Теоретическая часть Тепловые потери в зданиях. Эффективная теплоизоляция зданий и сооружений. Частные домовладельцы в западных странах используют почти 30% всей получаемой энергии, что составляет почти столько же, сколько и промышленность, и больше, чем весь, вместе взятый, транспорт. Большая часть расходуемой энергии (80%) идет на отопление помещений. В Беларуси в настоящее время строится огромное количество коттеджей, и мало кто из хозяев обращает внимание на такие "мелочи", как теплоизоляция и энергосбережение, хотя затраты на отопление 1м2 в Беларуси относятся как 1:2,5 к соответствующим показателям западных стран. Необходимая для осуществления жизненных функций энергия, а точнее, ее получение и использование, связано с нагрузкой на окружающую среду: добыча угля, нефти, газа, ядерного топлива, эмиссия продуктов сгорания, тепловое загрязнение окружающей среды.
Энергопотребление может быть значительно снижено. При применение известной во многих странах строительной и теплозащитной технологии появляется возможность удержать годовое потребление энергии в пределах 30-70 кВт∙ч/м2 жилой площади. Это примерно соответствует потреблению 3-7 л нефти или 3-7 м3 газа на 1 м2 жилой площади в год. Что такое дом с низким энергопотреблением? В дальнейшем ДНЭ - это такое сооружение, которое потребляет очень немного тепловой энергии, меньше 70 кВт∙ч/м2 в год (от 70 до 30 кВт∙ч/м2). Это соответствует годовому потреблению тепловой энергии от 300 до 700 м3 газа при жилой площади 100 м2. Кроме этого, ДНЭ отличается также малым потреблением энергии для обеспечения горячей водой. Коэффициент теплопередачи (КТП) – единица, которая обозначает прохождение теплового потока мощностью 1 Вт сквозь элемент строительной конструкции площадью 1 м2 при разнице внутренней и внешней температур в 1 оС Тепловые показатели дома с низким энергопотреблением (пример): средний КТП: 0.3 Вт/м2 С; норма воздухообмена: 0.3 раз в час; КПД обогревающего устройства: 0.78; годовое потребление тепловой энергии: 42 кВт×ч на 1 м2 жилой площади.
Рис.1. Годовые приток и потери энергии дома. При рациональном подходе и хорошем планировании они могут быть уменьшены. Кроме пользы для окружающей среды, низкое потребление энергии экономит затраты на отопление, а это также означает более высокую степень уверенности с точки зрения перспективного повышения цен на энергоресурсы. Кроме сохранения уютного домашнего климата и комфорта, ДНЭ предлагает также наилучшие решения для использования регенеративных источников энергии (например, солнечные коллекторы для подогрева воды). Система уменьшения водо- и энергопотребления представляет собой естественное дополнение ДНЕ-концепции. Большинство домовладельцев имеют ограниченные денежные средства, и не все, что хотелось бы осуществить, является достижимым. Ошибочной является экономия на теплоизоляции дома, так как ее почти невозможно улучшить в будущем. Основные принципы достижения низкого энергопотребления: 1. Хорошие теплоизолирующие свойства строительных элементов (стен, окон, крыши, пола, подвала). 2. Добросовестное выполнение теплоизоляции: недопущение теплопотерь; плотная оболочка строения (защита от ветра и т.п.); 3. Пассивное использование солнечной энергии и ее аккумулирование, суточное или сезонное; 4. Управляемый воздухообмен (по возможности - возвращение тепла). 5. Хорошо регулируемые отопительные устройства. 6. Энергоэкономное обеспечение горячей водой, возможно, посредством солнечной энергии в летнее время. 7. Устранение бесполезных расходов электроэнергии. Качество теплоизоляции является важнейшим параметром энергопотребления дома. Требуемые величины теплопроводности крыш, стен и пола является важнейшими условиями для следующих шагов к ДНЭ. Энергосберегающее - значит экологично. Значительно улучшенная тепловая защита является условием экологически относительно безвредного существования строения. Среди теплоизоляторов-наполнителей существуют определенные отличия, например, широко используемый пенопласт не вполне безопасен. Предпочтение следует отдавать природным, экологически чистым материалам. Рассмотрим конструктивные элементы ДНЭ и способы достижения экономичного параметра коэффициента теплопередачи. Наружные стены. Необходимо доводить довести значение КТП от максимального - 0,3 Вт/С∙м2 до лучшего показателя - 0,2 Вт/С∙м2. Это соответствует увеличению средней толщины утепляющего слоя до 15-20 см. Этих значений можно добиться во всевозможных конструкциях, используя следующие подходы: 1. Кладка с утепляющим слоем 15-20 см и воздушной прослойкой под наружной оболочкой. 2. Двойная стена с толщиной утепляющего слоя 15 см из пористого наполнителя. 3. Стена с утепляющим слоем пористого наполнителя 15-20 см и штукатуркой. 4. Облегченная кладка с воздушной прослойкой под обшивкой из дерева, обложенная с двух сторон пористым наполнителем 20 см толщиной. 