Лекція 3 (5)

Освітлення виробничих приміщень.
Основні одиниці вимірювання, нормування. Розрахунок освітлення.
1.0
-


Поняття про радіоактивні речовини і випромінювання.
Дія на організм людини, нормування, захист.
1.0
-


Електромагнітні поля та електромагнітні випромінювання
1.0
-


Основні світлотехнічні поняття та одиниці
Види виробничого освітлення. Основні вимоги до виробничого освітлення
Виробниче освітлення. Нормування та забезпечення
Природне освітлення. Нормування. Розрахунок
Розрахунок штучного освітлення
Нормування іонізуючого випромінювання
Захист від іонізуючих випромінювань
Дія електромагнітного випромінювання на організм людини, його нормування
Захист від електромагнітних випромінювань
Електромагнітні випромінювання комп'ютера
Освітлення приміщень
Основні світлотехнічні поняття та одиниці
Освітлення виробничих приміщень характеризуються кількісними та якісними показниками.
До основних кількісних показників належать: світловий потік, сила світла, освітленість та яскравість.
Світловий потік (Ф) – - потік видимої променевої енергії, що сприймається органами зору людини як світло і оцінюється за світловим відчуттям.
Одиницею світлового потоку є люмен (лм) – світловий потік від еталонного точкового джерела світла силою в одну канделу (міжнародну свічку), розташованого у вершині тілесного кута в 1 стерадіан. Стерадіан - одиничний тілесний кут со з вершиною у центрі сфери, який вирізає на поверхні сфери радіусом 1 м площину, рівну 1 м2.
Джерела світла випромінюють світловий потік у різних напрямках неоднаково. Тому, щоб дати характеристику інтенсивності випромінювання, застосовуємо поняття "просторова або кутова щільність світлового потоку", яку називають силою світла (/), тобто світловий потік, віднесений до тілесного кута, в якому він випромінюється. Сила світла (І) – це величина, що визначається відношенням світлового потоку (Ф) до тілесного кута (), в межах якого світловий потік рівномірно розподіляється:
, кД .
Кандела (кД) – це сила світла точкового джерела, що випромінює світловий потік в 1 лм, який рівномірно розподіляється в середині тілесного кута в 1 стерадіан.
Освітленість (Е) – це величина світлового потоку (Ф), що падає на елемент поверхні (S)
.
Люкс (лк) – рівень освітленості поверхні площею 1 м2, на яку падає світловий потік в 1 лм.
Яскравість (L). Одиницею яскравості є ніт (нт) – яскравість поверхні, що світиться і від якої в перпендикулярному напрямку випромінюється світло силою в 1 канделу з 1 м2. Взагалі, яскравість поверхні залежить не тільки від падаючого світлового потоку та коефіцієнта відбиття, а й від кута, під яким ми розглядаємо цю поверхню, і визначається як:
,
де ? – кут між нормаллю поверхні та напрямом сили світла.
До основних якісних показників зорових умов роботи можна зарахувати: фон, контраст між об’єктом і фоном, видимість, показник осліпленості, коефіцієнт пульсації освітленості.
Фон (поверхня, прилегла безпосередньо до об’єкта розрізнення, на якій він розглядається) характеризується коефіцієнтом відношення відбитого світлового потоку до падаючого
.
Фон вважається світлим , якщо ; середнім при ; темним, якщо .
Контраст між об’єктом і фоном характеризується співвідношенням яскравостей об’єкта та фону. Контраст визначають за формулою
,
де та – відповідно яскравості об’єкта та фону, нт.
Контраст вважається великим при ; середнім при та малим - при .
Видимість () характеризує здатність ока сприймати об’єкт. Видимість залежить від освітлення, розміру об’єкта, його яскравості, контрасту між об’єктом та фоном, тривалості експозиції:
,
де – контраст між об’єктом та фоном; – пороговий контраст, тобто найменший контраст, що розрізняє око за даних умов.
Показник осліпленості Р є критерієм оцінки засліплюючої дії освітлювальної установки:
Р= (S -1)1000,
де коефіцієнт осліпленості S=?x/?b причому ?x- видимість об’єкта спостереження при екрануванні блискучих джерел; ?b - видимість об’єкта коли блискучі джерела у полі зору.
Коефіцієнт пульсації освітленості К, % характеризує відносну глибину коливань освітленості в результаті змін у часі світлового потоку газорозрядних ламп, які живляться змінним струмом
К = (Emax-Emin)*100/2*Eсер
де Emax, Emin , Eсер – відповідно найбільше, найменше і середнє значення освітленості за період його коливань , лк
Показник дискомфорту М – це критерій оцінки дискомфортного відблиску, який викликає неприємні відчуття при нерівномірному розподілі яскравості в полі зору. Розраховується при проектуванні за формулою:
М = (Lc * w 0,5)/(?o * Laд0,5)
Де Lc – яскравість відблискового джерела, кд/м2
Laд –яскравість адаптації, кд/м2
?o – індекс позиції відблискового джерела відносно лінії зору
w – кутовий розмір відблискового джерела
Для вимірювання світлотехнічних величин застосовують люксметри, фотометри, вимірювачі видимості.
У виробничих умовах використовують люксметри типів Ю-16, Ю-17, Ю-116, Ю-117 та універсальний портативний цифровий люксметр – яскравомір ТЄС 0693. Всі вони працюють із застосуванням ефекту фотоелектричного явища. Світловий потік, потрапляючи на селеновий фотоелемент, перетворюється на електричну енергію, сила струму якої вимірюється міліамперметром, який проградуйований у люксах. Застосовують також вимірювачі видимості - фотометри та інші комплексні вимірювачі світлотехнічних величин.
Основні вимоги до виробничого освітлення. Види освітлення.
Значення та основні вимоги до освітлення
Серед чинників зовнішнього середовища, що впливають на організм людини в процесі праці, світло займає провідне місце. Майже 90 % всієї інформації про довкілля людина одержує через органи зору. Під час здійснення будь-якої трудової діяльності втомлюваність очей переважно залежить від напруженості процесів, що супроводжує зорове сприйняття. До таких процесів належать: адаптація, акомодація та конвергенція.
Адаптація – це пристосування ока до зміни умов освітлення ( рівня освітленості).
Акомодація – це пристосування ока до чіткого бачення предметів, що знаходяться від нього на різній відстані за рахунок зміни кривизни кришталика.
Конвергенція – це здатність ока при розгляданні близьких предметів займати положення за якого зорові осі обох очей перетинаються на предметі.
Для створення оптимальних умов зорової роботи необхідно враховувати не лише кількість та якість освітлення, а й кольорове оточення. Так, при світлому інтер’єрі завдяки збільшенню кількості відбитого світла рівень освітлення підвищується на 20–40 % (при тій же потужності джерела), різкість тіней зменшується, покращується рівномірність освітлення.
За надмірної яскравості джерел світла та оточуючих предметів може відбутись засліплення працівника. Нерівномірність освітлення та неоднакова яскравість оточуючих предметів призводить до частої переадаптації очей під час виконання роботи і, як наслідок цього, до швидкого втомлення органів зору. Тому поверхні, що добре освітлюються і знаходяться в полі зору, краще фарбувати в кольорі середньої світлості, щоб коефіцієнт відбивання світла знаходився в межах 0,3 - 0,6, і бажано, щоб вони мали матову або напівматову поверхню.
Для створення сприятливих умов зорової роботи, які б усували швидку втомлюваність очей, виникнення профзахворювань та нещасних випадків і сприяли підвищенню продуктивності праці та якості продукції, раціональне виробниче освітлення повинно відповідати таким вимогам:
- створювати на робочій поверхні освітленість, що відповідає характеру зорової роботи не нижчу за встановлені норми (достатність освітлення)
- напрямок світлового потоку повинен відповідати зручному виконанню роботи.
- забезпечити достатню рівномірність та постійність рівня освітленості у виробничих приміщеннях, щоб уникнути частої переадаптації органів зору;
- не створювати на робочій поверхні різких та глибоких тіней (особливо рухомих);
- - не повинно чинити засліплювальної дії як від самих джерел освітлення, так і від інших предметів, що знаходяться в полі зору;
- повинен бути достатній для розрізнення деталей контраст поверхонь, що освітлюються;
- не створювати небезпечних та шкідливих виробничих факторів (шум, теплові випромінювання, небезпеку ураження електричним струмом, пожежо- та вибухонебезпека світильників);
- повинно бути надійним і простим в експлуатації, економічним та естетичним.
Все це сприяє підтримці високого рівня працездатності, зберігає здоров'я людини та зменшує травматизм.
Світло є не тільки важливою умовою роботи зорового аналізатора, але й біологічним фактором розвитку організму людини в цілому Для людини день і ніч, світло і темрява визначають біологічний ритм - бадьорість та сон. Отже, недостатня освітленість або її надмірна кількість знижують рівень збудженості центральної нервової системи і, природньо, активність усіх життєвих процесів. При недостатній освітленості людина швидко втомлюється, працює менш продуктивно, що призводить до помилкових дій і нещасних випадків. За статистикою причиною 5 % травм є недостатнє або нераціональне світлення, а в 20 % воно сприяє виникненню травм. Недостатнє освітлення може призвести до профзахворювань, наприклад, таких як робоча міопія (короткозорість), спазм акомодації.
Раціональне освітлення є важливим фактором загальної культури виробництва. Неможливо забезпечити чистоту та порядок у приміщені, в якому напівтемрява, світильники брудні або в занедбаному стані
Види освітлення
За своєю природою світло - це видиме випромінювання електромагнітних хвиль довжиною від 380 до 780 нм (1 нм дорівнює 10~9 м). Видиме світло (біле) є складовою цілого ряду кольорів, які залежать від довжини електромагнітних хвиль: фіолетовий 380...450 нм; синій 450...510 нм; зелений 510...575 нм; жовтий 575...620 нм; червоний 620...750 нм. Випромінювання вище 780 нм називають інфрачервоним, нижче 380 нм – ультрафіолетовим
Залежно від джерела світла виробниче освітлення може бути:
- природне - це пряме або відбите світло сонця (розсіяне світло небосхилу), що освітлює приміщення через світлові прорізи в зовнішніх огоро-джувальних конструкціях;
- штучне, що здійснюється штучними електричними джерелами світла (лампами розжарювання або газорозрядними) і призначене для освітлення приміщень у темні години доби, або таких приміщеннь, які не мають природного освітлення чи воно є недостатнім;
- суміщене (змішане), за якого недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним.
Виробниче освітлення. Нормування та забезпечення
При освітленні виробничих приміщень використовують природне або змішане (якщо в світлий час доби природне освітлення не відповідає нормам), в окремих випадках, а також в темну пору доби – штучне освітлення. Для забезпечення оптимальних умов зорової роботи встановлюються нормативи освітленості. Основними документами, якими регламентується освітлення є:
1. ДБН В.2.5.28-2006 «Природне і штучне освітлення», взамін СНиП ІІ-4-79 “Природне і штучне освітлення. Норми проектування”.
2. ГОСТ 12.1.046-85 ССБП “Будівництво. Норми освітлення будівельних майданчиків”.
Відповідно до цих документів встановлюються нормативні показники освітленості, які залежать від розряду зорової роботи, зумовленого. найменшим або еквівалентним діаметром об’єкта розрізнення.
Об'єкт розрізнення- це предмет, що розглядається, його окрема частина або дефект, які треба розрізнити в процесі роботи
Еквівалентний розмір об'єкта розрізнення - це розмір рівнояскравого кола на рівнояскравому фоні, який має той самий пороговий контраст, що і об'єкт розрізнення при даній яскравості фону. Для протяжних об’єктів розрізнення, довжина яких в 2 р більша за ширину визначається еквівалентний розмір, в інших випадках розряд зорової роботи встановлюється за мінімальним розміром об'єкта при розгляді з відстані 500 мм.
ДБН встановлюють 8 розрядів зорової роботи:
І – найвищої точності при мінімальному еквівалентному розмірі об'єкта розрізнення менше 0,15 мм
ІІ – дуже високої точності (мінімальн. еквівалент. розмір об'єкта розрізнення від 0,15 до 0,30 мм)
ІІІ – високої точності (мінімальн. еквівалент. розмір об'єкта розрізнення від 0,30 до 0,50 мм)
ІV – середньої точності (мінімальн. еквівалент. розмір об'єкта розрізнення від 0,5 до 1,00 мм)
V – малої точності (мінімальн. еквівалент. розмір об'єкта розрізнення від 1,0 до 5 мм)
VІ – груба (мінімальн. еквівалент. розмір об'єкта розрізнення більше 5 мм)
VIІ – робота з матеріалами, які світяться (мінімальн. еквівалент. розмір об'єкта розрізнення більше 5 мм)
VIIІ – загальне спостереження за ходом процесу (незалежно від мінімальн. еквівалент. розмір об'єкта розрізнення, фону та контрасту)
Вказані групи зорової роботи поділяються в залежності від контрасту між об’єктом розрізнення і фоном на підгрупи, для яких і встановлюється нормована освітленість.
ДБН встановлюють також нормовані показники для штучного освітлення: допустимі показники осліпленості та коефіцієнта пульсації освітленості
Після визначення нормованої освітленості здійснюються заходи з її забезпечення: в випадку проектування приміщень здійснюється необхідний розрахунок з вибором освітлювачів та їх кількості і розміщення, в випадку діючого приміщення – здійснюється перевірка існуючого освітлення та його корекція .
Природне освітлення. Нормування. Розрахунок
Природне освітлення – це освітлення приміщень світлом неба (прямим і відбитим), яке проходить крізь світлові прорізи в зовнішніх огороджуючих конструкціях
Приміщення з постійним перебуванням людей повинно мати, як правило, природне освітлення (в окремих випадках, визначених ДБН допускається проектування приміщень без природнього освітлення). Природне освітлення (ПО) поділяється на: бокове (одно - або двостороннє), що здійснюється через світлові отвори (вікна) в зовнішніх стінах; верхнє, що здійснюється через ліхтарі та отвори в дахах і перекриттях; комбіноване – це поєднання верхнього та бокового освітлення.
Природне освітлення має важливе фізіолого - гігієнічне значення для працівників. Воно сприятливо впливає на органи зору, стимулює фізіологічні процеси, підвищує обмін речовин та покращує розвиток організму в цілому . Сонячне випромінювання зігріває та знезаражує повітря, очищуючи його від збудників багатьох хвороб. ПО по відношенню до штучного не вимагає затрат на експлуатацію.
Природне освітлення має такі недоліки:
- змінюється протягом доби та року, в різну погоду;
- нерівномірно розподіляється по площі приміщень;
- за незадовільної його організації може спричинити засліплення органів зору.
На рівень освітленості приміщення впливають такі чинники: світловий клімат, площа та орієнтація світлових отворів; ступінь чистоти скла у світлових отворах; колір стін та стелі приміщення; глибина приміщення; наявність предметів, що заступають вікно як із середини так і ззовні приміщення.
Оскільки природне освітлення непостійне впродовж дня, кількісна його оцінка проводиться за відносним показником – коефіцієнтом природної освітленості (КПО):
,
де - освітленість в даній точці заданої площини (робочому місці) всередині приміщення;
- освітлення ззовні приміщення на цій же горизонтальній площині світлом повністю відкритого небосхилу.
Фактичний КПО визначають відношенням заміряної освітленості на робочому місці у виробничому приміщенні до одночасної освітленості зовні приміщення у горизонтальній площині при відкритому небосхилі (щоб ніщо не затінювало фотоелемент люксметра) і дифузному світлі (сонце закрите хмарою)
За умовну робочу поверхню приймається горизонтальна поверхня на висоті 0,8 м від підлоги
Нормоване значення КПО для світлових поясів I , II , IV ,V визначається за формулою
ен = е0 х т
де – е0 нормоване значення КПО, яке задається „Державними будівельними нормами” (ДБН В.2.5.28-2006) в залежності від розряду виконуваних робіт. В основу визначення КПО також покладено розмір об’єкта розпізнавання ;
– коефіцієнт світлового клімату, який враховує особливості світлового клімату. Світловий клімат – сукупність умов природного освітлення і даній місцевості (освітленість на горизонтальній та різноорієнтованих вертикальних поверхнях, створювана прямим і розсіяним світлом сонця, тривалість сонячного сяйва і альбедо підстилаючої поверхні) за період понад 10 років;

