Лекция 3 влияние освещения на условия деятельности человека 1 страница

3.1 Основные светотехнические характеристики.

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

Видимый свет – это электромагнитные волны с длиной волны от 770 до 380 нм (1 нм нанометр = 10-9 м). Он входит в оптическую область электромагнитного спектра, который ограничен длинами волн от 10 до 340 000 нм. Кроме видимого света в оптическую область входит ультрафиолетовое излучение (длины волн от 10 до 380 нм) и инфракрасное (тепловое) излучение (от 770 до 340 нм).

Человеческий глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков.

Приблизительные границы длин волн (нм) и соответствующие им ощущения (цвета):

380 – 455 – фиолетовый 455 - 470 – синий 479 – 500 – голубой 500 -540 - зеленый

540 – 590 – желтый 590 – 610 – оранжевый 610 – 770 - красный

Наиболее благоприятно для зрительного восприятия излучение с длиной волны 555 нм (желто – зеленый) цвет.

Рассмотрим основные световые величины, позволяющие количественно описать видимое излучение (количественные характеристики).

Часть лучистого потока, воспринимаемая органом зрения человека как свет, называется световым потоком, обозначается буквой Ф и измеряется в люменах (лм). С физической точки зрения световой поток – это мощность видимого излучения, т. е. световая энергия, излучаемая по всем направлениям и за единицу времени.

Пространственную плотность светового потока называют силой света (I) и измеряют в канделах (кд). Она характеризует неравномерность распространения светового потока в пространстве.

Следующая светотехническая величина – это освещенность. Освещенностью поверхности Е называется величина, которая измеряется отношением светового потока dФ, падающего на поверхность на dS, К величине поверхности dS, т. е.:

(3.1)

Освещенность измеряется в люксах (лк).

Яркость L поверхности под углом a к нормали – это отношение силы света dIa, излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности, на плоскость, перпендикулярную к этому направлению; L = dIa (d сosa), измеряется в кд × м2.

Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном коэффициент пульсации освещенности, показатель ослепленности.

Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта. Для характеристики фона используется коэффициент отражения - r.

(3.2)

где Фотр – отраженный от поверхности световой поток;

Фпад – падающий на поверхность световой поток.

В зависимости от цвета и фактуры поверхности значение коэффициента отражения находятся в пределах 0,02…0,95;

- при r > 0,4 фон считается светлым;

- при r = 0,2…0,4 – средним;

- при r < 0,2 – темным.

Контраст объекта с фоном k – степень различения объекта и фона - характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, знака, трещины и т. д.) и фона:

, (3.3)

где L0 и Lф – соответственно яркость объекта и фона.

Контраст считается большим, если k > 0,5, а k < 0,2 объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности kE - это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока:

, (3.4)

где Emax, Emin, Eср – максимальное, минимальное и среднее значение

освещенности за период колебаний;

для газоразрядных ламп kЕ = 25…65%, для обычных

ламп накаливания kе = 7%, для галогенных ламп kе = 1%.

Показатель ослепленности r0 – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой

, (3.5)

где V1 и V2 – видимость объекта различения соответственно при

экранировании и наличии ярких источников света в

поле зрения.

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции.

, (3.6)

где kпорог – пороговый или наименьший различимый глазом контраст,

при небольшом уменьшении которого объект становится

неразличим на этом фоне.

3.2 Система и виды производственного освещения

Различают следующие виды производственного освещения: естественное, искусственное, совмещенное.

Естественное освещение осуществляется за счет прямого и отраженного света неба. Естественное освещение с физиологической точки зрения наиболее благоприятно для человека. Естественное освещение может меняться в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности.

Конструктивно естественное освещение подразделяют на боковое, осуществляемое через световые проемы (окна); верхнее – через аэрационные фонари, проемы в кровле и перекрытиях; комбинированное – сочетание верхнего и бокового освещения.

Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов – общее и комбинированное. Систему общего освещения применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы.

При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных), в местах где оборудование создает глубокие резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально, наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.

Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.

Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушением нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, нарушение технологического процесса. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять 5% нормируемой освещенности рабочего освещения, но не менее 2 лк.

Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключение рабочего освещения; организуется в местах, опасных для прохода людей. Минимальная освещенность на полу основных проходов и на ступеньках при эвакуационном освещении должны быть не менее 0,5 лк, на открытых территориях – не менее 0,2 лк.