5. Однослойная кладка из низкотеплопроводного материала (например, прессованный соломенный или газобетонный блок минимальной толщиной 40 см), оштукатуренная с двух сторон. Окна и теплозащитное стекло. Окна должны иметь КТП не более 1,5 Вт/С∙м2. Теплозащитные окна имеют специальный слой, не видимый глазом, но значительно уменьшающий потери тепла. Этот эффект увеличивается при наличии небольшого зазора между первым и вторым слоем, в этом случае расход тепла уменьшается почти в два раза. Новая стеклоизоляционная система имеет еще более низкий. Теплая шапка на крышу. Крыши, ровные или с наклоном, покрытия цокольных помещений могут иметь КПТ не более 0,20 Вт/С∙м2. Это соответствует утепляющему слою около 20 см. там, где это является технически возможным, нужно стремиться к значению КПТ от 0,15 Вт/С∙м2 и меньше, что соответствует толщине слоя около 30 см. В наклонных крышах в зависимости от высоты балок свода потолка большая часть утеплительного слоя размещается между балками, а также над или под ними. Такое размещение позволяет избежать утечек тепла (щели, дырки и т.п.). Вопреки практике, которая применялась до настоящего времени, в таких крышах можно отказаться от воздушного слоя над утепляющим пластом. Если цокольный этаж используется целый год, его нужно своевременно утеплить. Если цокольный этаж не построен, необходимо соответствующим образом утеплить перекрытия верхнего этажа. Чем толще профильное утепление строительных деталей, тем больше вероятность существования утечек тепла. Внимательно и качественно необходимо подходить к рассмотрению стыковочных элементов конструкций дома. Критические зоны 1. Соединение стена – крыша. 2. Соединение железобетонных элементов. 3. Жалюзи. 4. Стыки окна - стены. 5. Оконная рама. 6. Радиаторные ниши. 7. Предотвращение утечек тепла. Воздухо- и ветрозащитные оболочки. Многие архитекторы и домовладельцы делают для себя неприятное открытие, что, несмотря на хорошее утепление наружных строительных частей, трудно достичь хорошего значения среднего потребления энергии. Во многих случаях причинами этого являться недоработки конструкции, что влечет за собой легкое проникновение холодного воздуха извне. Встречается также мнение, что для лучшего жизненного комфорта в помещение нужно следить за паропроникновением через строительные элементы. Считается, что следует избегать по возможности паросберегающих строительных элементов в конструкции. Обычно при этом не помнят, что паропреграды частично выполняют функцию теплоизоляции и поэтому не могут быть заменены, даже если и являются несущественными с точки зрения диффузии. Для здорового жизненного климата нет вопроса, прошла ли пароводяная слагающая или нет. Отвод влаги - задача вентиляции. Фактом является то, что простой проход воздуха через наружные строительные элементы значительно ослабляет теплозащиту сооружения. Кроме того, возможны повреждения от влаги деревянных частей строения ее конденсации (например, при наклоненной крыше), когда теплый внутренний воздух через щели и отверстия достигает холодных частей конструкции. Вопрос о "герметичности" здания и правильно организованной регулируемой вентиляции с рекуперацией тепла является одним из наиболее важных. Свежий воздух, необходимый людям, должен подводиться в дом другими путями. Обеспечение дома свежим воздухом, безусловно, хорошо влияет на здоровье и самочувствие жильца. При проветривание выводятся вредные вещества из жилых комнат, кухни и ванной комнаты. Отмечен ранее незаметный и неконтролируемый воздухообмен из-за небрежности в "оболочке" дома, например, через щели в окнах, из-за чего теряется много энергии. Чтобы сохранить энергию, нужно сократить проветривание и в то же время меньше отапливать квартиру. Это приводит к повышению относительной влажности воздуха, повышается риск появления затхлости в квартире. В домах с плохой теплоизоляцией это ведет к появлению влаги на внутренних поверхностях внешних строительных элементов, что приводит к появлению плесени. Созданные для вентиляционных систем технические средства являются инструментом так называемой контролируемой вентиляции. Это оборудование решает задачу достаточной и экономичной вентиляции. Оно состоит всего из маленького вентилятора на крыше, вентиляционного канала, а также нескольких вентилей. Функциональный принцип является очень простым. Освежающий вентилятор ликвидирует, прежде всего, влажность и запахи (ванная комната, туалет, кухня). Это приводит к тому, что в доме понижается давление, благодаря чему свежий воздух стремиться снаружи внутрь через специальные вентиляционные отверстия. Регулируемая вентиляционные отверстия установлены в комнатах, в которых необходима вентиляция (жилые, спальня) в стенах или оконных рамах. В отличие от известных ранее, эти вентиляционные отверстия функционирует в дальнейшем независимо от силы ветра. Если эти отверстия