Обеспечение требуемой освещенности и воздухообмена

тема: "Обеспечить оптимальные условия труда инженера – программиста, расчет освещенности,

    расчет вентиляции. "
    дипломник: Частухин Виталий Владимирович
    группа: АИ-1-93
    консультант: Слепнев Валерий Иванович
    Введение

Охрана труда - система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Научно-технический прогресс внес серьезные изменения в условия производственной деятельности работников умственного труда. Их труд стал более интенсивным, напряженным, требующим значительных затрат умственной, эмоциональной и физической энергии. Это потребовало комплексного решения проблем эргономики, гигиены и организации труда, регламентации режимов труда и отдыха.

Охрана здоровья трудящихся, обеспечение безопасности условий труда, ликвидация профессиональных заболеваний и производственного травматизма составляет одну из главных забот человеческого общества. Обращается внимание на необходимость широкого применения прогрессивных форм научной организации труда, сведения к минимуму ручного, малоквалифицированного труда, создания обстановки, исключающей профессиональные заболевания и производственный травматизм. Данный раздел дипломного проекта посвящен рассмотрению следующих вопросов: определение оптимальных условий труда инженера – программиста; расчет вентиляции;

расчет освещенности;

Определение оптимальных условий труда инженера – программиста

Проектирование рабочих мест, снабженных видеотерминалами, относится к числу важнейших проблем эргономического проектирования в области вычислительной техники.

Рабочее место и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер работы. В частности, при организации рабочего места программиста должны быть соблюдены следующие основные условия: оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места; достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения;

необходимо естественное и искусственное освещение для выполнения поставленных задач;

уровень акустического шума не должен превышать допустимого значения. достаточная вентиляция рабочего места;

Эргономическими аспектами проектирования видеотерминальных рабочих мест, в частности, являются: высота рабочей поверхности, размеры пространства для ног, требования к расположению документов на рабочем месте ( наличие и размеры подставки для документов, возможность различного размещения документов, расстояние от глаз пользователя до экрана, документа, клавиатуры и т. д. ), характеристики рабочего кресла, требования к поверхности рабочего стола, регулируемость рабочего места и его элементов.

Главными элементами рабочего места программиста являются письменный стол и кресло. Основным рабочим положением является положение сидя. Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление 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.

Моторное поле - пространство рабочего места, в котором могут осуществляться двигательные действия человека.

Максимальная зона досягаемости рук - это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

Оптимальная зона - часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом.

    рис. 1 Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости.
    а - зона максимальной досягаемости;
    б - зона досягаемости пальцев при вытянутой руке;
    в - зона легкой досягаемости ладони;
    г - оптимальное пространство для грубой ручной работы;
    д - оптимальное пространство для тонкой ручной работы.

Рассмотрим оптимальное размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости рук:

    ДИСПЛЕЙ размещается в зоне а (в центре);
    КЛАВИАТУРА - в зоне г/д;
    СИСТЕМНЫЙ БЛОК размещается в зоне б (слева);
    ПРИНТЕР находится в зоне а (справа);
    ДОКУМЕНТАЦИЯ

в зоне легкой досягаемости ладони - в (слева) - литература и документация, необходимая при работе; в выдвижных ящиках стола - литература, неиспользуемая постоянно.

При проектировании письменного стола следует учитывать следующее: высота стола должна быть выбрана с учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимости опираясь на подлокотники;

нижняя часть стола должна быть сконструирована так, чтобы программист мог удобно сидеть, не был вынужден поджимать ноги;

поверхность стола должна обладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения программиста;

конструкция стола должна предусматривать наличие выдвижных ящиков (не менее 3 для хранения документации, листингов, канцелярских принадлежностей, личных вещей).

Высота рабочей поверхности рекомендуется в пределах 680-760 мм. Высота рабочей поверхности, на которую устанавливается клавиатура, должна быть 650 мм. Большое значение придается характеристикам рабочего кресла. Так, рекомендуется высота сиденья над уровнем пола должна быть в пределах 420-550 мм. Поверхность сиденья рекомендуется делать мягкой, передний край закругленным, а угол наклона спинки рабочего кресла - регулируемым.

Необходимо предусматривать при проектировании возможность различного размещения документов: сбоку от видеотерминала, между монитором и клавиатурой и т. п. Кроме того, в случаях, когда видеотерминал имеет низкое качество изображения, например заметны мелькания, расстояние от глаз до экрана делают больше (около 700 мм), чем расстояние от глаза до документа (300-450 мм). Вообще при высоком качестве изображения на видеотерминале расстояние от глаз пользователя до экрана, документа и клавиатуры может быть равным.

