2074

Основными параметрами вибрации являются среднеквадратические значения виброскорости r и виброускорения a или их логарифмические уровни Lr и Lа , измеряемые в октавных и 1/3 октавных полосах частот

[104].

Логарифмические уровни виброскорости Lr , дБ, определяют по форму-

ле

Lr = 20 lg (r / 5 10-8),

где r – среднеквадратическое значение виброскорости, м/с; 5 10-8 – опорное значение виброскорости, м/с, соответствующее среднеквадратичной колебательной скорости при стандартном пороге звукового давления 2 10-5 Па.

Логарифмические уровни виброускорения La , дБ, определяют по фор-

муле

La = 20 lg (a / 1 10-6),

где a - среднеквадратическое значение виброускорения, м/с2; 1 10-6 – опорное значение виброускорения, м/с2.

Для интегральной оценки вибрации в качестве параметра используют

корректированный уровень вибрации – это одночисловая характеристика вибрации, определяемая как результат энергетического суммирования уровней вибрации в октавных полосах частот. Корректированное значение виброскорости и виброускорения U или их логарифмические уровни LU измеряются с помощью корректирующих фильтров или вычисляются по формулам:

где Ui , LUi – среднеквадратическое значение виброскорости или виброускорения (или их логарифмические уровни) в i-й частотной полосе; n – число частотных полос (1/3 или 1/1 октав) в частотном диапазоне; Ki , LKi – весовые коэффициенты для i-й частотной полосы для абсолютных значений или их логарифмических уровней.

Для интегральной оценки изменяющейся во времени вибрации в каче-

стве параметра используют эквивалентный (по энергии) корректирован-

ный уровень вибрации – это корректированный уровень постоянной во времени вибрации, которая имеет такое же среднеквадратичное корректированное значение виброускорения или виброскорости, что и данная непостоянная вибрация в течение определенного интервала времени. Эквивалентное корректированное значение виброскорости или виброускорения (Uэкв) или их логарифмический уровень LUэкв измеряется или вычисляется по формулам:

241

где Ui – корректированное по частоте значение контролируемого параметра виброскорости (r, Lr), м/с, или виброускорения (a, La), м/с2; ti – время

n

действия вибрации, ч; T ti , где n – общее число интервалов действия

i 1

вибрации.

Воздействие вибрации на организм человека (частотой менее 20 Гц)

приводит к развитию утомления, нарушению пространственной ориентации, пищеварительным расстройствам, головокружению. Наиболее опасной является вибрация в диапазоне 6…9 Гц, так как эти частоты совпадают с частотами колебаний внутренних органов человека. В результате воздействия вибрации может возникнуть резонанс, который может привести к механическим повреждениям или даже разрыву внутренних органов.

Нормирование вибрации. Допустимые уровни вибрации в помещениях жилых и общественных зданий регламентируются СН 2.2.4/2.1.8.566-96

[105]и СанПиН 2.1.2.1002-00 [73] (табл. 5.6).

Вдневное время в помещениях допустимо превышение уровней вибрации на 5 дБ. Для непостоянной вибрации к допустимым значениям уровней, приведенных в таблице, вводится поправка (-) 10 дБ, а абсолютные значения виброскорости и виброускорения умножаются на 0,32.

Методы виброзащиты. Для уменьшения вибрации от самого источника используют методы виброизоляции и вибродемпфирования. Виброизоляция основана на отражении вибрации в устройствах, называемых виброизоляторами или амортизаторами. Амортизаторы бывают резиновые, резинометаллические, пружинные, пневматические, гидравлические, комбинированные и др. (рис. 5.3) [64].

Вибродемпфирование основано на поглощении вибрации в вибродемпфирующих покрытиях из упруговязких материалов, обладающих большим внутренним трением: резины, мастики, пластиков (рис. 5.3). Кроме указанных методов используется также метод виброгашения, заключающийся в создании колеблющейся системы с динамической частотой, равной частоте возмущающей силы, но с реакциями, противоположными ей.

Шумовиброзащита от инженерного оборудования жилых и общест-

венных зданий предусматривает специальные объемно-планировочные ме-

роприятия [46]:

не допускается размещение машинных помещений лифтов над, под

исмежно с жилыми комнатами;

242

Рис. 5.3. Шумовиброзащитные конструкции:

а звукоизолирующее ограждение (1 – стена, перегородка); б виброизолятор (1 – источник вибрации, 2 – виброизоляторы, 3 – изоляторы); в звукопоглощающая облицовка (1 – ограждающая поверхность, 2 – звукопоглощающий материал, 3 – перфорированное покрытие); г вибродемпфирующая конструкция (1 – металлический лист, 2 – вибродемпфирующее покрытие)

лифтовые шахты, стволы мусоропроводов и мусоросборные камеры не должны располагаться смежно с жилыми комнатами;

243

непосредственно под квартирами нельзя размещать котельные, бойлерные, водопроводные, насосные;

в жилых зданиях нельзя размещать АТС, трансформаторные подстанции, административные учреждения, кафе и столовые с числом мест более 50.

