відстані 1 м від поверхні стін. Середнє значення КПО обчислюється за формулою:

КПОср=(КПО1/2+КПО2+КПО3+...+КПОN-1+КПОN/2)/(N-1) ,    (2.13)

де КПОN – коефіцієнт природного освітлення у N-й контрольній точці; N – кількість контрольних точок у площині характерного перерізу приміщення.

Достатність природного освітлення в приміщенні регламентується будівельними нормами ДБН В.2.5-28–2006.

Для природного освітлення ДБН В.2.5-28–2006 встановлює норми коефіцієнта природної освітленості (КПО).

Для приміщень промислових підприємств нормативні значення КПО встановлено залежно від розряду зорової роботи, який визначається найменшим розміром об’єкта розрізнення в мм, та системи освітлення (бокове, верхнє чи комбіноване). Встановлено вісім розрядів зорової роботи: І, II,…, VIII (табл. 1 і додаток И ДБН В.2.5-28–2006).  КПО для розрядів І, ІІ, ІІІ в разі використання лише природного освітлення не нормується. У виробничих приміщеннях із зоровою роботою І – ІІІ розрядів потрібно використовувати суміщене освітлення.

Для приміщень житлових, громадських і адміністративно-побутових споруд значення норм КПО встановлена залежно від характеристики зорової роботи, яка визначається найменшим або еквівалентним розміром об’єкта розрізнення в мм, розряду зорової роботи (А,Б,…З), підрозряду зорової роботи, який визначається відносною тривалістю зорової роботи в напрямку зору на робочу поверхню, %, а також системи освітлення (таблиця 2 та додаток К ДБН В.2.5-28–2006).

За системи бокового освітлення нормуються мінімальні значення КПО, за систем верхнього та комбінованого природного освітлення – середні значення КПО.

Нормовані значення КПО для будівель, розташованих у різних регіонах України, потрібно визначати за формулою:

en= eн·mn,     (2.14)

де ен – значення КПО за таблицями 1; 2 ДБН В.2.5-28–2006;

mn – коефіцієнт світлового клімату за таблицею 4 ДБН В.2.5-28–2006;

n – номер групи забезпеченості природним світлом за таблицею 4 ДБН В.2.5-28–2006.

Таблиці 1 4 ДБН В.2.5-28–2006 наведено в додатку Б.

Значення mN  залежить від типу світлових прорізів (бокових у зовнішніх стінах, ліхтарів різних типів), а також від орієнтування світлових прорізів відносно сторін горизонту та району (Автономна Республіка Крим, Одеська область або решта території України).

Розрахункові значення КПО округляють до десятих часток.

За верхнього та комбінованого освітленні для виробничих і громадських будівель нормується нерівномірність природного освітлення 3:1.

Нормоване значення КПО під час роботи з візуальними дисплейними терміналами всіх типів вітчизняного та закордонного виробництва на основі електронно-променевих трубок, що використовуються в ЕОМ колективного використання та персональних ЕОМ має становити не нижче 1,5% згідно з ДСанПіН 3.3.2.007–98 або ДНАОП 0.00-1.31–99.

У проектуванні природного освітлення враховують, що освітленість всередині приміщення залежить від світла, яке створюється небом і безпосередньо потрапляє на робочу поверхню, а також світла, яке відбивається від поверхонь всередині приміщення та прилеглих будівель.

Попередній розрахунок природного освітлення полягає у визначенні площі світлових отворів, що мають забезпечити в приміщенні нормативні значення КПО. За бокового освітлення розрахунок виконують за формулою:

100(Sв/Sп)=(КПОн·kз·ηв·kбуд)/( τзаг·r),                                        (2.15)

де Sв, Sп – площі вікон і підлоги у приміщенні;

КПОн – нормативний коефіцієнт природного освітлення;

kз –коефіцієнт запасу, враховує зниження світлопропускання вікон і середовища у приміщенні, kз = 1,2…1,5;

ηв – світлова характеристика вікон, залежить від відношення розмірів приміщення (довжини до глибини та глибини до висоти від рівня робочої поверхні до верхнього краю вікна), ηв = 6,5…66,0;

kбуд – коефіцієнт, що враховує затінення вікон будівлями, розташованими навпроти (залежить від відношення відстані між будівлями до висоти карнизу протилежного будинку над підвіконником), kбуд = 1,0…1,7;

tзаг  – загальний коефіцієнт світлопропускання, τзаг  =τ1.τ2.τ3.τ4.τ5,

 де τ1– коефіцієнт світлопропускання матеріалу, τ1 = 0,5…0,9;

τ2 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у віконній рамі, τ2 = 0,1…0,8;

τ3 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у несучих конструкціях (за бокового освітлення τ3= 1,0);

τ4коефіцієнт, що враховує втрати світла у сонцезахисних пристроях, τ4 = 0,6-1;  

τ5 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у захисній сітці, яку встановлюють під ліхтарями, τ5 = 0,9;

r – коефіцієнт, що враховує підвищення КПО за бокового освітленні завдяки світлу, яке відбивається від поверхонь приміщення та прилеглих будівель, r = 1,0…10.

Розрахунок природного освітлення у приміщеннях, які експлуатуються, здійснюють за графіком А. Данилюка графоаналітичним методом, який наведено у ДБН В.2.5-28–2006.

2.5.6. Штучне освітлення

Штучне освітлення передбачено в усіх приміщеннях будівель, а також на відкритих робочих ділянках, місцях проходу людей і руху транспорту.

Штучне освітлення проектують для двох систем: загальне (рівномірне або локалізоване) та комбіноване (до загального додається місцеве).

За штучного освітлення нормативною величиною є абсолютне значення освітленості, яке залежить від характеристики зорової праці та системи освітлення (загальне, комбіноване). Всього визначено вісім розрядів (залежно від розміру об'єкта розпізнавання), своєю чергою, розряди (I – V) містять чотири підрозряди (а, б, в, г) – залежно від контрасту між об’єктом і тлом та характеристики тла (коефіцієнта відбиття). Найбільша нормована освітленість складає 5000 лк (розряд І а), а найменша – 20 лк (розряд VIII г). Витяг з (ДБН В.2.5.-28–2006) нормативних значень освітлення наведено в додатку Б.

Як джерела світла за штучного освітлення використовують лампи розжарювання та газорозрядні лампи. Основні характеристики джерел світла – номінальна напруга, споживана потужність, світловий потік, питома світлова віддача та термін служби.

У лампі розжарювання видиме світло випромінює нагріта до високої температури нитка з тугоплавкого матеріалу. Світловий потік залежить від споживаної потужності і температури нитки. Лампи розжарювання прості у виготовленні, надійні в експлуатації. Їх вади: мала світлова віддача (10…15 лм/Вт), невеликий термін служби (близько 1000 год) і несприятливий спектральний склад світла, в якому переважають жовтий і червоний кольори за нестачі синього та фіолетового порівняно з природним світлом, що ускладнює розпізнавання кольору.

У газорозрядних лампах балон наповнюється парами ртуті та інертним газом, на внутрішню поверхню балона може наноситися люмінофор. Газорозрядні лампи бувають низького (люмінесцентні) та високого тиску. Люмінесцентні лампи мають великий термін служби (10 000 год), більшу світлову віддачу (50…80 лм/Вт), малу яскравість поверхні, що світиться, кращий спектральний склад світла – ближчий до денного. До вад люмінесцентних ламп належить: пульсація світлового потоку, нестійка робота за низьких температур і зниженої напруги та складніша схема вмикання. Пульсація світлового потоку негативно впливає на стан зору, а також може викликати стробоскопічний ефект, який полягає у тому, що частини обладнання, що обертаються, здаються нерухомими або такими, щякі обертаються у протилежному напрямі. Стробоскопічний ефект можна знизити вмиканням сусідніх ламп у різні фази мережі, але повністю усунути його не вдається. Зниження негативної дії пульсуючого світлового потоку здійснюють підвищенням частоти (до 1 кГц) струму живлення, що пов'язано з інерційною характеристикою формування зорового образу.

Розрізняють кілька типів люмінесцентних ламп залежно від спектрального складу світла: ЛД – лампи денні, ЛБ  –  білі, ЛДЦ – денного світла правильної кольорової передачі, ЛТБ – тепло-білі, ЛХБ – холодно-білі.

Лампи високого тиску – дугові ртутні (ДРЛ) та натрієві лампи (ДНаТ) мають термін служби більш як 10 000 год і світловіддачу відповідно 50 і 130 лм/Вт.

У галогенних лампах колби наповнені парами галогену (йоду або брому). За принципом дії вони бувають розжарювання, газорозрядні і металогалогенові. Галогенні лампи мають термін служби (2000…5000 год) і світловіддачу (20…75 лм/Вт).

Джерело світла (лампи) разом з освітлюваною арматурою становить світильник. Він забезпечує кріплення лампи, подачу до неї електричної енергії, запобігання забрудненню, механічному ушкодженню, а також вибухову і пожежобезпеку та електробезпеку. Здатність світильника захищати очі працівника від надмірної яскравості джерела характеризується захисним кутом.

Під час проектування освітлювальних установок необхідно, дотримуючись норм і правил освітлення, визначити потребу в освітлювальних пристроях, установчих матеріалах і конструкціях, а також в електричній енергії. Проект, зазвичай, складається з чотирьох частин: світлотехнічної, електричної, конструктивної та кошторисно-фінансової.

Таблиця 2.8

Нормативні значення освітлення

Характеристика

та розряд зорової роботи

Найменший лінійний розмір об'єкта розпізнавання, мм

Штучне освітлення, лк

Природне освітлення,

КПОн, %

Суміжне освітлення КПОн, %

комбі-новане

загальне

верхнє або комбіно-ване

бокове

верхнє або комбіно-ване

бокове

Найвищої точності - І

менше 0,15

5000–1250

1200–300

6,0

2,0

Дуже високої точності - II

0,15–0,3

4000–750

750–200

4,2

1,5

Високої точності - III

0,3–0,5

2000–400

500–200

3,0

1,2

Середньої точності - IV

0,5–1

750–400

300–200

4

1,5

2,4

0,9

Малої точності - V

1–5

400–200

300–200

3

1

1,8

0,6

Груба - VI

більше 5

200

3

1

1,8

0,6

Робота з матеріалами, що світяться - VII

більше 0,5

200

3

1

1,8

0,6

Загальне спостереження

за перебігом технологічного процесу - VIII

200–20

3–0,3

1–0,1

1,8–0,2

0,6–0,1

Світлотехнічна частина передбачає виконання таких робіт:

Ознайомлення з об’єктом проектування, яке полягає в оцінці характеру й точності зорової роботи на кожному робочому місці; при цьому обов’язково треба встановити роль зору у виробничому процесі, мінімальні розміри об’єктів розпізнавання та відстань від них до очей працівника; визначити коефіцієнт відбиття робочих поверхонь і об’єктів розпізнавання, розташування робочих поверхонь у просторі, бажану спрямованість світла, наявність об’єктів розпізнавання, що рухаються, можливість збільшення контрасту об’єкта з тлом, можливість виникнення травматично небезпечних ситуацій, стробоскопічного ефекту; виявити конструкції та об’єкти, на яких можна розмістити освітлювальні прилади, а також конструкції та об’єкти, які можуть утворювати тіні тощо;

вибір системи освітлення, який визначається вимогами до якості освітлення та економічності установки освітлення;

вибір джерела світла, що визначається вимогами до спектрального складу випромінювання, питомою світловою віддачею, одиничною потужністю ламп, а також пульсацією світлового потоку;

визначення норм освітленості та інших нормативних параметрів освітлення для даного виду робіт відповідно до точності робіт, системи освітлення та вибраного джерела світла;

вибір приладу освітлення, що регламентується його конструктивним виконанням за умовами середовища, кривою світлорозподілу, коефіцієнтом корисної дії та величиною блиску;

вибір висоти підвісу світильників здійснюють, зазвичай, сумісно з вибором варіанта їх розташування і визначають в основному найвигіднішим відношенням L:h (відстань між світильниками до розрахункової висоти підвісу), а також умовами засліплення; залежно від кривої світлорозподілу (типу світильника) відношення L:h прийнято від 0,9 до 2,0.

Після визначення основних параметрів освітлювальної установки (нормованої освітленості, системи освітлення, типу освітлювальних приладів та схеми їх розташування) приступають до світлотехнічних розрахунків.

Розрахунок освітлювальної системи може бути виконано різними способами, які базуються на двох основних методах розрахунків: за світловим потоком і точковий. Найбільш розповсюджений у проектній практиці розрахунок за методом коефіцієнта використання потоку світла. Цей метод використовують для розрахунку загального рівномірного освітлення і дає змогу визначити світловий потік джерел світла, необхідний для створення нормованого освітлення розрахункової горизонтальної площини. Цим методом враховують прямий і відбитий (від стелі, стін і підлоги) потік світла.

Потік світла F, який повинні випромінювати лампи в кожному світильнику, визначають за формулою:

F = EkSz / (Nηγ),     (2.16)

де Е – нормована мінімальна освітленість, лк;

k - коефіцієнт запасу (приймають у межах від 1,2 до 2,0 залежно від вмісту пилу в повітрі, типу джерела світла і розрахункових термінів очищення світильників – 2…18 разів на рік);

S - площа, що освітлюється, м2;

Z = Есрмін – коефіцієнт, що характеризує нерівномірність освітлення (Еср, Емін – середня та мінімальна освітленість), приймають таким, що дорівнює 1,0 для розрахунку на середню освітленість чи для відбитого освітлення, 1,15 -для ламп розжарювання і ДРЛ, 1,1 - для ліній, що світяться, виконаних світильниками з люмінесцентними лампами;

N - кількість світильників, передбачена ще до розрахунку відповідно до найвигіднішого L:h;

η - коефіцієнт використання випромінюваного світильниками потоку світла на розрахунковій площині (визначають за довідковими таблицями залежно від типу світильника, коефіцієнтів відбиття підлоги, стін, стелі та індексу приміщення і, який розраховують за формулою і = АВ/(h(А+В)), тут А і В - розміри приміщення в плані, м;

h - розрахункова висота підвісу світильника над робочою поверхнею, м);

γ - коефіцієнт затінення (можна вводити для приміщень з фіксованим розташуванням працівників, приймають таким, що дорівнює 0,8).

Обчислений за формулою розрахунковий потік світла лампи (або світильника з кількома лампами) порівнюють зі стандартним на джерело світла і приймають найближче значення. У практиці світлотехнічних розрахунків допускають відхилення потоку світла вибраної лампи від розрахункового у межах від10 до +20%.

Різновидом методу коефіцієнта використання потоку світла є метод питомої потужності, який іноді називають методом ват. Питома потужність –потужність установки освітлення приміщення відносно площі його підлоги. Цей метод застосовують тільки для орієнтовних розрахунків. Він дає змогу визначити потужність кожної лампи Р (Вт) для створення нормованого освітлення:

P = ωS/N,      (2.17)

де ω - питома потужність лампи, Вт/м2;

S - площа приміщення, м2;

N - кількість ламп системи освітлення.

Значення питомої потужності знаходять за спеціальними таблицями залежно від нормованої освітленості, площі приміщення, висоти підвісу і типів світильників, що використовуються, а також коефіцієнта запасу.

Точковий метод дає найбільш правильні результати і використовується для розрахунку локалізованого та місцевого освітлення, а також освітлення негоризонтальних площин і великих територій. Він дає змогу визначити освітленість у будь-якій точці від будь-якого числа освітлювальних приладів. До вад методу належить важкість урахування відбитих складників потоку світла.

