Проектирование системы кондиционирования при работе с ПК.

5.1 Введение

Темой моего дипломного проекта является: «Проектирование измерителя скорости кровотока».

Одним из возможных применений ультразвука в медицинской диагностике является       допплерография, т. е. измерение скорости крови в кровеносном сосуде с помощью эффекта Доплера. Современная аппаратура обработки данных (АОД) позволяет определить не только среднеквадратическую скорость в сосуде, но и относительные амплитуды сигналов, соответствующие различным скоростям составляющих кровотока. Это достигается посредством вычисления спектра принимаемого доплеровского сигнала в реальном масштабе времени.      

В последнее время медицинское приборостроение является наиболее динамично развивающейся отраслью. По объему ежегодно затрачиваемых материальных ресурсов развитых стран эта область занимает существенный удельный вес в национальном продукте, а по инвестициям и темпам развития в последние годы, например, в США превосходит такие отрасли промышленности, как аэрокосмическую отрасль и электронику.

 Существующие в настоящее время и широко представленные на российском рынке ультразвуковые медицинские диагностические комплексы (УЗМДК) таких фирм, как Toshiba, Siemenсe, Hewlett-Packard, наряду с широчайшими диагностическими возможностями, обладают настолько высокой ценой, что являются недоступными для подавляющего большинства российских учреждений здравоохранения.

 Исходя из вышеизложенного, исследование и разработка УЗМДК, включающих основные функции таких приборов и превосходящих существующие приборы по критерию эффективность/стоимость, является актуальной задачей именно для российской медицины.

 Современные УЗМДК успешно решают проблему одновременного отображения информации о состоянии внутренних органов и кровеносной системы. В то же самое время, обследование поверхностно расположенных сосудов и низкоскоростных кровотоков до сих пор вызывает определенные трудности, так как существующие приборы не позволяют проводить такие исследования.

 Возможность неинвазивной, объективной и динамической оценки кровотока по сосудам малого калибра остается одной из актуальных задач современной ангиологии и смежных специальностей. От ее решения зависит успех ранней диагностики таких инвалидизирующих заболеваний, как облитерирующий эндартериит, диабетическая микроангеопатия, синдром и болезнь Рейно. С помощью высокочастотной (ВЧ) ультразвуковой допплерографии УЗДГ открываются перспективы в определении жизнеспособности тканей при критической ишемии, обширных ожогах и обморожениях.

 Таким образом, исследование и разработка УЗМДК на базе ПК является актуальной задачей для современной медицины.

5.2 Анализ условий труда на рабочем месте.

Преобразование и обработка информации производится с помощью ПК. Скорость кровотока отображается на мониторе. Таким образом измеритель скорости кровотока (ИСК) это прибор встроенный в ПК и работа с ним может квалифицироваться как работа оператора ЭВМ.

 Работа с ИСК производится в одной из лабораторий  диагностического центра, где установлен прибор.

 Характеристика помещения:

Лаборатория  имеет площадь 7´6 м, высота потолка 3 м, имеются одно окно высотой 2м и длиной 3м на расстоянии 0,8 м от пола. План помещения с расположением рабочих мест приведен на рисунке 5.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок  5.1  - План рабочего помещения

На рисунке 5.1 цифрами обозначены:

1 - стол;

2,3 - столы лаборантов;

4 - шкаф с лабораторным оборудованием;

5 – кресло;

В помещении работает 4 человека, таким образом, на одного человека приходится площадь S=7,0 м2 и объем V=31,5 м3, за вычетом площади шкафа, столов и стульев, что соответствует СанПиН 2.2.2.542-96 (площадь на одного человека не менее 6,0 м2, а объем не менее 20 м3, для учебных учреждений 24 м3).

5.3 Анализ вредных факторов на рабочем месте.

Состояние микроклимата.

В помещениях с ЭВМ параметры микроклимата должны соответствовать ГОСТ 12.1.005 – 88 и СНиП 4088-86. Показателями, характеризующими микроклимат, являются:

 - температура воздуха;

 - относительная влажность воздуха;

 - скорость движения воздуха;

 - интенсивность теплового излучения;

            Работа с медицинским оборудованием может быть отнесена к категории Iа – к этой категории относятся работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением. В помещениях с работающими ЭВМ при работе с ИСК параметры микроклимата должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 1. 

В рассматриваемом помещении параметры микроклимата не соответствуют нормам.

 

Таблица 1.

Параметры микроклимата на местах пользования  ИСК. 

Период года	Категория работ	Температура, оС		Относит. влажность, %
		опт-ая	доп-ая
Холодный	Легкая  - Ia	22-24	21-25	40-60
Теплый	Легкая  - Ia	23-25	22-26	40-60

 

      

 

 

 

Освещение

         Нормирование естественного и искусственного освещения осуществляется СНиП 23-05-95 в зависимости от характеристики зрительной работы и объекта различения.

        Правильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности.

        При оценке естественного освещения важно знать его достаточность. Для оценки достаточности служит коэффициент естественной освещенности (КЕО), его нормативное значение  енорм=2% для зрительной работы высокой точности.

Объектами различения в лаборатории являются данные (графики, таблицы, диаграммы и т.п.), отображаемые мониторами. По требованиям к условиям зрительной работы освещение в рассматриваемом помещении совмещенное (естественное и искусственное). Поскольку помещение имеет малую запыленность и нормальную влажность,  применяем светильники типа ЛСП-02. Величины искусственной освещенности и коэффициента естественной освещенности на рабочих местах  соответствуют нормированным значениям согласно СНиП 23-05-95. Выписка из санитарных норм приведена в таблице 2.  

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.