Конструктивные меры защиты от шума и вибрации инженерного оборудования состоят в следующем:

лифтовые и вентиляционные шахты выполняются в виде самонесущих конструкций, опирающихся на самостоятельный фундамент;

устанавливаются звукоизоляционные прокладки в местах пересечения лифтовых, вентиляционных шахт и трубопроводов с междуэтажными перекрытиями;

несущие вентиляционные шахты и оборудование машинных отделений устанавливают на перекрытия через виброамортизаторы.

Градостроительным методом защиты здания от внешней вибрации является метод защиты расстоянием – соблюдение необходимого расстояния от здания до источника вибрации (транспортных магистралей, трамвайных путей и железных дорог) [68]. Характеристики грунтов, передающих вибрацию, изменяются в зависимости от сезонных погодных условий.

Всухих песчаных грунтах с расстоянием наблюдается затухание вибрации.

Втех же грунтах, но насыщенных водой дальность распространения вибрации увеличивается в 2…4 раза.

Уровень вибрационного воздействия от автомобильного транспорта определяется количеством большегрузных автомобилей в транспортном потоке, состоянием дорожного покрытия и типом подстилающего грунта. Так, на территории г. Москвы допустимые уровни вибрации в помещениях обеспечиваются при расстоянии от проезжей части: 30, 20 и 20 м до жилых зданий категории А, Б и В; 30, 20 и 15м до гостиниц категорий А, Б и В; 15 м и менее до административных зданий категорий А, Б и В (категории зданий установлены по условиям комфортности).

Вибрации от трамваев определяются типом трамвая, состоянием рельсов и типом основания пути. Допустимые значения вибрации в помещениях обеспечиваются при расстоянии от ближайшего пути: 30…40 м до жилых зданий, 25…40 м до гостиниц, 15…20 м до административных зданий.

Вибрация от железнодорожных поездов определяется типом поезда и состоянием рельсов. Рекомендуемые расстояния от железнодорожных линий до жилых зданий составляют 200 м для железных дорог 1-й и 2-й категорий и 150 м для железных дорог 3-й и 4-й категорий.

Мероприятием по виброзащите является строительство виброзащитных экранов. Виброзащитные экраны – это траншеи шириной 0,5…1,0 м и глубиной 3…5 м, заполненные зернистым материалом (щебень, гравий) или материалом, плотность которого значительно отличается от плотности

244

грунта (шлак, аглопорит). Виброзащитные экраны располагают как можно ближе к источнику вибрации [68].

Защита от ультразвука. Источники ультразвука генерируют ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше. Источниками ультразвука бытового назначения являются: стиральные машины, охранная сигнализация, приспособления для отпугивания животных, насекомых и грызунов, устройства для резки различных материалов и др. Бытовые источники, как правило, генерируют низкочастотный ультразвук, до 100 кГц. Источником ультразвука в медицинских учреждениях являются сканеры медицинских диагностических приборов, физиотерапевтическая и хирургическая аппаратура. По способу распространения ультразвуковых колебаний выделяют:

контактный способ – ультразвук распространяется при соприкосновении рук или других частей тела человека с источником ультразвука;

воздушный способ – ультразвук распространяется по воздуху. Ультразвук характеризуется уровнем звукового давления, уровнем зву-

ка и уровнем виброскорости. Допустимыми уровнями воздушного ультразвука являются уровни звукового давления, дБ, в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 кГц. Допустимыми уровнями контактного ультразвука являются пиковые значения виброскорости и её логарифмические уровни, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000; 31500 кГц. Допустимый уровень ультразву-

ка в жилых и общественных зданиях – это уровень, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к ультразвуковому воздействию. В соответствии с требованиями СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96 [106] допустимые уровни воздушного и контактного ультразвука при использовании источников бытового назначения не должны превышать 75 дБ на рабочей частоте источника. При использовании ультразвуковых источников в бытовых условиях следует четко выполнять требования по их применению и безопасной эксплуатации, изложенные в прилагаемой к источнику инструкции.