Розрахункове рівняння точкового методу має вигляд:

EА = ІА cos α/r2,    (2.18)

де ЕА - освітленість горизонтальної площини у даній точці А, лк;

ІA - сила світла в напрямі точки А, кд (значення сили світла знаходять за кривими світлорозподілу даного освітлювального приладу);

α- кут між нормаллю до робочої площини і напрямком вектора сили світла в точку А;

r - відстань від світильника до розрахункової точки А, м.

Для зручності розрахунків, особливо на ЕОМ, рівняння може бути перетворено. Приймаючи r = h/cos α  (де h – розрахункова висота підвісу світильника, м) та вводячи коефіцієнт запасу k, маємо:

EA=( IA cos3α)/(kh2) .     (2.19)

Якщо розрахункова точка А міститься на будь-якій негоризонтальній площині, освітленість її Ен можна знайти з рівняння

Енаψ, де ψ – перехідний коефіцієнт, що визначається за спеціальними номограмами.

Для розрахунків освітлення, що утворюється кількома світильниками, підраховують освітленість у даній точці від кожного з цих приладів і кінцеві результати додають.

Різновидом точкового методу розрахунку є метод ізолюкс (ізолюкса – крива, що є геометричним місцем точок даної площини з однаковими освітленостями). У цьому разі точковим методом розраховують освітленість у горизонтальній площині від одного світильника чи компактної їх групи. Отримують сімейство ізолюкс, виконаних у масштабі, в якому накреслено та чи іншу територію, яка підлягає освітленню. Ізолюкси під час проектування накладають на план таким чином, щоб вони заповнили всю територію. Цей прийом дає змогу графічно розрахувати не тільки освітлення, а й координати місць встановлення опор світильників.

2.5.7. Експлуатація освітлюваних установок

Ретельний і регулярний догляд за устаткуванням природного та штучного освітлення має важливе значення для створення раціональних умов освітлення, а саме забезпечення потрібних величин освітленості без додаткових витрат електроенергії. У приладах з газорозрядними лампами необхідно стежити за належним станом схем вмикання та пускорегулювальних апаратів, про несправність яких свідчить шум дроселів і блимання світла. Терміни чищення світильників і віконного скла залежно від рівня пилу та газів у повітряному середовищі передбачено діючими нормами (для віконного скла від двох до чотирьох разів на рік; для світильників  –  від чотирьох до дванадцяти раз на рік). Своєчасно потрібно замінювати несправні лампи та лампи, що відпрацювали робочий термін. Після заміни ламп і чищення світильників необхідно перевіряти рівень освітленості в контрольних точках не рідше одного разу на рік. Фактично отримана освітленість повинна бути більшою або дорівнювати нормативній освітленості з урахуванням коефіцієнта запасу.

Для вимірювання рівнів освітленості на робочих поверхнях використовують люксметри (наприклад, Ю-116), які складаються з фотоелемента та увімкненого до нього міліамперметра. Під час надходження світлового потоку на фотоелемент у колі приладу виникає фотострум, пропорційний світловому потоку, що падає. Шкала приладу градуюється в одиницях освітленості – люксах, що дає змогу за показаннями приладу оцінити освітленість поверхні.

2.6. ЗАХИСТ ВІД ШУМУ, УЛЬТРА- ТА ІНФРАЗВУКУ

У ВИРОБНИЧОМУ СЕРЕДОВИЩІ

2.6.1. Основні характеристики шуму, ультра- та інфразвуку

Шум – це хаотичне сполучення звуків різної частоти та інтенсивності, які перебувають  у межах чутливості  органів слуху людини щодо  частотного діапазону. Що стосується ультра- та інфразвуку, які теж вважаються звуковими коливаннями, то вони, на відміну від шуму,   виходять за межі чутливості  органів слуху людини за своїм частотним діапазоном.  3 фізичного погляду будь який звук (шум, ультра- чи інфразвук) це хвильові коливання пружного середовища, що поширюються з певною швидкістю в газоподібній, рідкій або твердій фазі. Звукові хвилі виникають у разі порушення стаціонарного стану середовища внаслідок впливу на них сили збудження і, поширюючись у ньому утворюють звукове поле. Джерелами цих порушень можуть бути, наприклад,  механічні коливання конструкцій або їx частин, нестаціонарні явища в газоподібних або рідких середовищах та ін.

Основними характеристиками таких коливань слугує амплітуда звукового тиску (р, Па) та частота (f, Гц). Звуковий тиск  це різниця між миттєвим значенням повного тиску у середовищі за наявності звуку та середнім тиском у цьому середовищі за відсутності звуку. Поширення звукового поля супроводжується перенесенням енергії, яку можна визначити інтенсивністю звуку J(Bт/м2). У вільному звуковому полі інтенсивність звуку та звуковий тиск повязані між собою співвідношенням

                         (2.20)

де: J - інтенсивність звуку, Вт/м2;

р - звуковий тиск, Па;

V - коливальна швидкість, м/сек (це швидкість, з якою коливаються частки середовища газу, рідини чи твердої речовини  відносно свого положення рівноваги і  знаходиться     вона із співвідношення V=p/(ρ• C));

- густина середовища, кг/м3;

С - швидкість звукової хвилі в даному середовищі, м/с.

За частотою звукові коливання поділяють на три діапазони: інфразвукові з частотою коливань менш як 20 Гц, звукові (ті, що ми чуємо) від 20 Гц до 20 кГц та ультразвукові більш як 20 кГц. Швидкість поширення звукової хвилі С (м/с) залежить від властивостей середовища і передусім від його густини. Так, у пoвітpi за нормальних атмосферних умов С ~ 344 м/с; швидкість звукової хвилі у воді ~ 1500 м/с, у металах ~ 3000…6000 м/с.

Людина сприймає звуки, які ми чуємо (надалі – просто звук),  у широкому діапазоні звукового тиску та інтенсивності (вид нижнього порога чутності до верхнього  больового порога), при цьому звуки різних частот сприймаються неоднаково (рис. 2.12). Найбільша чутність звуку людиною – у діапазоні 800…4000 Гц. Найменша в діапазоні 20…100 Гц.

Динамічний діапазон за звуковим тиском, в якому людина відчуває звук без шкоди своєму здоров’ю, може сягати 107 (це відношення звукового тиску  верхнього больового порога до звукового тиску  нижнього порога чутності на частоті 1000 Гц), еквівалентний йому динамічний діапазон за інтенсивністю  дорівнює 1014. Враховуючи цей факт, а також те, що слухове сприйняття людиною пропорційне логарифму кількості звукової енергії, для характеристики звуку використовують логарифмічні значення рівня звукової інтенсивності () та рівня звукового тиску (), які виражаються у децибелах (дБ) і за абсолютним значенням дорівнюють один одному (=).

Рис. 2.12. Залежність рівня звукового тиску, що однаково сприймається людиною, від частоти звуку (криві рівної гучності)

Таким чином, рівень інтенсивності та рівень тиску звука виражаються такими формулами:

Li = 10 lg J / J0, дБ,     (2.21)

Lp = 20 lg p / p0, дБ,     (2.22)

де:   значення інтенсивності звука на нижньому порозі його чутності людиною на частоті 1000 Гц,  =10-12 Вт/м2;

p0 значення звукового тиску на нижньому порозі його чутності людиною на частоті 1000 Гц, p0 = 2.10-5 Па.

На верхньому порозі больового відчуття на частоті 1000 Гц значення інтенсивності дорівнює  = 102 Вт/м2, а звукового тиску  Па.

Оскільки сприйняття звуку людиною залежить від його частоти, то для приближення результатів об’єктивних вимірів до суб’єктивного сприйняття людиною впроваджують поняття коректованого рівня звукового тиску (рівня інтенсивності звуку). Корекцію здійснюють за допомогою поправок, які додають до наявного рівня звукового тиску (рівня інтенсивності звуку) у відповідних октавних смугах частот. Ширина таких частотних смуг  відповідає співвідношенню  = 2, де  - верхня частота смуги,  - нижня частота тієї ж смуги. Центральну частоту  смуги визначають за її середньо геометричним значенням . Стандарти значення корекції в цих частотних смугах наведено в табл. 2.9. Значення загального рівня шуму з урахуванням вказаної корекції за частотними смугами називають рівнем звуку (дБА).

Таблиці 2.9.

Стандартні значення корекції (А) рівнів звукового тиску у октавних частотних смугах

Середньо геометричні значення  частоти в октавних смугах , Гц

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Корекція, дБ

- 42

- 26,3

- 16,1

- 8,6

- 3,2

0

1,2

1,0

- 1,1

На практиці спектральну характеристику шуму звичайно визначають як сукупність рівнів звукового тиску (інтенсивності звука) в  октавних  смугах частот  із середньо геометричними значеннями частот 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 та 8000 Гц.

За характером спектра розрізняють шуми: широкосмугові – з безперервним спектром шуму шириною більше октави; дискретні (тональні), коли в спектрі шуму є яскраво виражені дискретні тони.

За часовими характеристиками шуми поділяють на постійні та непостійні. До постійних шумів належать шуми, у яких рівень звуку впродовж робочого дня змінюється не більш як на 5 дБА. До непостійних шумів належать шуми, у яких рівень звуку впродовж робочого дня змінюється  більш як на 5 дБА. Непостійні шуми, є чергою, поділяються на шуми з коливаннями у часі, переривчасті та імпульсні.  Шуми з коливаннями у часі – це шуми, рівень звуку яких безперервно змінюється у часі.  При переривчастому шуму рівень звуку може різко змінюватися (на 5 дБА та більше), а довжина інтервалів, коли рівень залишається постійним, досягає 1 с та більше. До імпульсних належать шуми, які становить один або кілька звукових сигналів тривалістю менш як 1 с кожний.

Джерело шуму характеризують звуковою потужністю W(Bт), під якою розуміють кількість енергії, яка випромінюється цим джерелом у вигляді звуку за одиницю часу.

Рівень звукової потужності (дБ) джерела визначають за формулою:

,  (2.23)

де:  - порогове значення звукової потужності, яке дорівнює  Вт.

Якщо джерело випромінює звукову енергію в усі сторони рівномірно, середня інтенсивність звуку в будь-якій точці простору дорівнюватиме:

,  (2.24)

де r - відстань від центра джерела звуку до поверхні сфери, віддаленої на таку достатньо велику відстань, щоб джерело можна було вважати точковим.

Якщо випромінювання відбувається не в сферу, а в обмежений простір, то впроваджують таке поняття, як кут випромінювання , який вимірюється в стерадіанах. У цьому разі:

. (2.25)

Якщо джерело шуму є пристроєм, розташованим на поверхні землі, то , у двогранному куті , у тригранному .

Фактором сприятливості джерела звуку називають відношення інтенсивності звуку, який випромінюється в даному напрямку, до середньої інтенсивності

                                      .                                (2.26)

Шумові характеристики обовязково встановлюють у стандартах або технічних умовах на машини і вказують  їx у паспортах. Значення шумових характеристик встановлюють виходячи з вимог забезпечення допустимих рівнів  шуму на робочих місцях, прилеглих житлових територіях і  будинках.

Розрахунок очікуваної шумової характеристики є необхідним складником конструювання машин і транспортних засобів.

2.6.2. Дія шуму на людину

Будь-який шум в умовах виробництва негативно впливає на стан здоров’я людей і знижує їхню працездатність, а в окремих випадках, внаслідок погіршення  сприйняття зовнішньої інформації під його дією, може навіть сприяти отриманню травм, особливо під час виконання небезпечних технологічних операцій.

Шум один з основних небезпечних і шкідливих факторів в умовах сучасного виробництва. Збільшення потужності устаткування, насиченість виробництва високошвидкісними механізмами, різке збільшення транспортного потоку призводять до збільшення рівня шуму і у побуті, і на виробництві.

Шкідливий вплив шуму на організм людини досить різноманітний. Реакція i сприйняття шуму людиною залежить від багатьох факторів: рівня інтенсивності, частоти (спектрального складу), тривалості дії, часових параметрів звукових сигналів, стану організму.

Негативна дія шуму на людину, передусім на її психічний стан, зумовлена  тим, що крізь волокна слухових нервів роздратування шумом передається в центральну та вегетативну нервові системи, а через них впливає і на внутрішні органи, призводячи до великих змін у функціональному стані всього організму. Вплив шуму на нервову систему виявляється навіть за невеликих рівнів звуку (30…70 дБА). Крім того, тривалий вплив інтенсивного шуму (вище 80 дБА) на людину може призвести  до  часткової або повної втрати слуху. У працівників в умовах тривалого шумового впливу можуть виникати зниження памяті, запаморочення, підвищена стомлюваність, дратівливість та ін.

До об’єктивних симптомів шумової хвороби належать: зниження слухової чутливості, зміна функцій травлення, що виражається в порушенні кислотно-лужного балансу у шлунку, серцево-судинна недостатність, нейроендокринний розлад, порушення в роботі зорового та  вестибулярного апарату. Встановлено, що загальна захворюваність працівників гучних виробництв, зазвичай, вища на 1015%.

Порушення в роботі органів і систем організму людини можуть викликати негативні зміни в емоційному стані людини, що також впливає на якість і безпеку його праці. Крім того, шум заважає відпочинку людини, знижує її працездатність, особливо під час розумової діяльності, перешкоджає сприйняттю звукових інформаційних сигналів, що підвищує вірогідність появи травми у небезпечних ситуаціях. В окремих випадках зниження продуктивності праці може перевищувати 20%.

Таким чином, зменшення рівня шуму до допустимих величин і поліпшення шумового клімату в умовах виробництва та в інших сферах життєдіяльності людини – це один із найважливіших заходів щодо оздоровлення умов праці на виробництві та охорони навколишнього середовища.

2.6.3. Нормування, контроль і вимірювання шуму

Санітарно-гігієнічне нормування, контроль і вимірювання шумів здійснюють відповідно до  ДСН 3.3.6.037−99.

Шкідливість шуму як фактора виробничого середовища і середовища життєдіяльності людини призводить до необхідності обмежувати його рівні. Санітарно-гігієнічне нормування  та вимірювання шумів здійснюють  методом граничних спектрів (ГС) і методом рівня звуку (LA).

Метод граничних спектрів, який застосовують для нормування, контролю та вимірювання постійного шуму, передбачає обмеження рівнів звукового тиску в октавних смугах частот із середньо геометричними значеннями 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 і 8000 Гц. Сукупність цих граничних октавних рівнів називають граничним спектром. Позначають той чи інший граничний спектр рівнем його звукового тиску на частоті 1000 Гц. Наприклад, «ГС-75» означає, що цей граничний спектр має на частоті 1000 Гц рівень звукового тиску 75 дБ.

Метод рівнів звуку застосовують для орієнтовної гігієнічної оцінки, контролю та вимірювання і постійного, і непостійного шуму, наприклад, зовнішнього шуму транспортних засобів, міського шуму та ін.

Так, для орієнтовної оцінки постійного широкосмугового шуму  на робочих місцях допускається  застосовувати рівень звуку в (дБА), який вимірюють на часовій характеристиці „повільно” шумоміра та знаходять за формулою LА = 20 lg pА / p0, дБ, де: РА – середньоквадратичний звуковий тиск з урахуванням корекції „А” шумоміра, Па. У цьому разі вимірюють коректований за частотами, відповідно до чутливості органів слуху людини, загальний рівень звукового тиску в усьому діапазоні частот, що відповідає зазначеним вище октавним смугам. Виміряний таким чином рівень звуку дає змогу характеризувати величину шуму не девятьма цифрами рівнів звукового тиску, як у методі граничних спектрів, а однією. Вимірюють рівень звуку в децибелах А (дБА) шумоміром із стандартною коректованою частотною характеристикою, в якому за допомогою відповідних фільтрів знижена чутливість на низьких і високих частотах (див. табл. 2.10).