Охранное освещение – устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Наименьшая освещенность в ночное время 0,5 лк.

Сигнальное освещение – применяют для фиксации границ опасных зон, оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации.

Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений.

Бактерицидное облучение («освещение») создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания.

Эритемное облучение – создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения).

3.3 Нормирование производственного освещения

Естественное и искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП 23-05-95, в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном. Характеристика зрительной работы (разряд зрительной работы) определяется наименьшим размером объекта различения (например, при работе с приборами – толщиной линии градуировки шкалы, при чертежных работах – толщиной самой тонкой линии). В зависимости от размера объекта различения все виды работ, связанные со зрительным напряжением, делятся на восемь разрядов, которые в свою очередь в зависимости от фона и контраста с фоном делятся на четыре подразряда.

Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью) и качественными показателями (показатель ослепленности, коэффициентом пульсации освещенности). Принято раздельное нормирование искусственного освещения в зависимости от применяемых источников света и системы освещения. При комбинированном освещении доля общего освещения должна быть не менее 10%. Эта величина должна быть не менее 150 лк для газоразрядных ламп и 50 лк для ламп накаливания.

Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому в качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина – коэффициент естественной освещенности КЕО, не зависящий от вышеуказанных параметров. КЕО – это отношение освещенности в данной точке внутри помещения Евн к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Ен, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах, т. е.

, (3.7)

Принято раздельное нормирование КЕО для бокового и верхнего освещения. При боковом освещении нормируют минимальное значение КЕО в пределах рабочей зоны, которое должно быть обеспечено в точках, наиболее удаленных от окна в помещениях с верхним и комбинированным освещением – по усредненному КЕО в пределах рабочей зоны. Нормированное значение КЕО, с учетом характеристики зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий на территории страны:

, (3.8)

где КЕО – коэффициент естественной освещенности, определяется по

СНиП 23-05-95;

m – коэффициент светового климата, определяемый в зависимости

от района расположения здания на территории страны;

с – коэффициент солнечности климата, определяемый в

зависимости от ориентации здания относительно сторон света. Коэффициенты m и с определяют по таблицам СНиП 23-05-95.

3.4 Расчет производственного освещения

Основной задачей светотехнических расчетов является для естественного освещения определение необходимой площади световых проемов; для искусственного – требуемой мощности электрической осветительной установки для создания заданной освещенности.

При естественном боковом освещении требуемая площадь световых проемов:

, (3.9)

где Sn – площадь пола помещений, м2;

eн – нормативное значение освещенности;

Еок – коэффициент световой активности оконного проема;

kзд – коэффициент, учитывающий затенение окон

противостоящими зданиями;

kз – коэффициент запаса, определяется с учетом запыленности

помещения, расположения стекол и периодичности очистки;

r - коэффициент, учитывающий влияние отраженного света,

определяется с учетом геометрических размеров помещения,

значений коэффициентов отражения стен, потолка, пола;

tобщ – общий коэффициент светопропускания, определяется в

зависимости от коэффициента светопропускания стекол,

потерь света в переплетах окон, слоя его загрязнения, наличие несущих и солнцезащитных конструкций перед окнами.

При проектировании искусственного освещения необходимо выбрать тип источника света, систему освещения, вид светильника, наметить целесообразную высоту установки светильников и размещения их в помещении; определить число светильников и мощность ламп, необходимых для создания нормируемой освещенности на рабочем месте и в заключении проверить намеченный вариант освещения на соответствие его нормативным требованиям.

Расчет общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности выполняется методом коэффициента использования светового потока.

Световой поток одной лампы или светильника рассчитывается:

, (3.10)

где Ен – нормируемая минимальная освещенность по

СНиП 23-05-95, лк;

S – площадь освещаемого помещения, м2;

Z – коэффициент неравномерности освещения, обычно Z = 1,1 ¸ 1,2

в зависимости от типа лампы и разряда зрительных работ;

kз – коэффициент запаса, зависящий от вида технологического

процесса и типа лампы, обычно kз = 1,3 ¸ 1,8;

n – число светильников в помещении;

h - коэффициент использования светового потока.

Коэффициент использования светового потока, давший название методу расчета, определяют по СНиП 23-05-95 в зависимости от типа светильника, отражательной способности стен, потолка, пола, размеров помещения, определяемых индексом помещения:

, (3.11)

где А,В – длина и ширина помещения, м;

Н – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.

