Лекція 3. ОЗДОРОВЛЕННЯ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ВИРОБНИЧИХ ПРИМІЩЕНЬ
План лекції
1. Вплив шкідливих речовин на організм людини.
2. Нормування шкідливих речовин та контроль за станом повітряного середовища робочої зони.
3. Заходи та засоби попередження забруднення повітря виробничих приміщень.
4. Види вентиляції, їх вибір, конструктивне оформлення.
Питання для самостійної роботи
Характеристика, нормування виробничого шуму та засоби захисту від нього.
Для успішної боротьби з шумом необхідно знати його фізичну природу, основні закономірності його виникнення і поширення.
Шум – це будь-який небажаний звук, який наносить шкоду здоров’ю людини, знижує його працездатність, а також може сприяти отриманню травми в наслідок зниження сприйняття попереджувальних сигналів. З фізичної точки зору – це хвильові коливання пружного середовища, що поширюються з певної швидкістю в газоподібній, рідкій або твердій фазі.
Виробничим шумом називається шум на робочих місцях, на дільницях або на територіях підприємств, котрий виникає під час виробничого процесу.
Звук обумовлюється механічними коливаннями в пружних середовищах і тілах, частоти яких лежать в діапазоні від 16-20 Гц до
20 000 Гц, які спроможне сприймати людське вухо. Механічні коливання з такими частотами називаються звуковими, або акустичними. Звукове поле - це простір, в якому поширюються звукові хвилі.
Основними характеристиками таких коливань служать швидкість звуку С(м/с), амплітуда звукового тиску (р, Па), інтенсивність J(Вт/м2). частота (f, Гц).
Звуковий тиск – це різниця між миттєвим значенням повного тиску у середовищі при наявності звуку та середнім тиском в цьому середовищі при відсутності звуку. Одиниця вимірювання звукового тиску р, Н/м2;
1 Н/м2=1 Па (Паскаль). Існують нижня та верхня межі чутності. Нижня межа чутності називається порогом чутності, верхня — больовим порогом.
Порогом чутності називається найменша зміна звукового тиску, котру ми відчуваємо. При частоті 1000 Гц (на цій частоті вухо має найбільшу чутливість) поріг чутності складає р0 = 2•10-5 Н/м2. Поріг чутності сприймає приблизно 1% людей.
Больовий поріг - це максимальний звуковий тиск, котрий сприймається вухом як звук. Тиск понад больовий поріг може викликати пошкодження органу слуху. При частоті 1000 Гц за больовий поріг прийнято звуковий тиск Р=20 Н/м2. Відношення звукових тисків при больовому порозі та порозі чутності складає 106. Це діапазон звукового тиску, що сприймається вухом.
Поширення звукового полю супроводжується переносом енергії, яка може бути визначена інтенсивністю звуку J(Вт/м2). Величина потоку звукової енергії, що проходить за 1 с через площу 1 м2, перпендикулярно до напрямку поширення звукової хвилі, є мірою інтенсивності звуку або сили звуку.
У вільному звуковому полі інтенсивність звуку і звуковий тиск зв’язати між собою співвідношенням
J = p2/ρ · C,
де J – інтенсивність звуку, Вт/м2;
p – звуковий тиск, Па;
ρ – густина середовища, кг/м3;
С – швидкість звукової хвилі в даному середовищі, м/с.
Швидкість поширення звукової хвилі C(м/с) залежить від властивостей середовища і насамперед від його густини(в повітрі при нормальних атмосферних умовах C ∼ 344 м/с; густина звукової хвилі в воді ∼ 1500 м/с, у металах ∼ 3000–6000 м/с).
При пороговому значенні звукового тиску р0 = 2·10-5 Н/м2 порогове значення сили звуку I0 = 10-12 Вт/м2.
Силою звуку характеризується гучність. Чим більший потік енергії, що випромінюється джерелом звуку, тим вища гучність. Звукова потужність джерела:
W = I x S,
де S — площа.
При випромінюванні в сферу радіусом r — S=4πr2, в напівсферу — S=2πr2.
Якщо джерело звуку знаходиться біля стіни, випромінювання відбувається в чверть сфери.
При великому числі джерел звуку їх звукова потужність рівна сумі потужностей окремих джерел:
W = W1 + W2 +...+ W N, Вт
Частота коливань f — число коливань за одну секунду. Одне коливання за секунду — 1 Гц. Октавна смуга частот — смуга, в котрій верхня гранична частота в два рази перевищує нижню. Третиннооктавна смуга — смуга, в котрій співвідношення граничних частот складає 1,26. Середньогеометрична частота октавної смуги:
f = 
(f1 · f 2),
де f1 — нижня гранична частота, Гц;
f2 — верхня гранична частота, Гц.