Для характеристики непостійного шуму на робочих місцях використовують такий параметр, як еквівалентний (за енергією) рівень звуку, який є інтегральним параметром  і знаходиться за формулою:

,                                       (2.27)

де  –  еквівалентний рівень звуку, дБА;

Т – час дії шуму;

 – значення середньоквадратичного звукового тиску з урахуванням корекції „А” шумоміра, Па;

Р0 – значення звукового тиску на нижньому порозі  чутності  ( = 2.10-5 Па);

Таким чином, непостійний шум характеризують  еквівалентним (за енергією) рівнем звуку (дБАекв), тобто рівнем звуку постійного широкосмугового шуму, що має такий самий вплив на людину, як і цей непостійний шум.

Еквівалентний рівень звуку (дБАекв) для непостійного переривчастого шуму знаходять за спрощеною формулою:

                                             ,                                             (2.28)

де : - еквівалентний рівень звуку, дБА;

Т – час дії шуму;

– час дії  і-гo  рівня;

– рівень звуку, дБА, і-гo рівня;

n кількість рівнів непостійного переривчастого шуму.

Для імпульсного шуму нормують також максимальний рівень шуму .

Порядок вимірювання рівнів звуку за допомогою шумомірів і порядок розрахунку еквівалентного рівня звуку регламентовано ДСН 3.3.6.037−99.

Контроль рівня шуму на робочих місцях згідно з вимогами  ДСН 3.3.6.037−99 повинен здійснюватися не рідше одного разу на рік.  

Вимірювання шуму  можна здійснювати і за допомогою стандартного шумоміра, до складу якого входить мікрофон, підсилювач, фільтри (корекції, октавні) та індикатор, і за допомогою сучасного комп’ютерного обладнання.

Вимірюють шум на постійних робочих місцях у приміщеннях, на території підприємств, на промислових спорудах і машинах (в кабінах, на пультах управління тощо). Результати вимірювань на робочих місцях повинні характеризувати шумовий вплив на працівників  за період робочої зміни (робочого дня) та оформлятися у вигляді протоколу.

Для контролю відповідності фактичних рівнів шуму на робочих місцях допустимим рівням необхідно вимірювати шум, коли працює не менш як 2/3 розташованого у цьому виробничому приміщенні одиниць технологічного обладнання за найбільш характерного режиму його роботи. Також при цьому повинні працювати вентиляційні установки та інше обладнання, що постійно працює у цьому приміщенні, і яке є джерелом шуму.

Під час вимірювань мікрофон потрібно розташовувати на висоті 1,5 м над рівнем підлоги чи робочого майданчика (якщо роботу виконують стоячи) чи на висоті, яка відповідає відстані 15 см від вуха людини, на яку діє шум (якщо роботу виконують сидячи чи лежачи). Мікрофон повинен бути зорієнтований у напрямку максимального рівня шуму та віддалений не менш як на 0,5 м від оператора, який здійснюють вимірювання.

Тривалість вимірювання непостійного шуму:

  •  для переривчастого шуму – за час повного робочого циклу з урахуванням сумарної тривалості перерв;
  •  для шуму, що коливається у часі, допускається загальна тривалість вимірювання – 30 хвилин безперервно або вимірювання складається з трьох десятихвилиних циклів;
  •  для імпульсного шуму тривалість вимірювання – 30 хвилин.

У таблиці 2.10 для прикладу наведені норми гранично допустимого шуму в деяких приміщеннях. Для тонального шуму, оскільки він неприємніший для людини, а ніж широкосмуговий, допустимі рівні  зменшують на 5 дБ.

Таблиця 2.10

Нормовані рівні звукового тиску (дБ) та рівні звуку (дБА) на робочих місцях відповідно до ДСН 3.3.6.037−99

Вид трудової діяльності

Рівні звукового тиску

в октавних смугах

із середньо геометричними частотами

Рівень

звуку в

дБА

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

1.Творча діяльність, керівна робота з підви-щеними вимогами, наукова діяльність, конструювання, викла-дання, проектно-конструкторські бюро, програмування на EОM

86

71

61

54

49

45

42

40

38

50

2.Висококваліфікована робота, вимірювання і аналітична робота в лабораторіях

93

79

70

63

58

55

52

50

49

60

3.Робота, що викону-ється з вказівками

та акустичними сигнала-ми. Приміщення дис-петчерських служб, машинописних бюро

96

83

74

68

63

60

57

55

54

65

4. Po6oчі місця за пультами у кa6інax нагляду та дистанційного керування безмовного зв’язку. Приміщення лабораторій з гучмним устаткуванням

103

91

83

77

73

70

68

66

64

75

5. Постійні робочі місця у виробничих приміщеннях та на території підприємств

107

95

87

82

78

75

73

71

69

80

2.6.4. Заходи та засоби захисту від шуму

Питання боротьби із шумом потрібно починати вирішувати вже на етапі проектування підприємства, робочого місця, устаткування. Для цього, зазвичай,  використовують організаційні, технічні та медично-профілактичні заходи.

До організаційних заходів належать раціональне розташування виробничих ділянок, устаткування робочих місць, постійний контроль режиму праці та відпочинку працівників, обмеження у використанні обладнання та  робочих місць, що не відповідають санітарно-гігієнічним вимогам.

Технічні заходи дають змогу зменшити вплив шуму на працівників і поділяються на заходи, що використовуються  в джерелі виникнення (конструктивні та технологічні),  на шляху розповсюдження (звукоізоляція, звукопоглинання, глушники шуму, звукоізоляційні укриття) та в у зоні сприйняття (засоби колективного та індивідуального захисту).

Захист від шуму необхідно забезпечувати, передусім, за рахунок використання  шумобезпечнoї техніки, і тільки в разі неможливості вирішення цього питання, за рахунок використання заходів і засобів колективного та   індивідуального захисту.

Для зниження шуму необхідно використовувати конструктивні та технологічні методи зниження шуму у самому джерелі походження звуку. Надзвичайно ефективним методом зниження шуму в джерелі його виникнення в деяких випадках може стати зміна технологій, наприклад, за допомогою заміни ударної взаємодії на безударну (заміна клепання зварюванням, кування – штампуванням, літерного методу друку – лазерним, тощо). Під час конструювання механічного обладнання, слід намагатися зменшити рівень коливань конструкції або її елементів.

Для зниження шуму механічного походження у вузлах, в яких здійснюють ударні процеси, необхідно зменшувати сили збурення, та час контакту елементів, що взаємодіють між собою, збільшувати внутрішні втрати в коливальних системах, зменшувати площу випромінювання звуку та ін. Це можна досягти:

  •  заміною зворотно - поступального переміщення обертовим;
  •  підвищенням якості балансування обертових деталей;
  •  підвищенням класу точності виготовлення деталей;
  •  поліпшенням змащування;
  •  заміною підшипників кочення на підшипники ковзання;
  •  використовуванням негучних матеріалів (наприклад, пластмаси);
  •  використовуванням вібродемпфувальних матеріалів (мастики);
  •  здійснюванням віброізоляції машин від фундаменту;
  •  використанням гнучких сполучень;
  •  використанням зубчастих передач із спеціальним профілем або їx заміною на малошумні передачі (клиноремінну, гідравлічну).

Джерелами аеродинамічного шуму можуть бути нестаціонарні явища у разі течії газів і рідин. Засобами боротьби з аеродинамічним шумом у джерелі його виникнення досягають:

  •  зменшення швидкості руху газів;
  •  згладжування гідроударних явищ за рахунок збільшення часу відкриття затворів;
  •  зменшення вихорів у струменях за рахунок вибору профілів тіл, що обтікаються;
  •  дроблення струменів за допомогою насадок;
  •  використання ежекторів, що знижують випромінювання шуму на межі струмінь – довкілля.

У гідродинамічних установках (насоси, турбіни) потрібно запобігати виникненню кавітації, яка викликає гідродинамічний шум.

Можливе також зниження рівня субєктивного сприйняття шуму за рахунок зсуву частотного спектра в зону низьких частот або в недоступну для людського слуху ультразвукову зону.

Джерелами електромагнітного шуму є механічні коливання електротехнічних пристроїв або їx частин, які збуджуються змінними магнітними та електричними полями. До методів боротьби з цим шумом належать: застосування феромагнітних матеріалів з малою магнітострикцією, зменшення щільності магнітних потоків у електричних машинах за рахунок належного вибору їx параметрів, добру затяжку пакетів пластин в осереддях трансформаторів, дроселів, якорів двигунів тощо; косі  пази для обмоток у статорах і роторах електричних машин, які зменшують імпульси сил взаємодії обмоток і розтягують ці імпульси в часі.

Якщо рівень шуму у джерелі все-таки високий, застосовують методи зниження шуму на шляху розповсюдження, передусім метод, як ізоляція джерела чи робочого місця.

Для зниження звуку, що відбивається від поверхонь у середині приміщення, застосовують матеріали з високим рівнем поглинання звуку, тобто використовують так званий метод зниження шуму звукопоглинанням.

Шум з приміщення, де розташовано джерело шуму, роникає через перегородку в сусіднє приміщення трьома напрямками: через перегородку, яка під впливом змінного тиску падаючої хвилі коливається, випромінюючи в сусіднє приміщення шум; безпосередньо по повітрю через щілини та отвори; завдяки вібрації, що утворюється в будівельних конструкціях. У першому та другому випадку виникають звуки, які розповсюджуються по повітрю (повітряний шум). У третьому випадку енергія виникає і розповсюджується під час пружних коливань конструкцій (стіни, перекриття, трубопроводи), такі коливання називають ще структурними або ударними звуками.

Звукову ізоляцію від повітряного шуму здійснюють за допомогою кожухів, екранів, перегородок. Звукоізолювальні перепони відбивають звукову хвилю і тим перешкоджають розповсюдженню шуму.  Вони  бувають одно- і та багатошарові.

Звукоізоляція будь-якої конструкції (перепони, стіни, вікна, тощо) як фізична величина дорівнює ослабленню інтенсивності звуку під час проходження його через цю конструкцію:

,                         (2.29)

де R – фізичне значення звукоізоляції конструкції, дБ;

 – інтенсивність звукової хвилі, яка падає на конструкцію, дБ;

– інтенсивність звукової хвилі, яка пройшла через конструкцію, дБ.

Звукоізоляція одношарової перегородки без повітряних проміжків можна визначити за формулою:

,                                 (2.30)

де G – поверхнева маса, кг/м2;

f – частота, Гц.

3 формули 2.30 видно: звукоізолювальна здатність одношарової перегородки тим вища, що більша її маса та вища частота звуку. Варто зауважити, що ця формула придатна лише для орієнтовних розрахунків. Зазвичай, на  низьких і високих частотах виникають резонансні явища, які знижують величину звукоізоляції.

Підвищення звукоізоляції огородження за збереження незмінною його маси досягають:

  •  застосуванням огороджень, які складаються з двох і більше прошарків, розділених повітряними проміжками або прошарком легкого волокнистого матеріалу;
  •  зміною її жорсткості підвищенням внутрішнього тертя у конструкції завдяки використанню відповідного матеріалу огородження, або нанесенням вібродемпфувального шару, що дає змогу зменшити вплив резонансних коливань в конструкції.

Зниження передачі звуку через перегородки здійснюють також:

  •  ліквідацією усякого роду нещільностей і щілин, особливо в дверях і вікнах, а також у місцях з'єднання різних конструкцій (наприклад, примикання перекриття до стіни);
  •  ущільненням притворів, подвійним і потрійним заскленням, влаштуванням тамбурів біля дверей тощо, тобто старанною звукоізоляцією «слабкої ланки» огороджень – вікон, дверей;
  •  зменшенням непрямої передачі звуку (вибір відповідних будівельних конструкцій, встановленням пружних елементів та елементів, що поглинають вібрації на шляху передачі звуку, раціональним розташуванням конструкцій з малою та великою масою, шарнірною закладкою конструкцій замість жорсткої там, де це допустимо, тощо).

Щоб захистити від шуму обслуговуючий персонал на виробничих ділянках з гучними технологічними процесами або з особливо гучним устаткуванням влаштовують спеціальні кабіни для спостереження і дистанційного керування. Їх виготовляють зі звичайних будівельних матеріалів у вигляді ізольованих приміщень, обладнаних вентиляцією, оглядовими вікнами, дверми з щільними притворами та віброізоляторами для запобігання проникнення в кабіни структурного шуму. Нерідко в кабінах стелю або частину  стелі облицьовують звукопоглинальними матеріалами. Особливу увагу звертають на замазування щілин та отворів у місцях пролягання комунікацій.

Найбільш простим і дешевим засобом зниження шуму у виробничих приміщеннях є використання звукоізолювальних кожухів, які повністю закривають найбільш гучні агрегати. Суттєва перевага цього засобу – це можливість зниження шуму на відчутну величину. Кожухи можуть бути такими, що знімаються, або розбірними, мати оглядові вікна, функціонуючі дверці та отвори для введення комунікацій. Виготовляють їx із сталі, дюралюмінію, фанери тощо. З внутрішнього боку кожухи необхідно облицьовувати звукопоглинальними матеріалами завтовшки 3050 мм.

Звyкoiзoлювальнa властивість огородження залежить від його розмірів, форми, розташування, матеріалу і може досягати 60 дБ (табл. 2.11).

Таблиця 2.11.

Звукоізолювальна властивість деяких матеріалів

Матеріал огородження

Середня звукоізолювальна

властивість, дБ

Брезент

4 – 8

Повстина волосяна завтовшки 15 мм у кілька шарів:

два

три

чотири

9

13

17

Картон

звичайний завтовшки 4 мм

азбестовий завтовшки 25 мм

16

18

Тканина вовняна товщиною 2 мм

5 – 6

Залізо листове завтовшки, мм:

0,7

2,0

25

33

Фанера товщиною 3 мм

17

Залізобетон завтовшки, мм

80

110

44

47

Перегородка поштукатурена:

із дощок завтовшки 40 мм

із шлакобетонних блоків завтовшки 90 мм

30 – 34

42

Кладка цегляна:

в 1 цеглину (25 см)

в 1,5 цеглини (37 см)

в 4 цеглини (100 см)

43

49

60

Стіна з двох гіпсових плит завтовшки по 8 см:

без проміжку

з проміжком 6 см

з проміжком 10 см

44

49

51

Скло дзеркальне завтовшки 3-4 мм

28

Звукоізоляцію від повітряного шуму забезпечують за допомогою звичайних будівельних матеріалів цегли, бетону та залізобетону, металу, фанери, плит із деревних стружок, скла тощо.

Як звукоізолювальні матеріал які застосовують у конструкціях перекриттів для зниження передачі структурного (ударного) звуку переважно в житлових і громадських будівлях, використовують мати та плити зі скляного  волокна, м’які плити з деревних стружок, картон, гуму, металеві пружини, утеплений лінолеум тощо.

