2. Практична частина

Задача 1

Оцінити ефективність природної вентиляції приміщення економічного відділу габаритами: довжина- 7,2 м, ширина- 5 м, висота-3,2 м, розмір кватирки-0,24м², розмір дверей- 1,68м², висота від центра дверей до центра кватирки-1,7 м. Кількість працівників-3 чол.

Розв’язання задачі

Для оцінки ефективності природної вентиляції приміщення економічного відділу необхідно порівняти фактичний повітрообмін L_ф з необхідним – L_н.

Якщо об’єм робочого приміщення, що припадає на кожного працівника, L1, менше 20 м³, необхідний повітрообмін повинен складати не менше L´=30 м³/год на одну особу. При об’ємі 20 м³ і більше на одного працівника повітрообмін повинен складати не менше L´=20 м³/год. При об’ємі 40 м³ і більше на одного працівника за наявності в приміщенні вікон та дверей повітрообмін не лімітується.

Таким чином, необхідний повітрообмін L_н обчислюється за формулою

L_н = L´·n м³/год, (1)

де n – кількість працівників.

У нашому випадку об’єм робочого приміщення, що припадає на кожного працівника, складає

L1 =(7,2*5*3,2):3=38,4м³,

тому

L_н = 20*3 = 60 м³/год.

Фактичний повітрообмін у відділі здійснюється за допомогою природної вентиляції як неорганізовано – через різні нещільності у віконних і дверних прорізах, так і організовано - через кватирку у віконному прорізі.

Фактичний повітрообмін L_ф, м³/год, обчислюється за формулою

L_ф = F_кв·V_п·μ·3600, (2)

де F_кв – площа кватирки, через яку буде виходити повітря, м²;

μ – коефіцієнт витрати повітря;

V_п – швидкість виходу повітря через кватирку, м/с. Її можна розрахувати за формулою

, (3)

де g – прискорення вільного падіння, g=9,8 м/с;

∆Н₂ – тепловий напір, під дією якого буде виходити повітря з кватирки, кг/м²:

∆Н₂=h₂·(γ_з-γ_вн), (4)

де h₂ – висота від площини однакових тисків до центра кватирки (рис. 1).

Рисунок 1 – Схема розрахунку природної вентиляції

Її можна визначити з наступного співвідношення: відстані від площини однакових тисків до центрів нижніх і верхніх прорізів відповідно h₁ та h₂, обернено пропорційні квадратам площ цих прорізів S_дв та F_кв, тобто

.

З геометричних розмірів приміщення h₁+h₂=h,

де h=1,7 – висота між центрами нижніх та верхніх прорізів.

Таким чином, з системи двох рівнянь з двома невідомими знаходимо h₂ (дивись рис. 1).

h₁=h-h₂,

, звідки

γ_з та γ_вн – відповідно об’ємна вага повітря зовні та з середини приміщення, кг/м³.

Об’ємна вага визначається за формулою

, (5)

де Р_б – барометричний тиск, мм рт.ст., в розрахунках береться таким: Р_б=750 мм рт.ст.;

Т – температура повітря у градусах Кельвіна.

Для економічного відділу, в якому виконується легка робота відповідно до ГОСТу 12.1.005-88 для теплого періоду року, температура повітря повинна бути не вище +28^оС, або Т=301 К, для холодного періоду року відповідно t=17^оС, або Т=290 К.

Для повітря зовні приміщення температура визначається за СНиП 2.04.05-91:

для теплого періоду: t=24^оС, Т=297 К;

для холодного періоду: t=-11^оС, Т=262 К.

Об’ємна вага повітря зовні приміщення, кг/м³, буде складати

γ_з=0,465*750/262=1,33.

Об’ємна вага повітря зсередини приміщення, кг/м³, буде складати

γ_вн=0,465*750/290=1,2;

∆Н₂ – тепловий напір, під дією якого буде виходити повітря з кватирки, кг/м²:

∆Н₂=1,41·(1,33-1,2)=0,1833

V_п –швидкість виходу повітря через кватирку, м/с:

Фактичний повітрообмін L_ф, м³/год, у відділі складе

L_ф=0,24*1,73*0,5*3600=747,36.

Визначивши фактичний повітрообмін і порівнявши його з необхідним, можна зробити висновок про ефективність природної вентиляції у відділі. У холодний період року фактичний повітрообмін набагато перевищує необхідний (747,36 проти 60), що може викликати переохолодження працівників. Для усунення цього недоліку можна рекомендувати скорочення часу провітрювання приміщення пропорційно перевищенню фактичного повітрообміну над необхідним:

Фактичний повітрообмін складає 747,36 м³/год, або/60 хв.