установлены над радиаторами, тогда поступающий свежий воздух смешивается с теплым, идущим от радиатора. Мощность вентилятора и воздухообмен является настолько малым, что движение воздуха совсем не ощущается, а шум от работы практически не слышен. Кроме одного выключателя при выходе или на кухне вентилятор может регулироваться в зависимости от необходимости двумя или тремя режимами, или совсем выключаться, когда отсутствует, либо не на полную мощность работает отопление. Еще более совершенным будет регулирование количества вентилируемого воздуха с помощью датчиков влажности. Это сделано таким образом, что воздух возобновляется регулярно, но не более, чем требуется. Таким образом, расход энергии вентилятора, расход тепла может быть значительно уменьшен без ущерба качеству. В хорошо изолированном ДНЭ многие источники бесплатного тепла существенно снижают тепловую потребность по сравнению с плохо изолированном домом. Количество этой бесплатной энергии может сильно колебаться на протяжении дня. Поэтому отопительная система должна быстро и точно реагировать на эти колебания, чтобы эффективно использовать бесплатную энергию. Подача тепла должна и регулироваться и, при отсутствии потребности в тепле - прекращаться. В интересах динамичного регулирования общая масса отопительной системы должна быть как можно меньше по отношению к количеству отданного тепла. Хорошо зарекомендовали себя в плоские обогреватели с небольшим содержанием воды, конвекторы, или так называемые рамочные обогреватели. Важное значение имеют специальные термовентили со встроенным приспособлением аналоговой регуляции. Эффективны также системы воздушного отопления, комбинируемые с системами многократного использования воздушного тепла Не рекомендуется из-за инерции системы отопления полов, если они не связаны с использованием аккумулированной солнечной энергии. Отопительные системы должны быть хорошо продуманы на основании расчетов отопительной сети. С помощью предохранительных вентилей или дифференциального насоса нужно следить, чтобы регулирующие вентили не перегружались при малой потребности в тепле. Нельзя также отказываться от общей центральной регуляции отопления, которая уменьшает или увеличивает приток тепла в зависимости от смены дня и ночи, а также отключает систему при отсутствии потребности в тепле. Передача тепла. Критерием выбора для системы передачи тепла должно быть преимущественное потребление энергии и выброс вредных веществ на единицу произведенного необходимого тепла. Принимая во внимание малое теплопотребление односемейного ДНЭ, хорошим выбором с финансовой точки зрения является газ-комби-терм (отопление жилья с одновременным нагреванием воды). Газ-комби-терм является газовой колонкой с автоматическим регулированием мощности, которая греет воду в отопительной системе, поддерживающей заданную температуру в каждой комнате отдельно. Она же одновременно поддерживает горячей (60оС) воду в теплоизолированном баке для хозбытовых нужд. По желанию этот бак может быть соединен с солнечным коллектором, что окупается за несколько лет. Управляет работой всей системы блок автоматики. Техника использования теплоты продуктов сгорания Принимая во внимание сохранение первичной энергии и общую энергетическую нагрузку на окружающую среду можно признать наилучшим решением механизм использования теплоты продуктов сгорания. Большие капитальные вложения этой системы окупаются благодаря лучшему использованию энергии (для газа около 10%) и долгим циклом работы. При большом количестве потребляемой энергии или при соединении нескольких домашних хозяйств возможно использовать теплоэлектроцентрали (тепло от дизельной, угольной либо газовой теплоэлектростанции). Это является наилучшим выходом при условии коротких коммуникаций. В связи с возможностью рекуперации тепла воздуха рекомендуется использования воздушных отопительных систем вместо систем с панельными радиаторами и горячей водой. При этом объем воздуха, принесенного системой обмена, нагревается в заданном режиме. Хотя такие отопительные системы оказываются очень дорогими в сравнение с обычным паровым отоплением, они все же они имеют еще и такое преимущество, как интегрирование с системой вентиляции. В одноквартирном доме коммуникации для горячей воды должны быть запланированы очень короткими, поскольку в таком случае можно реально сократить потери тепла. С помощью таймера необходимо также прекращать подачу тепла в периоды, когда потребности в тепле нет. Не рекомендуются системы отопления с использованием электроэнергии. Рефлекторные отопительные системы (например, электроаккумуляторное отопление) не могут быть рекомендованы с экологической точки зрения, так как использование первичной энергии и выбросы более чем в два раза превышают аналогичные показатели систем на горючем топливе. Электрические теплонасосы с точки зрения