Якщо необхідно додатково знизити звукову енергію, що відбивається від внутрішніх поверхонь приміщення, використовують звукопоглинальні конструкції та матеріали. Це, зазвичай, конструкції, складені зі шпаристих матеріалів. У шпаринах таких матеріалів енергія звукових хвиль переходить у теплову енергію. Звукопоглинальні  матеріалі застосовують у вигляді облицювання внутрішніх  поверхонь приміщень або ж у вигляді самостійних конструкцій – штучних поглиначів, які підвішують до стелі (рис. 2.13). Як штучні поглиначі використовують також драпування, мякі крісла тощо.

Рис. 2.13. Звукопоглинальні конструкції:

а - облицювання огороджень приміщень; б - штучні поглиначі у вигляді кубів; в – штучні поглиначі у вигляді куліс;

1 - звукопоглинальний матеріал; 2 - будівельна конструкція; 3 - перфорований металевий або вапняковий лист (на б і в перфорація не показана); 4 - захисний шар (склотканина); 5 - повітряний проміжок; 6 – каркас

Поверхня звукопоглинального облицювання характеризується коефіцієнтом звукопоглинання α, який дорівнює відношенню інтенсивності поглинутого звуку до інтенсивності звуку, що падає на поверхню цього облицювання

                                             .                                     (2.31)

Коефіцієнт звукопоглинання α залежить від виду матеріалу, його товщини, шпаристості, величини зерен або діаметра волокон,  частоти та кута падіння звуку, розмірів конструкцій звукопоглинання, а також від наявності за шаром матеріалу повітряного зазору тощо. Для відкритого вікна α = 1. Коефіцієнти звукопоглинання деяких матеріалів наведено в табл. 2.12.

Звукопоглинанням поверхні огородження А на визначеній частоті, м2, називають добуток площини огородження S на її коефіцієнт звукопоглинання :

                       .              (2.32)

Таблиця2.12

Bиpiб або конструкція

Товщина

шару

матеріалу

вироб,

мм

Повітряний зазо, мм

Коефіцієнт звукопоглинання при середньо

геометричних частотах октавних смуг, Гц

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Плити мінераловатнi, акустичні

20

0

0,02

0,03

0,17

0,68

0,98

0,86

0,45

0,20

Те саме

20

50

0,02

0,05

0,42

0,98

0,90

0,79

0,45

0,19

Бетонна конструкція, оштукатурена

та пофарбована олійною фарбою

-

-

0,01

0,01

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

Показники звукопоглинання деяких матеріалів

Звукопоглинання приміщення складається із суми звукопоглинання  поверхонь  і звукопоглинання   штучних поглиначів.

,                                                  (2.33).

де: n – кількість звукопоглинальних поверхонь;

m – кількість штучних поглиначів;

– звукопоглинання штучного поглинача.

Сталою В приміщення називають величину

          ,                                                   (2.34)

де: – середній коефіцієнт звукопоглинання, який становить

      .                 (2.35)

Коефіцієнт зниження шуму звукопоглинальним облицюванням у децибелах визначають вдалині від джерела шуму у відбитому звуковому полі за формулою:

    ,            (2.36)

де:  – сталі приміщення відповідно до та після проведення акустичних заходів.

Використання звукопоглинальних конструкцій може дати ефект зниження шуму на 12…15 дБА поблизу цих конструкцій. Поблизу джерела шуму ефект зниження шуму не перевищує 2…5 дБА. Однак за рахунок зміни структури звукового поля знижуються дискомфортні акустичні умови і поліпшується слухова адаптація людини в приміщенні.

Метод зниження шуму звукопоглинанням застосовують, якщо неможливо забезпечити нормальних акустичних умов методами зниження шуму в джерелі випромінювання та звукоізоляції. Цей метод доцільно застосовувати, якщо у приміщенні частка прямого та відбитого звуку майже дорівнюють один одному (дифузне акустичне поле) та є можливість облицювання звукопоглинальним матеріалом майже 60% поверхонь.

Для зниження шуму газодинамічного обладнання найчастіше використовують глушники шуму.

Глушники є обов’язковим складником установок з двигунами внутрішнього згоряння, газотурбінними і пневматичними двигунами, вентиляторних та компресорних установок, аеродинамічних пристроїв тощо. Розрізняють глушники із звукопоглинальним матеріалом (активні), які поглинають звукову енергію, та без звукопоглинального матеріалу (реактивні), які відбивають звукову енергію назад до джерела. Глушники з поглинальними матеріалами (трубчасті, пластинчасті, екранні) використовують у компресорних і вентиляційних установках. На високих частотах їx ефективність може досягати 10…25 дБ. Глушники без звукопоглинального матеріалу (з розширювальними камерами, резонансні) використовують переважно в поршневих машинах, пневматичних і ротаційних, двигунах внутрішнього згоряння. Ці конструкції настроюють на окремі частотні смуги, які мають найбільшу енергію випромінювання і ефект зниження шуму до 30 дБ.

Використання засобів індивідуального захисту від шуму здійснюють у випадках, якщо інші (конструктивні та колективні) методи захисту не забезпечують допустимих рівнів звуку. Засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) дають змогу знизити рівні звукового тиску на 7…45 дБ. Найчастіше використовують вкладишні ЗІЗ у вигляді тампонів, які встромляються у слуховий канал, та  протишумові навушники, які закривають вушну раковину зовні, а також шоломи та каски. Наприклад, для зниження середніх і високочастотних шумів найдоцільніше використовувати навушники типу «Беруши» або типу «Грибок».

2.6.5. Захист від  ультра- та інфразвуку

Ультразвук застосовують у найрізноманітніших галузях виробництва. Наприклад, у техніці його використовують  для диспергування рідин, очищення поверхонь, зварювання пластмас, дефектоскопії металів, очищення газів від шкідливих домішок та ін.

Згідно з ДСН 3.3.6.037-99 ультразвуковий частотний діапазон  поділяють на низькочастотний (від 1,12.104 до 1,0.105 Гц), коли ультразвукові коливання поширюються і повітряним, і контактним способом, і високочастотний (від 1,0.105 до 1,0.109 Гц), коли ультразвукові коливання поширюються лише контактним способом.

На організм людини ультразвук впливає, головним чином, за безпосереднього контакти з обладнанням що генерує ультразвук, а також через повітря. У разі дотримання заходів безпеки робота з ультразвуком на стані здоровя не позначається. Допустимі рівні звукового тиску ультразвуку нормовано ДСН 3.3.6.037–99 (табл. 2.13) і становлять за восьмигодинного робочого дня:

Таблиця 2.13.

 Допустимі рівні  тиску  ультразвуку

Середньогеометрична частота октавних смуг, кГц

16

31,5

63

та вище

Допустимі рівні тиску, дБ

88

106

110

Для зниження шкідливого впливу підвищених рівнів ультразвуку зменшують шкідливе випромінювання звукової енергії у джерелі, а також локалізують дію ультразвуку за допомогою конструктивних і планувальних рішень, здійснюють організаційно-профілактичні заходи. Зменшення шкідливого випромінювання у джерелі можна досягати, наприклад, підвищенням номінальних робочих частот джерел ультразвуку та виключенням паразитного випромінювання звукової енергії. Для локалізації дії ультразвуку конструктивними та планувальними рішеннями  використовують: звукоізолювальні кожухи, напівкожухи, екрани; окремі приміщення та кабіни, де розміщують ультразвукове обладнання; блокування, що відключає генератор ультразвуку в paзі порушення звукоізоляції; дистанційне керування; облицювання приміщень і кaбін звукопоглинальними матеріалами. Організаційно-профілактичні заходи включають інструктаж про характер дії підвищених рівнів ультразвуку та про засоби захисту від нього, а також організацію раціонального режиму праці та відпочинку.

Для індивідуального захисту від ультразвуку, зазвичай,  використовують подвійні рукавиці с повітряним прошарком, які частково відбивають ультразвук шаром повітря, а також  протишуми, для захисту від ультразвуку, який поширюється повітряним способом.

Вимоги щодо безпеки праці за використанні ультразвукового обладнання регламентуються ГОСТ 12.2.051–80 „ССБТ. Оборудование технологическое ультразвуковое. Требования безопасности”.

Інфразвук є одним із найбільш несприятливих факторів виробничого середовища. Він характеризується високою проникною  та біологічною здатністю. За рівнів  звукового тиску більш як 110…120 дБ існує дуже негативний його вплив на стан і здоров’я людини.

На виробництві коливання інфразвукових частот виникають під час роботи компресорів, двигунів внутрішнього згоряння, великих вентиляторів, руху локомотивів та автомобілів. Допустимі piвнi тиску інфразвуку в октавних смугах наведено у табл.2.14.

Таблиця 2.14

Допустимі piвнi тиску інфразвуку в октавних смугах

Допустимі рівні звукового тиску

у дБ в октавних смугах

із середньогеометричними значеннями частот, Гц

Загальний

рівень

звукового

тиску,

дБ

2

4

8

16

105

105

105

105

110

Завдяки дуже малому затуханню  інфразвуку в повітрі він поширюється  на чималі відстані. Практично неможливо зупинити інфразвук за допомогою будівельних конструкцій на шляху його поширення. Неефективні також засоби індивідуального захисту. Дієвим засобом захисту є тільки зниження рівня інфразвуку в самому джерелі його випромінювання.  Це, зокрема, внесення конструктивних змін у будову джерел, що дає змогу перейти зі сфери інфразвукових коливань у сферу звукових, наприклад, за рахунок збільшення частот обертання валів до 20 та більше обертів на секунду; підвищення жорсткості  конструкцій; усунення причин низькочастотних вібрацій і резонансних явищ; застосування звукоізоляції та звукопоглинання; зниження інтенсивності аеродинамічних процесів; зменшення швидкості витікання в атмосферу робочих тіл та ін.

2.7. ЗАХИСТ ВІД ВИРОБНИЧИХ ВІБРАЦІЙ НА РОБОЧИХ МІСЦЯХ

2.7.1. Загальні характеристики вібрації та її вплив на людину

Вібрацією називають будь-які механічні коливання пружних тіл або коливальні рухи механічних систем, які проявляються у їх переміщенні в просторі або в змінні їх форми. Джерелами вібрації на виробництві можуть бути різноманітні технологічні процеси, верстати, допоміжні механізми, електродвигуни, вентилятори, вібростенди, трансформатори, насоси, компресори та ін.  Для людини вібрація є видом механічного впливу, який має для її здоров’я  досить негативні наслідки.

Основні причини появи вiбpaцiї – це неврівноважені сили та ударні процеси в діючих механізмах. Створення високопродуктивних потужних машин i швидкісних транспортних засобів за одночасного зниження їх  матеріаломісткості неминуче призводить до збільшення інтенсивності  та розширення спектра вібраційних і віброакустичних полів. Цьому сприяє також широке використання в промисловості i будівництві  високоефективних механізмів вібраційної та віброударної  дії.

Крім негативного впливу на людину, дія вібрацій може призводити до трансформування внутрішньої структури i поверхневих шарів  матеріалів, зміни умов тертя i зношення на контактних поверхнях деталей машин, нагрівання конструкцій. Через вiбpaцію збільшуються динамічні навантаження в елементах конструкцій, стиках i сполученнях, знижується несуча здатність деталей, ініціюються тріщини, виникає руйнування обладнання. Усе це призводить до зниження терміну служби устаткування, зростання імовірності  аварійних ситуацій i економічних витрат. Вважається, що 80% аварій в машинах i механізмах відбувається саме внаслідок дії вібрації. Крім  того, коливання конструкцій часто є джерелом небажаного шуму. Захист від вібрації є складною i багатоплановим  науково-технiчним завданням, яке потребує свого вирішення.

Для визначення характеру впливу вібрації, передусім, необхідно визначити інтенсивність її коливань, спектральний склад, тривалість впливу та напрямок дії. Показниками інтенсивності є середньоквадратичні або амплітудні значення віброприскорення (a), вi6poшвидкості (), віброзміщення (х). Параметри х, , a - взаємозалежні, i для синусоїдальних вібрацій величину кожного з них можна обчислити за значеннями іншого із співвідношення:

,        (2.37)

де  – кругова частота вібрації, ω.

Для оцінки рівнів вібрації використовують логарифмічну шкалу (дБ). Логарифмічні рівні віброшвидкості () в дБ визначають за формулою:

                                     ,      (2.38)

де  – середньоквадратичне значення віброшвидкості, м/с, (,

– миттєві значення віброшвидкості за період  Т);

– опорне значення віброшвидкості, що дорівнює 5 х 10 м/с (для локальної та загальної вібрацій).

Логарифмічні рівні віброприскорення () в дБ визначають за формулою:

, (2.39)

де а – середньоквадратичне значення віброприскорення, м/с2;

– опорне значення віброприскорення, що дорівнює 3 х 10 м/с2.

За способом передачі на тіло людини розрізняють загальну та локальну (місцеву) вiбpaцiї. Загальна вібрація – це та, що викликає коливання всього організму, а місцева (локальна) – втягує в коливальні рухи лише окремі частини тіла (руки, ноги).

Локальна вібрація, що діє на руки людини, утворюється багатьма  ручними машинами та механізованим інструментом, а також під час керування засобами транспорту та машинами, у будівельних і монтажних роботах.

Загальну вібрацію за джерелом виникнення поділяють на три категорії:

Категорія 1 транспортна вібрація, яка діє на людину на робочих місцях самохідних і причіпних машин, транспортних засобів під час їх руху по місцевості, агрофонах i дорогах (в тому числі під час їх  будівництва).

Категорія 2 транспортно-технологічна вібрація, яка діє на людину на робочих місцях машин з обмеженою рухливістю та таких, що рухаються тільки спеціально підготовленими поверхнями виробничих приміщень, промислових майданчиків і гірничих виробок.

До джерел транспортної вiбpaцiї належать, наприклад, сільськогосподарські та промислові трактори, самохідні сільськогосподарські машини, автомобілі вантажні (в тому числі тягачі, скрепери, грейдери, котки та ін.), снігоприбирачі, самохідний гірничошахтний рейковий транспорт тощо.

Джерела транспортно-технологічної вібрації – екскаватори (в тому числі роторні), крани промислові та будівельні, машини для завантаження мартенівських печей (завалочні), гірничі комбайни, самохідні бурильні каретки, шляхові машини, бетоноукладачі, транспорт виробничих приміщень та ін.

Категорія 3 технологічна вібрація, яка діє на людину на робочих місцях стаціонарних машин чи передається на робочі місця, які не мають джерел вібрації.

До джерел технологічної вібрації належать, наприклад, верстати, металодеревообробне та пресувально-ковальське обладнання, ливарні машини, електричні машини, окремі стаціонарні електричні установки, насосні агрегати та вентилятори, обладнання свердловин, свердлові верстати, машини для тваринництва, очищення та сортування зерна (у тому числі сушарні), обладнання промисловості будматеріалів (крім бетоноукладачів), установки хімічної  та нафтохімічної промисловості  i т. ін.

Своє чергою, загальну технологічну вiбpaцію за місцем дії  поділяють на такі типи:

а) на постійних робочих місцях виробничих приміщень підприємств;

б) на робочих місцях складів, їдалень, побутових, чергових та інших виробничих приміщень, де немає джерел вібрації;

в) на робочих місцях заводоуправлінь, конструкторських бюро, лабораторій, навчальних пунктів, обчислювальних центрів, медпунктів, конторських приміщень, робочих кімнат та інших приміщень для працівників розумової праці.

За джерелом виникнення локальну вібрацію  поділяють на таку, що передається від:

ручних машин або ручного механізованого інструменту, органів керування машинами та устаткуванням;

ручних інструментів без двигунів (наприклад, рихтувальні молотки) та деталей, які оброблюються.