Для бокового освітлення КПО(0,5-3,5% , а для верхнього та комбінованого КПО(1,0-10%.
Мінімальне значення КПО нормується у виробничих приміщеннях в точці, розташованій на перетині вертикальної площини характерного перерізу приміщення і умовної робочої поверхні (при двосторонньому боковому, верхньому та комбінованому освітленні) або в точці перетину умовної робочої поверхні та вертикальної площини перерізу на відстані 1 м від стіни, найбільше віддаленої від світлових прорізів.
У виробничих приміщеннях із зоровою роботою І-ІІІ розрядів слід використовувати суміщене освітлення, хоча допускається застосовувати верхнє природне освітлення при нормованих значеннях КПО відповідно 10 % для І розряду, 7% – для ІІ розряду і 5% для ІІІ.
Розрахунок природного освітлення полягає у визначенні площі світлових отворів (вікон, ліхтарів) у відповідності нормованих значень КПО.
Площа вікон при боковому освітленні визначається за допомогою наступного співвідношення:
,
де Sв – площа світлових отворів (вікон чи ліхтарів), які є в зовнішніх стінах освітлюваного приміщення ;
– площа підлоги приміщення, ;
– нормоване значення КПО для заданого світлового клімату;
– коефіцієнт запасу;
– коефіцієнт світлової характеристики вікон;
– коефіцієнт, що враховує затінення вікон будівлями, що стоять навпроти;
– коефіцієнт, що враховує підвищення КПО завдяки світлу відбитому від поверхонь фасадів протилежних до приміщення будинків та поверхневого шару, що прилягає до будівлі. Середньозважений коефіцієнт відбивання в розрахунках приймається 0,2;
– загальний коефіцієнт світлопропускання вікна, який дорівнює
,
де – коефіцієнт пропускання світла матеріалом;
– коефіцієнт, який враховує втрати світла в оправі світлового отвору;
– коефіцієнт, який враховує втрати в несучих конструкціях;
– коефіцієнт, який враховує втрати в сонцезахисних пристроях;
– коефіцієнт, який враховує втрати в захисній сітці, .
Необхідна кількість вікон nв = Sв / S1, де S1 – площа одного вікна.
Штучне освітлення. Розрахунок штучного освітлення
Штучне освітлення (ШО) може бути загальним та комбінованим.
Загальним називають освітлення, за якого світильники розміщуються у верхній зоні приміщення (не менше 2,5 м над підлогою) рівномірно (загальне рівномірне освітлення) або з врахуванням розташування робочих місць (загальне локалізоване освітлення). Загальне рівномірне освітлення встановлюють у цехах, де виконуються однотипні роботи невисокої точності по усій площі приміщення при великій щільності робочих місць. Загальне локалізоване освітлення встановлюють на поточних лініях, при виконанні робіт, різноманітних за характером, на певних робочих місцях, при наявності стаціонарного затемнюючого обладнання, та якщо треба створити спрямованість світлового потоку.
Для робіт І—VIII розрядів точності за зоровими параметрами та коли необхідно створити концентроване освітлення без утворення різких тіней передбачають комбіноване освітлення. Комбіноване освітлення складається із загального та місцевого (світильниками, які концентрують світловий потік безпосередньо на робочому місці). Місцеве освітлення призначається для освітлення тільки робочих поверхонь, воно може бути стаціонарним (наприклад, для контролю за якістю продукції на поточних лініях) та переносним (для тимчасового збільшення освітленості окремих місць або зміни напрямку світлового потоку при огляді, контролі параметрів, ремонті). Тимчасове (переносне) місцеве освітлення здійснюється ручними, переносними чи переставними світильниками, що мають обмежену довжину проводу і рознімне з’єднання.
Застосування лише місцевого освітлення не допускається з огляду на небезпеку виробничого травматизму та профзахворювань (таке освітлення створює значну нерівномірність освітленості, яка підвищує втомленість зору та призводить до розладу нервової системи)
За функціональним призначенням штучне освітлення поділяється на робоче, чергове, охоронне, аварійне (безпеки і евакуаційне).
Робоче освітлення призначене для забезпечення виробництва, переміщення людей, руху транспорту і забезпечує нормальні освітленість і якість освітлення в приміщеннях та інших місцях виконання робіт.
Чергове освітлення передбачене в неробочий час (частина робочого).
Охоронне освітлення влаштовується вздовж меж території, освітленість 0,5 лк на висоті Н =0,5 м.
Аварійне освітлення поділяється на освітлення безпеки та евакуаційне.
Освітлення безпеки – освітлення для продовження роботи при аварійному відключенні робочого освітлення. Його передбачають в випадках, коли відключення робочого освітлення може привести до порушення в обслуговуванні відповідальних процесів, машин і механізмів, загрожує виникненням вибухів, пожеж, отруєнь та інших надзвичайних ситуацій. Освітлення безпеки здійснюється від автономних джерел. Освітленість всередині приміщення повинна бути не менше 2 лк, а поза приміщенням – не менше 1 лк.
Евакуаційне освітлення влаштовується для евакуації людей з приміщень при аварійному відключенні робочого освітлення. Його живлення також здійснюється від автономних джерел. Освітленість всередині приміщення не менше 0,5 лк , а поза приміщенням не менше 0,2 лк. Якщо в приміщенні знаходиться більше 100 осіб повинні бути передбачені світні покажчики з надписом “Запасний вихід”, розміщені на відстані не більше 25 м один від одного і на висоті не нижче 2 м від підлоги.
Для аварійного освітлення застосовуються переважно лампи розжарювання, за деяких умов – люмінісцентні та газорозрядні високого тиску.
Джерела штучного освітлення
Джерелами штучного освітлення є лампи розжарювання (ЛР) та газорозрядні лампи (ГРЛ).
Переваги ГРЛ:
- основною перевагою газорозрядних ламп є їх економічність;
- світлова віддача 40-100 лм/Вт ;
- термін експлуатації – 10 тис. год.;
- невисока температура нагрівання (30-60 °С );
- спектр близький до денного: переважають білі кольори .
Недоліки ГРЛ:
- пульсація світлового потоку, що може спричинити виникнення стробоскопічного ефекту (обертові об’єкти здаються нерухомими в випадку збігу кратності частотних характеристик їх обертового руху та зміни світлового потоку в часі в освітлювальних установках з газорозрядними джерелами світла, що живляться змінним струмом). Ослаблення пульсації досягається підключенням паралельно працюючих ламп на різні фази трифазної мережі або застосуванням високочастотного постачання освітлювальної установки;
- складність схем вмикання відповідно до конструкції світильників ;
- шум дроселів;
- створення радіоперешкоди;
- значний час між вмиканням та запалюванням ламп;
- відносна дороговизна .
Переваги ламп розжарювання: широкий діапазон потужностей і напруг; простота конструкції та виготовлення; зручність експлуатації; дешевизна.
Недоліки ламп розжарювання: велика яскравість (засліплювальна дія); низька світлова віддача (7—20 лм/Вт); порівняно малий термін експлуатації (до 2,5 тис. год); переважання жовто-червоних променів порівняно з природним світлом; не придатні для роботи в умовах вібрації та ударів; висока температура нагрівання (до 140 °С і вище), що робить їх пожежонебезпечними.
Основними характеристиками ламп є: номінальна напруга живлення, В; електрична потужність лампи, Вт; світловий потік, лм; економічність; термін експлуатації; світлова віддача Лм/Вт; спектральний склад світла.
Лампи розжарювання
Лампи розжарювання належать до теплових джерел світла. Під дією електричного струму нитка розжарювання (вольфрамовий дріт) нагрівається до високої температури і випромінює потік променевої енергії.
Лампи розжарювання використовуються для місцевого освітлення, а також для приміщень з тимчасовим перебуванням людей.
ЛР бувають вакуумні; наповнені інертними газами (Не – гелій; Ne – неон; Ar – аргон; Kr – криптон; Xe - ксенон), криптоново-ксеноновими та метало-іодними наповнювачами, , інколи додають азот.
Нитки розжарювання (спіралі) бувають: прямі, спіральні.
Благородним металам притаманні низька хімічна активність, негорючість, легкість. Вольфрам при випаровуванні з’єднується з газами і повертається на нитку. При цьому вони збільшують термін експлуатації.
ЛР поділяють на звичайні з дзеркальним шаром.
Конструкція ЛР у вигляді колб; трубок.
Метало-галогенні лампи розжарювання :
КГ 220 – 1000 – 5; КГ 220 – 1500 ;
К – матеріал колби (кварцова) ;
Г – вид добавки (Г – галоген);
220 – U- напруга, В;
1000 – потужність, Вт;
5 – порядковий номер розробки.