Частотний діапазон чутності органа слуху людини розподілений на дев'ять октав із середньогеометричними частотами 31,5; 63; 125... 8000 Гц. Сукупність гранично допустимих рівнів звукового тиску в дев'яти октавних смугах частот і є граничним спектром (ГС) шуму.
Спектр шуму – залежність рівнів інтенсивності від частоти. Розрізняють спектри суцільні (широкосмугові), у яких спектральні складові розташовані по шкалі частот безперервно, і дискретні (тональні), коли спектральні складові розділені ділянками нульової інтенсивності. На практиці спектральну характеристику шуму звичайно визначають як сукупність рівнів звукового тиску (інтенсивності) у частотних октавних смугах.
За частотою звукові коливання поділяються на три діапазони:
- інфразвукові з частотою коливань менше 20 Гц;
- звукові (ті, що ми чуємо) – від 20 Гц до 20 кГц;
- ультразвукові – більше 20 кГц.
У виробничих умовах інфразвук виникає головним чином при роботі компресорів, гомогенізаторів, обладнання ліній розливу тощо. Ультразвукові технології використвуються для гідрогенізації жирів, приготування харчових водних та водножирових емульсій в м’ясомолочній, кондитерській промисловості, при виготовленні соків, знезаражування води тощо.
Людина чує звуки в частотному діапазоні від 16-20Гц до 20кГц. Звуки з частотою 30—300 Гц вважаються низькими, з частотою 300—800 Гц — середніми, з частотою понад 800 Гц — високими.
Людина сприймає звуки в широкому діапазоні інтенсивності (від нижнього порога чутності до верхнього – больового порога). Найбільша чутність звуку людиною відбувається у діапазоні 800–4000 Гц. Найменша – в діапазоні 20–100 Гц.
За часовими характеристиками шуми поділяють на постійні і непостійні. Постійними вважають шуми, у яких рівень звуку протягом робочого дня змінюється не більше ніж на 5 дБА. Непостійні шуми поділяються на переривчасті, з коливанням у часі, та імпульсні. При переривчастому шумі рівень звуку може різко падати до фонового рівня, а довжина інтервалів, коли рівень залишається постійним і перевищує фоновий рівень, досягає 1 с та більше. При шумі з коливаннями у часі рівень звуку безперервно змінюється у часі. До імпульсних відносять шуми у вигляді окремих звукових сигналів тривалістю менше 1 с кожний, що сприймаються людським вухом як окремі удари.
В зв’язку з тим, що між слуховим сприйняттям та подразненням існує приблизна логарифмічна залежність, для вимірювання звукового тиску, сили звуку та звукової потужності прийнята логарифмічна шкала. Це дозволяє великий діапазон значень (за звуковим тиском — 106, за силою звуку — 1012) вкласти в порівняно невеликий інтервал логарифмічних одиниць. В логарифмічній шкалі кожен наступний ступінь цієї шкали більший від попереднього в 10 разів. Це умовно вважається одиницею вимірювання 1 бел (Б). В акустиці використовується дрібніша одиниця — децибел (дБ), рівна 0,1 Б.
Величина, виражена в белах або децибелах, називається рівнем цієї величини. Якщо сила одного звуку більша від іншого в 100 разів, то рівні сили звуку відрізняються на lgl00=2 Б, або 20 дБ.
Рівень сили звуку в белах і децибелах виражається формулами:
L = 10 lg (І/І0), Б,
де I0=10-12Вт/м2.
Рівень звукового тиску:
LР = 20 lg (Р/Р0)
Існує розмежування областей застосування термінів “рівень звуку” та “рівень звукового тиску”. Для характеристики простих звуків в октавних смугах частот застосовується термін “рівень звукового тиску”; для характеристики складних звуків (тобто не розкладених по октавних смугах) — “рівень звуку” в дБА (децибел за шкалою шумоміра А). Між логарифмічними одиницями дБ та відповідними їм звуковими тисками в Н/м2 існує наступний зв'язок: зміна рівня звукового тиску на 10 дБ відповідає зміні звукового тиску (котра характеризує гучність) в 3 рази.
Крім рівня звуку та рівня звукового тиску існує поняття рівня звукової потужності:
LW = 10 lg(W/W0), дБ,
де W0=10-12 Вт — порогове значення звукової потужності.
