Лекция пятый. ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Вредные энергетические воздействия, генерируемые технически­ми системами, образуют в жизненном пространстве техносферы опасные зоны, где не реализуется соотношениеОдно­ временно с опасными зонами в жизненном пространстве существуют зоны деятельности и пребывания человека: в условиях производст­ва - это рабочая зона, рабочее место, в быту - зона жилища, город­ская среда.

Варьируя взаимным расположением опасных зон и зон пребыва­ния человека в пространстве, можно существенно влиять на решение задач по защите человека и окружающей среды от негативного энер­гетического воздействия.

Радикальным способом обеспечения безопасности является за­щита расстоянием - вариант взаимного расположения зон пребыва­ния и действия негативных энергетических факторов путем разведе­ния в пространстве опасных зон и зон пребывания человека. Защита расстоянием реализуется при дистанционном управлении, наблюде­нии и пребывании. Разводить опасные зоны и зоны пребывания че­ловека можно не только в пространстве, но и во времени, реализуя че­редование периодов действия опасностей и периодов наблюдения за состоянием технических систем.

К сожалению, защита расстоянием не всегда возможна на прак­тике. Для обеспечения безопасности человека в этих случаях ис­пользуют:

совершенствование опасных энергетических источников с целью максимального снижения генерируемых ими опасностей, что не только снижает уровни опасности, но и сокращает размеры опасной зоны;

Рис. 18.1. Варианты использования экобиозащитной техники для снижения вредных энергетических воздействий: 1 - устройства, входящие в состав источника воздействий; 2 - устройства, установленные между источником и зоной деятельности; 3 - устройства для зашиты зоны деятельности; 4- средства индивидуальной зашиты человека; ΒΦ - вредный фактор

введение защитных средств (экобиозащитная техника) для изоля­ции зоны пребывания человека от негативных воздействий;

применение средств индивидуальной защиты человека от опасно­стей.

Для ограничения вредного воздействия на человека и среду оби­тания к технической энергетической системе предъявляются требо­вания по величине энергетических загрязнений в виде предельно допустимых излучений вереду обитания. Величины предельных из­лучений находят, исходя из предельно допустимых уровней (ПДУ) воздействия энергетического загрязнения и расстояния между источ­ником излучения и зоной пребывания человека.

Если совершенствованием технических систем не удается обеспе­чить предельно допустимые воздействия на человека в зоне его пре­бывания, то необходимо применять экобиозащитную технику в виде различных поглощающих энергию ограждений, экранов, защитных боксов (рис. 18.1).

В тех случаях, когда возможности экобиозащитной техники кол­лективного пользования ограничены и не обеспечивают значений ПДУ в зонах пребывания людей, для защиты при меняют средства ин­дивидуальной защиты.

При решении задач защиты выделяют источник, приемник энергии и защитное устройство (рис. 18.2), которое уменьшает до допустимых уровней поток энергии к прием­нику.

Защитное устройство (ЗУ) обладает спо­собностями отражать, поглощать, быть прозрачным по отношению к потоку энергии. Из общего потока энергии W+, поступающего к ЗУ, часть A_a поглощается, часть W - отражает­ся и часть W~ - проходит сквозь ЗУ.

Р и с. 18.2. Энергетиче­ский баланс защитного устройства (ЗУ)

Тогда ЗУ можно охарактеризовать следующими энергетическими коэффициентами: коэффициентом поглощения α=Wa/W+, коэф­фициентом отражения ρ = W-/W+, коэффициентом передачи τ= W-/W+.

При этом выполняется равенство

(18.1)

Сумма α + τ = 1 - ρ = ν (где ν = W_v/W+) характеризует неотра­женный поток энергии W_v, прошедший в ЗУ.

Если α = 1, то ЗУ поглощает всю энергию, поступающую от ис­точника; при р = 1 ЗУ обладает 100 %-й отражающей способностью, а равенство τ = 1 означает абсолютную прозрачность ЗУ, т. е. энергия проходит через устройство без потерь.

