Общеобменная механическая вентиляция. Данный раздел дипломного проекта посвящен вопросам экологии и безопасности жизнедеятельности

Введение

Данный раздел дипломного проекта посвящен вопросам экологии и безопасности жизнедеятельности. Тема дипломного проекта связана с непосредственной разработкой программного обеспечения, основная работа по созданию которого выполняется инженером-программистом.

При правильной организации рабочего места и обеспечения

оптимальных параметров окружающей среды производительность труда

разработчика значительно возрастает.

Анализ условий труда

Нормальная и безопасная работа инженера-программиста за экраном дисплея во многом зависит от того, в какой мере условия его работы соответствуют оптимальным. При этом, под условиями работы подразумевают комплекс физических, химических, биологических и психофизических факторов, установленных стандартами по безопасности труда (ГОСТ 26883-86 «Внешние воздействующие факторы. Термины и определения»).

К физическим факторам относятся:

- вибрация и шум из-за движущихся машин, механизмов и их элементов, запыленность и загазованность воздуха, температура поверхностей оборудования, материалов и воздуха;

- плотность воздуха, ее резкое изменение, подвижность и ионизация воздуха;

- ионизирующие и электромагнитные излучения, статические заряды и повышение напряжения в цепи, электрические и магнитные поля;

- отсутствие или недостаток естественного света, повышенная или пониженная освещенность, яркость и контрастность, блёсткость поверхности, пульсация светового потока;

- ультрафиолетовое или инфракрасное излучение.

К химическим факторам относятся:

- общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные;

- действующие через дыхательные пути, пищеварительную систему, кожный покров.

К биологическим факторам относятся:

- микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибы и т.д.);

- макроорганизмы (растения и животные).

К психофизическим факторам относятся перегрузки:

- физические (статические, динамические, гиподинамия);

- нервно-психические (умственное перенапряжение, монотонность труда, эмоциональные перегрузки).

При проектировании рабочего места пользователя ПК необходимо учитывать и нормировать все указанные группы факторов, поскольку при определенных условиях они могут вызвать нежелательные функциональные сдвиги в организме оператора, снизить качество и эффективность его работы, оказать отрицательное влияние на его здоровье.

Программирование на ПЭВМ относится к категории работ 1а.

Наиболее значительным фактором является микроклимат (ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»), особенно температура и влажность воздуха. Исследования показывают, что высокая температура в сочетании с высокой влажностью воздуха оказывают большое влияние на работоспособность человека. Резко увеличивается время сенсорных и моторных реакций, нарушается координация движений, увеличивается количество ошибок. Высокая температура отрицательно сказывается и на ряде психологических функций человека. Уменьшается объем оперативной памяти, резко суживается способность к ассоциациям. При +11ºС начинается окоченение конечностей, такая температура минимально допустима. Наиболее благоприятный диапазон температур в летнее время от +18ºС до +24ºС, в зимнее время от +17ºС до +22ºС.

Движение воздуха позволяет увеличить рабочий диапазон температур. Так при скорости движения воздуха 0.1, 0.5, 0.9 м/с верхняя допустимая граница рабочего диапазона сдвигается соответственно до +22º, +24º, +26ºС.

Атмосферное давление в пределах 80-10⁶ кПа легко переносимо человеком. При давлениях, выходящих за эти пределы, человеку требуется предварительная акклиматизация.

Фактические показатели соответствуют приведённым выше нормам.

Результаты работы пользователя ПК в большой степени зависят и от освещенности рабочего места. Чтобы правильно спланировать рациональную систему освещения, необходимо учитывать яркость источников света, их расположение в помещении, яркостной контраст между устройствами ЭВМ и фоном, блёсткость поверхностей, качество и цвет светильников и поверхностей. Для большой контрастности при светлом фоне наименьший уровень освещенности должен быть 200 лк.

Фактические показатели соответствуют приведённым выше нормам.