Газорозрядні лампи .
Внаслідок електричного розряду в середовищі інертних газів або парів металу та явища люмінесценції випромінюють світло оптичного діапазону спектра. ГРЛ бувають високого та низького тиску. Вони забезпечують світловий потік будь-якого спектра шляхом відповідного підбирання інертних газів, парів металу, люмінофора.
Так, за спектральним складом видимого світла розрізняють люмінесцентні лампи: денного світла (ЛД мають блакитний колір, за спектром випромінювання близькі до розсіяного світла чистого неба); денного світла з поліпшеною передачею кольорів (ЛДЦ – з кращою передачею кольорів теплих відтінків); холодно- білого (ЛХБ); тепло- білого (ЛТБ) та білого (ЛБ) кольорів. Люмінесцентні лампи типу ЛЄ найбільш близькі до спектру природного сонячного світла, ЛХЄ дають кращу предачу світла, ніж лампи ЛБ та ЛД;
Люмінесцентні лампи належать до ГРЛ низького тиску. Їх не можна використовувати за низьких температур і вони характеризуються малою одиничною потужністю при великих розмірах самих ламп.
У виробничих приміщеннях підприємств доцільно застосовувати люмінесцентні лампи білого світла - ЛБ. Вони найбільш економні та дають світло теплих тонів. Лампи ЛТБ можна застосовувати в приміщеннях для відпочинку. Там, де необхідно проводити ретельний контроль якості продукції, належить застосовувати лампи ЛДЦ. Люмінесцентні лампи треба застосовувати насамперед там, де недостатнє природне освітлення (приміщення з вікнами, що затіняються будівлями, деревами, або виходять на північ, експедиції, підвальні приміщення тощо). Для комбінованого освітлення краще застосовувати лампи ЛБ
Горіння за рахунок електричного розряду в парах ртуті утворює ультрафіолетове випромінювання, яке люмінофор перетворює у видиме.
ГРЛ високого тиску застосовуються в умовах, коли необхідна висока світлова віддача при компактності джерел світла та стійкості до умов зовнішнього середовища. Такі лампи застосовують для освітлення в цехах при виконанні грубих робіт та робіт середньої точності, при загальному нагляді, а також для зовнішнього освітлення місць навантаження, вивантаження і в цехах великої висоти та площі. Серед ГРЛ високого тиску найчастіше використовують дугові ртутні люмінесцентні ДРЛ; дугові ртутні з іодитами ДРИ; металогалогенні лампи МГЛ; дугові натрієві трубчасті (ДНаТ); дугові ксенонові трубчасті (ДКсТ).
Дугові ртутні люмінесцентні ДРЛ мають високу світлову віддачу (майже 75... 100 лм/Вт ) і велику гаму кольорів . Коефіцієнт світлової віддачі цих ламп визначають за формулою :
, лм/Вт ,
де - коефіцієнт світлової віддачі ДРЛ;
Ф – світловий потік лампи в лм;
Р - потужність лампи у Вт.
Дуга створює інтенсивніший розряд і світло за рахунок дуги і люмінофора перетворює ультрафіолетові випромінювання у видимі.
Дугові ртутні з іодитами ДРИ та металогалогенні лампи МГЛ.
Такі лампи наповнені солями йодоводневої кислоти НІ і парами ртуті; солями калію, індію, натрію, літію тощо.
За конструкцією такі, як ДРЛ тільки без люмінофора мають високу світлову віддачу, а кольоровіддача близька до денного.
Дугові натрієві трубчасті (ДНаТ) лампи мають великий світловий потік, і задовільну кольоропередачу. Такі лампи рекомендуються для використання в приміщеннях, де немає підвищених вимог до кольору.
Дугові ксенонові трубчасті лампи бувають :
- з натуральним охолодженням ДКсТ;
- з водяним охолодженням ДКсТВ.
Такі лампи випромінюють різке світіння певного кольору відповідно до їх вмісту: Ar – синє, Ne – червоно-оранжеве тощо. Ці лампи мають велику одиничну потужність і надлишкову кількість ультрафіолетового випромінювання.
Окрім газорозрядних ламп для освітлення, промисловість випускає лампи спеціального призначення, а саме : бактерицидні, еритемні.
Характеристика світильників
Світильник – це світловий прилад, що складається із джерела світла (лампи) та освітлювальної арматури. Освітлювальна арматура перерозподіляє світловий потік лампи в просторі або перетворює його властивості (змінює спектральний склад випромінювання), захищає очі працівника від засліплювальної дії ламп. Окрім того, вона захищає джерело світла від впливу навколишнього пожежо- та вибухонебезпечного, хімічно активного середовища, механічних ушкоджень, пилу, бруду, атмосферних опадів.
Світильники відрізняються світлотехнічними та конструктивними характеристиками. Основними світлотехнічними характеристиками світильників є: світлорозподілення, крива сили світла, коефіцієнт корисної дії та захисний кут.
За світлорозподіленням, що визначається відношенням потоку, випромінюваного світильником в нижню півсферу до повного світлового потоку (), світильники поділяються на 5 класів: прямого світла (); переважно прямого світла (); розсіяного світла (); переважно відбитого світла (); відбитого світла ().
Криві сили світла (КСС) світильників можуть мати різну форму в просторі навколо світлового приладу: концентровану (К); глибоку (Г); косинусну (Д); півшироку (Л); широку (Ш); рівномірну (М); синусну (С).
Коефіцієнт корисної дії (ККД) світильника визначається відношенням світлового потоку світильника до світлового потоку встановленої в ньому лампи (( = FCB /FЛ). Освітлювальна арматура поглинає частину світлового потоку, що випромінюється джерелом світла, однак завдяки раціональному перерозподілу світла в необхідному напрямку збільшується освітленість на робочих поверхнях.
Захисний кут світильника ( – кут утворений горизонталлю, що проходить через нитку розжарювання лампи та лінією, яка з’єднує нитку з протилежним краєм освітлювальної арматури. Захисний кут визначає ступінь захисту очей від впливу яскравих частин джерела світла, тому його величину враховують з поміж інших чинників при визначені місця та висоти розташування освітлювальних приладів.
Залежно від конструктивного виконання розрізняють світильники:
- відкриті (лампа не відокремлена від зовнішнього середовища);
- захищені (лампа відокремлена оболонкою, що не перешкоджає вільному надходженню повітря);
- закриті (оболонка захищає від проникнення всередину великих частинок пилу, металу);
- пилонепроникні;
- вологозахищені;
- вибухобезпечні та підвищеної надійності проти вибуху;
- спеціального призначення (для робіт під водою).
За призначенням світильники можуть бути загального та місцевого освітлення.
Методи розрахунку штучного освітлення
Для розрахунку штучного освітлення використовують в основному три методи: метод коефіцієнта використання світлового потоку; питомої потужності; точковий.
1. Метод використання світлового потоку призначений для розрахунку загального рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь. Цей метод дозволяє врахувати як прямий світловий потік, так і відбитий від стін та стелі. Сумарний світловий потік освітлювальної установки F( визначають за формулою
, лм ,
де – нормована освітленість, лк;
– площа освітлювального приміщення, м2;
– коефіцієнт запасу, що враховує зниження освітленості внаслідок забруднення та старіння ламп (для ЛР -; для ГРЛ - );
– коефіцієнт нерівномірності освітлення ();
– коефіцієнт використання світлового потоку, який залежить від показника приміщення, коефіцієнта відбивання світла від стелі, стін, робочої поверхні та типу світильника. Коефіцієнт використання світлового потоку вказує, яка частина світлового потоку (корисна) падає на робочу поверхню. Для світильників з лампами розжарювання г = 0,1...0,71, з газорозрядними г = 0,2...0,97
Показник приміщення враховує висоту втановлення світильника над робочим місцем Нр, довжину та ширину приміщення а і b і знаходиться за формулою
,
де а , b – відповідно довжина і ширина приміщення, м;
– висота підвісу світильника над робочою поверхнею, м.
За показником приміщення і коефіцієнтами відбивання світла від стелі , стін , робочої поверхні та типом світильника за світлотехнічними таблицями знаходимо коефіцієнт використання світлового потоку .
Підрахувавши ,знаходимо необхідну кількість ламп за формулою
,
де - світловий потік однієї лампи , який вибираємо за табличними даними. Після того розраховуємо необхідну кількість світильників за формулою
,
де n1 – кількість ламп в світильнику.
2. Точковий метод. В цьому методі початково приймається , що світловий потік лампи у кожному світильнику рівний 1000 лм. Освітленість , яка створюється в такому випадку називається умовною і позначається е. Величина е залежить від світлорозподілу світильника та геометричних розмірів d та h .

