Защита от инфракрасного излучения

12.8.1. Характеристика инфракрасного излучения

По физической природе инфракрасное излучение представляет собой поток материальных частиц обладающих волновыми и квантовыми свойствами.

Они представляют собой периодические электромагнитные колебания и в то же время являются потоком квантовых фотонов. Инфракрасные излучения охватывают область спектра с длиной волны, лежащей в пределах от 760 нм до 540 мкм. Энергии кванта лежит в пределах 0,0125–1,25 эВ.

Исследования показывают, что не менее 60%, всей теряемой теплоты распространяется в окружающей среде путем инфракрасного излучение. По закону Стефана-Больцмана излучение абсолютно черного тела пропорционально четвертой степени его абсолютной температуры:

(12.14)

где E₀ – интегральное излучение, Вт/м²; σ₀ – константа излучения абсолютно черного тела; С₀ – коэффициент излучения абсолютно черного тела; Т – температура излучаемого тела, К.

Излучение различных материалов описывается уравнением:

(12.15)

где e – степень черноты.

В практических условиях нагретые тела излучают одновременно различные длины волн. С увеличением температуры излучающей поверхности длина волны уменьшается. Спектр теплового излучения - сплошной.

12.8.2. Нормирование инфракрасного излучения

СанПиН 2.2.4.548–96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений" регламентируют допустимую интенсивность ИК-облучения поверхности тела человека. Классификация интенсивности ИК-облучения по показателям вредности и опасности (Руководство Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда») представлена с учетом эффективности используемых средств индивидуальной защиты.

Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих на рабочих местах от производственных источников, нагретых до темного свечения (материалов, изделий и др.) должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 12.8.

Таблица 12.8

Допустимые величины интенсивности теплового облучения поверхности тела работающих от производственных источников

Облучаемая поверхность тела, %	Интенсивность теплового облучения, Вт/м^2, не более
50 и более
25 - 50
не более 25

Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих от источников излучения, нагретых до белого и красного свечения (раскаленный или расплавленный металл, стекло, пламя и др.) не должны превышать 140 Вт/м². При этом облучению не должно подвергаться более 25 % поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

При наличии теплового облучения работающих температура воздуха на рабочих местах не должна превышать в зависимости от категории работ следующих величин:

25 °С - при категории работ Iа;

24 °С - при категории работ Iб;

22 °С - при категории работ IIа;

21 °С - при категории работ IIб;

20 °С - при категории работ III.

В производственных помещениях, в которых допустимые нормативные величины показателей микроклимата невозможно установить из-за технологических требований к производственному процессу или экономически обоснованной нецелесообразности, условия микроклимата следует рассматривать как вредные и опасные. В целях профилактики неблагоприятного воздействия микроклимата должны быть использованы защитные мероприятия (например, системы местного кондиционирования воздуха, воздушное душирование, компенсация неблагоприятного воздействия одного параметра микроклимата изменением другого, спецодежда и другие средства индивидуальной защиты, помещения для отдыха и обогревания, регламентация времени работы, в частности, перерывы в работе, сокращение рабочего дня, увеличение продолжительности отпуска, уменьшение стажа работы и др.).

Для оценки сочетанного воздействия параметров микроклимата в целях осуществления мероприятий по защите работающих от возможного перегревания рекомендуется использовать интегральный показатель тепловой нагрузки среды (ТНС).

12.8.3. Воздействие инфракрасного излученияна организм человека

Подавляющее большинство производственных процессов сопровождается выделением инфракрасного (теплового) излучения как оборудованием, так и материалами. Находясь вблизи нагретых материалов, поверхностей оборудования, аппаратов, трубопроводов, пламени, человек подвергается воздействию инфракрасного излучения. Из-за его поглощения повышается не только температура человеческого тела, но и конструкции помещений (пол, стены, перекрытия), оборудования, инструмента. В результате может резко повыситься температура воздуха внутри помещения, что значительно ухудшит микроклимат рабочей зоны. Кроме того, воздействие инфракрасного излучения сопровождается морфологическими и функциональными изменениями в организме человека.

