БЖД: расчёт освещения, вентиляции, заземления

Расчёт искусственного освещения методом светового потока, определение необходимого воздухообмена, расчёт защитного заземления, нормы микроклимата и шума.

Раздел БЖД требуют почти в каждом дипломе, и он же чаще всего пишется на бегу. Между тем это три расчёта по готовым формулам — освещение, вентиляция, заземление — которые делаются за вечер.

Расчёт искусственного освещения

Метод светового потока:

  Φ = E_н · S · K_з · Z / (N · η)

Φ   — световой поток одной лампы, лм
E_н — нормируемая освещённость, лк
S   — площадь помещения, м²
K_з — коэффициент запаса (1,4-1,5 для помещений с малым выделением пыли)
Z   — коэффициент неравномерности (1,1 для люминесцентных, 1,15 для ламп накаливания)
N   — число светильников
η   — коэффициент использования светового потока (0,4-0,6)

Пример: офис 6 × 4 м, высота 3 м, E_н = 300 лк

  S = 24 м²
  Индекс помещения: i = S/((A+B)·h_р) = 24/((6+4)·2,0) = 1,2
  По таблицам при i = 1,2 и обычной отделке: η = 0,5

  Принимаем 6 светильников:
  Φ = 300 · 24 · 1,4 · 1,1 / (6 · 0,5) = 3696 лм на светильник

  Светодиодная лампа 36 Вт даёт около 3600 лм → подходит
  Установленная мощность: 6 · 36 = 216 Вт, удельная 9 Вт/м²

Расчёт воздухообмена

По количеству людей (для помещений без выделения вредностей):

  L = n · L_норм

  n — число работающих
  L_норм = 30 м³/ч на человека при объёме помещения менее 20 м³/чел
           20 м³/ч при объёме 20-40 м³/чел

По избыткам теплоты:

  L = Q_изб / (c · ρ · (t_ух − t_пр))

  c = 1,005 кДж/(кг·К), ρ = 1,2 кг/м³

По кратности:
  L = V · k,   k = 1…10 обменов в час в зависимости от назначения

Пример: офис 24 м², высота 3 м, 4 человека, ПК 4 × 300 Вт

  Объём: V = 72 м³, на человека 18 м³ → норма 30 м³/ч
  По людям: L = 4 · 30 = 120 м³/ч

  Теплопоступления:
    от людей:  4 · 100 Вт = 400 Вт
    от ПК:     4 · 300 Вт = 1200 Вт
    от освещения: 216 Вт
    итого Q = 1816 Вт = 6,54 МДж/ч

  По теплоте при Δt = 5 °C:
  L = 6,54 / (1,005 · 1,2 · 5) = 1,08 · 1000 = 1084 м³/ч

  Принимаем большее: 1084 м³/ч, кратность 1084/72 = 15 обменов в час

Расчёт по избыткам теплоты почти всегда даёт больший результат, чем по количеству людей — именно поэтому в офисах с техникой ставят кондиционирование, а не только приточную вентиляцию.

Нормы микроклимата

Расчёт защитного заземления

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя:

  R₁ = (ρ/(2π·l)) · [ ln(2l/d) + 0,5·ln((4t + l)/(4t − l)) ]

ρ — удельное сопротивление грунта (суглинок 100 Ом·м, песок 300-500)
l — длина стержня, d — диаметр, t — глубина до середины стержня

Число заземлителей:

  n = R₁ / (R_доп · η_и)

R_доп = 4 Ом для сетей до 1000 В
η_и — коэффициент использования (0,6-0,85 в зависимости от числа и расстояния)

Пример: суглинок ρ = 100 Ом·м, стержень l = 3 м, d = 0,05 м, t = 2,2 м

  R₁ = (100/(2·3,14·3))·[ln(2·3/0,05) + 0,5·ln((8,8+3)/(8,8−3))]
     = 5,31·[4,79 + 0,5·0,71] = 5,31·5,14 = 27,3 Ом

  При η_и = 0,7:  n = 27,3/(4·0,7) = 9,75 → принимаем 10 стержней

  Проверка: R_гр = R₁/(n·η_и) = 27,3/(10·0,7) = 3,9 Ом ≤ 4 Ом ✓

Шум и вибрация

Уровень звукового давления:
  L = 20·lg(p/p₀),   p₀ = 2·10⁻⁵ Па

Сложение уровней от нескольких источников:
  L_сум = 10·lg(Σ 10^(0,1·Lᵢ))

Два одинаковых источника дают прирост всего 3 дБ,
десять одинаковых — 10 дБ.

Нормы: 50 дБА для офиса, 80 дБА предельно для рабочей зоны.

Что включить в раздел БЖД

1. Характеристика рабочего места и категория работ по тяжести.
2. Анализ опасных и вредных производственных факторов по ГОСТ 12.0.003.
3. Расчёт освещения с выбором конкретных светильников.
4. Расчёт воздухообмена и подбор вентиляционной установки.
5. Электробезопасность: класс помещения, меры защиты, расчёт заземления.
6. Пожарная безопасность: категория помещения, число огнетушителей, пути эвакуации.
7. Эргономика рабочего места: высота стола, расстояние до монитора, режим перерывов.
8. Ссылки на действующие СанПиН, ГОСТ 12.x и СП — без них раздел считается недостоверным.