Освітлення

Раціонально виконане освітлення виробничих приміщень позитивне впливає на психофізіологічний стан працюючого. Освітлення, тобто видиме випромінювання, це електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі 0,38 - 0,76 мкм.

Освітлення характеризується кількісними і якісними показниками.

До кількісних показників відносяться: світ­ловий потік, сила світла, освітленість, яскравість.

Світловий потік Ф – це потужність променевої енергії, що оцінюється за світловим відчуттям, яке сприймається людським оком. За одиницю світлового потоку прийнято люмен (лм).

Сили світла І -це просторова або кутова щільність світлового потоку, тобто світловий потік Ф, віднесений до тілесного кута ω, в якому він випромінюється:

І = Ф / ω. (2.3)

За одиницю сили світла прийнято кандела (кд).

Освітленість Е - це відношення світлового потоку, який падає на елемент поверхні, до площі S цього елемента, тобто це поверхнева щільність світлового потоку:

Е = Ф / S. (2.4)

За одиницю освітленості прийнято люкс (лк), тобто освітленість поверхні S = 1 м² при світловому потоці Ф = 1 лм, який падає на неї.

Яскравість L – це поверхнева щільність сили світла:

L = I /S. (2.5)

За одиницю яскравості прийнято ніт = кд/м².

Світловий потік та сила світла є характеристиками джерела світла, а освітленість та яскравість характеризують робочу поверхню.

До якісних показників відносяться: фон, контраст об'єкту з фоном, коефіцієнт пульсації освітленості, видимість, показник осліпленості та ін.

Фон– це поверхня, на якій відбувається розрізнення об'єкту. Фон характеризується здатністю поверхні відбивати падаючий на неї світловий потік. Фон характеризується коефіцієнтом відбиття ρ, який можна визначити таким чином:

ρ = Ф_від./Ф_пад., (2.6)

де Ф_від.-– відбитий від поверхні світловий потік, лк;

Ф_пад.– падаючий на поверхню світловий потік, лк.

Якщо ρ >0,4 – фон світлий;

ρ = 0,2-0,4 – фон середній;

ρ < 0,2 – фон темний.

Контраст об'єкта з фоном- це ступінь розрізнення об'єкту та фону, що характеризується співвідношенням яскравостей об'єкту та фону; характеризується коефіцієнтом контрасту k, який визначається за формулою:

k = (L_об – L_ф)/L_об (якщо L_об > L_ф), (2.7)

де L_об – яскравість об'єкту, нт;

L_ф – яскравість фону, нт.

Якщо k > 0,5 – контраст великий (об'єкт чітко виділяється на фоні);

k = 0,2-0,5 – контраст середній (яскравість об'єкту і фону значно відрізняються);

k < 0,2 – контраст малий (об'єкт слабо примітний на фоні).

Коефіцієнт пульсації освітленості k_Е – це критерій глибини коливань освітленості в результаті змін в часі світлового потоку (залежить від типу ламп)

K_E = 100 (E_max –E_min) /(2Е_сер.), % (2.8)

де E_max, E_min, Е_сер – максимальне, мінімальне та середнє значення освітленості за період коливань, лк.

Видимість V – характеризується здатністю ока сприймати об'єкт та залежить від фактичного та порогового контрасту:

V = K_ф /K_пор., (2.9)

де K_ф – фактичний контраст;

K_пор. – пороговий контраст (K_пор.= 0,01 – найменший контраст, що сприймається органом зору).

Показник осліпленості Р_о – це критерій оцінки осліплювальної дії освітлювальної установки:

Р_о = 1000 , (2.10)

де V₁ - видимість об'єкта при екрануванні блискучих джерел;

V₂ – видимість об'єкта при наявності блискучих джерел у полі зору.

Для освітлення виробничих приміщень використовують

- природне освітлення (створюється світлом неба прямим і відбитим);

- штучне, яке здійснюється лампа­ми розжарювання та газорозрядними лампами;

- змішане, при якому природне освітлення доповню­ється штучним.

Згідно з СНіП ІІ-4-79 „Природне і штучне освітлення” нормуються природне, штучне та змішане освітленні залежно від характеру зорової роботи. Встановлено 8 розрядів зорової роботи, з урахуванням найменшого розміру об'єкта, що розрізняється.

Штучне освітлення має три системи: загальну, місцеву та комбіновану, яка є сумою рівнів загального та місцевого освітлень. Штучне освітлення поділяється на робоче, аварійне, евакуаційне, охоронне. Критерієм оцінки штучного освітлення є показник освітленості, лк. Для розрахунку штучного освітлення використовують три методи: світлового потоку, точковий та питомої потужності.

Природне освітлення має теж три системи: бокову, верхню та верхньо-бокову, яка є сумою рівнів верхнього та бокового освітлень. Критерієм оцінки природного освітлення є коефіцієнт природного освітлення КПО (е), %., який можна розраховувати двома методами – прямим (замір приладом) та непрямим (згідно нормативним документам). За одним методом КПО визначається відношенням освітленості у певній точці приміщення Е_в до зовнішній освітленості (під відкритим небом) Е_з, виражений у відсотках. Тобто КПО показує, яку частину зовнішнього дифузійного світла небосхилу становить освітлення в певній точці всередині приміщення з урахуванням нормування характеру зорової роботи.

. (2.11)

Згідно другого методу, природне освітлення залежить від розташування приміщень у світло-кліматичній зоні, бо на природне освітлення впливає кількість сонячних днів у році, а також стійкість снігового покриву. В чинних СНіП ІІ-4-79 нормативні значення КПО наведені для ІІІ світлового поясу. Для приміщень, які розташовані в І, ІІ, IV та V поясах, коефіцієнт природного освітлення визначається наступним чином:

, (2.12)

де – нормоване значення КПО для ІІІ поясу світлового клімату;

m – коефіцієнт світлового клімату, який може змінюватися від 0,8 до 1,2 (для України m = 0,9);

с – коефіцієнт сонячності клімату, який залежить від орієнтації будівлі відносно сторін світу (на схід-захід - 0,75; на південь - 0,7; на північ - 0,95).