Де h – перпендикуляр від джерела світла (т.S) до освітлювальної поверхні:
d – відстань від перетину перпендикуляра освітлювальною поверхнею (т.В) до контрольної точки (т.А).
Для визначення е слугують просторові ізолюкси умовної горизонтальної освітленості. За даними значеннями d та h на ізолюксах для відповідного типу світильника знаходять значення е шляхом інтерполяції між значеннями , що належать найближчим ізолюксам.
Нехай сумарна дія „найближчих” світильників створює в контрольній точці умовну освітленість (е; дію більш віддалених світильників та відбиту складову освітленості наближено врахуємо коефіцієнтом ( . Тоді для того , щоб отримати в цій точці нормовану освітленість Е при заданому коефіцієнті запасу Кз , лампи в кожному світильнику повинні мати світловий потік рівний :
.
По цьому світловому потоку і обирається за таблицями найнижча стандартна лампа. Необхідно мати на увазі, що фактичний світловий потік стандартної лампи не повинен відрізнятись від розрахункового більше ніж на 10% чи 20%. Якщо вибрати лампу з таким допуском неможливо , то необхідно змінити розміщення світильників.
Формулу можна використовувати також для визначення освітленості заданої точки (Е А) при відомому світловому потоці лампи Фл.
3. Метод питомої потужності вважають найбільш простим, однак і найменш точним, тому його застосовують лише при наближених розрахунках. Цей метод дозволяє визначити потужність кожної лампи , для створення в приміщені нормованої освітленості.
,
або де ()
де – питома потужність, Вт/м2;
S – площа приміщення, м2;
N – число ламп в освітлювальній установці.
Нормування іонізуючого випромінювання
Термін "іонізуюче випромінювання" характеризує будь-яке випромінювання, яке прямо або опосередковано викликає іонізацію навколишнього середовища (утворення позитивно та негативно заряджених іонів). Особливістю іонізуючих випромінювань є те, що всі вони відзначаються високою енергією і викликають зміни в біологічній структурі клітин, які можуть призвести до їх загибелі. На іонізуючі випромінювання не реагують органи чуття людини, що робить їх особливо небезпечними.
Усі джерела іонізуючого випромінювання поділяються на природні та штучні (антропогенні).
Природними джерелами іонізуючих випромінювань є космічні промені, а також радіоактивні речовини, які знаходяться в земній корі. Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські установки, штучні радіоактивні ізотопи, прилади засобів зв'язку високої напруги тощо. Як природні, так і штучні іонізуючі випромінювання можуть бути електромагнітними (фотонними або квантовими) і корпускулярними.
Рентгенівське випромінювання виникає в результаті зміни стану енергії електронів, що знаходяться на внутрішніх оболонках атомів, і має довжину хвилі 3 х 10-9–10-10 м. Це випромінювання є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювання, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ. Рентгенівські промені проходять тканини людини наскрізь.
Гамма (?)-випромінювання виникають при збудженні ядер атомів або елементарних частинок. Довжина хвилі менше 10-10 м. Джерелом ? -випромінювання є ядерні вибухи, розпад ядер радіоактивних речовин, вони утворюються також при проходженні швидких заряджених частинок крізь речовину. Завдяки значній енергії, що знаходиться в межах від 0,001 до 5 МеВ у природних радіоактивних речовин та до 70 МеВ при штучних ядерних реакціях, це випромінювання може іонізувати різні речовини, а також характеризується великою проникаючою здатністю, у-випро-мінювання проникає крізь великі товщі речовини. Поширюється воно зі швидкістю світла і використовується в медицині для стерилізації приміщень, апаратури, продуктів харчування.
Альфа (?)-випромінювання - іонізуюче випромінювання, що складається з ?-частинок (ядер гелію), які утворюються при ядерних перетвореннях і рухаються зі швидкістю близько до 20 000 км/с. Енергія а-частинок - 2-8 МеВ. Вони затримуються аркушем паперу, практично нездатні проникати крізь шкіряний покрив. Тому ?-частинки не несуть серйозної небезпеки доти, доки вони не потраплять всередину організму через відкриту рану або через кишково-шлунковий тракт разом із їжею, ?-частинки проникають у повітря на 10-11 см від джерела, а в біологічних тканинах на 30-40 мкм
Бета ?-випромінювання - це електронне та позитронне іонізуюче випромінювання з безперервним енергетичним спектром, що виникає при ядерних перетвореннях. Швидкість ?-частинок близька до швидкості світла. Вони мають меншу іонізуючу і більшу проникаючу здатність у порівнянні з ?-частинками. ? -частинки проникають у тканини організму на глибину до 1 -2 см, а в повітрі -на декілька метрів. Вони повністю затримуються шаром ґрунту товщиною 3 см.
Потоки нейтронів та протонів виникають при ядерних реакціях, їх дія залежить від енергії цих частинок.
У результаті дії іонізуючого випромінювання на організм людини в тканинах можуть виникати складні фізичні, хімічні та біологічні процеси. При цьому порушується нормальне протікання біохімічних реакцій та обмін речовин в організмі.
В залежності від поглинутої дози випромінювання та індивідуальних особливостей організму викликані зміни можуть носити зворотний або незворотний характер. При незначних дозах опромінення уражені тканини відновлюються. Тривалий вплив доз, які перевищують гранично допустимі межі, може викликати незворотні зміни в окремих органах або у всьому організмі й виразитися в хронічній формі променевої хвороби. Віддаленими наслідками променевого ураження можуть бути променеві катаракти, злоякісні пухлини.
При вивченні дії на організм людини іонізуючого випромінювання були виявлені такі особливості:
- висока руйнівна ефективність поглинутої енергії іонізуючого випромінювання, навіть дуже мала його кількість може спричинити глибокі біологічні зміни в організмі;
- присутність прихованого періоду негативних змін в організмі, він може бути досить довгим при опроміненнях у малих дозах;
- малі дози можуть підсумовуватися чи накопичуватися;
- випромінювання може впливати не тільки на даний живий організм, а й на його нащадків (генетичний ефект);
- різні органи живого організму мають певну чутливість до опромінення. Найбільш чутливими є: кришталик ока, червоний кістковий мозок, щитовидна залоза, внутрішні (особливо кровотворні) органи, молочні залози, статеві органи;
- різні організми мають істотні відмінні особливості реакції на дози опромінення;
- ефект опромінення залежить від частоти впливу іонізуючого випромінювання. Одноразове опромінення у великій дозі спричиняє більш важкі наслідки, ніж розподілене у часі.
При одноразовому опроміненні всього тіла людини можливі такі біологічні порушення в залежності від сумарної поглинутої дози випромінювання:
Доза 60 Гр (6000 рад) призводить до того, що смерть, як правило, настає протягом декількох годин або діб. Якщо доза опромінення перевищує 60 Гр, людина може загинути під час опромінення ("смерть під променем").
Репродуктивні органи та очі мають особливо високу чутливість до опромінення. Одноразове опромінення сім'яників при дозі лише 0,1 Гр (10 рад) призводить до тимчасової стерильності чоловіків, доза понад 2 Гр (200 рад) може призвести до сталої стерильності (чи на довгі роки). Яєчники менш чутливі, але дози понад 3 Гр (300 рад) можуть призвести до безпліддя. Для цих органів сумарна доза, отримана за кілька разів, більш небезпечна, ніж одноразова, на відміну від інших органів людини.
Очі людини уражаються при дозах 2...5 Гр (200...500 рад). Встановлено, що професійне опромінення із сумарною дозою 0,5...2 Гр (50...200 рад), отримане протягом 10-20 років, призводить до помутніння кришталика.
Небезпека радіоактивних елементів для людини визначається здатністю організму поглинати та накопичувати ці елементи. Тому при потраплянні радіоактивних речовин усередину організму уражаються ті органи та тканини, у яких відкладаються ті чи інші ізотопи: йод - у щитовидній залозі; стронцій - у кістках; уран і плутоній - у нирках, товстому кишечнику печінці; цезій - у м'язовій тканині; натрій поширюється по всьому організму. Ступінь небезпеки залежить від швидкості виведення радіоактивних речовин з організму людини. Більша частина людських органів є мало чутливою до дії радіації. Так, нирки витримують сумарну дозу приблизно 23 Гр (2300 рад), отриману протягом п'яти тижнів, сечовий міхур -55 Гр (5500 рад) за один місяць, печінка - 40 Гр (4000 рад) за місяць.
Ймовірність захворіти на рак знаходиться в прямій залежності від дози опромінення. Перше місце серед онкологічних захворювань займають лейкози. їх дія, що веде до загибелі людей, виявляється приблизно через 10 років після опромінення.
Основними документами, якими регламентується радіаційна безпека в Україні, є: Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97) та Основні санітарні правила України (ОСПУ).
Небезпека, викликана дією радіоактивного випромінювання на організм людини, буде тим більшою, чим більше енергії передасть тканинам це випромінювання. Кількість такої енергії, переданої організму, або поглинутої ним, називається дозою.
Розрізняють експозиційну, поглинуту та еквівалентну дозу іонізуючого випромінювання.
Потенційні можливості іонізуючого випромінювання характеризує експозиційна доза.
Експозиційною дозою (X) називається повний заряд dQ іонів одного знака, що виникають у малому об'ємі повітря при повному гальмуванні всіх вторинних електронів, утворених фотонами до маси повітря dm в цьому об'ємі
Біологічна дія іонізуючих випромінювань на організм людини, в першу чергу, залежить від поглинутої енергії випромінювання. Поглинута доза випромінювання (D) - це фізична величина, яка дорівнює співвідношенню середньої енергії, переданої випромінюванням речовині в деякому елементарному об'ємі, до маси речовини в ньому:
D= E/m
де Е – середня енергія, передана випромінюванням речовині (Дж);
m - маса речовини (кг).
Одиниця вимірювання поглинутої дози - грей (Тр.); 1 Гр = 1 Дж/кг. Застосовується також позасистемна одиниця - рад. 1 рад = 0,01 Гр.
Однак поглинута доза не враховує того, що вплив однієї і тієї самої дози різних видів випромінювань на окремі органи і тканини, як і на організм в цілому, неоднаковий. Наприклад, ?-випромінювання спричиняє ефект іонізації майже у 20 разів більший, ніж ? - та ?-випромінювання. Для порівняння біологічної дії різних видів випромінювань при вирішенні задач, пов'язаних із радіаційним захистом, НРБУ-97 введено поняття еквівалентної дози в органі або тканині (Нт), величина якої визначається як добуток поглинутої дози в окремому органі або тканині (Dт) на радіаційний зважуючий фактор Кя, величина якого залежить від відносної біологічної ефективності іонізуючого випромінювання, тобто
Нт= Dт х Кя
Одиниця еквівалентної дози в системі СІ - зіверт (Зв). Позасистемна одиниця еквівалентної дози - бер - біологічний еквівалент рада. 1 Зв = 100 бер.
Для оцінки можливих наслідків опромінення організму людини з урахуванням радіаційної чутливості окремих органів і тканин тіла людини НРБУ-97 введено поняття ефективної дози (Ееф), яка визначається як сума добутків еквівалентних доз у тканинах і органах (Нт) на відповідні тканинні зважуючі фактори Кр, тобто
Ееф = ? Нт х Кр (Зв, бер).
Для органів тіла людини Кр знаходиться в межах від 0,20 (гонади) до 0,01 (шкіра).
У НРБУ-97 виділяють три категорії осіб щодо ризику іонізуючого опромінення:
- категорія А - персонал, який безпосередньо працює з радіоактивними речовинами;
- категорія Б - персонал, що безпосередньо не працює із радіоактивними речовинами, але за умови розміщення їх на робочих місцях або місцях проживання може потрапити під дію опромінення;
- категорія В - все населення країни.
Для осіб категорій А і Б НРБУ-97 встановлюють ліміти ефективної й еквівалентної доз за календарний рік. Обмеження опромінення категорії В (населення) здійснюється введенням лімітів річної ефективної та еквівалентної доз для критичних груп осіб категорії Б. Остання означає, що значення річної дози опромінення осіб, що входять до критичної групи, не повинно перевищувати ліміту дози, встановленого для категорії В
Чисельні значення основних дозових лімітів НРБУ-97 встановлюють на рівнях, що виключають можливість виникнення детерміністичних ефектів опромінення і одночасно гарантують настільки низьку ймовірність виникнення стохастичних ефектів опромінення, що вона є прийнятною як для окремих осіб, так і для суспільства в цілому
Крім лімітів ефективної й еквівалентної річних доз, НРБУ-97 встановлюють допустимі рівні надходження радіонуклідів в організм людини за календарний рік, потужності еквівалентної дози, концентрації радіонуклідів у повітрі, питній воді та раціоні, щільності потоку частинок, забруднення шкіри, спецодягу, робочих поверхонь тощо. Значення окремого допустимого рівня розраховується за умови, що створена ним річна доза не повинна перевищувати ліміту відповідної дози. При багатократному радіаційному опроміненні допустимі рівні визначаються за умови, щоб річна сумарна доза від усіх джерел випромінювання не перевищувала відповідного ліміту дози
Захист від іонізуючих випромінювань
Контакт з іонізуючим випромінюванням являє собою серйозну небезпеку для життя та здоров'я людини. Однак при виконанні певних технічних та організаційних заходів цей вплив можна звести до безпечного.
Питання захисту людини від впливу радіаційних випромінювань постали одночасно з їх відкриттям. Це пояснюється, по-перше, тим, що радіаційне випромінювання швидко почало застосовуватися в науці та на практиці, і, по-друге, комплексом виявлених їхніх негативних впливів на організм людини.
У нашій країні захист працюючих від впливу радіаційного випромінювання забезпечується системою загальнодержавних заходів. Вони складаються з комплексу організаційних і технічних заходів. Ці заходи залежать від конкретних умов роботи з джерелами іонізуючого випромінювання та від типу джерела випромінювання.
Для захисту від зовнішнього опромінювання, яке має місце при роботі із закритими джерелами випромінювання, основні зусилля необхідно направити на попередження переопромінення персоналу шляхом:
- збільшення відстані між джерелом випромінювання і людиною (захист відстанню);
- скорочення тривалості роботи в зоні випромінювання (захист часом);
- екранування джерела випромінювання (захист екранами).
Під закритими джерелами радіаційного випромінювання розуміють такі, які виключають можливість потрапляння радіоактивних речовин в навколишнє середовище. У виробничих і лабораторних умовах необхідно якомога швидше застосовувати дистанційне управління роботою обладнання, яке дає можливість виконувати операції з радіоактивними речовинами на відстані.
Захист від внутрішнього опромінення вимагає виключення безпосереднього контакту з радіоактивними речовинами у відкритому вигляді та попередження потрапляння їх у повітря робочого простору. Під внутрішнім опроміненням розуміють вплив на організм людини випромінювань радіоактивних речовин, що потрапляють всередину організму.
На дверях приміщень, у яких проводиться робота з відкритими джерелами радіоактивного випромінювання, повинен бути знак. Знак радіаційної небезпеки - на жовтому фоні три червоних пелюстки.
Особливе значення при роботі з відкритими джерелами радіоактивного випромінювання має особиста гігієна та засоби індивідуального захисту працюючого. В залежності від виду виконуваних робіт і небезпечності цих робіт застосовують спецодяг (комбінезони або костюми), спецбілизну, шкарпетки, спецвзуття, рукавиці, респіратори.
Радіоактивні речовини повинні знаходитися в спеціальних приміщеннях. По кожному з них необхідно вести суворий облік надходжень і витрат, щоб виключити можливість їх безконтрольного використання. Порядок транспортування радіоактивних речовин регламентується спеціальними правилами. Радіоактивні речовини перевозять у спеціальних контейнерах і спеціально обладнаним транспортом. До організацій і установ, у яких постійно виконуються роботи з радіоактивними речовинами, підвищені вимоги з охорони праці. Керівництво цих організацій зобов'язане розробити детальні інструкції, в яких викладено порядок проведення робіт, облік збереження та використання джерел випромінювання, збір та знешкодження відходів, порядок проведення дозиметричного контролю. Оцінка радіаційного стану здійснюється за допомогою приладів, принцип дії яких базується на таких методах:
- іонізуючих (вимірювання рівня іонізації випромінювання);
- сцинтиляційних (вимірювання інтенсивності світлових спалахів, які виникають у речовинах, що люмінесціюють при проходженні крізь них іонізуючих випромінювань);
- фотографічних (вимірювання густини почорніння фотопластинки під дією іонізуючого випромінювання).
Результати усіх видів радіаційного контролю повинні реєструватися і зберігатися протягом 30-ти років. При індивідуальному контролі ведуть облік річної дози опромінення, а також сумарної дози за весь період професійної діяльності людини.
Дія електромагнітного випромінювання на організм людини, його нормування
Біосфера впродовж усієї еволюції знаходилась під впливом елекромагнітних полів, так званого фонового (природного) випромінювання, викликаного природними причинами. Під час індустріалізації людство додало до цього багато чинників, посиливши фонове випромінювання. У зв’язку з цим електромагнітні поля (ЕМП) штучного походження почали перевищувати природний фон і тепер перетворилися у небезпечний екологічний фактор.
ЕМП існують весь час і є фактично формівниками життя планети. Усі ЕМП та випромінювання поділяться на природні та штучні (антропогенні) .
ЕМП природного походження це:
- атмосферна електрика;
- радіоактивні випромінювання Сонця і галактик;
- електромагнітні поля Землі;
- квазістатичні, електричні і магнітні поля Землі;
- радіація всесвіту, ЕМП Сонця, електрони, нейтрони.
Під час термоядерних вибухів на Сонці ЕМП поширюються із швидкістю світла, а також ? – випромінювання.
Сонячний вітер через 3 – 4 доби визиває:
- 1–ше магнітне збурення від ЕМП ;
- 2–ге від бомбардування іоносфери (електронами, нейтронами) і зумовлює діомагнітні зміни Землі .
Навколо Землі існує електромагнітне поле напруженістю у середньому 130 В/м.
Магнітне поле має напруженість 47,3 А/м на Північному полюсі; 39,8 А/м – на Південному полюсі; 19,9 А/м – на магнітному екваторі. Сонце випромінює ЕМП у діапазоні 10 мГц –10 гГц. Магнітне поле Землі коливається з 80- річним та 11- річним циклами змін.
ЕМП штучного (антропогенного) випромінювання це:
- радіохвилі ВЧ та УВЧ діапазону, НВЧ випромінювання;
- інфрачервоне (ІЧ) випромінювання, світлові промені, лазерне випромінювання.
Джерела штучних ЕМП (промислові) це:
- генератори високих, ультрависоких, надвисоких частот (індукційного і термічного нагрівання, плавильники, індуктори загартовування);
- лінії електропередач (ЛЕП);
- електротермічні установки (конденсатори, термічні установки з ламповими генераторами);
- клістори і магнітні генератори (автогенератори);
- фідерні лінії, які з’єднують окремі частини генераторів;
- трансформатори, конденсатори, підсилювачі потужності;
- шини електричних передач промислової частоти;
- антени тощо.
У машинобудуванні широко використовують ЕМП як змінні так і постійні.
