Основные светотехнические характеристики
Основные характеристики освещения делятся на количественные и качественные. К количественным относятся освещённость, световой поток, яркость; к качественным – фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации, ослепленность и т.д.
Световой поток – мощность лучистой энергии, оценивается по световому ощущению, которое испытывает глаз. За единицу светового потока принят люмен (лм).
Освещённость (Е) – плотность светового потока на освещаемой поверхности:
, (2.1)
где dS – площадь поверхности, на которую падает световой поток. За единицу освещённости принят люкс (лк).
Световой поток F определяется как мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, которое она производит на человеческий глаз.
Световой поток определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, поскольку ее измерение основывается на зрительном восприятии.
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается, характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности, значения которого лежат в пределах от 0,02 до 0,95.
При коэффициенте отражения поверхности более 0,4 фон считается светлым; от 0,2 до 0,4 – средним, менее 0,2 – темным.
Контраст объекта с фоном (К) характеризуется отношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия, пятно, трещина, или другие элементы, которые требуются различить в процессе работы) и фона. Контраст определяется по формуле
(2.2)
где Lф и Lо – яркость соответственно фона и объекта. Контраст объекта с фоном считается большим при значениях К > 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости); средним при К от 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при К < 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).
2.8 Нормирование искусственного и естественного освещения
Гигиенические нормативы для различных зрительных работ регламентируются строительными нормами и правилами СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» (табл. П1.10, П1.11).
Все виды работ делятся на разряды и подразряды в зависимости от наименьшего эквивалентного размера объекта различения. Чем меньше этот размер, тем более высока точность и напряженность зрительной работы. Подразряд учитывает фон (светлый, средний, темный) и контраст объекта с фоном (малый, средний, большой). При естественном освещении нормируется минимальное значение к.е.о., %.
К.е.о. – отношение естественной освещенности, создаваемой естественным светом в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения, к значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода.
При нормировании естественного освещения учитываются следующие факторы:
– степень напряженности (разряд зрительной работы);
– вид освещения;
– коэффициент светового климата.
При искусственном освещении нормируется минимальное значение освещенности, Е, люкс (лк). При этом учитывается такие факторы:
– степень напряженности (разряд зрительной работы);
– характеристика фона, контрастность различения объекта и фона (подразряд зрительной работы);
– вид освещения (общее или комбинированное (сочетание общего и местного));
– вид источников освещения (газоразрядные лампы или лампы накаливания).
Для исключения частой переадаптации зрения из-за неравномерной освещённости в помещении при системе комбинированного освещения необходимо, чтобы светильники общего освещения создавали не менее 10% нормированной освещённости.
2.9 Действие шума на организм человека, нормирование и мероприятия по защите
Шум – совокупность звуков, оказывающих на человека раздражающее, отвлекающее или вредное воздействие. Звук – это воспринимаемые человеческим слухом изменения давления.
Единицей измерения звукового давления служит 1 паскаль (1 Па), соответствующий примерно 10-5 атмосферы. Самый слабый звук, обнаруживаемый нормальным слухом здорового человека соответствует 20 мкПа. Для избежания применения больших и ненаглядных чисел в акустике пользуются логарифмической шкалой децибел (дБ), определяемой уровнем звукового давления. Значению 20 мкПа соответствует уровень 0 дБ.
Причинами производственного шума могут быть как особенности технологического процесса (ударные, механические и гидромеханические), так и дефекты конструкций, элементов оборудования, его монтажа и сборки, увеличенные зазоры в узлах и элементах. Так же шумы могут быть следствием вибрации элементов оборудования.
Воздействуя на кору головного мозга, шум оказывает раздражающее действие, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание, заменяет психические реакции, приводит к снижению слуха. Эти вредные последствия шума выражены тем больше, чем сильнее шум и чем продолжительнее его действие. Это повышает вероятность несчастного случая, а так же приводит к возникновению профессиональной болезни – тугоухости. Действие шума на организм человека, его восприятие сопровождается и так называемой «следовой реакцией». Суть ее в том, что когда контакт человека с шумом прекращается, физиологическое воздействие продолжается иногда до 1,5-2 ч. Воздействие интенсивного импульсного или ударного шума может привести к механическому повреждению барабанной перепонки уха – производственной травме. Таким образом, шум может быть как вредным, так и опасным производственным фактором.