использования первичной энергии и выброса вредных веществ приблизительно настолько же эффективны, как и газовые отопительные системы. К тому же, электрические теплонасосы значительно дороже газовых систем. Для того чтобы говорить о том, как сэкономить тот или иной вид энергии, необходимо в первую очередь выявить места, где это можно было бы сделать с наибольшей результативностью, а также оценить, сколько и каких видов энергии мы потребляем. Наиболее энергоемким является зимний период года. Для отопления и горячего водоснабжения одной среднестатистической квартиры Минска общей средней площадью 51 кв. метр с 3,6 жителями в каждой в течение года на тепловых станциях и котельных сжигается около 2 тонн нефти. Это непозволительно много. Например, удельный расход тепловой энергии на отопление в странах запада (благодаря более теплой зиме, лучшему утеплению зданий) на 40-50% ниже, чем у нас. Кроме того, каждая семья потребляет 100-150 кВт•ч электрической энергии в месяц или 1200-1800 кВт•ч в год. Остановимся главным образом на втором и третьем пунктах, поскольку возможности потребителя повлиять на снижение потребления собственными силами зависят не столько от стимулов (заинтересованности), сколько от знаний. Стимул (а он может быть не только экономическим) побуждает действовать. Знание дает возможность действовать. Каждое современное здание оборудованное системой отопления, которая работает только в холодное время года, в течение так называемого “отопительного периода”. Продолжительность его в Минске составляет около 200 дней. В зимнее время приборы системы отопления работают для того, чтобы возместить потери теплоты из жилого помещения на улицу через стены, окна, а также для нагрева холодного свежего воздуха (без которого человек не в состоянии существовать), поступающего через форточки, двери, неплотности в окнах. Через окна теряется 27,3%, через стены – 29,3%, а за счет нагрева свежего приточного воздуха – 43,4% всей теплоты, поступающей из системы отопления. Существенное сокращение потерь теплоты (в два – три раза) через стены и окна возможно лишь в результате реконструкции всего дома. Ее может выполнить только специализированная строительная организация и с использованием особых высокоэффективных материалов. Но реконструкция – это очень дорогостоящее мероприятие, провести которое везде одновременно невозможно. В то же время каждый жилец имеет немало возможностей для утепления своей квартиры. Первое – это остекление лоджий и балконов. Важно, чтобы стекла и притворы створок были уплотнены. В этом случае тепловые потери через окна и стены квартиры, расположенные со стороны лоджии, будут снижены на 15-18%. Следует запомнить, что снижение потерь на 7-9% позволяет увеличить температуру в помещении на 1°С. Здесь мы не говорим о хорошо известных и широко применяемых оклейке и уплотнении притворов окон и балконов. Второе – тепловая защита того участка наружной стены, где расположен радиатор. К сожалению, эта мера не применима к тем квартирам, где нагревательный элемент размещен внутри стены. Такая компоновка – следствие грубого просчета проектировщиков. Защитить этот участок можно, поместив на стене за радиатором отражающую поверхность. Вентиляция жилья. Как уже отмечалось, 43,4% тепловой энергии из системы отопления расходуется на подогрев холодильного приточного воздуха, поступающего с улицы. Эту долю можно снизить. Каждая квартира оборудована системой естественной вытяжкой вентиляции. Вентиляционные отверстия расположены в ванной комнате, в туалете и на кухне на внутренних стенах, в верхней их части, и прикрыты металлическими или пластмассовыми решетками. Это – вытяжные отверстия. Через них вытяжной воздух из помещений удаляется на улицу. По законам физики работа этой зависит от разности температуры в помещении и на улице. Чем ниже температура воздуха на улице, тем лучше она работает и больше теплого воздуха удаляется. На смену ему, благодаря создаваемому вытяжной вентиляции разрежению в квартире через неплотности в окнах, открытые форточки, двери, поступает холодный наружный воздух. Причем в холодную пару года действительный объем вентиляции зачастую превышает требуемую норму, приводя к увеличению затрат на отопление. Для того чтобы снизить объем вентиляции зимой, рекомендуется частично прикрывать вытяжные вентиляционные отверстия. Вентиляционное отверстие, расположенное в ванной комнате, лучше всего закрыть. Поэтому зимой увлажнение воздуха в помещении улучшает комфортное состояние людей. Уменьшение воздухообмена достигается также уплотнением окон и дверей, о чем уже было сказано. Эти меры позволят сберечь не менее 20% тепловой энергии. Однако не следует увлекаться сплошной герметизацией квартиры, поскольку свежий воздух необходим для нормальной жизнедеятельности, а зимой взрослые и дети гораздо больше времени проводят в помещениях, чем на улице.