Необхідні 100 м³/год фактично можна досягти за

Тобто для ефективної роботи природної вентиляції достатньо провітрювати приміщення економічного відділу протягом 4,8 хв. кожної години.

Задача 2

Перевірити достатність природного освітлення у економічному відділі габаритами: довжина- 7,2м, ширина- 5м, висота-3,2м, яке здійснюється через 3 вікна висотою 1,9м та шириною 1,5м, розміщених вздовж меншої стіни приміщення. Висота від підлоги до підвіконня складає 0,8м, найбільша відстань від вікна до робочого місця l=6м, середньозважений коефіцієнт відбиття світла від внутрішніх поверхонь ρ_сз=0,5.

Розв’язання задачі

При дослідженні достатності природного освітлення необхідно відповісти на запитання: чи відповідає фактичне значення природного освітлення нормативному за СНиП ІІ-4-79. Естественное и исскуственное освещение. Тобто необхідно порівняти фактичне значення коефіцієнта природного освітлення з нормативним.

Перш за все необхідно скласти розрахункову схему, дотримуючись пропорції розмірів або вибраного масштабу, на якій відобразити (рис. 2):

• габаритні розміри приміщення: довжину, ширину, висоту;

• розміри вікон: ширину, висоту, їх кількість;

• розміщення вікон за висотою приміщення: висоту від підлоги до підвіконня та відносно рівня робочої поверхні, яка розміщена на висоті 0,8м від підлоги;

• відстань від вікна до розрахункової точки О, яка вибирається на робочому місці, найбільш віддаленому від вікна.

Нормоване значення коефіцієнта природного освітлення (КПО) для четвертого світлового поясу, в якому розташована Україна, е_ІV, визначається, %, за формулою

e_нІV=e_нІІІ·m·c, (6)

де e_нІІІ – нормоване значення КПО для ІІІ світлового поясу за СНиП ІІ-4-79. Для більшості адміністративно-управлінських приміщень, у яких виконуються роботи ІІІ розряду (середньої точності), для бокового освітлення e_нІІІ=1,5%;

Рисунок 2 – Схема розрахунку природного освітлення

m – коефіцієнт світлового клімату (для України m=0,9);

с – коефіцієнт сонячності. Для географічної широти м. Суми розташоване в межах 0,75-1,0, беремо с=0,85. Тоді

е_н=1,5*0,9*0,85=1,15%.

Фактичне значення коефіцієнта природного освітлення для досліджуваного приміщення можна вивести з формули

(7)

звідки

(8)

де S_o – площа усіх вікон у приміщенні, м²; S_o=1,9*1,5*3=8,55 м²

S_n – площа підлоги приміщення, м²; S_n=7,2*5=36м²

τ_о – загальний коефіцієнт світлопроникності віконного прорізу. Для віконних прорізів адміністративно-управлінських будівель, які не обладнані сонцезахисними пристроями, τ_о=0,5;

r₁ – коефіцієнт, який враховує відбиття світла від внутрішніх поверхонь приміщення. Його значення залежить від розмірів приміщення (довжини і ширини), глибини приміщення (відстані від протилежної йому стінки), висоти від верху вікна до рівня робочої поверхні, відстані розрахункової точки від вікна, середньозваженого коефіцієнта відбиття світла від стін, стелі, підлоги, ρ_ср

Відношення глибини приміщення до висоти від рівня умовної робочої поверхні до верху вікна

7,2/1,9=3,79.

Відношення відстані розрахункової точки від зовнішньої стіни до глибини приміщення

6/7,2=0,83.

Середньозважений коефіцієнт відбиття стелі, стін, підлоги ρ_ср=0,5.

Відношення довжини приміщення до його глибини

8/6=1,33. 5/7,2=0.69.

Шляхом інтерполяції знаходимо, що r₁=7,4.

η_о – світлова характеристика вікна вибирається з таблиці 4.1 за співвідношенням, аналогічним попереднім.

Шляхом інтерполяції між значеннями знаходимо, що η_о=43.

К_буд – коефіцієнт, що враховує затемнення вікон іншими будинками, якщо будинків немає, то К_буд=1;

К_з – коефіцієнт запасу береться в межах К_з=1,3 – 1,5, приймаємо К_з=1,4;

Таким чином,

.

Порівнюючи значення нормованого коефіцієнта природного освітлення і фактичного можна зробити висновок, що у додаткових заходах для поліпшення природного освітлення у досліджуваному приміщенні потреби немає. Отримані значення знаходяться в допустимих межах. Допустимим відхиленням значення фактичного коефіцієнта природного освітлення від нормованого є +10  -5%.