Зрительная работа является работой средней точности согласно СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

В помещениях, где эксплуатируют ЭВМ, необходимо предусматривать систему искусственного освещения из люминесцентных ламп дневного света или ламп накаливания. Существуют прямая, отраженная и диффузная системы искусственного освещения. При прямом освещении свет попадает на объект непосредственно от источников света. При этом 90-100% мощности светильника направлено на рабочую поверхность, что вызывает яркостные контрасты, резкие тени и блёсткость (свойство ярко освещенной поверхности вызывать ослепление или дезадаптацию наблюдателя). При освещении отраженным светом 90-100% света направляется на потолок и верхнюю часть стен, от которых свет более или менее равномерно отражается по всему помещению. При этом достигается равная освещенность без теней и блесткости. Диффузное освещение обеспечивает рассеянный свет, одинаково распределенный по всем направлениям. Такая система освещения требует меньшей мощности, чем две предыдущие, но вызывает частичное образование теней и блёсткости.

Большое влияние на деятельность инженера-программиста оказывает и уровень акустического шума. Шум резко снижает производительность труда и увеличивает травматизм. Физиологически шум воздействует на органы зрения и слуха, повышает кровяное давление, при этом притупляется внимание.

Шум оказывает также и эмоциональное воздействие: он является причиной возникновения таких отрицательных эмоций, как досада, раздражение. Особенно неприятны высокочастотные и прерывистые шумы.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования и безопасность» уровни звукового давления для программистов лежат в пределе 38-68 дБ в зависимости от частоты шума. Фактически уровень звукового давления не превышает 30дБ, что соответствует установленным нормам и требованиям.

Основным из механических факторов производственной среды являются вибрации (ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность. Общие требования»). Они не только вредно воздействуют на организм, но и мешают человеку выполнять как мыслительные, так и двигательные операции. Под действием вибраций ухудшается зрительное восприятие, в особенности на частотах между 25 и 40 Гц и между 60 и 90 Гц. Наиболее опасна вибрация с частотой 6-8 Гц, так как в этом диапазоне лежит собственная резонансная частота тела, головы и брюшной полости человека.

Вибрации создаваемые системными блоками ПЭВМ не превышают установленные ГОСТом параметры.

К числу неблагоприятных факторов относятся электромагнитные поля (ЭМП) высоких частот (СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях»). Их воздействие на человека может вызвать функциональные сдвиги в организме: быструю утомляемость, головные боли, нарушение сна, раздражительность, утомление зрения и т.п.

Предельно допустимые уровни ЭМП следующие:

в диапазоне до 300 МГц по электрической составляющей 5 В/м, по магнитной составляющей - 5 А/м. С учетом этого стандарта было исследовано свыше 150 мониторов различных типов.

На жизнедеятельность человека большое влияние оказывает газовый состав воздуха. Здесь обычно исследуется две группы факторов: изменение обычного состава воздуха (кислорода и углекислого газа) и посторонние добавки к нему в результате работы техники.

В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» - благоприятными условиями газового состава воздуха считается содержание кислорода 19-20%, углекислого газа около 1%; допустимые значения, при которых не происходит выраженного снижения работоспособности, составляют: кислорода - 18-29%, углекислого газа - 1-2%. Снижение содержания кислорода ниже 16% и повышение содержания углекислого газа выше 3% являются недопустимыми и могут привести к нежелательным последствиям. Важнейшим способом борьбы с неблагоприятным воздействием на человека химических факторов является соблюдение их предельно допустимых концентраций в производственных помещениях. Предельно допустимыми считаются такие максимальные концентрации вредных веществ, которые при ежедневной работе не могут вызывать у работающих заболевания или отклонения в состоянии здоровья. Такими концентрациями считаются, например, для аммиака - 20 мг/м, анилина - 3 мг/м, ацетона - 200 мг/м, бензола - 5 мг/м, бензина - 100 мг/м, серной кислоты - 1 мг/м.

Фактические показатели соответствуют приведённым выше нормам.