Основные методы учета и анализа травматизма. Их сущность и показатели. Профилактика травматизма и профессиональных заболеваний.
Причины травматизма на производстве изучают статистическим, групповым, монографическим, топографическим методами. Статистический метод основан на изучении причин травматизма по документам, регистрирующим уже совершившиеся факты несчастных случаев, профессиональных отравлений и заболеваний за определенный период времени. Этот метод позволяет получить сравнительную динамику травматизма по отдельным участкам, цехам, предприятиям. При углубленном статистическом анализе травматизма помимо анализа его причин анализируются несчастные случаи по видам работ, сведения о пострадавших (профессия, стаж, пол, возраст) и данные о периоде времени (месяц, день, неделя, смена, час рабочего дня). Статистические методы предусматривают следующие этапы исследования: наблюдение, накопление статистического материала и обработка (анализ) полученных данных с последующими выводами и рекомендациями. Для оценки производственного травматизма применяются показатели: коэффициент частоты травматизма, коэффициент тяжести травматизма, коэффициент травмопотерь, период работы без травм. Коэффициент частоты травматизма (Кч), определяющий количество несчастных случаев, происходящих на 1000 работающих за отчетный период, рассчитывается по формуле: Кч= А х 1000/Б, где А - число травм за отчетный период; Б - среднесписочное количество работающих в этой организации за тот же отчетный период. Коэффициент тяжести травматизма (КТ), устанавливающий среднюю длительность временной нетрудоспособности, приходящейся на один несчастный случай на производстве, определяется по формуле:
Кт=В/А, где В - суммарное количество дней временной нетрудоспособности по всем случаям, подлежащим учету за отчетный период (полугодие, год); А - количество учтенных несчастных случаев, вызвавших потерю трудоспособности на один день и более за отчетный период. Для более объективной оценки уровня производственного травматизма применяют показатель общего травматизма (коэффициент травмопотерь Кп), представляющий количество дней нетрудоспособности на 1000 работающих: Кп = КТ х Кч, где Кт - коэффициент тяжести травматизма; Кч - коэффициент частоты травматизма. При определении указанных коэффициентов травматизма не входят случаи с тяжелым (инвалидным) и смертельным исходом: Период работы без травм (Тб) рассчитывается по формуле: Тб = 270 / А, где А - количество учтенных несчастных случаев, вызвавших потерю трудоспособности на один день и более за отчетный период, равный одному календарному году. Показатель, отражающий количество несчастных случаев с тяжелым (инвалидным) и смертельным исходом: Кси =С - 100/я %, где С - количество случаев со смертельным и инвалидным исходом; п- общее количество несчастных случаев. Для оценки экономических показателей травматизма и профессиональных заболеваний могут определяться затраты (Км) на один несчастный случай: К = М / А, где М — материальные затраты, понесенные нанимателем в результате несчастных случаев за отчетный период; А - количество учтенных несчастных случаев, вызвавших потерю трудоспособности на один день и более за отчетный период. Групповой метод изучения травматизма основан на повторяемости несчастных случаев независимо от тяжести повреждения, имеющиеся материалы расследования распределяются по группам с целью выявления несчастных случаев, одинаковых по обстоятельствам, происшедших при одинаковых условиях, а также повторяющихся по характеру повреждений. Это позволяет определить профессии и виды работ, на которые приходится большее число несчастных случаев, выявить дефекты данного вида производственного оборудования, инструмента, машин и т. п., конкретные меры обеспечения безопасности труда. Топографический метод состоит в изучении причин несчастного случая по его месту происшествия. Все несчастные случаи систематически наносятся условными знаками на планах производственных участков, в результате чего наглядно видны места, где произошла травма, производственные подразделения, требующие особого внимания, тщательного обследования и принятия профилактических мер. Монографический метод анализа производственного травматизма включает в себя детальное исследование всего комплекса условий, при которых произошел несчастный случай: трудовой и технологические процессы, рабочее место, основное и вспомогательное оборудование, индивидуальные средства