У побуті та промисловості набули масового застосування обладнання та прилади, робота яких пов'язана з утворенням електромагнітних випромінювань широкого діапазону частот. Джерелами випромінювань електромагнітної енергії є потужні радіо та телевізійні станції, ретранслятори, засоби радіозв'язку різного призначення, в тому числі і супутникового, промислові установки високочастотного нагрівання металів, електротранспорт, вимірювальні прилади, персональні комп'ютери (ПК). В аеропортах та на військових об'єктах працюють потужні радіолокатори, які випромінюють в навколишнє середовище потоки електромагнітної енергії.
Відомо, що навколо провідника, по якому протікає електричний струм, виникають електричне та магнітне поля. Якщо струм постійний, то ці поля існують незалежно одне від одного.
При змінному електричному струмі електричне та магнітне поля пов'язані між собою, становлячи єдине електромагнітне поле. При появі електричної напруги на струмоведучих частинах з'являється електричне поле (ЕП). Якщо електричне коло замкнуте, тобто по ньому протікає струм, це супроводжується появою магнітної складової поля, і в цьому випадку говорять про існування електромагнітного поля (ЕМП). Для характеристики ЕМП введено поняття напруженості його складових - електричного (Е, В/м) та магнітного полів (Н, А/м).
Електричне поле виникає при високій напрузі (малих струмах).
Магнітне поле – при великих струмах (малих напругах).
ЕМП характеризується розповсюдженням електромагнітної хвилі.
Електромагнітні хвилі характеризуються такими абсолютними величинами:
- довжиною хвилі ?, м;
- частотою f, Гц; або періодом Т = 1/f;
- швидкістю поширення електромагнітної хвилі v, м/с; яку можна знайти за такими формулами і ,
де c – швидкість світла С = 3(108 , м/с ( для повітря v ? с) ;
? і ? – магнітна і діелектрична проникливості середовища .
ЕМП несе енергію, яка визначається поверхневою густинною потоку енергії (ГПЕ), для полів у 9 -11 діапазонах частот ( див.табл.2.6). Одиницею вимірювання ГПЕ є Вт/м2 (1 Вт/м2 = 10 мВт/см2 = 100 мкВт/см2 ).
Для точкового джерела ГПЕ на робочому місці визначається за формулою
І = ГПЕ =P/4(R2, Вт/м²,
де P – потужність джерела енергії , Вт ;
R – відстань від джерела до робочого місця.
Електромагнітні поля негативно впливають на організм людини, яка безпосередньо працює з джерелом випромінювання, а також на населення, яке мешкає поблизу джерел випромінювання. Встановлено, що переважна частина населення знаходиться в умовах підвищеної активності ЕМП. Можна вважати, що в діапазоні промислових частот (у тому числі 50 Гц) допустимо розглядати вплив на біологічний об'єкт електричної і магнітної складових поля роздільно (нарізно). В будь-якій точці ЕМП промислової частоти енергія магнітної складової поля, яка поглинається тілом людини, майже в 50 разів менша від енергії електричної складової цього поля, що поглинається тілом. Це дає змогу зробити висновок, що в діапазоні промислових частот дією магнітної складової поля на біологічний об'єкт можна знехтувати, а негативний вплив на організм обумовлений електричною складовою поля.
Ступінь і характер дії ЕМП і випромінювань на організм людини залежить від напруги електричного і магнітного полів, густини потоку енергії, частоти коливань, від часу дії, режиму опромінення (безперервного або з перервами), розміру опромінювання поверхні тіл, індивідуальних особливостей організму, наявності інших шкідливих чинників
Струм, що протікає через тіло людини при дії електромагнітного поля визначається за формулою
,
де Ir – струм, який протікає через тіло людини в ЕМП;
Е – напруга електромагнітного поля;
k – коефіцієнт, який враховує всі вище перераховані фактори.
Людина може витримати тривалість дії ЕМП Ir = 50–60 мкА, що відповідає Е = 5 кВ/м при середньому рості людини Н = 1,5 м.
ЕМП діє так: в електромагнітному полі атоми і молекули поляризуються. Полярні молекули орієнтовані за напрямком поширення електромагнітного поля. При цьому з’являються іонні струми (в рідинах тканин, крові), струми провідності. Виникає тепловий ефект за рахунок поглинання енергії ЕМП. Надлишкова теплота діє на терморегуляцію організму і при цьому проявляються незворотні явища тощо. Місцеве перегрівання тканин на 1 % призводить до утворення тромбів, проходить зміна складу крові – підвищення вмісту лейкоцитів ( „перлиновий ланцюжок” ).
У результаті дії на організм людини електромагнітних випромінювань в діапазоні ЗО кГц - 300 МГц порушуються умовні рефлекси, спостерігається: загальна слабкість, підвищена втома, сонливість, порушення сну, головний біль та біль в ділянці серця. З'являється роздратованість, втрачається увага, сповільнюються рухово-мовні реакції. Виникає ряд симптомів, які свідчать про порушення роботи окремих органів - шлунку, печінки, підшлункової залози. Погіршуються харчові та статеві рефлекси, діяльність серцево-судинної системи, фіксуються зміни показників білкового та вуглеводневого обміну, змінюється склад крові, зафіксовані зміни на рівні клітин
На початку 60-х років у науково-технічній літературі з'явилися перші відомості про те, що люди, опромінені імпульсом НВЧ коливань, можуть постійно чути якийсь звук. Залежно від тривалості та частоти повторень імпульсів цей звук сприймається як щебет, цвірінчання чи дзюркіт у деякій точці всередині чи ззаду голови. Це явище викликало інтерес вчених, які розпочали систематичні дослідження на людях та тваринах. Під час дослідів люди повідомляли про свої відчуття.
При систематичній дії ЕМП високої та надвисокої частоти на організм людини спостерігається підвищення кров'яного тиску, трофічні явища (випадіння волосся, ламкість нігтів). ЕМП викликають зміну поляризації молекул та атомів, які є складовою частиною клітин, в результаті чого виникає небезпечний нагрів. Надмірне тепло може нанести шкоду як окремим органам, так і всьому організму людини. Професійні захворювання виникають у працівників при тривалому та інтенсивному опроміненні.
При інтенсивності випромінювань надвисокої частоти (НВЧ) близько 20 мкВт/см2 спостерігається зменшення частоти пульсу, зниження артеріального тиску, тобто явна реакція на опромінення. Вона сильніша й може навіть виражатися у підвищенні температури шкіри в осіб, які раніше потрапляли під дію опромінення.
Із ростом інтенсивності відбуваються електрокардіографічні зміни, при хронічному впливі - тенденція до гіпотонії, до змін у нервовій системі. Потім спостерігається прискорення пульсу, коливання об'єму крові.При інтенсивності 6 мВт/см2 помічені зміни у статевих залозах, у складі крові, помутніння кришталика. Далі - зміни у здатності крові зсідатися, умовно-рефлекторній діяльності, вплив на клітини печінки, зміни у корі головного мозку. Потім - підвищення кров'яного тиску, розрив капілярів і крововиливи у легені та печінку.
Випромінювання інтенсивністю до 100 мВт/см2 викликають стійку гіпотонію, стійкі зміни серцево-судинної системи, двосторонню катаракту. Подальше опромінення помітно впливає на тканини, викликає больові почуття. Якщо інтенсивність перевищує 1 Вт/см2, це спричинює дуже швидку втрату зору, що є одним із серйозних ефектів дії НВЧ на організм людини. На більш низьких частотах такі ефекти не відбуваються, і тому їх треба вважати специфічними для НВЧ діапазону. Ступінь пошкодження залежить, в основному, від інтенсивності та тривалості опромінення.
Інтенсивне НВЧ опромінення відразу викликає сльозотечу, подразнення, звуження зіниці ока. Після короткого (1-2 доби) прихованого періоду спостерігається погіршення зору, що посилюється під час повторного опромінення і свідчить про кумулятивний характер пошкоджень. Спостереження за людьми доводять існування механізму відбудови пошкоджених клітин, який вимагає тривалого часу (10-20 діб). Зі зростанням часу та інтенсивності впливу пошкодження набувають незворотного характеру.
У разі прямого впливу на око випромінювання відбувається пошкодження рогівки. Але серед усіх тканин ока найбільшу чутливість в діапазоні 1...10 ГГц має кришталик. Сильні пошкодження кришталика зумовлені тепловим впливом НВЧ (при щільності потоку енергії понад 100 мВт/см2). За малої інтенсивності помутніння спостерігаються тільки у задній ділянці, за великої - по всьому об'єму кришталика.
Отже, електромагнітне випромінювання як хвороботворний чинник слід розглядати на підставі клінічних та експериментальних матеріалів. Сумісну дію цих випромінювань широкого діапазону можна класифікувати як окрему радіохвильову хворобу. Тяжкість її наслідків знаходиться у прямій залежності від напруженості ЕМП, тривалості впливу, фізичних особливостей різних діапазонів частот, умов зовнішнього середовища, а також від функціонального стану організму, його стійкості до впливу різних чинників можливостей адаптації.
Основним параметром, який характеризує біологічну дію ЕМП промислової частоти, є електрична напруга, а магнітна напруга мало впливає. В існуючих установках Н = 25 А/м, промислова частота – f = 50 Гц, а шкідлива біологічна дія проявляється при Н = 150-200 А/м.
Дія радіочастот на організм людини :
- сантиметрові і міліметрові хвилі діють на мозок людини;
- дециметрові і більш довгі визивають зміну живлення тканин;
- хвилі великої довжини спричиняють катаракту (зміну в кришталику ока).
.
Для попередження професійних захворювань, які виникають у результаті тривалої дії електромагнітних випромінювань, відповідно до ГОСТ 12.1.006-84 "ССБТ. Электромагнитное поле радиочастот» встановлені гранично допустимі рівні електромагнітних випромінювань..
Залежно від довжини хвилі весь радіодіапазон ЕМП розбитий на номери діапазонів і діапазони частот
Номенклатура діапазонів частот
Номер діапазону
Діапазон частот (виключаючи нижню, включаючи верхню межу)
Діапазон хвиль (виключаючи нижню, включаючи верхню межу)
Відповідний метричний розподіл діапазонів

