5.6 Контрольные вопросы и задания

1. Как влияет освещение на условия и производительность труда?

2. Какие требования к естественному освещению предъявляются в помещениях с односторонним, двухсторонним боковым и комбинированным освещением, согласно ДБН В.2.5-28-2006?

3. Рассмотрите системы искусственного освещения, требования к ним.

4. Рассмотрите виды искусственного освещения.

5. Как выполняется нормирование искусственного производственного освещения в зависимости от особенностей предмета труда, согласно ДБН В 2.5-28-2006?

6. Как выполняется нормирование естественного производственного освещения в зависимости от особенностей предмета труда, согласно ДБН В 2.5-28-2006?

7. Какими количественными показателями характеризуется производст-венное освещение? Запишите формулы для их расчета и единицы измерения. Какие из них нормируются?

8. Назовите типы электрических источников света, их основные характеристики, а также преимущества и недостатки.

9. В каких источниках света (люминесцентных или лампах накаливания) наблюдается более интенсивное снижение светового потока с уменьшением напряжения в сети?

10. Какая существует зависимость освещенности от расстояния между светильником и освещаемой поверхностью? Обоснуйте ответ.

11. Почему напряжения срыва люминесцентной лампы и ее поджига отличаются по величине? Какое из этих напряжений меньше по величине?

12. В чем заключается сущность и опасность явления стробоскопического эффекта в производственных условиях? Какие меры существуют для его устранения? Ответ обоснуйте.

6 Исследование методов и средств защиты человека от производственного шума

6.1 Цель работы

Целью работы является изучение методов и средств измерения постоянного производственного шума, его гигиенической оценки, исследование эффективности средств коллективной защиты.

6.2 Методические указания к организации самостоятельной работе студентов

При подготовке к лабораторной работе студент должен изучить следующие вопросы:

– действие шума на организм человека;

– методы и средства измерения производственного шума;

– гигиеническое нормирование шума;

– методы и средства защиты от шума.

В соответствии с ДСТУ 2325-93 шум – это колебания частиц окружающей материальной среды, которые воспринимаются органами слуха человека, как нежелательные сигналы.

Производственным шумом называется шум на рабочих местах, на участках или территориях предприятий, который возникает во время производственного процесса.

В зависимости от уровня шума, продолжительности действия и индивидуальных особенностей человека в его организме могут возникнуть различные негативные последствия. Длительное воздействие шума с уровнем до 80 дБА зачастую приводит к неврозам, сердечно-сосудистым (ишемическая болезнь сердца и гипертоническая болезнь), желудочно-кишечным заболева-ниям и к снижению производительности труда. В ряде случаев ухудшается зрение, наблюдается расстройство вестибулярного аппарата. Под действием шума происходит перенапряжение нервной системы, которое приводит к ослаблению иммунитета, вследствие чего могут обостряться инфекционные, онкологические, аллергические и другие заболевания.

Воздействие шума с уровнем 85-90 дБА снижает слуховую чувствитель-ность на высоких частотах. При уровне 120 дБА возникают болевые ощущения. При уровне 145 дБА возможен разрыв барабанной перепонки.

Шум обладает кумулятивным действием. Для полного восстановления

организма после восьмичасового рабочего дня с уровнем шума 80 дБА нужно не менее 5 часов. В целом патологические изменеия в организме человека, вызванные действием шума, рассматривают как шумовую болезнь.

Акустические колебания в диапазоне 16 Гц – 20 кГц, которые восприни-мает человек, называют звуковыми.

Процесс распространения колебательного движения в среде от источника шума называется звуковой волной, а область среды, в которой она распространяется – звуковым полем. Воздушный звук распространяется в виде продольных волн, в которых колебания частиц воздуха совпадают с направлением движения звуковой волны.

В изотропной среде длина волны прямо пропорциональна скорости распространения звуковых волн С (для воздуха С₀= 340 м/с при температуре t = 20 ⁰ С) и обратнопропорциональна частоте колебаний f, Гц.

, (6.1)

где С – скорость распространения звуковой волны, м/с;

f – частота колебаний, Гц.

Шум характеризуется следующими параметрами:

– частотой звуковых колебаний f, Гц;

– звуковым давлением p, Н/м;

– интенсивностью звука Ι, Вт/м;

– уровнями звука L, дБ.

Звуковое давление p – давление в точке измерения за исключением статического давления.

Интенсивность звука I – это энергия, которая переносится звуковой волной в единицу времени через единичную поверхность, перпендикулярную направлению распространения звуковой волны

, Вт/м, (6.2)

где – p звуковое давление, Н/м;

ρ – плотность воздуха, кг/м.