защиты, общие условия производственной обстановки и т. д. Монографический анализ дает возможность наиболее полно установить способы предупреждения травматизма и профессиональных заболеваний. Метод научного прогнозирования безопасности труда используется для вероятностной оценки риска травматизма, предсказания неблагоприятных факторов новых производств, технологий и разработки для них требований безопасности. Основные причины несчастных случаев на производстве: Технические (конструктивные недостатки машин, механизмов, инструментов приспособлений или их неисправность; отсутствие, несовершенство неисправность оградительных, блокировочных, вентиляционных устройств, зануления или заземления; подтекание ядовитых жидкостей и т.д.). Организационные (несвоевременное или некачественное проведение инструктажей и обучения по охране труда работающих; недостаточный контроль за выполнением требований охраны труда работающим; неудовлетворительное содержание рабочего места; недостатки в обеспечении рабочих спецодеждой и другими СИЗ, использование техники, инструментов не по назначению; нарушение режимов труда и отдыха и др.). Санитарно-гигиенические (неблагоприятные природно-климатические условия или микроклимат в помещении; повышенное содержание в воздухе вредных веществ; высокий уровень шума, вибраций, излучений; нерациональное освещение; антисанитарное состояние рабочих мест и бытовых помещений; несоблюдение правил личной гигиены и др.). Психофизиологические (монотонность труда; высокая напряженность труда; несоответствие анатомо-физиологических и психологических особенностей организма условиям труда; усталость; неудовлетворительная психологическая обстановка в коллективе и т.п.). Субъективные (личная недисциплинированность работника; невыполнение инструкций по охране труда; нахождение в состоянии алкогольного или наркотического опьянения; болезненное состояние и др.). Экономические (стремление работающих обеспечить высокую выработку и заработную плату при пренебрежительном отношении к вопросам охраны труда; недостаточное выделение средств на мероприятия по улучшению условий труда и др.). Основные виды профилактических мероприятий: Законодательные мероприятия определяют права и обязанности работающих в области охраны труда, режим их труда и отдыха, охрану труда женщин и молодежи, санитарные нормы на предельное содержание в рабочей зоне вредных веществ, возмещение ущерба пострадавшим, их пенсионное обеспечение, льготы и др. Организационные мероприятия предусматривают внедрение системы управления охраной труда, обучение работающих, обеспечение их инструкциями, создание кабинетов по охране труда, организацию контроля за соблюдением требований охраны труда и т.д. Технические мероприятия предусматривают разработку и внедрение комплексной механизации и автоматизации тяжелых, вредных и монотонных работ; создание безопасной техники и технологии; установку предохранительных, сигнализирующих, блокировочных устройств; технические решения по нормализации воздушной среды, производственного освещения; предупреждению образования и удаления из рабочей зоны вредных веществ; снижению шума, вибраций, защите от вредных излучений; создание изолирующих кабин для операторов, работающих во вредных условиях, или дистанционного управления; разработку и изготовление коллективных и индивидуальных средств защиты и др. Медико-профилактические мероприятия включают предварительные и периодические медицинские осмотры работающих в опасных, вредных и тяжелых условиях труда; обеспечение их лечебно-профилактическим питанием; проведение производственной гимнастики; ультрафиолетового и бактерицидного облучения; применение хвойных, соляно-хвойных ванн, массажа и т.п. Экономические мероприятия включают материальное стимулирование работ по предупреждению травматизма и улучшению условий труда, более рациональное распределение средств, выделяемых на охрану труда.
Основные средства защиты: Средства индивидуальной защиты (СИЗ) – это средства для защиты одного работающего: респираторы, спецодежда, спецобувь, защитные очки, противогазы, предохранительные щитки, диэлектрические перчатки, защитные шлемы. Средства коллективной защиты (СКЗ) – это средства для одновременной защиты двух и более работающих: вентиляция, отопление, освещение, различные ограждающие кожухи, молниеотводы, звукоизоляция и звукопоглощение, дистанционное управление и др.
Понятие о ядерном реакторе и принципе его работы.