Спектром звукової потужності (звукового тиску) називається сукупність рівнів звукової потужності, виміряних в стандартних смугах частот— октавних, третиннооктавних, вузькосмугових.
Негативний вплив шуму на продуктивність праці та здоров'я людини загальновідомий. Під час роботи в шумних умовах продуктивність ручної пращ може знизитись до 60%, а кількість помилок, що трапляються при розрахунках, зростає більше, ніж на 50%. При тривалій роботі в шумних умовах перш за все уражаються нервова та серцево-судинна системи та органи травлення, а також може розвиватись професійне захворювання «туговухість». Зменшується виділення шлункового соку та його кислотність, що сприяє захворюванню гастритом. Необхідність кричати при спілкуванні у виробничих умовах негативно впливає на психіку людини.
Допустимі рівні шуму на робочих місцях регламентуються за ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку». В ньому закладено принцип встановлення певних параметрів шуму, виходячи з класифікації приміщень за їх використанням для трудової діяльності різних видів. Допустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот та еквівалентні рівні звуку на робочих місцях слід вибирати згідно з таблицею.
Цей стандарт також встановлює класифікацію шуму, вимоги до шумових характеристик і до захисту від шуму на робочих місцях. До речі, шумові характеристики обов’язково встановлюють в стандартах або технічних умовах на машини і вказують у їх паспортах. Значення шумових характеристик встановлюють, виходячи з вимог забезпечення на робочих місцях, житловій території і в будинках допустимих рівнів шуму.
Завдання гігієнічного нормування шуму полягає в тому, щоб встановити такі гранично допустимі рівні шуму, при яких систематична дія його на людину протягом багатьох років не спричиняла б захворювання і не заважала б нормальній праці. В санітарно-гігієнічних нормах закладено два принципи нормування шуму:
-нормування за граничним спектром в дБ;
-нормування інтегрального показника – рівня звуку в дБА.
Перший метод - нормування за граничним спектром застосовують при нормуванні постійних шумів. При цьому нормують рівні звукового тиску в октавних смугах із середньогеометричними частотами.
Нормованою характеристикою постійного шуму на робочіх місцях є рівні звукового тиску Lв, дБ в октавних смугах із середньогеометричними частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.
Другий метод - нормування інтегрального (по всьому діапазону частот) рівня шуму, виміряного за шкалою «А» шумоміра. Цей показник називаютьрівнем звуку і вимірюють в дБА. Шкала «А» шумоміра використовується дляоцінки постійного та непостійного шуму, що відповідають приблизно лініямрівної гучності. В цьому випадку здійснюється інтегральна оцінка всього шуму, на відміну від спектральної.
Допустимі рівні шуму у виробничих приміщеннях, які регламентуються ДСН 3.3.6.037-99, наведені у табл.3.1.
Таблиця 3.1
Допустимі рівні шуму у виробничих приміщеннях (витяг з ДСН 3.3.6.037-99).
| Вид трудової діяльності, робочі місця | Рівні звукового тиску в дБ | |||||||||
| В октавних смугах із середньогеометричними частотами, Гц | ||||||||||
| 31,5 | Рівні шуму та еквівалентні рівні шуму, дБА, дБАекв. | |||||||||
| Творча діяльність, керівна робота з підвищеними вимогами, наукова діяльність, конструювання та проектування, програмування, викладання та навчання, лікарська діяльність; робочі місця у приміщеннях - дирекції, проектно-конструк-торських бюро, розраховувачів програмістів обчислювальних машин у лабораторіях для теоретичних робіт та обробки даних, прийому хворих у медпунктах | ||||||||||
| Висококваліфікована робота, що вимагає зосередження: адміністративно-керівна діяльність; вимірювальні та аналітичні роботи у лабораторії; робочі місця у приміщеннях цехового керівного апарату, контор, лабораторій | ||||||||||
| Робота, що виконується з вказівками та акустичними сигналами, які часто надходять: робота, що потребує постійного слухового контролю; операторська робота за точним графіком з інструкцією; диспетчерська робота; робочі місця у приміщеннях диспетчерської служби, кабінетах та приміщеннях спостереження та дистанційного керування з мовним зв’язком по телефону; у приміщеннях майстрів. | ||||||||||
| Робота, що вимагає зосередження: робота з підвищеними вимогами до процесів спостереження та дистанційного керування виробничими циклами; робочі місця за пультами у кабінетах нагляду та дистанційного керування без мовного зв’язку по телефону; у приміщеннях лабораторій з шумним устаткуванням | ||||||||||
| Виконання всіх видів робіт на постійних робочих місцях у виробничих приміщеннях, на території підприємств |
Для вимірювання шуму використовують спеціальні прилади-шумоміри типу Ш-63, Ш-71, РSІ-202. Шумомір – складний вимірювальний прилад, до якого входять мікрофон, що реагує на зміни звукового тиску, підсилювальна частина і стрілочний індикатор, який відградуйовано у дБ. Спектральний аналіз виконується за допомогою окремих октавних фільтрів (ОF 101, 01016 тощо), або вмонтованих у шумомір (ВШВ-003, ИШВ-1,00017).