За напрямком дії загальну та локальну вібрації характеризують з урахуванням осей ортогональної системи координат X, Y, Z (рис. 2.14).

***

Рис. 2.14. Напрями координатних осей

а)дія загальної вібрації;

б)дія локальної вібрації.

За часовими характеристиками загальні та локальні вібрації поділяють на:

постійні, для яких величина віброприскорення або віброшвидкоcтi змінюється менш як удвічі (менш як 3 дБ) за робочу зміну;

непостійні, для яких величина віброприскорення або віброшвидкостi змінюється не менш як удвічі (3 дБ  i більше) за робочу зміну.

Характер вібрації, що дає на людину від машин  (об'єктів) наведено у табл. 2.15.

Вплив вібрації на людину залежить від її спектрального складу, напрямку дії, місця прикладення, тривалості впливу, а також від індивідуальних особливостей людини.

Таблиця 2.15.

Характер вібрації, збуджуваної машинами

Машини (об'єкти)

Характер вібрації

Автомобілі, літаки, судна

Випадкова широкосмугова

Будівельні машини, трактори, комбайни, трамваї, залізничний транспорт

Випадкова вузькосмугова

Металообробні верстати, компресори,

Текстильні машини, двигуни внутрішнього згоряння, електродвигуни

Детермінована  полігармонійна

Бурові машини, підіймальні крани,

відбійні молотки, землерийні машини

Випадкова i

детермінована полігармонійна

Оцінюючи вібраційний вплив, потрібно враховувати, що коливальні процеси властиві і живим організмам. Так, в основі серцевої діяльності, кровообігу та протікання біострумів мозку лежать ритмічні коливання. Внутрішні органи людини можна розглядати як коливальні системи з пружними звязками,  їх власні резонансні частоти  лежать у діапазоні 3...6 Гц. Що стосується власних резонансних частот  плечового пояса, стегон i голови щодо опорної поверхні (положення стоячи), то вони становлять 4...6 Гц, а голови щодо пліч (положення сидячи) – 25…30 Гц. Таким чином, за впливу на людину зовнішніх коливань (хитавиці, струсів, вібрації) відбувається їхня взаємодія з внутрішніми хвильовими процесами, а це призводить до виникнення резонансних явищ.

Зовнішні коливання частотою менш як 0,7 Гц порушують у людини нормальну діяльність вестибулярного апарата. Інфразвукові коливання (менш як 16 Гц), впливаючи на людину, пригнічують центральну нервову систему, викликаючи почуття тривоги, страху. За певної інтенсивності на частоті 6...7 Гц інфразвукові коливання, втягуючи у резонанс внутрішні органи i систему кровообігу, здатні викликати травми, розриви артерій тощо.

Вібрація, що діє на людину, має дуже широкий діапазон частот - від десятих часток до декількох тисяч Гц. Характерними рисами шкідливого впливу вібрації на людину є можливі зміни у його функціональному стані. Це передусим підвищена втома, збільшення часу моторної реакції, порушення вестибулярної реакції. Медичними дослідженнями встановлено, що вібрація є подразником периферичних нервових закінчень, розташованих на ділянках тіла людини, що сприймають зовнішні коливання. Адекватним фізичним критерієм оцінки її впливу на організм людини є коливальна енергія, що виникає на поверхні контакту, а також енергія, поглинена тканинами i передана опорно-руховому апарату й іншим органам. У результаті впливу вібрації виникають нервово-судинні розлади, ураження кістково-суглобної та інших систем організму. спостерігаються наприклад, зміни функції щитовидної залози, сечостатевої системи, шлунково-кишкового тракту. Як показали  медичні дослідження у цій галузі,  у працівників в умовах вібрації відбуваються значні зміни кістково-суглобної системи, які виражаються у функціональній перебудові кісткової тканини, регіональному остеопорозі, кистоподібних утвореннях у кістках, хронічних переломах. Терміни виникнення змін у кістках у працівників вібраційних професій коливаються в межах від 6…8 місяців до 2…5 років.

Необхідно зауважити, що шкідливість вібрації збільшується за одночасного впливу на людину таких факторів, як знижена температура, підвищені рівні шуму, запиленість повітря, тривала статична напруга м’язів та ін. Сучасна медицина розглядає виробничу вібрацію як потужний стрес-фактор, який має негативний вплив на психомоторну працездатність, емоційну сферу i розумову діяльність людини, що підвищує ймовірність виникнення різних захворювань i нещасних випадків. Особливо небезпечний тривалий вплив вібрації для жіночого організму. Цей широкий комплекс патологічних відхилень, викликаний впливом вібрації на організм людини, кваліфікують як віброзахворювання.

Дослідження виявили, що вібраційна хвороба може тривалий час протікати непомітно, тому хворі зберігають працездатність і не звертаються за лікарською допомогою. 3 часом систематичний вплив вібрації обумовлює загострення вже існуючої хвороби, яка може мати три стадії (ступеня) тяжкості. Ефективне лікування віброзахворювання можливе лише на ранніх стадіях, відновлення порушених функцій протікає дуже повільно, а в окремих випадках настають необоротні зміни, що приpводить до інвалідності. Таким чином, вiбpaція має дуже негативний  вплив як на працездатність людини, i на стан її здоров’я. Серед професійних патологій вібраційна хвороба посідає одне з перших місць.

2.7.2. Нормування  та методи гігієнічної  оцінки  виробничої вібрації

Для гігієнічної оцінки вібрації, яка діє на людину у виробничих умовах, рекомендують використовувати один з  таких методів аналізу:

частотний (спектральний) аналіз її параметрів;

інтегральну оцінку за спектром частот параметрів, що нормуються;

дозу вібрації.

За дії постійної локальної та загальної вібрації параметром, що нормується, є середньоквадратичне значення віброшвидкості (vсер кв) та віброприскорення (а) або їх логарифмічні рівні LV, La у дБ в діапазоні октавних смуг iз середньогеометричними частотами   fсер г: 8,0; 16,0; 31,5; 63,0; 125,0; 250,0; 500,0; 1000,0 Гц – для локальної вiбpaції;  1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 16,0; 31,5; 63,0 Гц або в даапазоні 1/3 октавних смуг 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц – для загальної вібрації.

Середньоквадратичне значення віброшвидкості (vсер кв) за період Т визначають за формулою:

vсер кв =                              (2.40)

Середньогеометричну частоту визначають за формулою:

fсер г =,                        (2.41)

де:  fB, fн – верхня та нижня межі частотної смуги.

У табл. 2.16 та 2.17 наведено нормативні значення відповідно для локальної та загальної вібрацій.

Таблиця 2.16

Грано-допустимі рівні локальної вібрації

Середньо-

геометричні частоти октавних смуг,

Гц

Гранично допустимі рівні локальної вібрації на осях Xл, Ул, Zл,

віброшвидкість

Вiбpоприскорення

v, м/с х 10-2

L дБ

а, м/с2

La, дБ

8

2,8

115

1,4

73

16

1,4

109

1,4

73

31,5

1,4

109

2,7

79

63

1,4

109

5,4

85

125

1,4

109

10,7

91

250

1,4

109

21,3

97

500

1,4

109

42,5

103

1000

1,4

109

85,0

109

Коректований,

еквівалентний

корегований рівень

2,0

112

2,0

76

Параметрами, що нормуються, за інтегральної оцінцки за спектром частот є коректоване значення віброшвидкості (V) або віброприскорення (а), або їx логарифмічні piвні (L), які вимірюються за допомогою коректувальниих фільтрів або розраховують.

Таблиця 2.17.

Гранично допустимі рівні загальної  вібрації категорії 3 (технологічна типу «в»)

Середньо-

геометричні частоти

октавних смуг,

Гц

Гранично допустимі рівні  на осях Хз, Yз, Zз

о осях ХЗ, Y3,

Z3

віброшвидкість

вiбpоприскорення

a, м/с

L,дБ

v, м/с х 10

LдБ

1/3 окт.

1/1 окт.

0/3 окт.

1/1 окт.

1/3 окт.

1/1 окт.

1/3 окт.

1/1 окт.

1,6

0,0125

32

0,13

88

2,0

0,0112

0,02

31

36

0,089

0,18

85

91

2,5

0,01

30

0,063

82

3,15

0,009

29

0,0445

79

4,0

0,008

0,014

28

33

0,032

0,063

76

82

5,0

0,008

28

0,025

74

6,3

0,008

28

0,02

72

8,0

0,008

0,014

28

33

0,016

0,032

70

76

10,0

0,01

30

0,016

70

12,5

0,0125

32

0,016

70

16,0

0,016

0,028

34

39

0,016

0,028

70

75

20,0

0,0196

36

0,016

70

25,0

0,025

38

0,016

70

31,5

0,0315

0,056

40

45

0,016

0,028

70

75

40,0

0,04

42

0,016

70

50,0

0,05

44

0,016

70

63,0

0,063

0,112

46

51

0,016

0,028

70

75

80,0

0,08

48

0,016

70

Коректований,еквівалентний

рівень

0,014

33

0,028

75

Коректоване значення віброшвидкості або віброприскорення визначають за формулою:

V=;                         (2.42)

де Vj – середньоквадратичне значення віброшвидкості або віброприскорення

в i-й частотній смузі;

n – загальна кількість частотних смуг (1/3 або 1/1 октавних) у частотному діапазоні, що нормується;

Kj – ваговий коефіцієнт для i-ої частотної смуги (відповідно до абсолютних

значень віброшвидкості та віброприскорення локальної та загальної вібрації

наведені у ДСН 3.3.6-038–99).

У разі дії непостійної вібрації (крім імпульсної), параметром, що нормується, є вібраційне навантаження (доза вібрації D, еквівалентний рівень), одержане робітником протягом зміни та зафіксоване спеціальним приладом або обчислене для кожного напрямку дії вібрації (X, Y, Z) за формулами:

D = (t)dt                         (2.43)

або

Lкор.екв.= Lкор  + 10 Lg (t/tзм)  ,                     (2.44)

  

де D – доза вібрації;

V(t) – Корегована за частотою значення вібраційного параметра на момент

часу t, м/с або м/с;

t – час дії вібрації, год;

t  – тривалість зміни; год.

Еквівалентний коригований рівень віброшвидкості або віброприскорення розраховують енергетичним додаванням рівнів з урахуванням тривалості дії кожного з них. 

За дії імпульсної вібрації з піковим рівнем віброприскорення від 120 до 160 дБ, параметром, що нормується, є кількість вібраційних імпульсів за зміну (годину) залежно від тривалості імпульсу.

Нормативні значення вiбpaції встановлено згідно з ДСН 3.3.6.039–99 за її дії в продовж робочого часу 480 хвилин (8 год). За впливу вібрації, яка перевищує встановлені нормативи, тривалість її дії на людину впродовж робочої зміни зменшують згідно з даними табл.і 2.18.

Таблиця 2.18

Допустимий сумарний час дії локальної вібрації залежно від перевищення її гранично допустимого piвня

Перевищення

гранично

допустимого рівня

вiбpaції, дБ

Допустимий

сумарний час дії

вібрації,  хв

Перевищення

гранично

допустимого рівня

вібрації, дБ

Допустимий

сумарний час дії

вібрації за зміну, хв

1

384

7

95

2

302

8

76

3

240

9

60

4

191

10

48

5

151

11

38

6

120

12

30

2.7.3. Методи  та засоби захисту від вібрацій  на робочих місцях

Основні заходи щодо захисту людини від шкідливої дії вібрації у виробничих умовах можна бути поділити на  технічні, організаційні і лікувально-профілактичні, а також  колективні та індивідуальні.

До технічних заходів належать:

  •  зниження вібрації в джерелі її виникнення (вибір на стадії проектування кінематичних i технологічних схем, які знижують динамічні навантаження в устаткуванні та ін.);
  •  зниження діючої вібрації на шляху розповсюдження від джерела виникнення (вібропоглинання, віброгасіння, віброізоляція).

До організаційних заходів належать:

  •  організаційно-технічні (своєчасний ремонт та обслуговування обладнання за технологічним регламентом, контроль допустимих рівнів вібрації, дистанційне керування вібронебезпечним  обладнанням);
  •  організаційно-режимні (забезпечення відповідного режиму праці та відпочинку, заборону залучення до вібраційних робіт ociб молодших 18 років, тощо);

До лікувально-профілактичних заходів належать:

  •  періодичні медичні огляди;
  •  лікувальні процедури (фізіологічні процедури, вітамінно- та фітотерапія).

Найважливіший напрямом захисту від вібрації – застосування конструктивних методів зниження вібраційної активності машин та механізмів, наприклад, за рахунок зменшення діючих змінних сил у конструкції та зміні її параметрів (жорсткості, приведеної маси, сили тертя, використання демпферних пристроїв).

Проаналізуємо рівняння, яке описує коливання машин для спрощеного випадку, коли існує коливання системи з одним ступенем свободи за гармонійного закони діючої сили. Таке рівняння має вигляд:

m(dv/dt) + μ(dx/dt) + qx =Fsin(ωt),                     (2.45)

де m – маса системи, кг;

q – жорсткість пружини, Н/м;

х – коливальне зміщення пружини, м;

μ – коефіцієнт тертя, Нс/м;

Fm – діюча сили, Н;

ω – кругова частота діючої сили, рад/с;

dv/dt – поточне значення прискорення коливань, м/с2;

dx/dt – поточне значення швидкості коливань, м/с.

Розв'язання цього рівняння відносно амплітуди швидкості (vm) коливання дає:

vm =   ,                          (2.46)

де v   – амплітудне значення віброшвидкості, м/с.

Амплітуда коливання системи різко збільшується, якщо у рівнянні 2.46 виконується умова резонансу m = q/. Резонансна частота визначається  як : 0 = .

Аналіз  рівняння  46 виявити, що основними методами боротьби з вібрацією машин є:

зниження вібрації у джерелі виникнення за рахунок зменшення діючих
змінних сил (
Fm) (наприклад, за рахунок врівноваження мас, заміни ударних
технологій на безударні, використання спеціальних видів зчеплення у
приводах машин та ін.);

 відстроювання від резонансних режимів за рахунок раціонального вибору приведеної маси m (за > 0) або жорсткості q (за < 0) системи або зміна частоти збуджувальної сили ();

 вібродемпфування – збільшення механічних втрат (μ) за коливаннь поблизу режимів резонансу, наприклад, за рахунок використання у конструкціях матеріалів з великим внутрішнім тертям - пластмас, сплавів марганцю та міді, нанесення на вібрувальні поверхні шару пружно в’язких матеріалів та iн.;

динамічне гасіння – введення в коливальну систему додаткових мас та зміна її жорсткості, що дає змогу кріплення на вібруючому об’єкті, додаткової коливальної системи, яка рухається в „протифазі” з коливаннями самого об’єкту.

Для зниження дії вібрації на обладнання та людину також широко використовують метод віброізоляції, який полягає у введенні в коливальну систему додаткового пружного зв’язку, який послаблює передавання вібрації об’єкта, що підлягає захисту. Для віброізоляції машин з вертикальною збуджувальною силою використовують віброізолювальні опори у вигляді пружин, пружних прокладок, наприклад гума, та їх комбінації (рис. 2.15).

            

Рис. 2.15. Конструкції віброізоляторів для механічного устаткування

Зазвичай, основною частиною  ізолятора (рис. 2.15, а) є пружина 3, що спирається на гумову прокладку 1. Пружину i прокладку розміщено у металевому стакані 2. Для запобігання ударам з дуже великою амплітудою коливань передбачено обмежувачі 4 i 5. Гумове кільце 4 зaпoбiгaє також ударам металу об метал у разі бокових вібрацій. Опорну конструкцію 7 використовують для кріплення віброізолятора до основи. Кріплення установки, що ізолюється,  до ізолятора здійснюють за допомогою болта 6. Пружина 3 слугує для ізоляції від коливань низьких частот, а гумова прокладка 1 – для ізоляції від коливань високих частот.