Упрощенной формой метода коэффициента является метод расчета по удельной мощности.

Расчетная формула имеет вид:

, (3.12)

где N – количество светильников;

w - удельная мощность осветительной установки, Вт/м2;

n – количество ламп в светильнике;

Pn – номинальная мощность одной лампы, Вт;

S – освещаемая площадь, м2.

Значение удельной мощности приведены в справочной литературе (²Справочник для проектирования электрического освещения²).

Точечный метод служит для расчета как угодно расположенных поверхностей и при любом распределении освещенности. Этот метод более точен, чем метод коэффициента использования и рекомендуется для расчета: общего равномерного освещения при повышенных требованиях к точности расчета; общего локализованного освещения, комбинированного освещения.

Расчетная формула для определения светового потока кругло симметричного точечного источника света имеет вид:

, (3.13)

где Е – освещенность в расчетной точке, лк;

kз – коэффициент запаса;

m - коэффициент, учитывающий влияние удаленных светильников и отраженного света, m = 1,1;

Sei – суммарная условная горизонтальная освещенность, создаваемая ближайшими светильниками в расчетной точке (справочная величина).

ЛЕКЦИЯ 4. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

4.1.Воздействие электрического тока на организм человека.

Проходя через организм человека, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие.

Термическое действие заключается в нагреве и ожогах и различных частей и участков тела человека.

Электролитическое - в изменении состава (разложение) и свойств крови и других органических жидкостей.

Биологическое – выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма и в нарушении протекания в нем различных внутренних биоэлектрических процессов. Примером таких нарушений может служить прекращение процесса дыхания и остановка сердца.

Электротравмы принято делить на общие (электрические удары) и местные.

Местные электротравмы – это электрические ожоги, электрические знаки на коже, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.

Электрические ожоги вызываются протеканием тока через тело человека, особенно при непосредственном контакте тела с электрическим проводом, а также под воздействием на тело человека электрической дуги (дуговой ожог), температура которой достигает нескольких тысяч градусов.

Электрической дугой называют длительный самостоятельный электрический разряд в газах, поддерживающийся за счет термоэлектронной эмиссии с отрицательно заряженного электрода – катода.

На коже в тех местах, где проходил электрический ток, появляются электрические знаки, представляющие собой пятна серого и бледно-желтого цвета. Эти пятна, как правило, излечиваются, и с течением времени пораженная кожа приобретает нормальный вид.

Под воздействием электрической дуги в верхние слои кожи человека могут проникнуть мелкие расплавленные частицы металла. Такая электротравма носит название металлизация кожи и встречается приблизительно у каждого десятого пострадавшего.

Довольно редко могут возникнуть механические повреждения органов и тканей (разрывы кожи, тканей, вывихи, переломы костей и др.) в результате судорожных сокращений мышц, электродинамического удара.

Еще одним видом местной электротравмы является электроофтальмия – возникающее под действием ультрафиолетового излучения электрической дуги воспаление наружных оболочек глаз.

Более трети всех электротравм приходится на электрический удар, под которым понимают возбуждение живых тканей организма электрическим током проходящим через него, сопровождающееся судорожными сокращениями мышц тела. По тяжести последствий электроудары делят на четыре степени:

Первая - судорожное сокращение мышц без потери сознания;

Вторая – судорожное сокращение мышц с потерей сознания; дыхание и деятельность сердца сокращаются;

Третья – потеря сознания, нарушение сердечной деятельности и дыхание или того и другого;

Четвертая – клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Следует различать понятие клинической смерти (мнимой) и биологической (истинной) смерти.

У здоровых людей, подвергшихся воздействию электрического тока, длительность клинической смерти составляет 7-8 минут. За этот период средствами современной медицины (реанимации) возможно оживление организма. В более поздние сроки в клетках и тканях организма возникают необратимые изменения, т.е. наступает биологическая (истинная) смерть.

Последствия действия тока на организм человека зависят от силы тока (основной фактор), длительности его действия, рода и частоты тока, пути тока в теле человеками индивидуальных свойств человека.

Важной характеристикой, определяющей исход воздействия тока, является электрическое сопротивление тела человека, которое является суммой сопротивления кожи и сопротивление внутренних тканей. Ток, проходящий через тело человека Ιчел, (А), условно определяют по закону Ома:

Ιчел = Uпр / Rчел (4.1)

где Uпр – приложенное напряжение; В;

Rчел – сопротивление тела человека, Ом;

Для расчетов обычно принимают, что Rчел = 1000 Ом. Основное сопротивление распространению тока оказывает кожа человека.