Защита от инфразвука. Нормируемые допустимые уровни инфразву-

ка в жилых помещениях приведены в табл. 5.7 [72].

Ограждения зданий обладают низкой инфразвукоизоляцией. Кроме того, уровни инфразвука в помещениях могут возрастать из-за явления резонанса. Мероприятия по снижению уровней инфразвука включают разработку инфразвукоизолирующих конструкции ограждений помещений [71]. Необходимо проводить мероприятия по снижению уровней низкочастотных шума и вибрации в источнике.

245

Защита от электромагнитных полей (ЭМП). В последнее время на-

блюдается резкое увеличение количества и видов новой техники и устройств, эксплуатация которых сопровождается излучением электромагнитной энергии. Техническое оснащение кухни кроме традиционных электроплит и холодильников включает: микроволновые печи, жарочные шкафы, электрочайники и кофеварки, миксеры, тостеры и кухонные комбайны. В оборудование жилища активно внедряются различные системы автоматизации: компьютеры, системы телекоммуникаций, охранной сигнализации, дистанционного управления.

Железосодержащие ограждающие конструкции и коммуникации здания искажают и ослабляют геомагнитные поля и создают эффект «экранированной комнаты», внутри которой размещаются электроприборы. В бытовых условиях обычно используются сети с одним нулевым проводником (нулевым рабочим). Поэтому металлические кожухи и корпуса приборов не заземлены и являются источниками электрических полей (при выключенном приборе с вилкой в розетке) или ЭМП промышленной частоты (при включенном приборе). Вблизи бытовых приборов с металлическими корпусами (пылесосы, холодильники) и протяженных проводов создаются электрические поля от 0,7 до 4 кВ/м [64]. В малометражных комнатах и кухнях, характерных для большинства российских квартир, человек постоянно находится вблизи электропроводки и электроприборов.

Нормируемые ПДУ электромагнитных излучений. Нормируемый ПДУ напряженности электрического поля промышленной частоты (50 Гц) в жилых помещениях (на расстоянии от 0,2 м от стен и окон и на высоте 0,5…1,8 м от пола) составляет 500 В/м. Индукция магнитного поля промышленной частоты в жилых помещениях (на расстоянии от 0,2 м от стен и окон и на высоте 0,5…1,5 м от пола) не должна превышать 10 мкТл (временный норматив) [73].

Оценка влияния электромагнитного излучения на человека от бытовой техники производится в соответствии с требованиями санитарных норм допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях.

246

Уровень напряженности электростатического поля на поверхности строительных и отделочных материалов в жилых помещениях не должен превышать 15 кВ/м [73]. Этот уровень не должна превышать напряженность электростатических полей от экранов телевизоров, видеомагнитофонов, осциллографов.

Интенсивность электромагнитного излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ), включая прерывистое и вторичное излучение, в жилых помещениях, а также на балконах и лоджиях от стационарных передающих радиотехнических объектов не должна превышать нормируемые допустимые уровни, приведенные в табл. 4.15, 4.16. Металлические изделия, находящиеся в помещении, могут быть пассивными ретрансляторами ЭМИ РЧ.

К высокочастотным и сверхвысокочастотным источникам ЭМП относятся СВЧ-печи (частота 2450 МГц) и радиотелефоны сотовой связи. Излучение электромагнитной энергии в окружающее пространство СВЧпечами обусловлено, главным образом, техническими неисправностями и нарушениями в эксплуатации. ПДУ плотности потока энергии для СВЧпечей составляет 10 мкВт/см2 для расстояний 50 см от любой точки корпуса печи.

В соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96 [107] для видеомониторов с электронно-лучевыми трубками персональных ЭВМ нормируемые ПДУ электрического и магнитного полей на расстоянии 50 см вокруг монитора составляют:

25 В/м и 250 нТл (0,2 А/м) для диапазона частот 5 Гц…2 кГц;

2,5 В/м и 25 нТл (0,02 А/м) для диапазона частот 2…400 кГц. Поверхностный электростатический потенциал экрана монитора не

должен превышать 500 В.

Конструктивные мероприятия по эащите от ЭМП. Ограждающие конструкции зданий могут быть экранами от внешних ЭМП. Основной характеристикой действия электромагнитного экрана является эффективность экранирования Э:

Э = Е/Еэ или Э = Н/Нэ ,

где Еэ, Нэ и Е, Н – напряженности электрического и магнитного полей в какой-либо точке экранированного пространства при наличии и отсутствии экрана. Эффективность экранирования может быть выражена в децибелах:

ЭдБ = 20 lgЭ .