Досить простим за конструкцією є віброізолятор (рис. 2.15, б), що становлять собою гумовий брусок 2, розміщений між металевими пластинами 1 та 3, які можуть бути приклеєні до цього бруска. Висоту Н вибирають за величиною потрібного статичного стиску з урахуванням забезпечення стійкості та міцності гумового бруска 2, а розмір металевої пластини 1 визначають виходячи з допустимого навантаження на один віброізолятор. За збільшення розміру пластини 1 порівняно з висотою  бруска Н швидко зростає жорсткість віброізолятора і його робота стає малоефективною. Тому віброізолятори, які складаються з суцільних тонких гумових листів, малоефективні Замість них краще використовувати гумові килимки з гофрованої гуми, які випускає промисловістю.

На рис. 2.15 (в) зображено чашковий віброізолятор, який складається iз гумової втулки 1, закріпленої на металевому держаку 2.  Зазвичай цей віброізолятор використовують у  приладах.

Загалом гумові та гумово-металеві віброізолятори використовуються дуже широко і вони мають  багато модифікацій. Перевагами гумових віброізоляторів є простота їх конструкції та невисока вартість, а вадами – швидке старіння гуми, можливість її руйнування  нафтопродуктами, низька ефективність при захисту від низькочастотних вібрацій.

У низці випадків можуть застосуватися також і пневматичні або гідравлічні  віброізолятори.

Ефективність віброізоляції залежить від відношення частоти збудження (fЗ) та власної частоти (f0) коливань системи. Віброізолятори можуть знижувати коефіцієнт передачі динамічних сил на об’єкт, що захищається, тільки за умови (f3/f0) > .

Коефіцієнт передачі (КП), який вказує на співвідношення сили діючої на об’єкт у разі існування гнучкого зв’язку (віброізолятора) i без нього, за гармонійних коливань визначається виразом:

=,                         (2.47)

Оптимальні умови для вiбpoiзoляцiї досягають за КП=1/8...1/15.

Віброізоляцію людини можна забезпечити, наприклад,   за допомогою віброзахисних крісел, віброізоляційних кабін та платформ. Одну з конструкцій віброзахисного крісла зображено на рис. 2.16.

Для захисту від низькочастотних вібрацій використовують пружини 4, які забезпечують необхідну величину статичного стискання та низьку власну резонансну частоту системи. Амортизатор 1 вносить тертя у коливальну систему i пом’якшує передачу поштовхів та ударів завдяки забезпеченню в ньому нелінійної залежності сили тертя від швидкості деформації. Для забезпечення комфорту та захисту людини від високочастотної вiбpaцiї застосовуютья м’яке сидіння 2 та спинку 3.

Ефективною додатковою мірою захисту, наприклад для трактористів, є віброізолятори, що встановлюються між кабіною та рамою, а також між органами керування та кабіною.


                                                                

1-амортизатори; 2-сидіння; 3-спинка; 4-пружини.

1-фундамент; 2-підлога; 3-віброізолятори; 4-плити; 5-насосоагрегат; 6-гнучкі вставки; 7-пружні прокладки; 8-додаткова віброізоляція.

На рис. 2.17. показано, як типовий  випадок,  віброізоляцію насосної установки.

Насосний агрегат монтують на залізобетонній плиті завтовшки 100…250 мм, яка збільшує масу установки, що, своє чергою, призводить до  зниження  її власної резонансної частоти, а отже,  i до  зменшення  рівня вібрації самого агрегата. Плиту необхідно встановлювати на віброізолятори. Фундамент  не є обов’язковим – невеликі агрегати можна встановлювати прямо на підлогу або перекриття. Гнучкі вставки використовують для зменшення передачі вібрацій комунікаціями (у цьому разі трубопроводами), а також для роз’єднання в силовому відношенні насосної установки та приєднаних до неї трубопроводів. Гнучкі вставки є обовязковим складником частиною віброізоляції установки будь-якого розміру. В місцях прокладання трубопроводів через конструкції огородження будинків необхідно передбачати їх додаткову віброізоляцію від цих конструкцій. Також треба передбачати додаткову віброізоляцію трубопроводів  від підвісок на стелі за допомогою пружних прокладок.

Якщо технічними засобами не вдається зменшити рівень вібрації до норми, передбачають забезпечення працівників засобами індивідуального захисту. Засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) можна застосовувати і для всього тіла людини, так i окремо для ніг і рук. Як такі засоби використовують віброізолювальні рукавиці і віброізолювальне взуття, які мають пружні прокладки, що захищають працівника від впливу високочастотної місцевої вібрації. Ефективність таких рукавиць і взуття не дуже висока, бо товщина таких прокладок не може бути дуже великою. Через це вони не дають відчутного зменшення вібрацій на низьких частотах, а на високих (більш 100 Гц ) їх ефективність зменшується за рахунок хвильових властивостей тканин людського тіла. Засоби індивідуального захисту від шкідливого впливу загальної та локальної вібрації (взуття, рукавиці та ін.) повинні відповідати вимогам ГОСТ 12.4.024–76. «ССТБ. Обувь специальная виброзащитная» та ГОСТ 12.4.002–74 «ССБТ Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие технические требования». Для зниження впливу локальної вібрації, що діє під час роботи з перфораторами та відбійними молотками, використовують спеціальні пристрої до органів керування. Це можуть бути  пристрої з елементами пружності, які згинаються, стискуються або скручуються, або пристрої з телескопічними або шарнірними елементами.

2.8. ЗАХИСТ ВІД ВПЛИВУ  ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПОЛІВ

2.8.1. Основні поняття та характеристики електромагнітного поля

Електромагнітні поля (ЕМП)  це  особлива  форма  організації  матерії.  Як відомо, нашу  планету вже мільярди  років  пронизують  потоки  електромагнітних  випромінювань космічного,  навколоземного та земного походження.  Довжини  хвиль  електромагнітного  спектру   цих  випромінювань  лежать  у  діапазоні  від  десятих часток  міліметра  до  тисяч   кілометрів. Кожна  з  ділянок  цього   надзвичайно широкого  спектра  зіграла свою неповторну роль  у  розвитку  біосфери   Землі.   

Коротко зупинимося на характеристиці  основних складників  електромагнітної частини  біосфери  Землі (природного  та штучного електромагнітного фону) .

Електричне поле Землі.  Електричне  поле  Землі  спрямовано  нормально  до  земної  поверхні  (зарядженої  від’ємно відносно верхніх шарів атмосфери). Напруженість електричного  поля  у  поверхні  землі  Езем 130  В/м і зменшується з висотою  за  експоненціальним   законом  (на  висоті  9  км   Езем 5  В/м ).  Зміни  Езем  упродовж  року  схожі  за  характером  на  всій  земній  кулі: величини  Езем досягають  максимуму  в  січні – лютому (до 150…250 В/м) і  мінімуму   в  червні – липні  (100…120 В/м).  Добові  зміни  електричного  поля  атмосфери  пов’язані і з  сумарною, і з місцевою   грозовою  активністю  на  земній  кулі.

Магнітне поле Землі.  Напруженість  магнітного  поля  Землі  характеризують двома  складниками.  Горизонтальний  складник  максимальний  біля  екватора  (20…30 А/м)  і зменшується  в  напрямку   полюсів  (до  одиниць  А/ м).  Вертикальний  біля  полюсів  складає  50…60 А/м,  зменшуючись  у  напрямку  екватора  до  мізерної  величини. На  земній  кулі  існують  окремі  ділянка,   де  величина  вертикального  станика   набагато  вища (позитивні  аномалії)  або  нижча  (негативні аномалії)  середнього  значення.

ЕМП атмосфериків. Частотний спектр атмосфериків сягає від сотень герц до десятків мегагерц. Максимум інтенсивності їх перебуває поблизу 10 кГц і зменшується з частотою. Інтенсивність грозової діяльності завжди і скрізь мінімальна в ранкові часи і підвищується ближче до ночі. Під час спалахів на Сонці активність атмосфериків значно посилюється.

Радіовипромінювання Сонця і галактик. Спектр радіовипромінювання Сонця і галактик займає ділянку приблизно від 10 МГц до 10 ГГц. У спокійному стані інтенсивність сонячного випромінювання перебуває в межах від 10-10 до 10-8 Вт/м2.МГц. Під час спалахів випромінювання посилюється у декілька десятків разів. Спектра і інтенсивність радіовипромінювання галактик близькі до спектру та інтенсивності спокійного Сонця.

Складники частини ЕМП біосфери утворюють так званий природний  електромагнітний фон Землі.

ЕМП штучних джерел. До найпотужніший штучних джерел ЕМП радіочастотного діапазону передусім  належать  телевізійні станції та станції радіомовлення, системи космічного й стільникового зв’язку, радіолокаційні та радіорелейні станції та ін.  Інтенсивність радіовипромінювання таких штучних джерел безпосередньо залежить від потужності генераторів, частки енергії, переданої на випромінювання, а також від коефіцієнта спрямованої дії випромінювачів і відстані до випромінювачів. Інтенсивність антенних полів може змінюватися (залежно від перелічених чинників) від часток мікроватт до декількох ват на квадратний сантиметр, від сотень мікровольт до сотень вольт на метр. На інтенсивність радіовипромінювання штучних джерел мають також вплив  і так звані паразитні випромінювання апаратури, які визначаються  якістю їх екранування. Характерною рисою цього виду радіовипромінювання, на відміну від природного, є висока когерентність частотна і фазова стабільність, що означає також високу концентрацію, енергії в дуже вузьких ділянках спектра (наприклад, десятки герців для телеграфної, одиниці кілогерц для радіотелефонної, 1–2 кілогерц для радіолокаційної апаратури тощо).

Джерелами електростатичного поля та постійного магнітного поля є різноманітне виробниче та технологічне обладнання, в тому числі електромережі та електродвигуни постійного струму, магнітні пристрої та матеріали, відеотермінали електронно-обчислювальних машин на електронно-променевих трубках  та ін.  Джерелами електромагнітних полів промислової частоти є будь-яке електрообладнання та лінії електропередач, особливо високовольтні ЛЕП.

Класифікацію електромагнітних випромінювань за частотами наведено у табл. 2.19

Таблиця2.19

Класифікація електромагнітних випромінювань за частотами

Найменування частотного діапазону

Межі частотного діапазону

Межі хвильового діапазону

Статичні електричні

та магнітні поля

0 Гц

-

Інфранизькі, ІНЧ

0,3…3 Гц

1000 …100 Мм

Крайньонизькі, КНЧ

3…30 Гц

100 …10 Мм

Наднизькі, ННЧ

30…300 Гц

10…1 Мм

Звукові, ЗЧ

0,3…3 кГц

1000…100 км

Дуже низькі, ДНЧ

3…30 кГц

100…10 км

Низькі частоти, НЧ

30…300 кГц

10…1 км

Середні, СЧ

0,3…3 МГц

1…0,1 км

Високі частоті, ВЧ

3…30 МГц

100…10 м

Дуже високі, ДВЧ

30…300 МГц

10…1 м

Ультрависокі, УВЧ

0,3…3 ГГц

1…0,1 м

Надвисокі, НВЧ

3…30 ГГц

10…1 см

Надзвичайно високі, НЗВЧ

30…300 ГГц

10…1 мм

Гіпервисокі, ГВЧ

300…3000 ГГц

1…0,1 мм

Основні характеристики ЕМП і середовища його розповсюдження

Напруженість електричного поля (Е). Одиницею вимірювання напруженості електричного поля  (точніше, абсолютного значення  вектора Е) є вольт на метр [В/м].

Напруженість магнітного поля (Н). Одиницею вимірювання напруженості магнітного поля  (точніше, абсолютного значення  вектора Н) є ампер на метр [А/м].

Вектор Умова-Пойтінга ():

                    

      (2.48)

Вектор Умова-Пойтінга характеризує величину та напрямок енергії, яку переносить електромагнітна хвиля. Вектори ,і  утворюють праву трійку векторів (рис. 2.18).

 

 

    

  а)       б)

Рис.2.18. Просторове зображення векторів ЕМП: а – взаємна орієнтація векторів ,і ; б – електромагнітна хвиля з правою електричною поляризацією

Напрямок ЕМП у просторі визначається  орієнтацією  векторів ,і . Оскільки ці три вектори повязані між собою співвідношенням (2.48), то для завдання поля у просторі достатньо вказати напрямок двох векторів, за які приймають вектори  і . Площину, що проходить через вектори і , називають площиною поляризації. Відповідно розрізняють вертикально поляризовану і горизонтально поляризовану хвилю, а коли вектор  утворює з вертикаллю деякий кут  0<<90 – лінійно- або плоскополяризовану хвилю. Якщо ж хвиля утворена суперпозицією двох плоскополяризованих хвиль, площини поляризації яких утворюють кут, що дорівнює 90, і ці хвилі мають часовий зсув фаз, що дорівнює 90, то в такій хвилі вектор  обертатиметься навколо вектора  і окреслюватиме своїм кінцем при рівних амплітудах складових хвиль коло, за нерівних – еліпс. У цих випадках кажуть, відповідно, про кругову  та  еліптичну  поляризації.  Якщо,  дивлячись  на зустріч  хвилі,  обертання  вектора  відбувається за годинниковою стрілкою, то поляризацію вважають правою (рис. 2.18 б), якщо проти – лівою.

Надалі  розглядатимемо скалярну величину – потік вектора Умова-Пойтінга, що проходить через одиницю поверхні, перпендикулярної вектору , за одиницю часу, яку називатимемо густиною потоку енергії (ГПЕ). ГПЕ вимірюють у ватах на метр квадратний [Вт/м2]. Основними похідними одиницями є: [мВт/см2], [мкВт/см2] .

Комплексна діелектрична  проникність :

         ,                      (2.49)

де  = cos – дійсна частина комплексної діелектричної проникності, що характеризує діелектричні властивості середовища;

=sin = /  – коефіцієнт  за  уявної частини  комплексної діелектричної проникності, який пропорційний втратам енергії поля за рахунок наявності струмів провідності і називається коефіцієнтом електричних втрат в середовищі;

– питома провідність  середовища , [] ; [];

= 2f – кругова частота, [рад/с];

f – циклічна частота, [Гц ];

– кут електричних втрат.

Тангенс кута електричних втра :

 .    (2.50)

Тангенс кута електричних втрат, що дорівнює відношенню амплітуд щільності струму провідності і щільності струму зміщення, є мірою оцінки властивостей середовища за даної частоти. На різниці значень tg базується розподіл середовищ на діелектрики і провідники: якщо tg<<1 середовище вважають діелектриком, і в ньому мають перевагу струми зміщення; якщо tg>>1 – провідником, і в ньому має перевагу струм провідності; якщо tg1 – напівпровідником, і тоді струми зміщення і провідності порівняні між собою. З погляду електродинаміки розподіл середовищ на провідники та діелектрики великою мірою є відносним, оскільки питання про належність до одного з цих класів вирішується залежно від частоти поля. У тому величезному діапазоні частот, якими користується сучасна радіотехніка, властивості середовищ змінюються досить відчутно. Наприклад, морська вода і сухий грунт, котрі на низьких частотах є провідниками, на надвисоких частотах стають чітко виявленими діелектриками. Окрім того, не можна вважати незалежними від частоти також і такі характеристики середовища, як  і . Однак до межі дуже високих частот, доки коливання часток матерії ще далекі від своїх резонансів,  і можна вважати практично частотно незалежними.