У нас відхилення складає

.

Задача 3

Дослідити достатність загального штучного освітлення приміщення економічного відділу габаритами: довжина- 7,2 м, ширина- 5 м, висота-3,2 м, розмір кватирки-0,24м2, розмір дверей- 1,68м2, висота від центра дверей до центра кватирки-1,7 м.

Вид джерела світла-л/л

Система освітлення-з

Кількість світильників-10

Кількість ламп у світильнику-2

Потужність однієї лампи, Вт-40

Таблиця 1 – Технічні характеристики існуючих джерел штучного світла

Лампи розжарювання			Люмінесцентні лампи
Тип	Світловий потік, Fл, лм	Тип			Світловий потік, Fл, лм
В 125-135-15*	135	ЛДЦ 20			820
В 215-225-15	105	лд 20			920
Б 125-135-40	485	лб 20			1180
Б 120-230-40	460	лду 30			1450
Б 125-135-60	715	лд 30			1640
БК 215-225-60	790	лб 30			2100
БК 125-235-100	2280			лду 40	2100
БК 215-225-100	2090			лд 40	2340
Г 125-135-150	4900			лб 40	3120
Г 215-225-150	4610			лду 80	3740
Г 215-225-300	19100			лд 80	4070
Г 215-225-300	19600			лб 80	5220
* Перші два числа показують діапазон допустимої напруги, В, третє – потужність, Вт

Розв’язання задачі

Для оцінки достатності штучного освітлення в приміщенні необхідно порівняти значення фактичного освітлення та нормованого значення за СНиП ІІ-4-79.

Нормоване значення освітлення для економічного відділу при загальному освітленні за СНиП ІІ-4-79 складає при використанні ламп люмінісентних-300 лк.

Значення фактичного освітлення, лк, у відділі можна знайти за допомогою методу коефіцієнта використання світлового потоку з формули

, (9)

звідки

, (10)

де F_л – світловий потік однієї лампи, лм (дивись табл. 1), в нашому випадку візьмемо F_л=2340 лм

η_в – коефіцієнт використання світлового потоку. Для світильників, які використовуються в адміністративних будівлях для традиційних розмірів приміщення і кольорового оздоблення, може набувати значення в межах η_в=0,4 – 0,6, візьмемо η_в=0,5;

N – кількість світильників, шт. Задану у вихідних даних кількість світильників необхідно розмістити рівномірно по площі приміщення, за можливістю по сторонах квадрата, виконуючи такі умови: сторона квадрата L=1,4Н_р, де Н_р – висота підвісу світильника над робочою площиною, яку можна визначити як різницю між висотою приміщення і стандартною висотою розміщення над підлогою робочої площини, що дорівнює 0,8 м, та висотою підвісу світильника від стелі h_під=0,1 – 0,4 м. Відстань від світильника до стіни бажано витримувати в межах l=0,3 – 0,5L, рис. 3;

n – кількість ламп у світильнику, шт. 2

S – площа приміщення, м²; S=36м²

k – коефіцієнт запасу, k=1,5 – 2, беремо k=1,7;

z – коефіцієнт нерівномірності освітлення: для ламп люмініцентних ; z=1,11;

Порівнюючи нормативне значення освітленості з фактичним, робимо висновок про недостатність штучного освітлення у відділі.

Допустимим є відхилення фактичного освітлення від нормативного в межах +20  -10%.

Відхилення попадає в норму, освітлення в нормі

Розміщення світильників у приміщенні показане на рис. 3.

Рисунок 3 – Схема розміщення світильників

Задача 4

Розрахувати заземлення для стаціонарної установки. Заземлювачі заглиблені і розміщені в один ряд (глибина закладання h_з = 80 см). Довжина заземлювача l_т= 500см, діаметр заземлювача d_т= 2см, ширина з’єднувальної смуги b_см=5см, ґрунт – су-пісок кліматична зона – III.

Рисунок 4 – Схема заземлення

Розв’язання задачі

1 У відповідності до вимог пуе визначається допустимий опір проходження струму в заземленні R_з. Для мереж з напругою до 1000 В можна взяти R_з = 4 Ом.

2 Визначається питомий опір ґрунту ,який рекомендовано для розрахунків, _табл, Омсм (додаток А); _табл=30000Омсм.

3 Визначаються підвищувальні коефіцієнти для труб (вертикальних заземлювачів) К_П.Т та для з’єднувальної смуги К_П.С, які враховують зміну опору ґрунту в різні пори року залежно від наявності опадів

Беремо: К_П.Т =1,5 К_П.С=3,25.