Эффективность экранирования рассчитывается исходя из требований нормативов. Строительные конструкции (стены, перекрытия зданий), а также отделочные материалы (краски и др.) могут либо поглощать, либо отражать электромагнитные волны. Эффективность экранирования некоторых строительных конструкций и материалов приведена в табл. 5.8 [64].

247

происходит его ионизация, то есть образование положительных и отрицательных ионов. Если веществом является биологическая ткань, под воздействием ионов происходят изменения в клетках организма. Эти изменения являются причиной лучевой болезни, онкологических заболеваний.

Ионизирующее излучение возникает при распаде ядер радиоактивных элементов. Известно 1500 природных и искусственных веществ – радионуклидов, обладающих радиоактивностью. Радиоактивность (от латинского radio – излучаю, activus действенный) – способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием заряженных частиц. Эти заряженные частицы являются непосредственно ионизирующим излучением. Его могут представлять ядра гелия ( - частицы), ядра водорода (протоны), электроны ( - частицы), осколки деления тяжелых ядер. Процесс радиоактивного распада порождает так называемое косвенное ионизирующее излучение, которое не имеет заряда. Это электромагнитное излучение высокой энергии – фотонное излучение. Фотоном называется квант энергии электромагнитного излучения высокой частоты. Фотонное излучение искусственного происхождения называется рентгеновским (x-Ray). Естественное фотонное излучение называется гаммаизлучением.

Причины облучения людей связаны с содержанием природных радионуклидов в грунтовых основаниях зданий и в стройматериалах, с применением рентгеновской и радионуклидной диагностики, с эксплуатацией АЭС. Основной вклад в дозу облучения населения ионизирующим излучением вносят природные источники. При этом 70% общей дозы облучения население развитых стран получает в помещениях жилых, общественных и производственных зданий. Радиационный фон в помещениях зданий обусловлен двумя причинами:

гамма-излучением естественных радионуклидов, находящихся в строительных материалах;

присутствием в воздухе помещений радиоактивных газов радона и торона и дочерних продуктов их распада.

Крадионуклидам, содержащимся в строительных материалах, относятся уран-238, торий-232 с дочерними продуктами их распада и калий-40. Уран-238 и торий-232 являются родоначальниками радиоактивных семейств (рядов).

Газообразными радионуклидами уранового и ториевого рядов являются газы радон (Rn-222) и торон (Rn-220). Гамма-излучение вызывает внеш-

нее, а радиоактивные газы внутренне и внешнее облучение людей. Газообразные радионуклиды радона Rn-222 (газ радон) и Rn-220 (газ торон) поступают в организм человека с воздухом, облучая его легкие. В странах СНГ ежегодно от «радонового» рака умирает 15 тыс. человек [108].

249

Характеристика радиоактивности радионуклидов и доз облучения людей [84]. Характеристикой радионуклида является его активность А – это мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени:

А = dN / dt ,

где dN – число ядерных превращений (распавшихся ядер) за промежуток времени dt. Единица измерения активности в системе СИ – беккерель (1 Бк=1 расп./с).

Удельной (объемной) активностью называется отношение активности А радионуклида в веществе к массе m (объему V) вещества:

Аm = A/m ; АV = A/V .

Единица измерения удельной активности – Бк/кг. Единица объемной активности – Бк/м3.

Радиоактивные изотопы радона Rn-222 (газ радон) и Rn-220 (газ торон) распадаются по цепочкам с образованием короткоживущих изотопов ра-

дона. Эквивалентной равновесной объемной активностью дочерних про-

дуктов изотопа радона Rn-222 (ЭРОАRn) и Rn-220 (ЭРОАTn) называется взвешенная сумма объемных активностей короткоживущих дочерних продуктов изотопов радона:

ЭРОАRn = 0,10АRaA + 0,52АRaB + 0,38АRaC , ЭРОАTn = 0,91АThB + 0,09АThC ,

где Аi – объемные активности дочерних изотопов радона.

Эквивалентная доза HT,R – это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, WR:

HT,R = WR DTR ,

где WR – взвешивающий коэффициент для излучения R, для -излучения WR = 1; DTR – средняя поглощенная доза в органе или ткани Т. Поглощенная доза представляет собой энергию ионизирующего излучения, переданную веществу (органу или ткани). Единицей эквивалентной дозы является зиверт (1 Зв = 1 Дж/кг).

При воздействии различных видов излучения эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения:

HТ HT ,R .

R

Эффективной дозой Е называется величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведения эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие коэффициенты:

250