Персональный компьютер питается напряжением 220В/50Гц, которое превышает безопасный предел 42 В. Следовательно, возникает опасность поражения электрическим током.

Воздействие на человека электрического тока приводит к общим травмам (электроудары) и местным (ожоги, металлизация кожи, электрические знаки, электроофтальмия, механические повреждения).

Данное помещение можно классифицировать как помещение без повышенной опасности поражения людей электрическим током, в соответствии с Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ - 7-е издание).

Компьютеры, на которых будет применяться «Обучающая интеллектуальная программа диалогового построения трасс логического вывода», являются IBM PC совместимыми, а мониторы - с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ).

В России безопасность уровней излучений компьютерных мониторов регламентируется ГОСТ Р 50948-2001 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности».

Возникновение рентгеновского излучения обусловлено наличием на аноде электронно-лучевой трубки дисплея напряжения до 30 кВ (а при напряжении 3-500 кВ присутствует рентгеновское излучение различной жесткости). Пользователь попадает в зону мягкого рентгеновского излучения.

При воздействии рентгеновского излучения на организм человека, происходит:

- образование чужеродных соединений молекул белка, обладающих даже токсическими свойствами;

- изменение внутренней структуры веществ в организме, приводящее к развитию малокровия, образованию злокачественных опухолей, катаракты глаз.

При работе за экраном электронно-лучевой трубки дисплея, пользователь попадает под воздействие ультрафиолетового излучения с длинами волн < 320 нм. Также при образовании строчной и кадровой разверток дисплея, возникает излучение электромагнитных полей частотой до 100 кГц. Это может являться причиной возникновения следующих заболеваний:

- обострение некоторых заболеваний кожи (угревая сыпь, себорроидная экзема, розовый лишай, рак кожи и др.);

- нарушение в протекании беременности;

- увеличение в 2 раза вероятности выкидышей у беременных женщин;

- нарушение репродуктивной функции и возникновение рака;

- нарушение режима терморегуляции организма;

- изменения в нервной системе (потеря порога чувствительности);

- понижение/повышение артериального давления.

При работе на персональном компьютере человек попадает под воздействие статического электричества. Под действием статических электрических полей дисплея пыль помещения электризуется и переносится на лицо пользователя, что приводит к заболеваниям (раздражению) кожи (дерматит, угри).

Перечень вредных и опасных производственных факторов, которым подвергается пользователь, работающий с персональным компьютером в данном помещении, в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74, а также источники их возникновения приведены в таблице 4.1:

 

Таблица 4.1 - Перечень вредных и опасных производственных факторов

#	Наименование фактора	Источник возникновения
	Пожароопасность помещения	Наличие сгораемых материалов и возможных источников зажигания
	Недостаточная освещенность	Состояние системы естественного и искусственного освещения.
	Повышенный уровень шума	Внешний шум, вентиляция
	Электромагнитные излучения, в том числе рентгеновские	ЭЛТ-монитора
	Повышенный потенциал электростатического поля	ЭЛТ-монитора, диэлектрические поверхности
	Ионизация воздуха рабочей зоны	Рентгеновские излучения монитора, статическое электричество
	Электрический ток	Питающая электрическая сеть
	Неблагоприятный микроклимат помещения. Повышенная или пониженная подвижность воздуха, температура, влажность	Неудовлетворительное состояние системы вентиляции и отопления
	Прямая и отраженная блескость.	Наличие источников естественного и искусственного освещения и блестящих поверхностей.
	Психофизиологические нагрузки	Монотонность труда, умственное напряжение, перенапряжение зрительных анализаторов, статичность и неудобство позы и др.

 

Оптимальное рабочее место

Рабочее место, расположение всех его элементов относительно друг друга должно соответство­вать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое зна­чение имеет характер работы. Например, при организации рабочего места инженера-программиста должны соблюдаться следующие условия: оптимальное размеще­ние оборудования, которое входит в состав рабочего места и достаточное рабочее простран­ство, которое позволяет осуществлять необходимые движения и перемещения.