Положение экрана определяется:
- расстоянием считывания (0. 60 + 0. 10 м);

- углом считывания, направлением взгляда на 20 ниже горизонтали к центру экрана, причем экран перпендикулярен этому направлению.

    Должна предусматриваться возможность регулирования экрана:
    - по высоте +3 см;
    - по наклону от 10 до 20 относительно вертикали;
    - в левом и правом направлениях.
    Зрительный комфорт подчиняется двум основным требованиям:
    - четкости на экране, клавиатуре и в документах;

- освещенности и равномерности яркости между окружающими условиями и различными участками рабочего места;

Большое значение также придается правильной рабочей позе пользователя. При неудобной рабочей позе могут появиться боли в мышцах, суставах и сухожилиях. Требования к рабочей позе пользователя видеотерминала следующие: шея не должна быть наклонена более чем на 20°(между осью "голова-шея" и осью туловища), плечи должны быть расслаблены, локти - находиться под углом 80° - 100°, а предплечья и кисти рук - в горизонтальном положении. Причина неправильной позы пользователей обусловлена следующими факторами: нет хорошей подставки для документов, клавиатура находится слишком высоко, а документы - слишком низко, некуда положить руки и кисти, недостаточно пространство для ног. В целях преодоления указанных недостатков даются общие рекомендации: лучше передвижная клавиатура, чем встроенная; должны быть предусмотрены специальные приспособления для регулирования высоты стола, клавиатуры, документов и экрана, а также подставка для рук.

    Характеристики используемого рабочего места:
    - высота рабочей поверхности стола 750 мм;
    - высота пространства для ног 650 мм;
    - высота сиденья над уровнем пола 450 мм;

- поверхность сиденья мягкая с закругленным передним краем; - предусмотрена возможность размещения документов справа и слева; - расстояние от глаза до экрана 700 мм;

- расстояние от глаза до клавиатуры 400 мм;
- расстояние от глаза до документов 500 мм;

- возможно регулирование экрана по высоте, по наклону, в левом и в правом направлениях;

Создание благоприятных условий труда и правильное эстетическое оформление рабочих мест на производстве имеет большое значение как для облегчения труда, так и для повышения его привлекательности, положительно влияющей на производительность труда. Окраска помещений и мебели должна способствовать созданию благоприятных условий для зрительного восприятия, хорошего настроения. В служебных помещениях, в которых выполняется однообразная умственная работа, требующая значительного нервного напряжения и большого сосредоточения, окраска должна быть спокойных тонов - малонасыщенные оттенки холодного зеленого или голубого цветов

При разработке оптимальных условий труда программиста необходимо учитывать освещенность, шум и микроклимат.

Расчет освещенности

Рациональное освещение рабочего места является одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность трудовой деятельности человека, предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда. Освещение на рабочем месте программиста должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

    недостаточность освещенности;
    чрезмерная освещенность;
    неправильное направление света.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности. Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Процесс работы программиста в таких условиях, когда естественное освещение недостаточно или отсутствует. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

Искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют существенные преимущества:

по спектральному составу света они близки к дневному, естественному освещению; обладают более высоким КПД (в 1. 5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания); обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания); более длительный срок службы.

Расчет освещения производится для комнаты площадью 36 м2, ширина которой 4. 9 м, высота - 4. 2 м. Воспользуемся методом светового потока.

Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:

, где
F - рассчитываемый световой поток, Лм;

Е- нормированная минимальная освещенность, Лк (определяется по таблице). Работу программиста, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к разряду точных работ, следовательно, минимальная освещенность будетЕ = 300 Лк при газоразрядных лампах; S - площадь освещаемого помещения ( в нашем случае S = 36 м2 ); Z- отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1. 1-1. 2 , пустьZ = 1. 1);

К- коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение определяется по таблице коэффициентов запаса для различных помещений и в нашем случаеК = 1. 5);

n- коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (Рс) и потолка (Рп)), значение коэффициентов Рс и Рп определим по таблице зависимостей коэффициентов отражения от характера поверхности: Рс=30%, Рп=50%. Значениеnопределим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:

    , где
    S - площадь помещения, S = 36 м2;
    h - расчетная высота подвеса, h = 3. 39 м;
    A - ширина помещения, А = 4. 9 м;
    В - длина помещения, В = 7. 35 м.
    Подставив значения получим:

Зная индекс помещения I, Рс и Рп, по таблице находим n = 0. 28 Подставим все значения в формулу для определения светового потока F:

Лм

Для освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛБ40-1, световой поток которыхF = 4320 Лк.