Нормируемыми величинами являются предельно допустимые уровни (ПДУ) звукового давления в децибелах (дБ) (для оценки постоянных шумов) и предельно допустимые уровни звука, дБА (децибелы по шкале А шумомера) для ориентировочной оценки и постоянного, и непостоянного шума. Нормативные требования изложены в СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» (табл. П1.12, П1.13).
При нормировании шума учитываются следующие факторы:
-временная характеристика: постоянный и непостоянный шум (уровень изменяется в течение 8-часового рабочего дня (рабочей смены) более чем на 5 дБА (децибелы по шкале А);
-частота, Гц. Весь диапазон частот делится на октавные полосы, где значение нижней граничной частоты в два раза больше верхней. Каждая полоса характеризуется стандартной среднегеометрической частотой. Для ориентировочной оценки и постоянного, и непостоянного шума норма дается на частоте 1000 Гц в дБА, для оценки постоянного шума нормы даются на стандартных среднегеометрических частотах 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. С ростом частоты (более неприятный шум) предельно допустимые уровни уменьшаются;
-характер работы (наименьший уровень звукового давления должен быть обеспечен при работах умственного характера, требующих сосредоточенности и концентрации внимания).
Мероприятия по защите от шума:
1. Снижение шума в источнике возникновения:
– улучшение конструкции машин и механизмов;
– замена металлических деталей, корпусов на пластмассовые;
– замена ударных технологических процессов на безударные (например, клепка-сварка; штамповка-прессование);
– нанесение смазки на трущиеся детали.
2. Ослабление шума на путях передачи:
– звукоизоляция;
– звукопоглощение.
3. Рациональная планировка производственных объектов.
4. СИЗ (ушные вкладыши, наушники, шлемофоны).
5. Лечебно-профилактические мероприятия:
– применение функциональной музыки;
– медицинские осмотры;
– комнаты акустической разгрузки.
Самым эффективным является метод снижения шума в источнике возникновения, хотя это и связано с наибольшими затратами.
При невозможности ослабления шума в источнике его образования применяют методы снижения на пути распространения (звукоизоляция, звукопоглощение).
Звукоизоляция является наиболее эффективным способом. Звукоизолирующая конструкция служит для того, чтобы не пропускать шум из одного помещения в другое. Основной эффект обусловливается отражением звука от преграды. Изоляция шума, распространяющегося по воздуху, производится путем устройства ограждающих конструкций (кожухов, перегородок, перекрытий и т.д.) и устранения косвенных путей распространения звука (отверстий, щелей и т.п.). Изоляция шума, распространяющегося по конструкции здания, осуществляется устранением жесткой связи источника шума с конструктивными элементами здания и уменьшением проводимости шума в материале конструкции. Звукоизолирующая способность преграды резко возрастает при увеличении ее массы и резко падает при совпадении частоты звука с частотой собственных колебаний преграды. Для повышения звукоизолирующей способности ограждений применяют двухслойные конструкции, жесткие поверхности которых разделены воздушным промежутком.
Хорошими проводниками звука являются трубопроводы. Перенесенная по трубопроводам звуковая энергия передается на значительные расстояния и излучается в защищаемые от шума помещения. Изоляция трубопроводов достигается устройством в них гибких вставок, рассчитанных на требуемое давление. Длины гибких вставок должны быть не менее 70-90 см. Места прохода труб через перекрытия и стены тщательно изолируются путем устройства упругих прокладок из слоя асбеста, войлока, минеральной ваты и т.д.