Эргономическими аспектами проектирования видеотерминальных рабочих мест, в частности, являются: высота рабочей поверхности, размеры пространства для ног, тре­бования к расположению документов на рабочем месте характеристики рабочего кресла, требования к поверхности рабочего стола, регулируемость элемен­тов рабочего места [7].

Главными элементами рабочего места инженера-программиста являются стол и кресло. Положение сидя является осно­в­ным рабочим положением. Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление инженера-программиста. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размеще­ния предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения ра­бот ча­ще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства (рисунок 6.2).

Оптимальное размещение предметов труда в зонах досягаемости:

Дисплей размещается в зоне А (в центре);

· Системный блок размещается в предусмотренной нише стола;

· Клавиатура - Б зоне г/д;

· «Мышь» - в зоне В справа;

· Сканер в зоне А/Б (слева);

· Принтер находится в зоне А (справа);

 

Рисунок 6.3- Организация рабочего места в изометрии.

Характеристики рабочего места, выбранные и рекомендуемые, приведены в таблице 6.5.1.1.

Таблица 6.5.1.1. Характеристики рабочего места

№	Перечень характеристик	Выбранные, мм	Рекоменд., мм
	Высота рабочей поверхности стола		680-800
	Высота пространства для ног		>600
	Ширина пространства для ног		>500
	Глубина пространства для ног		>450
	Расстояние от глаза до клавиатуры		500-700
	Расстояние от глаза до документов		300-450
	Расстояние от глаза до экрана		500-700
	Высота сиденья рабочего стула		400-500
	Ширина сиденья		>400
	Глубина сиденья		>380
	Высота опорной поверхности спинки		>300

 

Так же, согласно рекомендациям [5] на рабочем месте: возможно изменение угла наклона спинки стула в пределах 90-110⁰; поверхность сиденья мягкая с закругленным передним краем; возможно регулирование экрана по высоте, по наклону, в левом и в правом направлениях; предусмотрена возможность размещения документов справа и слева; установлен светильник местного освещения так, чтобы он не создавал бликов на поверхности экрана и не увеличивал освещенность экрана более чем на 300 лк.

Используемое рабочее место удовлетворяет рекомендованным требованиям.

Карта условий труда

Главный показатель, на основе которого можно определять меры по восстановлению исходного до рабочего состояния является категория тяжести труда. На основании краткой характеристики технологического процесса или вида трудовой деятельности составляется карта условий труда(таблица 4.4.1.1), которая позволяет определить категорию тяжести труда.

Таблица 6.1. Карта условий труда инженера-программиста на рабочем месте.

№	Показатели условий труда. Единицы измерения.	ПДУПДК	Оценка показателя	Длительность воздействия (экспозиция)	Балл с учетом экспо-зиции
			Абсолютная	В баллах	Мин.	В % смены
А. Психофизиологические нагрузки.
	Напряжение зрения: освещенность рабочего места, лк						1.5
	размеры объекта, мм		1.0-0.3
	энтропия зрительной информации, бит/сигнал
	число информационных сигналов в час		>300				2.5
	Напряжение слуха: уровень шума, дб		ПДУ
	соотношение сигнал-шума, %
	энтропия слуховой информации, бит/сигнал
	Напряжение внимания: длительность сосредоточенного наблюдения, % времени смены
	число важных объектов наблюдения		>25
	число движения пальцев в час						2.5
	Напряжение памяти: необходимость помнить об элементах работы свыше 2-х часов (кол-во эл.)		3-5				2.4
	поиск рассогласований, в % от числа регулируемых параметров						1.8
	Нервно-эмоциональное напряжение. Экспертная оценка.
	Интеллектуальное напряжение. Экспертная оценка.
	Физическая нагрузка: энергозатраты, Вт						0.6
	внешняя механическая работа, Вт						0.8
	Статическая нагрузка в течение смены, кгс.сек						1.5
	на обе руки
	на весь корпус
	Рабочее место, рабочая поза, перемещение в пространстве. Экспертная оценка.
	Сменность		Одна
	Продолжительность работы в течение суток, час
	Монотонность: число приемов в операции		5-3				2.5
	длительность повторяющихся операций, с		5-9
	Режим труда и отдыха		Обоснованный с музыкой				0.1
Б. Санитарно-гигиенические условия труда.
	Температура воздуха на рабочем месте: теплый период, С		21-22
	холодный период, С		17-19
	Вредные химические в-ва, кратность превышения ПДК		ПДК
	Промышленная пыль, кратность превышения ПДК		ПДК