4 Визначається питомий розрахунковий опір ґрунту для вертикальних електродів (труб або стрижнів) _розр.т з урахуванням несприятливих умов за допомогою підвищувального коефіцієнта:

;

ρ_розр.т=30000*1,5=45000 Ом·см.

5 Визначається питомий розрахунковий опір ґрунту для горизонтального заземлювача (з’єднувальної смуги):

;

ρ_розр.с=30000·3,25=97500 Омсм.

6 Визначається відстань, см, від поверхні землі до середини вертикального заземлювача

,

де h_з – глибина заглиблення труб, см;

l_т – довжина вертикального заземлювача;

t=80+500/2=330см.

7 Визначається опір проходження струму для одиночного вертикального заземлювача, Ом, який розміщений нижче від поверхні землі:

;

8 Визначається необхідна кількість вертикальних заземлювачів без урахування коефіцієнта екранування

;

Візьмемо 24

9 Визначається відстань між вертикальними заземлювачами L_Т із співвідношення . Для стаціонарних заглиблених заземлювачів це співвідношення береться таким: с = 1:

L_Т = l_Т= 500см

10 Визначаємо коефіцієнт екранування труб при числі труб n_Т та відношенні

η_{е т}=0,48.

11 Визначається необхідна кількість вертикальних заземлювачів з урахуванням коефіцієнта екранування:

;

Беремо 50

12 Визначається розрахунковий опір проходження струму при взятому числі вертикальних заземлювачів n_Т.Е:

;

13 Визначається довжина з’єднувальної смуги, см:

;

L_з.с=1,05*500(49-1)=25200 см

14 Визначається опір проходження струму, Ом, в з’єднувальній смузі:

;

15 Визначається коефіцієнт екранування _Е.З.С для з’єднувальної смуги

_Е.З.С =0,77. 0,21

16 Визначається розрахунковий опір для проходження електричного струму в з’єднувальній смузі з урахуванням коефіцієнта екранування:

,

де n_с – кількість з’єднувальних смуг, у нас n_с=1;

43,8 Ом.

17 Визначається загальний розрахунковий теоретичний опір проходження струму від вертикальних заземлювачів та з’єднувальної смуги:

;

3,67Ом, що менше R_з.

Остаточний результат повинен бути близьким до значень R_з з меншої сторони.

ЛІТЕРАТУРА

1. Кобевник В.Ф. Охрана труда.  Киев “Выща школа” 1990 год.

2. Юдина Е.Я. Охрана труда в машиностроении.  Москва “Машиностроение” 1983 год.

3. Г.В. Бектобеков, Н.Н. Борисова, В.И. Коротков и др. Справочная книга по оране труда в машиностроении. Под ред. О.Н. Русака. - Л.: “Машиностроение” 1989 год.

4. Методичні вказівки для виконання контрольної роботи з курсу “Основи охорони праці” для студентів всіх спеціальностей заочної форми навчання. За ред. Н.В. Лісогуба. - Суми: СумДУ, 2005 рік.

5. http://uk.wikipedia.org/

Додаток А

Приблизні значення питомих опорів ґрунтів, _табл

Ґрунт	Значення, які рекомендуються для розрахунків, Омсм
Пісок	70000
Супісок	30000
Суглинок	10000
Глина	4000
Чорнозем	2000
Торф	2000

Додаток Б

Значення підвищувальних коефіцієнтів К_П.Т, К_П.С

за кліматичними зонами

Кліматична зона	Тип заземлювачів
	Горизонтально прокладені заземлювачі (смугові та ін.) при глибині від поверхні ґрунту hз=0,8 м, КП.С	Стрижневі вертикально встановлені заземлювачі при глибині від поверхні землі hз=0,50,8 м, КП.T
І	4.57	1.82
ІІ	3.54.5	1.61.8
ІІІ	2.54	1.41.6
ІV	1.52	1.21.4

Додаток В

Коефіцієнт екранування вертикальних заземлювачів

Кількість вертикальних заземлювачів, nT, шт.	Коефіцієнт екранування вертикальних заземлювачів, Е.Т
2	0,85
3	0,78
5	0,7
10	0,59
15	0,55
20	0,49
40	0,41
60	0,39
100	0,36

Додаток Г

Коефіцієнт екранування з’єднувальних смуг _Е.З.С при розміщенні заземлювачів у ряд (чисельник) чи по чотирикутному контуру (знаменник)

Кількість вертикальних заземлювачів	4	5	6	10	20	30	50	60	100
Коефіцієнт екранування з’єднувальних смуг, Е.З.С	0,77 0,45	0,74 0,4	0,67 0,36	0,62 0,34	0,42 0,27	0,31 0,24	0,21 0,21	0,2 0,2	0,19 0,19