Если шумные агрегаты не могут быть звукоизолированы, то следует предусматривать звукоизолированные кабины для обслуживающего персонала, которые представляют собой отгороженный пульт дистанционного управления. Окна кабины выполняются с двойным остеклением из утолщенного стекла и обеспечивают необходимый обзор; двери должны иметь тамбур; вводы кабелей и трубопроводов должны быть тщательно герметизированы; внутренние поверхности желательно облицевать звукопоглощающим материалом.
Звукопоглощение применяют для уменьшения количества отраженных звуковых волн в помещении, где расположен источник шума. Величину звукопоглощения можно увеличить за счет большей площади ограждающих поверхностей или за счет увеличения звукопоглощающей способности используемых для облицовки поверхностей материалов.
2.10 Влияние вибрации на организм человека, ее нормирование и методы защиты
Вибрация – механические колебания, которые передаются телу человека, беспокоят его или наносят вред его здоровью.
Источниками вибрации могут быть вращающиеся элементы машин, у которых ось вращения и центр масс не совпадают (например, CD-ROM в приводе компьютера или деформированный вал в автомобиле), динамические нагрузки на механические системы, механизмы, вибрация которых обусловлена принципом их действия (например, пневмоинструмент, прессы, перфораторы) и т.д.
Вредное действие вибрации на человека определяется не столько внешним механическим воздействием, сколько резонансными явлениями, возникающими в теле человека. Тело является сложной механической системой. Из-за его неоднородности разделяют как общую резонансную частоту, так и собственные частоты колебаний отдельных органов. Степень воздействия зависит как от параметров вибрации (частоты, амплитуды, продолжительности воздействия, места приложения и направления вектора воздействия), так и от общего функционального состояния организма.
Вибрация воздействует на внутренние органы человека, вызывая спазм сосудов (приводя к нарушению кровоснабжения отдельных органов), на нервные окончания, на мышечные и костные ткани, вызывая деформацию и нарушение подвижности суставов.
Действие постоянной вибрации приводит к профессиональному заболеванию – вибрационной болезни. Основные ее симптомы: головная боль; раздражительность; плохой сон; быстрая утомляемость; непостоянные в начале заболевания боли и слабость в кистях рук; ломота; судороги и сведение пальцев; гипертония; изменения со стороны центральной нервной системы. Вибрационная болезнь возникает постепенно, ее симптомы усиливаются с течением болезни. Лечение виброболезни длительно, больные лишаются трудоспособности.
Действие низкочастотных вибраций и сотрясений проявляется в виде заболеваний периферической нервной системы (невриты, радикулиты), а так же заболеваний желудочно-кишечного тракта.
Нормируемыми характеристиками вибрации являются среднеквадратические значения виброскорости ( 
), м/с, или виброускорения ( 
), м/с2, а так же их логарифмические уровни в децибелах (дБ). Предельно допустимые значения для производственных и административно-управленческих помещений приведены в табл. П1.14, П1.15.
При нормировании вибрации учитываются следующие факторы.
1. Способ передачи вибрации (локальная и общая). Общая вибрация передается на все тело человека, локальная воздействует на отдельные части тела.
2. Частота, Гц; допустимые значения виброскорости или виброускорения даются в стандартизованном диапазоне на следующих среднегеометрических частотах октавных полос:
-для общей вибрации: 2, 4, 8, 16, 31.5, 63 Гц;
-для локальной вибрации: 2, 4, 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000.
3. Направление действия (горизонтальная, вертикальная). Системы координат в этом случае выбираются по-разному для общей и для локальной вибрации, что показано на рис. П1.13.
4. Источник. В зависимости от него общая вибрация подразделяется на категории: 1 – транспортная, 2 – транспортно-технологическая, 3 – технологическая, 3а – на постоянных рабочих местах, 3б – на рабочих местах в служебных помещениях, 3в – на рабочих местах в помещениях, где нет источников вибрации, 3г – на рабочих местах работников умственного труда.
5. Продолжительность и уровень воздействия: постоянная (контролируемый параметр в течение интервала времени изменяется не более чем в 2 раза) и непостоянная вибрация.