Комплексна  магнітна  проникність :

,   (2.51)

де – дійсна частина комплексної магнітної проникності, що характеризує магнітні властивості середовища;

 – коефіцієнт за уявної частини комплексної магнітної проникності, що пропорційний втратам енергії поля в середовищі на перемагнічування і який називають коефіцієнтом магнітних втрат у середовищі;

– кут магнітних втрат.

За аналогією з tg розглядають tg = / – тангенс кута магнітних втрат в середовищі.

Комплексне хвильове число (комплексна постійна розповсюдження поля у даному середовищі):

,    (2.52)

де і  – дійсні функції от , , і ;

  – дійсна частина комплексного хвильового числа:

=  / = 2/,                              (2.53)

    – швидкість розповсюдження поля в середовищі, фазова швидкість [м/с]:

 ,                            (2.54)

  – довжина електромагнітної хвилі, [м]:

            = /f = Т ,                                   (2.55)

    – коефіцієнт за уявної частини комплексного хвильового числа, що називається коефіцієнтом поглинання енергії поля в середовищі (з урахуванням електричних і магнітних втрат) або коефіцієнтом затухання.

Якщо  хвиля  розповсюджується  в  діелектрику  ( tg << 1 )

.                  (2.56)

Оскільки величина   є  коефіцієнтом  згасання  (поглинання), то  відношення

          (2.57)

показує,  у  скільки  разів  зменшилась  амплітуда  хвилі  на  відстані  l.  Під  згасанням  Lз за  напруженістю  розуміють   величину,  що  знаходиться  як  натуральний  логарифм   або  двадцять  десяткових  логарифмів  цього  відношення.   В  першому  випадку  вона  вимірюється  в  неперах  [ Нп ],  а  в  другому – в  децибелах [ дБ ]:

[Неп],   [Дб].       (2.58)

Число  20 lge   8,69  дає  співвідношення  між  двома   одиницями  виміру.

У  вакуумі  фазова  швидкість:

   

тобто  дорівнює  швидкості  світла.

Тут: 0 (1/36)10-9 фарад  на  метр, [Ф/м] – електрична  стала,  що  має зміст діелектричної проникності  вакууму;

0 = 410-7  генрі  на  метр, [Гн/м] – маг нітна  стала, що має зміст магнітної  проникності  вакууму.

У середовищі  з  відносними  проникностями   r = / 0  і   r = /0  фазова  швидкість виявляється  в    разів  менша.

Комплексний  хвильовий  опір  середовища   :

.         (2.59)

В  середовищах  без  втрат  (=0  =0  ==  ==)  хвильовий  опір

                                    (2.60)

дійсний з  чого випливає  що електричне  і  магнітне  поля  коливаються  у  фазі.

У поглинальних  середовищах (0  0)  в  цьому  разі,  як  випливає  з  (2.59)  хвильовий  опір  комплексний  і вектори  E  i  H  зсунуті  між собою по  фазі  на  кут   .

Для  вакууму:    .              (2.61)

2.8.2. Методи розрахунків інтенсивності електромагнітних 

полів на робочих місцях

Інтенсивність ЕМП у довільній точці спостереження залежить від цілої низку чиників: від параметрів випромінювача (потужності випромінювання, довжини хвилі, відстані, діаграми спрямованості випромінювача), від ступеня впливу середовища поширення ЕМП, а також від розподілу поля поблизу точки спостереження, тобто від місцевих предметів. Найзручніше розділити ці фактори на дві групи: перша залежить від параметрів випромінювача і визначає інтенсивність ЕМП у точці вільного простору, що збігається геометрично з точкою спостереження; друга від умов поширення на трасі і розподілу поблизу землі, її враховують за допомогою поправочних коефіцієнтів до інтенсивності ЕМП у вільному просторі.

Такі методи розрахунку рівня ЕМП, як апертурний і струмовий,  дають змогу з достатньою точністю оцінити його рівень на робочих місцях, якщо точно задано вихідні дані.  Проте створити на їхній основі прості інженерні методики практично неможливо через такі вади цих методів:

великої кількості вихідних даних, необхідних для розрахунку;

складністю математичного апарата;

 високі вимоги щодо точності заданих вихідних даних.

На практиці більше використовують спрощені методи розрахунку, що дають змогу приблизно розраховувати інтенсивність ЕМП на робочих місцях.

Методика розрахунку інтенсивності опромінювання залежить від типу випромінювача та від того, в якій зоні випромінювача (ближній, проміжній, дальній) розташовано робоче місце.

Спочатку визначають межі зон випромінювача.

Для ізотропних випромінювачів: ближня зона (зона індукції) випромінювача  перебуває від нього на відстані

;

дальня зона – від випромінювача на відстані

(на практиці приймається ).

Для параболічних та круглих спрямованих випромінюючих антен 

; ,

де D  максимальний розмір (діаметр) розкривання антени.

Для  інших типів спрямованих випромінювальних антен

;,

де:  L1  і L2 - максимальні розміри розкривання антени.

Далі визначають, в якій зоні розташовано робоче місце, і для цієї зони розраховують напруженість електричного (Е, В/м) та магнітного (Н, А/м) полів або густину потоку енергії (ГПЕ, Вт/м2)  залежно від частотного діапазону роботи випромінювача.

Якщо визначають інтенсивність ЕМП у діапазоні f < 300 МГц, у якому нормуються напруженості Е і Н, то без урахування спотворення поля поблизу розрахункової точки від сторонніх предметів:

 напруженості Е и Н для ближньої  зони лінійного ізотропного випромінювача можна бути визначити за формулами:

Ебл =I·l/(2); (2.62)

Нбл = I·l/(4r2); (2.63)

де I – сила струму в провіднику (антені), А;

l – довжина провідника (антени), м;

 ω – кругова частота поля, (ω = 2f);

– діелектрична проникність середовища, Ф/м;

r – відстань від джерела випромінювання до робочого місця, м;

Напруженості Е і Н для дальньої  зони ізотропного або спрямованого випромінювача можна визначити за формулами:

Ед =/r,  (2.64)

Нд =/(4),  (2.65)

де Р – потужність випромінювання; Вт;  

σ – коефіцієнт підсилення антени (для ізотропного випромінювача σ=1);

r – відстань від джерела випромінювання до робочого місця, м.

Якщо визначають інтенсивність ЕМП у діапазоні f > 300 МГц, який нормується ГПЕ, то для ізотропних і направлених випромінювачів, без урахування спотворення поля поблизу розрахункової точки від сторонніх предметів і впливу землі, можна використати такі  формули:

 для ближньої зони - (спрямований випромінювач)

ГПЕ = ЗРсер /S;                       (2.66)

  

   для зони Френеля (проміжної зони) – (спрямований випромінювач) 

ГПЕпр =сер/S(rбл/r2);                       (2.67)

для дальньої зони - (спрямований  або  ізотропний випромінювач)

ГПЕд = Рсер/(4r2Lз);                      (2.68)

де Рсер – середня потужність випромінювання, Вт;

Р =P /Т;

P – потужність випромінювання в імпульсі, Вт;

τ – тривалість імпульса с;

Т – період повторення імпульсу, с;

S – площа випромінювання антени, м2;

r – відстань від джерела випромінювання до робочого місця, м;

σ – коефіцієнт підсилення антени ( для ізотропних випромінювачів σ=1);

  – затухання (ослаблення) ЕМП на шляху його розповсюдження.

Реальне середовище, у якому можливе опромінення людей ЕМП, завжди відмінне від вільного повітряного простору і передусім тим, що на деяких кінцевих відстанях від випромінювальної антени знаходяться: земля, виробничі будинки, різноманітне устаткування, прилади і самі люди. Всі вони мають електродинамічні властивості, відмінні від властивостей повітряного середовища, і таким чином суттєво впливають на поширення  електромагнітних хвиль у цьому середовищі,  відбиваючи, переломляючи і поглинаючи їх.

Щоб врахувати вплив землі на поширення  електромагнітних хвиль над нею, у формулу (2.68), відповідно до теорії розповсюдження  електромагнітних хвиль, вводиться коефіцієнт  F, що враховує зміну поля в точці прийому за рахунок складання прямого та відбитого електромагнітного поля:

                                      (2.69)

Коефіцієнт  F у загальному випадку є складною періодичною функцією багатьох змінних і використовувати його для інженерних розрахунків у загальному виді  досить важко. Проте для найбільш поширених на практиці окремих випадків, у разі виконання відповідних умов, формула для знаходження коефіцієнта  F набагато спрощується.

I. У разі дифузійного відбиття від негладкої поверхні землі (за великої висоти нерівностей, зокрема  трав’яного покриву), відбиття безпосередньо в напрямку на точку спостереження, особливо за вертикальної поляризації хвилі, невелике і умови поширення наближаються до умов у вільному просторі (F=1). У цьому разі можна користуватися формулою (2.68).

II. При відбитті від гладкої, рівної поверхні землі, коли виконується критерій Релея,   висота нерівностей поверхні землі,   кут між падаючим променем і поверхнею землі.

Існують чотири різні формули для визначення ГПЕ з урахуванням впливу землі:

1) для великих і  (де ha . висота антени над поверхнею землі, hс  висота розрахункової точки спостереження,   довжина хвилі, r  відстань) у точках максимумів функції F :

,                      (2.70)

де R = f(;) коефіцієнт відбиття радіохвиль від землі.

2) для   3 і  в точках максимумів функції F 

;     (2.71)

3) для малих і

           ;                                                     (2.72)

4) для малих і

                                        (2.73)

Ці формули дають змогу робити розраховувати інтенсивність ЕМП у заданій точці вільного простору з урахуванням впливу землі з задовільною точністю.

Спроби  розрахунку інтенсивності ЕМП з урахуванням впливу довільно розташованих поблизу розрахункової точки побічних предметів (радіоконтрастних середовищ), а також розрахунку інтенсивності ЕМП з урахуванням паразитного випромінювання поки що не призвели до задовільних результатів. Найкращим методом оцінки інтенсивності ЕМП у цих випадках досі залишається метод  вимірювання.

2.8.3. Дія електромагнітних полів на людину

Варіанти впливу ЕМП на біоекосистеми, включаючи людину, дуже різноманітні. Наприклад, це може бути  безперервне і переривчасте опромінення ЕМП, загальне і місцеве, комбіноване від кількох джерел і таке, що взаємодіє з іншими несприятливими факторами виробничого середовища, та  ін.

Механізми взаємодії ЕМП із живими організмами також дуже різноманітні і протікають вони на всіх рівнях: молекулярному, клітинному,  організмовому і популяційному. Розрізняють термічну (теплову) дію та морфологічні й функціональні зміни.

Внутрішньоклітинне і міжклітинне середовище мають питомий електричний опір, рівний 100…300 Омсм і відносну діелектричну проникність відн80. Оболонки (мембрани) клітин мають питомий поверхневий опір до 1 Омсм2 і питому поверхневу ємність 0,1…3 мкф/см2. Якщо таку тканину вмістити в постійне електричне поле, то вона тією чи іншою мірою поляризується; заряджені частки іони, які завжди наявні в рідких ередовищах тканин, внаслідок електролітичної дисоціації молекул пересуватимуться вздовж силових ліній поля в сторони полюсів, які мають  протилежні по відношенню до них заряди. Що стосується дипольних молекул, то вони також будуть відповідно орієнтовані. У змінних ЕМП електричні властивості живих тканин в основному залежать від частоти цих полів, причому зі зростанням частоти вони усе більш втрачають властивості діелектриків і отримують властивості провідників. Необхідно зазначити, що така зміна властивостей відбувається досить нерівномірно, що особливо видно на прикладі  залежності провідності м’язової тканини людини  від частоти, наведеної на  рис.2.19.

Рис.2.19. Залежність провідності м'язової тканини від частоти

Втрати енергії ЕМП на струми провідності та зміщення в тканинах організму людини під час її опромінення ЕМП призводить до виділення  тепла. Кількість тепла, що виділяється за одиницю часу в тілі людини із середньою питомою провідністю сер(Ом1см-1), під час впливу на неї роздільно електричного і магнітного складників ЕМП на частоті f (Гц), визначають такими залежностями:

.                        (2.74)

Наявність відбиття на межі повітря - тканина призводить до зменшення теплового ефекту на всіх частотах приблизно однаково. Значення коефіцієнта відбиття на межах поділу між деякими тканинами приведені в таблиці 2.20 

Таблиця 2.20

Значення коефіцієнта відбиття на межах поділу між деякими тканинами

Межа поділу

Частота, МГц

100

200

700

1000

3000

10000

24500

Повітря – шкіра

Шкіра – жир

Жир – мязи

0,758

0,34

0,355

0,684

0,227

0,351

0,623

-

0,3

0,57

0,231

0,26

0,55

0,19

-

0,53

0,23

-

0,47

0,22

-

З урахуванням   поглинута енергія дорівнюватиме

          ,                          (2.75)

де  Е0 = ГПЕ Sеф   енергія ЕМП, що падає на тіло людини;

    Sеф  ефективна поверхня тіла людини.

Глибина проникнення ЕМП углиб тканин залежить від резистивних і діелектричних властивостей тканин і від частоти (табл. 2.21.)

Таблиця 2.21

Глибина проникнення ЕМП у різні тканини в частках довжин хвиль

Тканина

Довжина хвилі , см

300

150

75

30

10

3

1,25

0,86

Головний мозок

Кришталик ока

Скловидне тіло

Жир

М’язи

Шкіра

0,012

0,026

0,007

0,068

0,011

0,012

0,028

0,03

0,011

0,0830,015

0,018

0,028

0,0560,019

0,12

0,025

0,029

0,064

0,098

0,042

0,21

0,05

0,056

0,048

0,05

0,054

0,24

-

0,066

0,053

0,057

0,0630,37

0,1

0,063

0,059

0,055

0,036

0,27

-

0,058

0,043

0,043

0,036

-

-

-

-

Існування між різноманітними тканинами організму ділянок із меншою діелектричною проникністю (радіоконтрастні ділянки) призводить до виникнення резонансів (стоячих хвиль великої амплітуди)  і, у кінцевому підсумку, до локальних нагрівань (мікронагрівів). Під час експериментальних опромінень ЕМП спостерігався і негативний, і позитивний градієнт зміни температури від поверхні у середину тіла людини. Якщо при цьому механізм терморегуляції тіла не спроможний розсіюванням надлишкового тепла запобігати перегріванню тіла, то виникає так званий тепловий ефект впливу ЕМП. Відомо, що перегрівання тіла негативно відбивається на функціональному стані організму людини, і підвищення його температури на 1°С і вище неприпустимо. У табл. 2.3 наведено мінімальні інтенсивності ЕМП різних частот, що викликають тепловий ефект.

Через знижене відвідення тепла від деяких органів, наприклад очі та тканини сім’яників,   ці органи тіла є найбільш уразливими для опромінення ЕМП.

Крім найпростіших фізико-хімічних механізмів впливу ЕМП, не менший вплив на організм людини  мають ефекти, засновані на біофізичних і фізіологічних механізмах дії ЕМП, що сумарно виявляються в так званих специфічних або інформаційних ефектах. Це кумуляційний, стимуляційний, сенсибілізаційний і дезадаптаційний ефекти.