Переменный ток опаснее постоянного, однако, при высоком напряжении (более 500 В) опаснее постоянный ток. Из возможных путей протекания тока через тело человека (голова – рука, голова – ноги, рука – рука, нога – нога, и т.д.) наиболее опасен тот, при котором поражается головной мозг (голова – руки, голова – ноги), сердце и легкие (руки – ноги). Неблагоприятный микроклимат (повышенная температура, влажность) увеличивает опасность поражения током, так как влага (пот) понижает сопротивление кожных покровов. Нездоровье, утомление, голод, опьянение, эмоциональное возбуждение приводят также к снижению сопротивления человека.

Таблица 4.1.Характер воздействия тока на человека (путь тока рука–нога, напряжение 220 В)

Ток мА	Переменный ток, 50 Гц	Постоянный ток
0,6 1,5     2,0 2,5   5,0 7,0   8,0 10,0   20,0 25,0   50,0 80,0   90,0 100,0   300,0	Начало ощущения, легкое дрожание пальцев   Начало болевых ощущений   Начало судорог в руках   Судороги в руках, трудно, но можно оторваться от электродов   Сильные судороги и боли, неотпускающий ток, дыхание затруднено   Паралич дыхания   Фибрилляция сердца при действии тока в течение 2-3 с, паралич дыхания   То же, за меньшее время	Ощущений нет     То же   Зуд, ощущение нагрева   Усиление ощущения нагрева     Судороги рук, затруднение дыхания   То же   Паралич дыхания при длительном протекании тока     Фибрилляция сердца через 2-3 с. паралич дыхания

Допустимым считается ток, при котором человек может самостоятельно освободиться от электрической цели.

Если человек не может самостоятельно оторваться от токоведущих частей, то ток считается неотпускающим.

Фибриляционным называют токи, вызывающие быстрые хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), в результате чего сердце теряет способность перекачивать кровь., в организме прекращаются процессы кровообращения и дыхания, наступает смерть.

Степень поражения электрическим током зависит также от частоты тока (для переменного тока) Переменный ток с частотой от 20 – 100 Гц наиболее опасен для человека. Токи с частотой выше 500000 Гц могут вызвать лишь термические ожоги и не оказывают раздражающего действия на ткани организма.

4.2.Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током.

Для учета условий, в которых находится работающий, все помещения принято делить по степени опасности поражения током на три категории: без повышенной опасности; с повышенной опасностью; особо опасные.

Помещениями без повышенной опасности называют сухие (с относительной влажностью воздуха, не превышающей 60 %), безпыльные, с нормальной температурой воздуха и с изолирующим (например, деревянными) полами. К ним относятся жилые помещения и такие производственные помещения, как цеха приборных предприятий и радиозаводов, лаборатории и конструкторские бюро, заводоуправления и др.

Для помещений с повышенной опасностью характерно наличие одного из следующих условий:

сырость (помещение называют сырыми, если относительная влажность в них превышает 75 %);

токопроводящая пыль (металлическая), токопроводящие полы – металлические, земляные, железобетонные, кирпичные;

высокая температура, длительно превышающая 35 оС или кратковременно 40 оС;

возможность одновременного прикосновения к металлическим деталям и корпусам электрооборудования, которые при повреждении могут оказываться под напряжением, и заземленным металлоконструкциям. Примером таких помещений могут служить лестничные клетки различных зданий с токопроводящими полами, цеха механической обработки материалов, складские неотапливаемые помещения и др.

Особо опасные помещения характеризуются наличием одного из следующих условий:

- особая сырость (стены, пол и потолок таких помещений покрыты влагой; относительная влажность воздуха в них близка к 100%);

- наличие химически активной (агрессивные газы, пары, жидкости) или органической (плесень и т. д.) среды, которые разрушающе действуют на электроизоляцию и токоведущие части электрооборудования.

При наличии двух и более условий повышенной опасности (например, высокая температура и токопроводящая пыль) в помещении его следует относить к особо опасным. Примером таких помещений могут служить помещения гальванических цехов, моечные отделения, замкнутые металлические емкости, в которых производится работа и др.