Принципы защиты:

1) защита осуществляется за счет отражательной способности ЗУ, ρ → 1;

2) защита осуществляется за счет поглощательной способности ЗУ, α → 1;

3) защита с учетом свойств прозрачности ЗУ, τ → 1.

На практике принципы комбинируют, получая различные мето­ды защиты. Наибольшее распространение получили методы защиты изоляцией и поглощением.

Методы изоляции используют тогда, когда источник и при­емник энергии, являющийся одновременно объектом защиты, рас­полагаются с разных сторон от ЗУ (рис. 18.3).

В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником, т. е. выполнение условия τ → 0. При этом можно выделить два основных метода изоляции: метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет поглощения энергии ЗУ, т. е. условие τ → 0 обеспечивается условием α → 1 (см. рис. 18.3, а), и метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет высокой отражательной способности ЗУ, т. е. условие τ → 0 обеспечивается условием р → 1 (см. рис. 18.3, б).

Р и с. 18.3. Методы изоляции при расположении источника (И) и приемника (П) с разных сторон от защитного устройства (ЗУ): а - энергия поглощается; б - энергия отражается

Рис. 18.4. Методы поглощения при расположении источника (И) и приемни­ка (П) с одной стороны от защитного устройства (ЗУ): а - энергия отбирается; б - энергия пропускается

В основе методов поглощения лежит принцип увеличения потока энергии, прошедшего в ЗУ (рис. 18.4), т. е. достижения усло­вия ν Различают два вида поглощения энергии ЗУ: поглощение энергии самим ЗУ за счет ее отбора от источника в той или иной фор­ме, в том числе в виде необратимых потерь, что характеризуется ко­эффициентом α (см. рис. 18.4, а), и поглощение энергии в связи с большой прозрачностью ЗУ, что характеризуется коэффициентом τ (см. рис. 18.4, б).

Так как при ν → 1 коэффициент ρ → 0, методы поглощения при­меняют для уменьшения отраженного потока энергии; при этом источник и приемник энергии обычно находятся с одной стороны от ЗУ.

При рассмотрении распространения колебаний наряду с коэффи­циентом α используют коэффициент потерь η, который характеризу­ет количество энергии рассеянной ЗУ:

(18.2)

где W_{s и} E_s - средние за период колебаний Т мощность потерь и рас­сеянная за то же время энергия; w = 2к/Т - круговая частота; ε - энергия, запасенная системой.

Качественная оценка степени реализации целей защиты может осуществляться двумя способами:

1) определяют коэффициент защиты K_w в виде отношения

(18.3)

2) определяют коэффициент защиты в виде отношения

(18.4)

Эффективность защиты (дБ) оценивают по соотношению

(18.5)

Выбор методов защиты от энергетических воздействий зависит от вида и формы проявления энергии. При защите от механических и акустических колебаний основными методами снижения уровня их воздействия являются уменьшение энергетических параметров в ис­точнике, оптимальная ориентация источника колебаний относитель­но объекта воздействия, поглощение части генерируемой энергии ко­лебаний, уменьшение энергии колебаний на пути их распростране­ния от источника путем изоляции, экранирования и демпфирования, защита расстоянием и временем, проведение организационно-тех­нических и социально-реабилитационных мероприятий.

Защита от вибрации в промышленности и в окружающей среде осуществляется воздействием на источник вибрации путем сниже­ния вибрации на пути ее распространения, применением соответст­вующей организации труда, использованием средств индивидуаль­ной защиты, проведением лечебно-профилактических мероприятий.

В число методов защиты от ЭМП и ионизирующих излучений в окружающей среде входит защита расстоянием, экранирование, час­тичное поглощение мощности излучения, снижение уровня энерге­тического воздействия путем рассеяния и отвода части энергии от места ее локализации в окружающую среду. К основным инженер­но-техническим мероприятиям относятся уменьшение мощности из­лучения непосредственно в источнике и электромагнитное экрани­рование.