5
Від 30 до 300 кГц
від 104 до 10³ м
Кілометрові хвилі (низькочастотні НЧ)

6
Від 300 до 3000 кГц
від 10³ до 10² м
Гекзаметричні хвилі (середні частоти СЧ)

7
Від 3 до 30 мГц
від 10² до 10 м
Декаметрові хвилі (високі частоти ВЧ)

8
Від 30 до 300 мГц
від 102 до 1 м
Метрові хвилі (дуже високі частоти ДВЧ)

9
Від 300 до 3000 мГц
від 1 до 0,1 м
Дециметрові хвилі (УВЧ)

10
Від 3 до 30 гГц
від 10 до 1 см
Сантиметрові хвилі (надвисокі частоти НВЧ)

11
Від 30 до 300 гГц
від 1 до 0,1 см
Міліметрові хвилі (надзвичайно високі частоти НЗВЧ)

ЕМП у 5 – 8 діапазонах частот оцінюється напруженістю поля (В/м).
Поле у 9 – 11 діапазонах частотот оцінюється ГПЕ (Вт/м²).
Відповідно до ГОСТ 12.1.002 – 75 встановлюються гігієнічні норми дії на людину електричного поля струмів промислової частоти (ГДР Е = 25 кВ/м).
Час перебування людини в ЕМП залежно від Е
Напруженість електричного поля Е, кВ/м
Час перебування протягом доби

< 5
5 – 10
10 –15
15 – 20
20 – 25
Необмежений
? 3,0 год.
? 1,5 год.
? 10 хв.
? 5 хв.