Эффект теплового действия инфракрасных излучений на человека зависит от длины волны, которая обусловливает глубину их проникновения. В связи с этим инфракрасное излучение подразделяется на три области: А, В и С.

К области А относятся излучения с длиной волны (в мкм) 0,76-1,4, к В – 1,4 - 3 и С - более 3 мкм. Первая обладает большой проницаемостью через кожу и обозначается как коротковолновое инфракрасное излучение, а остальные - как длинноволновое, которое большей частью поглощается в эпидермисе.

Инфракрасные излучения влияют на функциональное состояние центральной нервной и сердечно-сосудистой систем (учащается пульса, измененяется артериальное давление, учащается дыхание, повышается температура тела, усиливается потоотделение), приводят к повышению сердечно-сосудистых заболеваний и органов пищеварения. Кроме того, поглощение длинноволнового инфракрасного излучения слезной жидкостью и поверхностью роговицы глаз оказывает на них тепловое действие, а интенсивное поглощение хрусталиком коротковолнового излучения является причиной катаракты. Эти воздействия могут вызывать ряд других патологических изменений: конъюнктивиты, помутнение роговицы, спазм зрачков, помутнение хрусталика.

Интенсивное воздействие коротковолновых инфракрасных излучений может вызвать солнечный удар – головную боль, головокружение, учащение пульса, ускорение дыхания, затмение и потерю сознания, нарушение координации движений, тяжелое поражение мозговых оболочек и мозговых тканей вплоть до выраженного менингита.

При длительном пребывании человека в зоне теплового лучистого потока, как и при систематическом воздействии высокой температуры, происходит резкое нарушение теплового баланса в организме. Нарушается работа терморегулировочного аппарата, усиливается деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем, усиливается потоотделение, происходят потери нужных организму солей.

При систематических перегревах отмечается повышенная восприимчивость к простудным заболеваниям. Наблюдается снижение внимания, резко повышается утомляемость.

Таким образом, тепловое излучение воздействует на организм человека, нарушая его нормальную деятельность, вызывая серьезные осложнения.

Интенсивность интегрального теплового излучения измеряется актинометрами, а спектральная - инфракрасными спектрометрами типа ИКС-10, 12, 14.

Расчет интенсивности облучения Е, Вт/м², от нагретой поверхности осуществляют по формулам:

для :

; (12.16)

для :

, (12.17)

где F - площадь излучающей поверхности, м²; T - температура излучаемой поверхности, К; Т_доп – допустимая температура на поверхности оборудования, К; r – расстояние до источника излучения, м.

Подсчитанную величину интенсивности облучения сравнивают с допустимой по нормам. Если Е больше нормы, возникает необходимость в проведении мероприятий по уменьшению действия излучения па работающих.

12.8.4. Средства и методы защиты от инфракрасного излучения

Способы защиты от инфракрасного излучения – теплоизоляция горячих поверхностей; охлаждение теплоизлучагощих поверхностей; экранирование источников излучения; применение воздушного душировання; организация рационального режима труда и отдыха.

Тепловая изоляция является эффективным и самым экономичным средством не только по уменьшению интенсивности инфракрасного излучения от нагретых поверхностей (печей, сосудов, трубопроводов и др.), но и общих тепловыделений, а также по предотвращению ожогов при прикосновении к этим поверхностям и сокращению расхода топлива. Иногда применяют внутреннюю теплоизоляцию - футеровку для снижения рабочих температур конструкций оборудования.

Для снижения интенсивности излучений от наружных поверхностей применяются любые материалы с низкой теплопроводностью.

При выборе материала для изоляции необходимо принимать во внимание механические свойства материалов, а также их способность выдерживать высокую температуру. Если температура изолируемого объекта высокая, обычно применяется многослойная изоляция: сначала ставится материал, выдерживающий высокую температуру, например асбест, а затем уже более эффективный материал с точки зрения теплоизоляционных свойств.