Человек может получить электротравму в следующих случаях:

- при двухфазном прикосновении, т.е. при одновременном прикосновении к двум фазам сети переменного тока;

- при двухполюсном прикосновении, т.е. при одновременном прикосновении к двум полюсам сети постоянного тока;

- при приближении на опасные расстояния к неизолированным токопроводящим частям, находящимся под напряжением;

в результате прикосновения к оболочке (корпусу) электрооборудования, оказавшейся под напряжением;

- в результате попадания под напряжение шага в зоне растекания тока;

- при воздействии атмосферного электричества, грозовых разрядов и статического электричества или электрической дуги.

4.3. Защита человека от поражения электрическим током.

Безопасность при работе с электроустановками обеспечивается применением различных технических и организационных мер. Они регламентированы действующими правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Технические средства защиты от поражения электрическим током делятся на коллективные и индивидуальные, на средства, предупреждающие прикосновение людей к элементам сети, находящимся под напряжением, и средства, которые обеспечивают безопасность, если прикосновение все-таки произошло.

Основные способы и средства электрозащиты:

изоляция токопроводящих частей и ее непрерывный контроль;

установка оградительных устройств;

предупредительная сигнализация и блокировки;

использование знаков безопасности и предупреждающих плакатов;

использование малых напряжений;

электрическое разделение сетей;

защитное заземление;

выравнивание потенциалов;

зануление;

защитное отключение;

средства индивидуальной электрозащиты.

Изоляция токопроводящих частей - одна из основных мер электробезопасности. Согласно ПУЭ сопротивление изоляции токопроводящих частей электрических установок относительно земли должно быть не менее 0,5—10 МОм1. Различают рабочую, двойную и усиленную рабочую изоляцию.

Рабочей называется изоляция, обеспечивающая нормальную работу электрической установки и защиту персонала от поражения электрическим током. Двойная изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной, используется в тех случаях, когда требуется обеспечить повышенную электробезопасность оборудования (например, ручного электроинструмента, бытовых электрических приборов и т.д.). Сопротивление двойной изоляции должно быть не менее 5 МОм, что в 10 раз превышает сопротивление обычной рабочей. В ряде случаев рабочую изоляцию выполняют настолько надежно, что ее электросопротивление составляет не менее 5 МОм и потому она обеспечивает такую же защиту от поражения током, как и двойная. Такую изоляцию называют усиленной рабочей изоляцией.

Неизолированные токопроводящие части электроустановок, работающих под любым напряжением, должны быть надежно ограждены или расположены на недоступной высоте, чтобы исключить случайное прикосновение к ним человека. Конструктивно ограждения изготавливают из сплошных металлических листов или металлических сеток.

Для предупреждения об опасности поражения электрическим током используют различные звуковые, световые и цветовые сигнализаторы, устанавливаемые в зонах видимости и слышимости персонала. Кроме того, в конструкциях электроустановок предусмотрены блокировки — автоматические устройства, с помощью которых преграждается путь в опасную зону или предотвращаются неправильные, опасные для человека действия. Блокировки могут быть механические (стопоры, защелки, фигурные вырезы), электрические или электромагнитные. Для информации персонала об опасности служат предупредительные плакаты, которые в соответствии с назначением делятся на предостерегающие, запрещающие, разрешающие и напоминающие. Части оборудования, представляющие опасность для людей, окрашивают в сигнальные цвета и на них наносят знак безопасности. Красным цветом окрашивают кнопки и рычаги аварийного отключения электроустановок.

Для уменьшения опасности поражения током людей, работающих с переносным электроинструментом и осветительными лампами, используют малое напряжение, не превышающее 42 В. В ряде случаев, например, при работе в металлическом резервуаре, для питания ручных переносных ламп используют напряжение 12 В.

Для повышения безопасности проводят электрическое разделение сетей на отдельные короткие электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющих трансформаторов. Такие разделенные сети обладают малой емкостью и высоким сопротивлением изоляции. Раздельное питание используют при работе с переносными электрическими приборами, на строительных площадках, при ремонтах на электростанциях и др.

При замыканиях тока на конструктивные части электрооборудования (замыкание на корпус) на них появляются напряжения, достаточные для поражения людей или возникновения пожара. Осуществить защиту от поражения электрическим током и возгорания в этом случае можно тремя путями: защитным заземлением, занулением и защитным отключением.

Защитное заземление - это преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрооборудования, которые в обычном состоянии не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при случайном соединении их с токоведущими частями.

Дата добавления: 2014-12-07