 

В. Оценка условий труда.
	Число факторов, формирующих тяжесть труда, n
	Сумма балов, ∑ki	56.7
	Усредненный бал kср	1.95
	Показатель интегральной оценки условий труда, k∑	32.4
	Категория тяжести труда, kт	II

 

Усредненный балл вычисляется по формуле (6.4.1):

 

k_ср = 1/n∑k_i =1/29*56.7=1.95 (6.4.1)

 

Где k - баллы рассматриваемых факторов;

n - число факторов.

Показатель интегральной оценки тяжести условий труда вычисляется по формуле (4.4.2):

 

k _∑ =19.7·k_ср - 1.6· k_ср² =19.7*1.95-1.6*1.95² =32.4 (6.4.2)

 

Выясняем, с помощью карты условий труда, что работа инженера-программиста определяется II категорией тяжести труда, а это значит условия труда допустимые, т.е. такие, которые могут вызывать временное ухудшение самочувствия человека. После отдыха состояние человека нормализуется.

Рассчитаем коэффициент работоспособности по формуле (6.4.3):

 

k_{работосп}=100-[(k_∑-15.6)/0.64] =100-[(32.4-15.6)/0.64]=78% (6.4.3)

 

 

Общеобменная механическая вентиляция.

Системы отопления и системы кондиционирования следует устанавливать так, чтобы ни теплый, ни холодный воздух не направлялся на людей. На производстве рекомендуется создавать динамический климат с определенными перепадами показателей. Температура воздуха у поверхности пола и на уровне головы не должна отличаться более, чем на 5 градусов. В производственных помещениях помимо естественной вентиляции предусматривают приточно-вытяжную вентиляцию. Основным параметром, определяющим характеристики вентиляционной системы, является кратность обмена, т.е. сколько раз в час сменится воздух в помещении.

Расчет для помещения

V_вент - объем воздуха, необходимый для обмена;

V_пом - объем рабочего помещения.

Для расчета примем следующие размеры рабочего помещения:

·  длина В = 7.35 м;

·  ширина А = 4.9 м;

·  высота Н = 4.2 м.

 

Соответственно объем помещения равен:

V _{помещения} = А * В * H =151,263 м³

 

Необходимый для обмена объем воздуха V_вент определим исходя из уравнения теплового баланса:

 

V_вент * С(t_уход - t_приход) * Y = 3600 * Q_избыт

Q_избыт -избыточная теплота (Вт);

С = 1000 - удельная теплопроводность воздуха (Дж/кгК);

Y = 1.2 - плотность воздуха (мг/см).

 

Температура уходящего воздуха определяется по формуле:

t_уход = t_р.м. + (Н - 2)t, где

 

t = 1-5 градусов - превышение t на 1м высоты помещения;

t_р.м. = 25 градусов - температура на рабочем месте;

Н = 4.2 м - высота помещения;

t_приход = 18 градусов.

 

t_уход = 25 + (4.2 - 2) 2 = 29.4

Q_избыт = Q_изб.1 + Q_изб.2 + Q_изб.3, где

 

Q_изб. - избыток тепла от электрооборудования и освещения.

 

Q_изб.1 = Е * р, где

 

Е - коэффициент потерь электроэнергии на топлоотвод (Е =0.55 для освещения);

р - мощность, р = 40 Вт * 15 = 600 Вт.