При расчете изоляции следует придерживаться следующего порядка.

Сначала устанавливаются допустимые тепловые потери объекта при наличии изоляции, задавшись температурой на поверхности изоляции.

Количество теплоты, отдаваемой единицей поверхности тела в единицу времени в окружающую среду (в Вт/м²):

, (12.18)

где a – суммарный коэффициент теплоотдачи от изолируемой стенки к воздуху, Вт/(м²⁰С); t_из – температура на изолированной поверхности, ⁰С; t_в – температура воздуха в помещении, °С.

(12.19)

где а _к – коэффициент теплоотдачи от изолируемой стенки к воздуху, Вт/(м²⁰С); a _п – коэффициент теплоотдачи от изолируемой степкв к воздуху путем лучеиспускания, Вт/(м²⁰С).

Средства индивидуальной защиты. Применяется теплозащитная одежда из хлопчатобумажных, льняных тканей, грубодисперсного сукна. Для защиты от инфракрасного излучения высоких уровней используют отражающие ткани, на поверхности которых нанесен тонкий слой металла. Для работы в экстремальных условиях (тушение пожаров и др.) используются костюмы с повышенными теплозащитными свойствами.

Выводы

1. Неионизирующее излучение объединяет все излучения и поля электромагнитного спектра, у которых не хватает энергии для ионизации материи.

2. Важной особенностью ЭМИ является деление его на «ближнюю» и «дальнюю» зоны.

3. Взаимодействие внешних электромагнитных полей с организмом человека осуществляется путем наведения внутренних полей и электрических токов.

4. Негативное воздействие ЭМП на человека выражается в виде изменения биоэлектроактивности головного мозга, нарушения памяти, понижения кровяного давления, замедления сокращений сердца, изменения состава крови, нарушений в печени и селезенке, помутнения хрусталика глаза, выпадения волос, ломкости ногтей.

5. Принцип действия лазера основан на свойстве атома (сложной квантовой системы) излучать фотоны при переходе из возбужденного состояния в основное (с меньшей энергией).

6. Современные стандарты лазерной безопасности во всем мире следуют практике классификации всех лазерных устройств по классам опасности.

7. При установлении ПДУ лазерного излучения учитывается длительность воздействия, а также его характер.

8. Лазерное излучение представляет особую опасность для тех тканей, которые максимально поглощают излучение.

9. Защита персонала от лазерного излучения осуществляется техническими, организационными и санитарно-гигиеническими методами и средствами.

10 Не менее 60% всей теряемой теплоты распространяется в окружающей среде путем инфракрасного излучение.

11. С увеличением температуры излучающей поверхности длина волны уменьшается.

12. Для оценки сочетанного воздействия параметров микроклимата в целях осуществления мероприятий по защите работающих от возможного перегревания рекомендуется использовать интегральный показатель тепловой нагрузки среды (ТНС).

Контрольные вопросы

1. Перечислите характеристики электромагнитных полей и излучений.

2. В чем выражается негативное действие электромагнитных излучений на организм человека?

3. Какие Вы знаете источники электромагнитных полей?

4. Перечислите основные методы и способы борьбы с электромагнитными излучениями.

5. Дайте характеристику и классификацию лазерного излучения.

6. В чем выражается негативное действие лазерного излучения на организм человека?

7. Какие Вы знаете источники лазерного излучения?

8. Перечислите основные методы и способы борьбы с лазерным излучением.

9. Перечислите основные характеристики инфракрасного излучения.

10. Каковы принципы нормирования инфракрасного излучения?

11. Как воздействует инфракрасное излучение на организм человека?

12. Перечислите основные средства и методы защиты от инфракрасного излучения.

Глава 13. Оптимизация параметров световой среды

Дата добавления: 2017-01-14