В качестве эталонного звука принят звук частотой 1000 Гц. На этой частоте интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, составляет

I = 10 Вт/м, а звуковое давление p₀ = 2 • 10 Н/м.

В диапазоне от порога слышимости (восприятия) до болевого порога (130 дБ) звуковое давление и интенсивность изменяются в миллионы раз.

Учитывая логарифмическую зависимость между интенсивностью звука и слуховым восприятием (закон Вебера-Фехнера), а также с целью упрощения математических операций с большими числами пользуются логарифмическими уровнями интенсивности и звукового давления.

Уровень интенсивности звука, дБ,

,(6.3)

где I₀ = 10^-12 Вт/м².

Уровень звукового давления, дБ

, (6.4)

где p₀=2·10^-5 Н/м.

Если шум создается одновременно несколькими источниками, излучающими некогерентные волны, для определения суммарного уровня шума пользуются правилом сложения шумов. По этому правилу нужно складывать их интенсивности

, (6.5)

где n – количество источников.

Уровень шума равен

. (6.6)

Например, если имеются два источника одинаковой интенсивности, то

, дБ.(6.7)

То есть, звучание двух одинаковых источников по сравнению с одним источником дает увеличение уровня интенсивности на 3 дБ.

Для частотной характеристики шума применяется спектр звуковых колебаний, который разбивается на октавные полосы, каждая из которых характеризуется граничными частотами – нижней (f_н), верхней (f_в), а также среднегеометрической (f_ср).

Октавная полоса – полоса частот, верхняя граничная частота f_в которой в 2 раза больше нижней граничной частоты f_н

. (6.8)

Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой

. (6.9)

Стандартные значения среднегеометрических частот октавных полос составляют: 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000, Гц.

Чувствительность слуховых анализаторов зависит от частоты. На средних частотах она максимальна. На низких и высоких частотах она снижена. На рис. 6.1 приведены кривые с различными уровнями звукового давления на частоте 1000 Гц. Для того, чтобы слышать звуки различных частот с одинаковой громкостью, вводится специальная коррекция (кривая равной громкости).

Рисунок 6.1 – Кривые равной громкости

Для того чтобы приблизить результаты измерений к субъективному восприятию человека, в приборах типа «Шумомер» с помощью специальных фильтров введены три частотные характеристики (коррекции). Они имитируют чувствительность человеческого уха во всем акустическом диапазоне и условно отвечают:

«А» – кривой равной громкости на уровне 40 дБ;

«В» – кривой равной громкости на уровне 70 дБ;

«C» – кривой равной громкости на уровне 90 дБ.

Эти характеристики в международной практике являются стандартными.

Гигиеническое нормирование шума на производстве производится ДСН 3.3.6.037 – 99 «Санитарные нормы шума, ультразвука и инфразвука». Эти нормы устанавливают классификацию шумов, характеристики и допустимые уровни шума на рабочих местах, общие требования к измерению нормируемых величин и основные мероприятия по профилактике неблагоприятного воздейст-вия шума на работающих.

Шумы классифицируются указанным нормативным документом по двум признакам: характеру спектра и временным характеристикам.

По характеру спектра шумы подразделяются на широкополосные и тональные.

По временным характеристикам шумы подразделяться на постоянные и непостоянные.

Непостоянные шумы в свою очередь подразделяются на изменяющиеся во времени и импульсные.

Нормируются:

– уровни звука в дБА;

– уровни звукового давления в октавных полосах.

Нормирование уровня звука в дБА производятся по шкале «А» шумомера для постоянных шумов. Этот метод не дает частотную характеристику, но является простым и быстрым при проведении эксперимента и обработке результатов.

Для измерения непостоянных шумов используют эквивалентный (по энергии) уровень звука за период от τ₁ до τ₂

, (6.10)

где – уровень звука как функция времени.

Значение в скобках в этом выражении дает среднее значение уровня за время измерения.

Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, эквивалентные уровни звука на рабочих местах регламентированы ДСН 3.3.6.037 – 99 и представлены в табл. 6.1.