 

Q_изб.1 = 0.55 * 600=330 Вт

Q_изб.2 - теплопоступление от солнечной радиации,

 

Q_изб.2 =m * S * k * Q_c, где

 

m - число окон, примем m = 4;

S - площадь окна, S = 2.3 * 2 = 4.6м²;

k - коэффициент, учитывающий остекление. Для двойного остекления

k = 0.6;

Q_c = 127 Вт/м - теплопоступление от окон.

 

Q_изб.2 = 4.6 * 4 * 0.6 * 127 = 1402 Вт

Q_изб.3 - тепловыделения людей

 

Q_изб.3 = n * q, где

 

q = 80 Вт/чел., n - число людей, например, n = 15

 

Q_изб.3 = 15 * 80 = 1200 Вт

Q_избыт = 330 +1402 + 1200 = 2932 Вт

Из уравнения теплового баланса следует:

 

V_вент м³

Оптимальным вариантом является кондиционирование воздуха, т.е. автоматическое поддержание его состояния в помещении в соответствии с определенными требованиями (заданная температура, влажность, подвижность воздуха) независимо от изменения состояния наружного воздуха и условий в самом помещении.

Выбор вентилятора

Вентиляционная система состоит из следующих элементов:

1. Приточной камеры, в состав которой входят вентилятор с электродвигателем, калорифер для подогрева воздуха в холодное время года и жалюзная решетка для регулирования объема поступающего воздуха;

2. Круглого стального воздуховода длиной 1.5 м;

3. Воздухораспределителя для подачи воздуха в помещение.

Потери давления в вентиляционной системе определяются по формуле:

 

, где

 

Н - потери давления, Па;

R - удельные потери давления на трение в воздуховоде, Па/м;

l - длина воздуховода, м;

V - скорость воздуха, (V = 3 м/с);

р - плотность воздуха, (р = 1.2 кг/м).

Необходимый диаметр воздуховода для данной вентиляционной системы:

 

м

 

Принимаем в качестве диаметра ближайшую большую стандартную величину -0.45 м, при которой удельные потери давления на трение в воздуховоде - R=0.24 Па/м.

Местные потери возникают в железной решетке (x=1.2), воздухораспределителе (x=1.4) и калорифере (x=2.2). Отсюда, суммарный коэффициент местных потерь в системе:

 

x = 1.2 +1.4 + 2.2 = 4.8

 

Тогда

 

Па

 

С учетом 10 %-го запаса:

Н = 110% * 26.28 = 28.01 Па

V_вент = 110% *1442 = 1586.2 м/ч

 

По каталогу выбираем вентилятор осевой серии МЦ4: расход воздуха - 1600, давление - 40 Па, КПД - 65%, скорость вращения - 960 об/мин, диаметр колеса - 400 мм, мощность электродвигателя - 0.032 кВт.

Рисунок 1 - Схема приточной вентиляции

1. воздухозаборное устройство для забора чистого воздуха;

2. воздуховоды, по которым воздух подается в помещение;

3. фильтры для очистки воздуха от пыли;

4. калориферы для нагрева воздуха;

5. вентилятор;

6. приточные насадки.

 

На рисунке 2 приведен эскиз системы механической вентиляции для производственного помещения.

Рисунок 2 - Эскиз системы механической вентиляции

 

Заключение

Задание в данной дипломной работе было спроектировать оптимальные условия труда инженера-программиста. Были проанализированы опасные и вредные факторы, которые могут повлиять на эффективность работы инженера-программиста. Также в работе приведены расчеты по наиболее значимым факторам: выбор си­стемы и расчет оптимального освещения производственного помещения, электробезопасность на рабочем месте.

Также указаны требования по организации рабочего места на основании используемой литературы, разработаны технические средства.

Созданные условия должны обеспечивать комфортную ра­бо­ту.

При соблюдении условий, которые определяют оптимальную ор­ганизацию рабочего места инженера-программиста, позволит сох­ранить хорошую ра­ботоспособность в течение всего рабочего дня. В результате чего повысится производительность труда инженера-программиста как в ко­личественном, так и в качественном отношениях