Ядерный реактор – это устройство, в котором осуществляется управляемая ядерная цепная реакция деления, сопровождающаяся выделением тепла и используемая для производства электроэнергии. Атомные реакторы классифицируются по двум основным признакам: по взаимному расположению ядерного топлива и замедлителя (гетерогенные или гомогенные); виду нейтронов, участвующих в реакции деления (реакторы, работающие на тепловых или быстрых нейтронах). Первая в мире атомная электростанция с реактором на тепловых нейтронах с замедлителем из графита была пущена в бывшем СССР в г. Обнинске в июне 1954 г. Наиболее распространенными были реакторы большой мощности канальные (РБМК) и водо-водянные энергетические реакторы (ВВЭР). Реакторы типа РБМК работают на Игналинской, Смоленской, Чернобыльской АЭС. Водо-водяной энергетический реактор работает на Ровенской АЭС. Эти четыре АЭС размещаются вблизи государственной границы Республики Беларусь и в случае аварии на любой из них часть территории нашей страны будет загрязнена радиоактивными веществами. Активная зона представляет собой цилиндрическую кладку, состоящую из отдельных, собранных в вертикальные колонны графитовых блоков, выполняющих роль замедлителя. В графитовых колонах проходит 1660 вертикальных технологических каналов, предназначенных для кассет с ядерным топливом. Ядерное топливо представляет собой таблетки черного цвета диаметром около 1 см и высотой – 1,5 см. Они содержат 2% изотопа 235 и 98% урана-238. Во всех случаях при таком составе ядерного топлива ядерный взрыв произойти не может, так как для лавинообразной стремительной реакции деления, характерной для ядерного взрыва, требуется концентрация урана-235 более 60%. Двести таблеток ядерного топлива загружаются в трубки длиной 3,5 м, диаметром 1,35 см, изготовленной из циркониевого сплава. Такая трубка называется тепловыделяющим элементом (ТВЭЛ). Тепловыделяющие элементы собираются в кассеты, называемые «сборками» Общая масса топлива, загружаемого в РБМК, составляет 190 т. В процессе работы реактора ТВЭЛы охлаждаются потоками теплоносителя, проходящими по технологическим каналам. В качестве теплоносителя используется обыкновенная вода. Активную зону реактора окружают отражателем нейтронов, способствующим уменьшению утечки нейтронов из активной зоны путем их отражения обратно в зону. Для управления ядерной реакцией, происходящей в ТВЭЛах, в специальные каналы вводятся регулирующие стержни, которые могут свободно перемещаться по специальным каналам. Вокруг активной зоны реактора располагается биологическая защита от мощных потоков нейтронов, а также от альфа-, бета- и гамма-излучений. В качестве многометрового слоя биологической защиты используется углеродистая сталь, песок, бетон, галька и вода. Принцип работы реактора типа РБМК состоит в следующем. В результате деления ядер урана-235 вторичные быстрые нейтроны выходят из ТВЭЛов и попадают в графитовый замедлитель. Проходя по замедлителю, они теряют часть своей энергии и, уже являясь тепловыми, вновь попадают в ТВЭЛы и участвуют в дальнейшем процессе деления ядер урана-235. Энергия цепной ядерной реакции выделяется в виде кинетической энергии осколков деления, вторичных нейтронов, альфа- и бета-частиц, гамма-квантов и некоторых других элементарных частиц. В результате этого происходит разогрев ТВЭЛов и графитовой кладки замедлителя. Теплоноситель, в качестве которого используется вода, двигаясь в технологических каналах снизу вверх под давлением 70 атм, охлаждает активную зону реактора. В результате происходит нагрев теплоносителя до 284 0С. При этом происходит частичное превращение теплоносителя в пар. Пароводяная смесь попадает по трубопроводам в сепаратор, который служит для отделения воды от пара (рис).
Рис. Принципиальная схема АЭС с РБМК: 1 – активная зона реактора; 2 – поток теплоносителя; 3 – сепаратор; 4 – паровая турбина; 5 – генератор электрического тока; 6 – технологический конденсатор; 7 – циркуляционный насос. Насыщенный пар под давлением попадает на лопасти турбины, связанной с генератором электрического тока. Оставшийся пар направляется в технологический конденсатор, конденсируется, смешивается с теплоносителем, поступающим из сепаратора, и под давлением, создаваемым циркуляционным насосом, вновь поступает в технологические каналы активной зоны реактора. Во время работы реактора состав активной зоны значительно изменяется за счет появления новых радионуклидов, разнообразных радиоактивных превращений. Эти процессы приводят к снижению реактивности реактора. Если снижение реактивности обусловлено появлением в активной зоне нуклидов, хорошо поглощающих нейтроны, то такое снижение реактивности называют отравлением реактора. Если в реакторе появляются нуклиды, сравнительно слабо поглощающие нейтроны, то образуются шлаки, а сопутствующий процесс снижения реактивности называют шлакованием. Процессы отравления и шлакования непосредственно связаны с дополнительной потерей нейтронов в активной зоне, поэтому для компенсации происходящего снижения реактивности необходимо увеличить начальную загрузку ядерного топлива по сравнению с критическим значением. Оперативное изменение коэффициента размножения нейтронов, удержание реактора в критическом и подкритическом режимах осуществляется системой управления и защиты (СУЗ), которая выполняет три основные функции: а) компенсацию избыточной реактивности; б) изменение мощности реактора, включая его пуск и остановку, а также поддержание мощности при случайных колебаниях параметров; в) аварийную защиту реактора (быстрое и надежное гашение цепной реакции деления). В соответствии с функциями СУЗ поглощающие стержни разделяют на три группы: стержни автоматического регулирования, компенсирующие стержни и стержни аварийной защиты. Стержни автоматического регулирования предназначены для регулировки тепловой мощности реактора. При нормальной работе реактора, т.