Таблица 6.1 – Допустимые уровни звукового давления

Вид трудовой деятельности, рабочее место	Уровни звукового давления (дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими   частотами (Гц)								Уро-вень шума и эквивал. уровень шума, дБА
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1. Творческая и научная деятельность, административная деятельность с повышенным вниманием, конструирование, проектирование, программирование, преподавание и обучение, программисты вычислительных машин в лабораториях для теоретических работ и обработки данных.	71	61	54	49	45	42	40	38	50
2. Высококвалифицированная работа, требующая внимания, административная деятельность, измерительные и аналитические работы в лабораториях.	79	70	63	58	55	52	50	49	60
3. Работа, выполняемая с часто поступающими указаниями и акустическими сигналами; работа, требующая постоянного слухового контроля, операторская работа с точным графиком и с инструкцией.	83	74	68	63	60	57	55	54	65

Продолж. табл. 6.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
4. Работа с повышенными требованиями к процессу наблюдения и дистанционного управления производственными циклами: рабочие места за пультами в кабинах наблюдения и дистанционного управления без голосовой связи по телефону; в помещениях с громким оборудованием, громкими агрегатами вычислительных машин.	91	83	77	73	70	68	66	64	75
5. Выполнение всех видов работ (кроме перечисленных в п. п. 1-4 и аналогичных им) на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий.	94	87	82	78	75	73	71	70	80

Допускается нормирование шумов по дозе. Обычно этот метод применяют в условиях, когда шум превышает характеристики, приведенные в табл. 6.1.

В зависимости от характера шума и времени его действия приведенные нормативные данные уточняются с помощью соответствующих поправок. Так, при наличии в шуме составляющих чистых тонов или импульсном характере шума должна быть принята поправка – 5дБА.

Для изучения методов защиты от шума рассмотрим процессы, которые возникают при его распространении. На рис. 6.2 а показано прохождение энергии звука через звукоизолирующую перегородку.

а б

1 – звукоизолирующая перегородка; 2 – внутренний источник шума; 3 – помещение

Рисунок 6.2 – Распространение звука

В соответствии с законом сохранения энергии, интенсивность падающего звука равна

, (6.11)

где – интенсивность отраженного звука;

–интенсивность поглощенного звука;

–интенсивность проникшего звука. Разделив левую и правую части этого уравнения на , получим

, (6.12)

где – коэффициент отражения (0…1);

–коэффициент звукопоглощения (0…1);

–коэффициент звукопроницаемости (0…1).

Эти коэффициенты характеризуют соответствующие свойства материалов, которые используют с целью защиты от шума.

Снижение шума, который проникает сквозь перегородку (), называют звукоизоляцией. Для этого используют материалы с высокой плотностью. Эффект достигается главным образом потому, что звуковые волны от массивной перегородки отражаются. Для большинства строительных конструкций эффективность звукоизоляции однослойной перегородки подчиняется закону массы (чем больше масса перегородки, тем выше эффективность звукоизоляции)

, дБ, (6.13)

где – масса 1 м² перегородки, кг;

–частота звука, Гц.

На рис. 6.2, б показано распространение звука в помещении от внутреннего источника. Интенсивность суммарного шума состоит из прямого звука и диффузного. Интенсивность прямого звука обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника. Диффузный звук многократно отражается от различных поверхностей помещения и считается везде одинаковым и изотропным

, Вт/м, (6.14)

где – интенсивность прямого звука;

– интенсивность диффузного звука;

i – номер источника (1…n);

n – количество источников;

–звуковая мощность в определенной октавной полосе, Вт;

– коэффициент направленности под углом к оси источника (для изотропного источника К(θ)=1);

–расстояние до источника, м;

–средний коэффициент звукопоглощения поверхностей помещения в определенной октавной полосе;

–суммарная площадь звукопоглощающих поверхностей, м.

Снижение шума с помощью покрытия поверхностей помещения (стен, потолка) звукопоглощающими конструкциями, называется звукопоглощением. Эффект достигается благодаря тому, что энергия звуковых волн в звукопоглощающем материале образуется в тепловую. Эффективность акустической обработки в определенной октавной полосе может быть рассчитана по формуле

, дБ, (6.15)

где α₁ и α₂ – коэффициенты звукопоглощения ограждающих конструкций

помещения в заданной октавной полосе, соответственно, до и после обработки;

S₁ и S₂ – площади ограждающих конструкций, соответственно, до и после обработки.

К основным методам снижения производственного шума относятся:

– уменьшение шума в источнике его возникновения;

– изменение направленности излучения;

– уменьшение шума на пути его распространения (звукоизоляция, звукопоглощение);

– защита временем (сокращение рабочего времени);

– защита расстоянием (удаление рабочих мест от источников шума);

– архитектурно – планировочные решения (рациональное размещение зданий, зеленые насаждения и т. п.);

– применение средств индивидуальной защиты (наушников, шлемов, «беруши» и др.).

Рекомендуемая литература [5…10].