Створення у виробничих приміщеннях якісного та ефективного освітлення можливе за умови використання раціональних освітлювальних пристроїв, які являють со­бою сукупність джерела світла (лампи) і освітлювальної арматури.

Шум

Шум – це поєднання звуків різної частоти і різного звукового тиску. З фізичної точки зору звук є механічними коливаннями пружного середовища.

Акустичні коливання в діапазоні 16 Гц-20 кГц сприймаються людиною як звукові, з частотою менше 16 Гц називаються інфразвуковими, вище 20 кГц – ультразвуковими, вище Гц – гіперзвук.

Якщо якесь джерело імпульсно впливає на повітряне середовище, то в просторі перед джерелом підвищиться атмосферний тиск, утворюється згусток повітря. Цей згусток починає розповсюджуватися із швидкістю звуку. За згустком утворюється розрідження. Якщо джерело впливає на середовище з частотою f, Гц, то з'являється звукова хвиля з частотою f, Гц, яка є чергуванням згустків і розріджень повітря. Область простору, в якому розповсюджуються звукові хвилі, називається звуковим полем. Перевищення тиску над атмосферним в областях стислого повітря називається звуковим тиском Р, Па.

Звукова хвиля, що має тиск Р, впливає на органи слуху з інтенсивністю:

, Вт/м² (2.13)

де ρ – щільність середовища, г/м³;

с – швидкість звуку, м/с.

Шум нормується ГОСТ 12.1.003-83 „Шум. Загальні ви­моги безпеки” (змін. 1989) та „Санітарними нормами допустимих рівнів шуму на робочих місцях”. Документи надають класифікацію шумів по спектру – на широкосмугові та тональні, а за часовими характеристиками – на постійні та непостійні. Непостійні шуми найбільш характерні для сучасного виробництва.

Для нормування шуму прийнятий фізіологічний показник – рівень інтенсивності звуку L_і або рівень звукового тиску L_р на основі фізіологічного закону Вебера-Фехнера. Згідно цього закону, людина сприймає дію звукового тиску або інтенсивності звуку в логарифмічному масштабі відносно свого порогу чутності, тобто

L_i = 10 lg(I /I₀), (2.14)

або

L_p = 20 lg(P/P₀), (2.15)

де І , Р – фактичні значення інтенсивності звуку та звукового тиску;

І₀ , Р₀ – порогові значення інтенсивності звуку та звукового тиску на нижньому порозі чутності людини на частоті 1000 Гц (приймається І₀ = 10^-12 Вт/м²; Р₀ = 2∙10^-5 Па).

Рівень інтенсивності звуку (звукового тиску) вимірюється у відносних одиницях - белах. У зв'язку з тим, що вухо людини реагує на величину в 10 разів меншу, ніж бел, тому поширення набула одиниця децибел дБ = 0,1Б.

Шум з рівнем звукового тиску до 30-35 дБ звичний для людини і не турбує його. Перевищення цього рівня до 40-70 дБ створює значне навантаження на нервову систему. Рівень шуму понад 75 дБ може привести до втрати слуху (профзахворювання), понад 160 дБ – до смертельного результату.

Для оцінки та при аналізі шумів весь діапазон частот поділяють на смуги певної ширини. Смуга частот, у якій відношення верхньої граничної частоти f₂ до нижньої f₁ дорівнює двом, називається октавою. Якщо f₂ / f₁ = = 1,26, то ширина смуги дорівнює 1/3 октави. Для гігієнічних цілей шуми досліджують зазвичай в октавних, а для технічних - в 1/3-октавных смугах частот.

Для нормування постійних шумів застосовують допустимі рівні звукового тиску в дев'яти октавних смугах частот залежно від виду виробничої діяльності. Як характеристику постійного шуму на робочих місцях допускається приймати рівень звуку L _дБА, визначений за шкалою А шумоміру, яка відповідає чутливості людини.

Непостійні шуми поділяються на ті, що змінюються в часі, переривисті та імпульсні. Нормованою характеристикою непостійного шуму є еквівалентний по енергії рівень звуку L_{екв ,} що характеризує середнє значення енергії звуку в дБ А.

Санітарно-гігієнічну оцінку шумів можна надавати за шкалою А, але якщо потрібно приймати заходи по зниженню шуму, потрібно знати об'єктивне звукове поле, тобто користуватися шкалою С шумоміру, яка має однакову чутливість до звуків різної частоти, оскільки звуки різних частот знижуються різними способами: одні добре поглинаються, інші необхідно ізолювати.

Основні заходи, що знижують шум:

1) зниження шуму в джерелі (конструктивні і технологічні заходи);

2) звукоізоляція (віддзеркалення звукової хвилі, яка падає на огорожу з великою поверхневою щільністю: метали, бетон, дерево);

3) звукопоглинання пористими матеріалами (засновано на переході енергії звукових коливань частинок повітря в теплоту унаслідок втрат на тертя в порах звукопоглинального матеріалу);

4) віброізоляція (шум завжди супроводжується виникненням вібрації);

5) використання глушників шуму:

- абсорбційних – ефект поглинання в порах звукопоглинального матеріалу;

- реактивних - ефект відбиття звуку в результаті утворення „хвилевої пробки” в елементах глушника;

- комбінованих – ефекти поглинання і відбиття);

6) захист відстанню;

7) використання ЗІЗ (вкладиші - антифони, навушники, шлемофони).