Кумуляція накопичення сумарного ефекту в разі впливу тривалого або переривчастого опромінення ЕМП.

Сенсибілізація полягає у підвищенні чутливості організму щодо опромінення його ЕМП після попереднього слабкого опромінення.

Стимуляція  поліпшення під впливом ЕМП загального стану організму або чутливості окремих його органів. Наприклад, у разі нетеплових інтенсивностей може спостерігатися стимулювальна дія мікрохвиль на окремих частотах.

Дезадаптувальна дія ЕМП це зниження пристосовуваності організму під час його опромінення ЕМП до інших видів впливу негативних і шкідливих виробничих факторів, зокрема  шуму, рентгенівського випромінювання, теплового впливу тощо. Таким чином,  ЕМП за відповідних умов  може мати навіть стресову дію.

                                                                                                         Таблиця 2.22

Граничні інтенсивності ЕМП, що викликають тепловий ефект

у тканинах живих організмів

Частота (довжина хвилі)

Гранична інтенсивність

500 кГц

14,83 МГц

69,7 МГц

300 - 3000 МГц (дециметрові хвилі)

3 ГГц (10-сантиметрові хвилі)

10 ГГц (3-сантиметрові хвилі)

30 - 300 ГГц (міліметрові хвилі)

160 А/м, 8000 В/м, 17 Вт/см2

2500 В/м, 1,7 Вт/см2

200 В/м, II мВт/см2

40 мВт/см2, 380 В/м

10 мВт/см2, 190 B/м

5-10 мВт/см2, 135 - I90 В/м

7 мВт/см2, 170 В/м

На біологічні реакції людини мають вплив наступні  параметри ЕМП :

  •  інтенсивність;
  •  частота випромінювання;
  •  тривалість опромінення;
  •  модуляція сигналу;
  •  сукупність частот випромінювання;
  •  періодичність дії.

Сполучення цих параметрів у різних комбінаціях може давати  розрізнені наслідки щодо реакції  біологічного об'єкта,  який піддається опроміненню ЕМП.

Численні дослідження в галузі біологічної дії ЕМП дали змогу визначити найчуттєвіші системи організму людини: нервова, імунна, ендокринна і статева. Ці системи організму є критичними до впливу ЕМП і реакції цих систем потрібно обовязково враховувати в оцінюванні ризику впливу ЕМП.

У разі тривалої дії ЕМП функціональні зміни в організмі людини можуть проявлятися у вигляді головного болю, порушення сну, підвищеного стомлення, дратівливості, пітливості, випадіння волосся, болю у ділянці серця, зниження статевої потенції  та ін.

Варто мати на увазі, що біофізичні та фізіологічні механізми дії ЕМП  в умовах тривалого багаторічного впливу мають тенденцію накопичуватися в організмі людини. У результаті можливий розвиток віддалених наслідків, включаючи незворотні процеси у діяльності центральної нервової та серцево-судинної систем, рак крові (лейкози), пухлини мозку, гормональні захворювання, гіпотонія, брадикардія, захворювання печінки тощо.

Кількісно ризик дії електромагнітного поля на людину оцінюють величиною поглинутої її тілом електромагнітної енергії за одиницю часу (W, Вт), або питомої енергії, що поглинається  за одиницю часу на одиницю маси тіла, W, Вт/кг. Так, наприклад, для оцінки ризику дії електромагнітного поля від радіотелефонів і телефонів стільникового та супутникового зв’язку визначають потужність ЕМП, що поглинається на один кілограм мозку параметр SAR (Specific Absorbing Rate).

2.8.4. Нормування, контроль і вимірювання електромагнітних полів

Нормування ЕМП здійснюють згідно з: ГОСТ 12.1.006−84 „ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля”; ДСНіП № 239−96 „Державні санітарні норми і правила захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань”;  ДСНіП № 476-2002  „Державні санітарні норми та правила під час роботи з джерелами електромагнітних полів”; ГОСТ 12.1.002−84 ”ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах”; ГОСТ 12.1.045−84 „ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля»; СН № 1757−77 „Санітарно-гігієнічні норми допустимої напруженості електростатичного поля”; СН № 3206−85 „Санітарно-гігієнічні норми гранично допустимих рівнів магнітних полів частотою 50 Гц”.

Відповідно до цих  документів:

  •  постійні електричні та магнітні поля, а також змінні ЕМП частотою 50 Гц (промислової частоти) нормуються за інтенсивністю (напруженістю електричного Е та магнітного Н  полів); одиницею напруженості електричного поля  є вольт на метр (В/м), а магнітного поля – ампер на метр (А/м);
  •  електромагнітні поля радіочастотного діапазону з частотами 1 кГц – 300 МГц нормуються за  інтенсивністю (напруженістю електричного Е та магнітного Н  складника) і за енергетичним навантаженням електричних і магнітних полів з урахуванням часу впливу (ЕНЕ;ЕНН); одиницею напруженості електричного поля  є В/м, магнітного поля  − А/м. Енергетичне навантаження  – добуток квадрата напруженості ЕМП на час його впливу, яке має розмірність (В/м)2.год  для  електричного поля та (А/м)2˙год для магнітного поля;  
  •  електромагнітні поля радіочастотного діапазону з частотами 300 МГц  – 300 ГГц нормуються за інтенсивністю (густиною потоку енергії  ГПЕ) та енергетичним навантаженням  густини потоку енергії (ЕНГПЕ); одиницею виміру ГПЕ є Вт/м2 (можливі одиниці мВт/см2, мкВт/см2). Енергетичне навантаження – добуток ГПЕ падаючого випромінювання на час його впливу впродовж робочої зміни в годинах (год) і виражається в Вт.год/м2 (мВт.год/см2, мкВт .год/см2); у разі імпульсно модульованих випромінювань нормованим параметром, що характеризує інтенсивність впливу ЕМП, є середнє значення ГПЕ.

       Електростатичні поля. Гранично допустимий рівень (ГДР) електростатичного поля (Егд [кВ/м])  залежить від часу дії цього фактора на організм людини впродовж робочого дня (2.76):

 ,                                     (2.76)

де Егд (кВ/м) – гранично допустиме значення напруженості  електричного поля в контрольованій зоні;

   t (год) – час дії електростатичного поля на організм людини.

Нормування електростатичних полів на робочих місцях з відеодисплейними терміналами електронно-обчислювальних машин здійснюється відповідно до вимог ДНАОП 0.00-1.31-99 та ДСанПіН 3.3.2-007−98. Згідно з цими нормативними документами поверхневий електростатичний потенціал ВДТ не повинен перевищувати 500 В, а напруженість електростатичного поля на робочих місцях з ВДТ не повинна перевищувати 20 кВ/м.

Постійні магнітні поля. Гранично допустимий рівень (ГДР) постійного магнітного поля (Нгд, кА/м) впродовж робочого дня не повинен перевищувати 8 кА/м.

Для магнітних полів, що створюються випрямленим трифазним струмом, гранично допустимий рівень визначаються за формулою (2.77):

                                 ,                                                        (2.77)

де  Нгд (кА/м)    гранично допустиме значення напруженості магнітного поля;

     ЕННгд (кА2.год/м2) − гранично допустиме значення енергетичного навантаження впродовж робочого дня, яке  дорівнює 144 кА2год/м2;  

     Т (год) - час дії  магнітного поля, що створюється випрямленим трифазним струмом.

ЕМП промислової частоти. Згідно з існуючими нормами гранично допустимий рівень (ГДР) ЕМП промислової частоти (50 Гц) визначають  гранично допустимими значеннями напруженостей його електричного і магнітного складників, тобто електричного та магнітного полів, і це значення залежить від часу дії цього фактора на організм людини впродовж робочого дня.

Перебування в електричному полі промислової частоти напруженістю до 5 кВ/м включно допускається впродовж 8-годинного робочого дня.

За рівнях напруженості електричного поля промислової частоти від 5 до 20 кВ/м включно допустимий час перебування в ньому  визначається за формулою (2.78):

                                                                                       (2.78)

де Тпр (год) допустимий час перебування в електричному полі промислової частоти за заданого рівня напруженості електричного поля (Е) в контрольованій зоні, год.

Е (кВ/м) – напруженість електричного поля промислової частоти в контрольованій зоні.

За напруженості електричного поля промислової частоти від 20 до 25 кВ/м час перебування персоналу в контрольованій зоні не повинен  перевищувати 10 хвилин.

Перебування в електричному полі промислової частоти напруженістю понад 25 кВ/м без застосування засобів захисту заборонено.

Гігієнічні норми щодо гранично допустимих значень напруженості електричного поля на робочих місцях  персоналу, що за умовами роботи систематично (впродовж кожного робочого дня) перебуває в зоні дії електричного поля промислової частоти,  наведено  у табл. 2.23

                                                                                              Таблиця 2.23

Гранично допустимі напруженість електричного поля промислової частоти і допустимий час опромінення (ГОСТ 12.1.002−75)

Напруженість електричного поля промислової частоти, кВ/м

Припустимий час перебування людини

в електричному полі промислової частоти        впродовж однієї доби, хв.

Менш як 5

Від 5 до 10

Більш як 10 до 15

Більш як 15 до 20

Більш як 20 до 25

Без обмеження

Не більше 180

Не більше 90

Не більше 10

Не більше 5

Зазначені норми повинні виконуватися за додаткової умови: інший час доби людина повинна перебувати в місцях, де напруженість електричного поля не перевищує 5 кВ/м, а також унеможливлено вплив на організм людини електричних розрядів.

У разі необхідності визначення гранично допустимої напруженості електричного поля промислової частоти за заданого часу перебування в контрольованій зоні можна  використати формулу (2.79):

                                                 Егд= ,                                                       (2.79)

де Егд (кВ/м) припустиме значення напруженості електричного поля промислової частоти впродовж робочого дня;

     Т (год) регламентований час роботи в ЕМП промислової частоти.

Розрахунок за цією формулі допускається робити за часу роботи від 0,5 до 8 год.

У разі  перебування персоналу впродовж  робочого дня в зонах із різною напруженістю електричного поля промислової частоти загальний еквівалентний  час роботи  обчислюють за формулою (2.80):

  Текв= 8                                            (2.80)

де Текв(год) час, еквівалентний за біологічним ефектом  перебування в електричному полі промислової частоти  нижньої межі нормованої напруженості;

tЕ1, tЕ2…tEn(год)  час перебування в контрольованих зонах з напруженістю електричного поля промислової частоти  Е1, Е2 ...Еn;

ТЕ1Е2…ТEn(год) припустимий час перебування в електричному полі промислової частоти  для відповідних контрольованих зон.

Кількість контрольованих зон визначають перепадом рівнів напруженості електричного поля промислової частоти на робочому місці. Розбіжність у рівнях напруженості електричного поля у контрольованих зонах повинна бути не менш як 1 кВ/м.

Для магнітного поля промислової частоти гранично допустимі рівні його  напруженості за постійного впливу не  повинні перевищувати 1,4 кА/м впродовж робочого дня (8 год).

Час перебування людини в магнітному полі промислової частоти напруженістю понад 1,4 кА/м регламентується відповідно до табл. 2.24

                                                                                                                Таблиця 2.24

Допустимий час перебування людини в магнітному полі промислової частоти напруженістю більш як 1,4 кА/м

Час перебування персоналу, год

11

22

33

44

45

6

67

88

Напруженість магнітного поля, кА/м

6,0

4,9

4,0

3,2

2,5

2,0

1,6

1,4

Магнітна індукція, мТл

7,5

6,13

5,0

4,0

3,13

2,5

2,0

1,75

У разі локального впливу магнітного поля промислової частоти на кисті рук його гранично допустимий рівень  визначають за формулою (2.81):

                                  Нпд лок = Нпд заг ·5 ,                                                   (2.81)

де Нпд лок (A/м)  гранично допустимий рівень змінного магнітного поля частотою 50 Гц у разі локального впливу (кисті рук);

     Нпд заг (A/м)  гранично допустимий рівень змінного магнітного поля частотою 50 Гц у разі загального впливу (див. табл. 2.25).

ЕМП радіочастотного діапазону. Згідно з існуючими нормами гранично допустимий рівень (ГДР) ЕМП у діапазоні частот 1 кГц…300 МГц  визначають гранично допустимими значеннями напруженостей його електричного та магнітного складників, тобто електричного та магнітного полів, і це значення залежить від часу дії цього фактора на організм людини впродовж  робочого дня та гранично допустимого енергетичного навантаження і його визначають за формулами (2.82− 2.83):

                                           Егд =, (2.82)

                                              Нгд =,                                                (2.83)                         

де Егд(В/м)  і Нгд(А/м)  – гранично допустимі значення напруженості електричного і магнітного полів;

     Т (год) час впливу ЕМП;

     ЕНЕгд ((В/м)2.год) і ЕННгд ((А/м)2. год) – гранично допустиме  енергетичне навантаження впродовж  робочого дня відповідно для електричного та магнітного складників ЕМП .

                                                                                                        Таблиця 2.25

Максимально гранично допустимі значення Егд мах, Нгд  мах і   гранично допустимі значення  ЕНЕгд , ЕННгд для ЕМП радіочастотного діапазону

Параметри і одиниці виміру

Діапазон частот

1 − 10  кГц

10 − 60 кГц

   0,06 − 3 МГц

3 − 30 МГц

 30 − 300 МГц

Егд мах, В/м

1000

          700

           500

         300

           80

ЕНЕгд, (В/м)2 год

120 000

        40 000

        20 000

        7000

          800

Нгд мах, А/м

75

           57

            50

            -

           3,0*

ЕННгд, (А/м)2 год

675

          390

          200

            -

           0,72*

 * Примітка: гранично допустимий рівень енергетичного навантаження магнітного поля поширюється на діапазон частот 30 − 50 Мгц.  

Максимально гранично допустимі значення Егд мах, Нгд мах і гранично допустимі значення  ЕНЕгд , ЕННгд   наведено в табл. 2.26, а в табл. 2.27 наведено значення гранично допустимих рівнів напруженості електричного (Егд) і магнітного (Нгд) складників залежно від часу дії ЕМП радіочастотного діапазону.

Гранично допустимі рівні напруженості електричного (Егд) та магнітного (Нгд) складників імпульсних електромагнітних полів (ІЕМП) у спектральному діапазоні частот до 1000 МГц на робочих місцях персоналу також визначають виходячи з гранично допустимого енергетичного навантаження (ЕНЕгд , ЕННгд) і часу впливу за формулами 2.82−2.83. Максимально гранично допустимі значення Егд мах, Нгд мах і гранично допустимі значення  ЕНЕгд , ЕННгд    необхідно визначати за  даними табл. 2.27

Таблиця 2.26

Гранично допустимі рівні напруженості електричного (Егд) і магнітного (Нгд) складників   залежно від часу  дії ЕМП радіочастотного діапазону

Час перебування персоналу в зоні дії ЕМП, год

Егд, В/м

Нгд, А/м

1 1−10

 кГц

110−60ккГц

00,06−3

 МГц

33−30

  МГц

330−300МГц

11−10 кГц

110−60

   кГц

00,06−3

 МГц

330−50

 МГц

8

120

70

50

30

10

9,0

7,0

5,0

0,30

7

130

75

53

32

11

9,8

7,5

5,3

0,32

6

140

82

58

34

12

10,6

8,1

5,8

0,34

5

155

90

63

37

13

11,6

8,8

6,3

0,38

4

175

110

71

42

14

13,0

9,9

7,1

0,42

3

200

115

82

48

16

15,0

11,4

8,2

0,49

2

250

140