У приміщеннях з груповим розташуванням обладнання вимірювання здійснюється на постійних робочих місцях, або, як мінімум, в трьох точках робочої зони.
Захист від шуму повинен здійснюватися розробкою шумобезпечної техніки, використанням методів та засобів колективного захисту та засобами індивідуального захисту. Заходи та засоби колективного захисту, що зменшують шум на шляху його поширення представлені в табл. 3.2.
Таблиця 3.2.
Засоби та заходи колективного захисту від шуму
| Архитектурно-планувальні | Акустичні |
| 1.Раціональне розміщення будівель і споруд на території підприємства. 2.Раціональне розміщення технологічного устаткування. 3.Раціональне розміщення робочих місць. 4.Раціональне акустичне розмі-щення зон і режимів руху транспортних засобів та потоків. 5.Створення шумозахисних зон. | 1.Засоби звукоізоляції (здатність огороджуючих конструкцій послабляти звук, який проходить через них шляхом відбиття потоку звукової енергії: кожухи, екрани, перетинки, вікна, стіни). 2.Засоби звукопоглинання(здатність пористих матеріалів поглинати енергію звукових коливань шляхом переходу її в тепло). 3.Засоби віброізоляції. 4.Засоби демпфування (гасіння коливань у динамічній системі внаслідок розсіювання енергії). 5.Глушники шуму(встановлюють у вентиляційних каналах). |
Використання засобів індивідуального захисту від шуму здійснюють у випадках, якщо інші (конструктивні та колективні) методи не забезпечують допустимих рівнів звуку. Засоби індивідуального захисту дозволяють знизити рівні звукового тиску на 7–45 дБ. Вони розподіляються на вкладиші у вигляді тампонів, які встромляються у слуховий канал(беруші); протишумові навушники, які закривають вушну
раковину зовні; шлеми та каски.
На робочому місці користувача персональним комп’ютером (ПК) джерелами шуму, як правило, є технічні засоби - комп'ютер, принтер, вентиляційне обладнання, а також зовнішній шум. Вони в більшості випадків видають доволі незначний шум, тому в приміщенні досить використовувати звукопоглинання. Зменшення шуму, що проникає в приміщення ззовні, досягається ущільненням по периметрі притворів вікон і дверей.
До основих заходів щодо зменшення шуму при роботі з ПК відносять:
- використанням блоків живлення ПК з вентиляторами на гумових підвісках;
- використанням ПК, в яких термодавачі вмонтовані в блоці живлення та в критичних точках материнської плати, які дозволяють програмним шляхом регулювати як моменти ввімкнення вентиляторів, так і їх швидкість обертання;
- переведення жорсткого диска в режим сплячки (Standby), якщо комп'ютер не працює на протязі визначеного часу.
- використанням ПК, в яких вентилятор на процесорі встановлено виробником (ВОХ-процесор);
- застосуванням материнських плат формату АТХ та АТХ-кор-пусів, що дозволяє регулювати автономну швидкість та моменти часу відмикання вентилятора блока живлення від електромережі;
- заміною матричних голчатих принтерів струменевими і лазерними принтерами, які забезпечують при роботі значно менший рівень звукового тиску;
- застосуванням принтерів колективного користування, розташованих на значній відстані від більшості робочих місць користувачів ПК;
- зменшенням шуму на шляху його розповсюдження через розміщенням звукоізолюючого відгородження у вигляді стін, перетинок, кабін;
- акустичною обробкою приміщень - зменшення енергії відбитих звукових хвиль шляхом збільшення площі звукопоглинання. Найбільш вираженими звукопоглинальними властивостями володіють волокнисто-пористі матеріали: фібролітові плити, скловолокно, мінеральна вата, поліуретановий поропласт, пористий полівінілхлорид і ін Звукопоглинальні облицювання з зазначених матеріалів потрібно розмістити на стелі і верхніх частинах стін. (при умові облицювання не менше 60% загальної площі огороджувальних поверхонь приміщення).
Лабораторна робота № 5