е. при отрицательном значении температурного коэффициента , стержни выделены из активной зоны и находятся в крайнем верхнем положении. Если температурный коэффициент становится положительным, тогда стержни автоматической регулировки вводятся в активную зону. Компенсирующие стержни предназначены для компенсации избыточной реактивности в реакторе. Во время работы реактора эти стержни введены в активную зону и по мере его эксплуатации выводятся из нее. Полностью будут выведены из зоны после того, когда ядерное топливо потеряет реактивность и необходима будет его замена. Стержни аварийной защиты при нормальной работе реактора выведены из активной зоны и находятся в крайнем верхнем положении. Вводятся в активную зону с максимальной скоростью для остановки реактора в аварийной ситуации. Достоинством реактора РБМК является возможность замены ТВЭЛов без остановки реактора и возможность по канального контроля его состояния. К недостаткам реактора РБМК следует отнести низкую стабильность работы на малых ядерных уровнях мощности; недостаточное быстродействие системы управления и использование одноконтурной схемы. Применение одноконтурной схемы в теплоотводе приводит к возможному радиоактивному загрязнению турбогенератора в связи с небольшим, но постоянным выносом радиоактивности из технических каналов реактора в паровой тракт турбины. Это затрудняет профилактическое обслуживание турбины и требует дополнительной радиационной защиты циркуляционного контура.
Практическая часть По модулю «Основы экологии и энергосбережения»
Задача (тип VI). Рассчитать, до какой температуры нагреют отходящие топочные газы воду различных объемов. Пусть объем нагреваемой воды равен 150 л. В качестве твёрдого бытового топлива будем использовать дрова массой Gдров = 15 кг , теплотворность которых Qдров = 4500 ккал/кг , влажность топлива в помещении при температуре tокр.ср = 20°С составляет Wдров = 7 % , теплота испарения = 2 258 кДж/кг . Избыток воздуха = 10 % от теоретического. Общее количество тепла при сгорании топлива: Qобщ = Qдров • Gдров = 4 500 • 15 = 67 500 ккал. Рассчитаем количество влаги в топливе:
Количество тепла, необходимое для испарения влаги из топлива:
Потери тепла при оптимальном поступлении воздуха: ккал. Тогда из уравнения выведем температуру, до которой нагреется заданный объём воды отходящими газами:
Ответ: до температуры 31,8°С. По модулю «Охрана труда» Задача (тип XV). Рассчитайте общий уровень звука в производственном помещении и выполните гигиеническую оценку акустических условий труда.
Исходные данные: Тип помещения машинописное бюро Количество источников шума, n 9 Уровень звука каждого источника, дБ 50 Решение. 1. Рассчитаем общий уровень звука в помещении машинописного бюро по формуле. дБА 2. Выполним гигиеническую оценку акустических условий труда в помещении машинописного бюро. Сравним (Lф =Lн) фактическое значение уровеня звука в помещении машинописного бюро (Lф) с допустимым (эквивалентным) значением (Lн), которое определяется, согласно приложения 5. Помещение машинописного бюро относится к 4 классу, для которого допустимое (эквивалентное) значение составляет 80 дБА. Отсюда определяем 60<80 дБА.► делаем вывод уровень шума меньше нормативного и акустические условия труда в помещении машинописного бюро соответствуют гигиеническим нормам.
Ответ: Общий уровень звука в помещении машинописного бюро составляют 60 дБА. Акустические условия труда в помещении машинописного бюро соответствуют гигиеническим нормам и требованиям.
По модулю «Защита населения от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность» Задача (тип XVII) Рабочим предстоит вести работы на открытой местности, загрязненной цезием-137. Загрязнение произошло в результате аварии на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. Уровень загрязнения на время аварии составил, Ku/км 2. Определить экспозиционную дозу облучения, которую получат рабочие в 2014 году от внешнего облучения в течение 36-часовой рабочей недели, работая 4 недели.
Решение. 1. По графику (прил. 4) определяем уровень загрязнения местности на год выполнения практической задачи . Он составит 31 Ku/км2.
2. Выражаем уровень загрязнения местности (Ku/км2) через мощность экспозиционной дозы при условии, что 1 Ku/км2 эквивалентен 15 мкР/ч. Тогда Px = 31*15=465 мкР/ч. 3. Рассчитываем величину экспозиционной дозы облучения, которую получат рабочие за 144 часа работы из выражения (1): 45360 мкР 0,04536 < 50Р Ответ: Экспозиционная доза облучения рабочих не превышает допустимую норму и дополнительных смен не требуется.