Відповідно до ГОСТ 12.1.006 – 86 “ЕМП радіочастот” встановлено ГДР напруженості полів:
Для 5 – 8 діапазонів:
а) напруженість електричного поля Е = 20 В/м (для f = 60 кГц – 30 мГц); Е = 5 В/м (для f = 30 –300 мГц);
б) напруженість магнітного поля Н = 5 А/м ( для f = 100 кГц – 1,5 мГц)
Для 9 – 11 діапазонів нормується густина потоку енергії ГПЕ. Максимальна ГПЕ =10 Вт/м² для f = 300 гГц.
Для радіомагнітних хвиль ГПЕ визначається за формулою
І = ГПЕ =W/T , Вт/м²,
де W – нормоване допустиме значення енергії навантаження на організм людини,
Т – час перебування в годинах.
Рівні ЕМП необхідно контролювати не рідше 1 разу на рік. Якщо вводиться в дію новий об'єкт або здійснюється реконструкція старих об'єктів, то заміри рівня електромагнітних випромінювань проводяться перед введенням їх в експлуатацію
Захист від електромагнітних випромінювань
Для зменшення дії ЕМП на персонал та населення, яке знаходиться у зоні радіоелектронних засобів, необхідно вжити ряд захисних заходів. До них можуть входити організаційні, інженерно–технічні та лікарсько–профілактичні.
Вибір того чи іншого способу захисту від дії електромагнітних випромінювань залежить від робочого діапазону частот, характеру виконуваних робіт, напруженості та щільності потоку енергії ЕМП, необхідного ступеня захисту.
Організаційні заходи здійснюють органи санітарного нагляду. Вони проводять санітарний нагляд за об'єктами, в яких використовуються джерела електромагнітних випромінювань, повинні вживати заходи з гігієнічної оцінки нового будівництва та реконструкції об’єктів, що виробляють та використовують радіозасоби, а також нові технологічні процеси та обладнання з використанням ЕМП, здійснювати організаційно-методичну роботу з підготовки спеціалістів та інженерно-технічний нагляд.
Інженерно-технічні заходи передбачають таке розташування джерел ЕМП, яке б зводило до мінімуму їх вплив на працюючих,
Колективний захист ґрунтується на розрахунку поширення радіохвиль в умовах конкретного рельєфу місцевості.
Локальний захист дуже ефективний і використовується часто. Він ґрунтується на використанні захисних матеріалів, які б забезпечили високе поглинання енергії випромінювання у матеріалі та віддзеркалення від його поверхні.
До інженерно-технічних засобів захисту також належать:
- конструктивна можливість працювати на зниженій потужності під час налагоджування, регулювання та профілактика;
- робота на еквівалент налагодження:
- дистанційне керування.
Методи захисту: захист часом; відстанню (I ( R2); технічні; індивідуальні (ЗІЗ).
Технічні- це екранування джерела, об'кта.
Екрани відбивачі використовуються у відкритому просторі.До них належать щити, ширми, кожухи – стаціонарні і переносні з кольорових металів, поролона, дерев’яні просочені феромагнітним розчином.
Екрани поглиначі використовують ХВ–металізовану прогумовану тканину, килимки для різних напруг ЕМП (гума наповнена поглиначем з тонкою латунною сіткою).
Металізована тканина складається із бавовняних чи капронових ниток спірально обвитих латунним дротом.
Засоби індивідуального захисту – це захисні костюми, окуляри, взуття. Засоби індивідуального захисту використовують лише у тих випадках, коли інші захисні заходи неможливо застосувати або вони недостатньо ефективні: при переході через зони збільшеної інтенсивності випромінювання, при ремонтних та налагоджувальних роботах у аварійних ситуаціях, під час короткочасного контролю та при зміні інтенсивності випромінювання. Такі засоби незручні в експлуатації, обмежують можливість виконання трудових операцій, погіршують гігієнічні умови.
У радіочастотному діапазоні засоби індивідуального захисту працюють за принципом екранування людини з використанням відбиття і поглинання ЕМП Для захисту тіла використовується одяг із металізованих тканин та радіопоглинальних матеріалів. Металізована тканина складається із бавовняних чи капронових ниток, спірально-обмотаних металевим дротом.
Очі захищають захисними окулярами ЗП5-90 зі спеціальними матеріалами зі скла з нанесеною на внутрішній бік провідною плівкою двоокису олова. Гумова оправа окулярів має запресовану металеву сітку або обклеєна металізованою тканиною. Цими окулярами випромінювання НВЧ послаблюється на 20 – 30 дБ.
Лікарсько-профілактичні заходи передбачають проведення систематичних медичних оглядів працівників, які перебувають у зоні дії ЕМП, обмеження в часі перебування людей в зоні підвищеної інтенсивності електромагнітних випромінювань, видачу працюючим безкоштовного лікарсько-профілактичного харчування, перерви санітарно-оздоровчого характеру.
Для вимірювання напруження Е (електромагнітного поля) і магнітної складової використовується прилад ИЭМП – Т, для Е від 4- до 1500 В/м; ПК – 2Л, NFM-1; для Н від 1,5-300 А/м.
Електромагнітні випромінювання комп'ютера
Дослідження вчених за останні 20 років показали, що електромагнітні поля, створені технічними системами, навіть у сотні разів слабші природного поля Землі, можуть бути небезпечними для здоров'я людини. Якщо не змінити принципи побудови електронних та радіотехнічних систем, то тенденція їх розвитку і негативний вплив на біологічні системи на рівні дії полів можуть призвести до катастрофічного за своїми наслідками впливу на біосферу та людину.
Стрімко зростає енергонасиченість побуту людей. Комп'ютер, телевізор, відео-системи, мікрохвильові печі, радіотелефони - ось далеко не повний перелік технічних засобів, з якими людина постійно взаємодіє. Людина знаходиться тривалий час під дією штучних полів, створених електронними системами та системами електропостачання.
Особливо стрімко в наше життя входять комп'ютери і телевізійні системи. Сьогодні у всьому світі комп'ютери займають важливе місце у роботі, житті та відпочинку людей.
Одним із шкідливих апаратних забезпечень ЕОМ для людського організму є дисплеї, сконструйовані на основі електронно-променевої трубки, які є джерелами електростатичного поля, м'якого видимого, рентгенівського, ультрафіолетового, інфрачервоного, низькочастотного, наднизькочастотного та високочастотного електромагнітного випромінювання (ЕМВ). Вплив комплексу ЕМВ чи окремих його видів на виникнення різних захворювань почали вивчати з моменту їх використання. В кінці 50-х років у СРСР були введені перші нормативи, що обмежують радіочастотний вплив. Наприкінці 60-х років радянські вчені встановили вплив електромагнітних полів, навіть дуже слабких, на нервову систему людини. У 70-ті роки ця проблема стала предметом широких дискусій і досліджень.
Було встановлено, що випромінювання низької частоти, в першу чергу, негативно впливають на центральну нервову систему, викликаючи головні болі, запаморочення, нудоту, депресію, безсоння, відсутність апетиту, виникнення синдрому стресу, причому нервова система реагує навіть на короткі за тривалістю впливу щодо слабких полів частоти: змінюється гормональний стан організму, порушуються біоструми мозку. Все це відображається на процесах навчання і запам'ятовування.
Низькочастотне електромагнітне поле може стати причиною шкірних захворювань (вугреве висипання, себороїдна екзема, рожевий лишай тощо), хвороб серцево-судинної системи та кишково-шлункового тракту, воно впливає на білі кров'яні тільця, що призводить до виникнення пухлин, у тому числі й злоякісних.
Статистичні дані свідчать про те, що робота за комп'ютером порушує нормальний хід вагітності, часто є причиною появи на світ дітей із вродженими вадами, з яких найпоширенішими є дефекти розвитку головного мозку. Тому необхідно, щоб керівництво своєчасно переводило вагітних жінок на роботу, не пов'язану з використанням моніторів.
Часто можна почути думку, що портативні комп'ютери типу Notebook безпечні для користувачів, їх можна вважати пристроями, що зберігають здоров'я людей і споживають значно менше енергії, ніж їхні електронно-променеві попередники. В основі подібних міркувань лежить те, що в портативних комп'ютерах використовуються екрани на основі рідких кристалів, що не генерують шкідливих випромінювань, властивих звичайним моніторам з електронно-променевою трубкою. Однак результати досліджень щодо величини електромагнітного випромінювання Notebook, показали, що інформаційна торсійна компонента за рівнем негативного впливу на користувача нічим не відрізняється від моніторів на основі електронно-променевої трубки (ЕПТ). Необхідно зазначити, що рівні електромагнітних випромінювань портативних комп'ютерів перевищують нормативні параметри для багатьох комп'ютерів з моніторами на основі ЕПТ.
Рівні електромагнітних випромінювань моніторів, які вважаються безпечними для здоров'я користувачів, регламентуються нормами MPR II 1990:10 Шведського національного комітету з вимірювань та досліджень, які вважаються базовими, а також більш жорсткими нормами ТСО 9295 Шведської конференції профспілок.
У сучасних комерційних, наукових, навчальних закладах, в домашньому використанні переважно застосовують монітори високого класу, які задовольняють найсуворіші вимоги. Такі монітори характеризуються мінімальним впливом на функціональний стан здоров'я користувачів персональних комп'ютерів. Однак ще використовуються монітори, які є шкідливими для здоров'я їх користувачів, і під час їх експлуатації необхідно дотримуватися вимог охорони праці.