    Рассчитаем необходимое количество ламп по формуле:
    , где
    N - определяемое число ламп;
    F - световой поток, F = 63642, 857 Лм;
    Fл- световой поток лампы, Fл = 4320 Лм.
    шт.

При выборе осветительных приборов используем светильники типа ОД. Каждый светильник комплектуется двумя лампами. Размещаются светильники двумя рядами, по четыре в каждом ряду.

Расчет вентиляции

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
    Vвент - объем воздуха, необходимый для обмена;
    Vпом - 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 Vвент определим исходя из уравнения теплового баланса:

    Vвент * С( tуход - tприход ) * Y = 3600 * Qизбыт
    Qизбыт - избыточная теплота (Вт);
    С = 1000 - удельная теплопроводность воздуха (Дж/кгК);
    Y = 1. 2 - плотность воздуха (мг/см).
    Температура уходящего воздуха определяется по формуле:
    tуход = tр. м. + ( Н - 2 )t , где
    t = 1-5 градусов - превышение t на 1м высоты помещения;
    tр. м. = 25 градусов - температура на рабочем месте;
    Н = 4. 2 м - высота помещения;
    tприход = 18 градусов.
    tуход = 25 + ( 4. 2 - 2 ) 2 = 29. 4
    Qизбыт = Qизб. 1 + Qизб. 2 + Qизб. 3 , где
    Qизб. - избыток тепла от электрооборудования и освещения.
    Qизб. 1 = Е * р , где

Е - коэффициент потерь электроэнергии на топлоотвод ( Е=0. 55 для освещения); р - мощность, р = 40 Вт * 15 = 600 Вт.

    Qизб. 1 = 0. 55 * 600=330 Вт
    Qизб. 2 - теплопоступление от солнечной радиации,
    Qизб. 2 =m * S * k * Qc , где
    m - число окон, примем m = 4;
    S - площадь окна, S = 2. 3 * 2 = 4. 6 м2;

k - коэффициент, учитывающий остекление. Для двойного остекления k = 0. 6;

    Qc = 127 Вт/м - теплопоступление от окон.
    Qизб. 2 = 4. 6 * 4 * 0. 6 * 127 = 1402 Вт
    Qизб. 3 - тепловыделения людей
    Qизб. 3 = n * q , где
    q = 80 Вт/чел. , n - число людей, например, n = 15
    Qизб. 3 = 15 * 80 = 1200 Вт
    Qизбыт = 330 +1402 + 1200 = 2932 Вт
    Из уравнения теплового баланса следует:
    Vвент 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
    Vвент = 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.

Выводы

В этой части дипломной работы были изложены требования к рабочему месту инженера - программиста. Созданные условия должны обеспечивать комфортную работу. На основании изученной литературы по данной проблеме, были указаны оптимальные размеры рабочего стола и кресла, рабочей поверхности, а также проведен выбор системы и расчет оптимального освещения производственного помещения, а также расчет вентиляции. Соблюдение условий, определяющих оптимальную организацию рабочего места инженера - программиста, позволит сохранить хорошую работоспособность в течение всего рабочего дня, повысит как в количественном, так и в качественном отношениях производительность труда программиста, что в свою очередь будет способствовать быстрейшей разработке и последующему внедрению новой технологии производства.

Библиографический список

Розанов В. С. , Рязанов А. В. Обеспечение оптимальных параметров воздушной среды в рабочей зоне. Учебное пособие. Москва, МИРЭА, 1989 г.

Экология и безопасность труда, Методические указания по дипломному проектированию. Москва, МИРЭА, 1990 г.

Охрана труда и окружающей среды, Методические указания по дипломному проектированию раздела. Москва, МИРЭА 1980 г.

Мотузко Ф. Я. , "Охрана труда", Москва, Высшая школа 1989 г.

Самгин Э. Б. , "Освещение рабочих мест", Москва, МИРЭА, 1989 г.

Под редакцией Павлова С. П. , "Охрана труда в радио- и электронной промышленности", Москва, Энергия, 1979 г.

Зинченко В. П. , Мунипов В. М. , "Основы эргономики", Москва, МГУ, 1979 г.