Характе-ристика зрительной работы	Разряд  и подразряд зрительной работы	Контраст объекта с фоном	Хар-ка фона	Искусственное освещение, лк		Естественное освещение	Совмещенное освещение
				При системе комбиниро-ванного освещения	При системе общего освещения	КЕО, еН , % при боковом освещении
Средней точности. Размер объекта различения св. 0,5 до 1,0	IV в	большой	светлый	400	200	1,5	0,9

 

Уровень шума

       Допустимые уровни шума на рабочих местах  устанавливаются в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 и СН 3223-85. Для помещений с компьютерами выписка из санитарных норм приведена в таблице 3.   

Таблица 3.

Допустимые уровни звукового давления LДОП на рабочем месте при работе с ЭВМ.

 

Таблица 3.

Уровни звукового давления, дБ								Уровни звука, дБА
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
71	61	54	49	45	42	40	38	50

 

Уровень звука и эквивалентный уровень звукового давления в рассматриваемом помещении, где работают пользователи ИСК не превышает 50 дБА.

Характеристика помещения по опасности поражения электрическим током.

Так как в рассматриваемом помещениии нет повышенной опасности поражения электрическим током, то в качестве технической меры защиты используется защитное заземление.

В рассматриваемом помещении находится применяемое в работе компьютерное оборудование (системные блоки, мониторы, принтер, источники питания), а также медицинское оборудование которое может стать причиной поражения человека электрическим током.

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно применяется в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В и при любом режиме нейтрали в сетях напряжением выше 1000 В. Защитное заземление уменьшает напряжение на корпусе относительно земли до безопасного значения, следовательно, уменьшается и ток, протекающий через тело человека

Характеристика помещения по пожаробезопасности.

Для помещений с ЭВМ, не содержащих опасных легко воспламеняющихся материалов,

категория пожарной опасности принимается - В.

Для лаборатории должны выполняться все нормы в соответствии со СанПиН 2.09.02-85. Согласно этому помещение оснащается пожарной сигнализацией для оповещения персонала здания о своевременной эвакуации. Система эвакуации предусматривается стандартной в многоэтажном здании с коридорной системой.

В результате проведенного анализа было выявлено что параметры микроклимата не соответствуют санитарным нормам. Для устранения вредного фактора выбирается кондиционирование воздуха.

Кондиционирование воздуха

Согласно СНиП 2.04.05-91 вентиляцию, воздушное отопление и воздушно-тепловые завесы следует предусматривать для обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещений (на постоянных и непостоянных рабочих местах).

Кондиционирование следует предусматривать для обеспечения нормируемой чистоты и метеорологических условий воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения или отдельных его участков.

Кондиционирование воздуха следует принимать:

 -  первого класса - для обеспечения метеорологических условий, требуемых для технологического процесса, при экономическом обосновании или в соответствии с требованиями нормативных документов;

  - второго класса - для обеспечения метеорологических условий в пределах оптимальных норм или требуемых для технологических процессов;

скорость движения воздуха допускается принимать в обслуживаемой зоне, на постоянных и непостоянных рабочих местах в пределах допустимых норм;

- третьего класса - для обеспечения метеорологических условий в пределах допустимых норм, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха, или оптимальных норм - при экономическом обосновании.

Обычно для обеспечения заданных параметров микроклимата целесообразно использовать вентиляцию, однако в нашем случае это не возможно из-за ряда особенностей рабочего помещения (лаборатория, медицинское оборудование и тп), поэтому мы будем использовать кондиционирование.

Полезную производительность системы кондиционирования воздуха (СКВ) определяют по максимальным избыточным тепловым потокам в помещении в теплый период года по формуле:

                                                                            (1)

где       L - объем приточного воздуха, м3;

            c - теплоемкость воздуха, принимается 1,005 кДж/кг×0С;

            pн - плотность приточного воздуха, принимается 1,2 кг/м3;

            tу, tп - температура уходящего и приходящего воздуха,0С;

            Qизб - теплоизбытки, кДж/ч.

В помещении лаборатории имеются теплоизбытки:

Qизб=Qоб+Qл+Qосв+Qрад,                                                                   (2)

где       Qоб - выделение тепла от оборудования;

Qл - поступление тепла от людей;

Qосв - поступление тепла от электрического освещения;

Qрад - поступление тепла от солнечной радиации.

     Выделение тепла от оборудования:

Qоб=3600×N×y1×y2,                                                                              (3)

где

y1 - коэффициент использования установочной мощности, принимается 0,95;

y2 - коэффициент одновременности работы, принимаем 1;

N - суммарная установочная мощность, для данной комнаты принимается 1 кВт.

Qоб=3600×1×0,95×1=3420 кДж/ч.

Поступление тепла от людей:

Qл=3600 n×q,                                                                                       (4)

где       n - количество людей, работающих в помещении;

q - количество тепла, выделенного одним человеком, принимается 545 кДж/ч.

Qл=4×545=2180 кДж/ч.

От электрического освещения поступление тепла:

Qосв=3600×N×k1×k2,                                                                               (5)

где       N - суммарная установочная мощность светильников, кВт;

k1, k2 - коэффициенты, учитывающие способ установки светильников и особенности светильников, принимаются k1=0,35; k2=1,3.

Qосв=3600×4×0,04×0,35×1,3=262,08 кДж/ч.

Тепло, поступаемое от солнечной радиации:

Qрад=q×S,                                                                                             (6)

где

q - удельные поступления от солнечной радиации, принимаем 135 кДж/м2×ч;

            S - суммарная площадь окон, м2.

Qрад=135×6=810 кДж/ч.

Таким образом, в соответствии с формулами (1) и (2) расход воздуха:

L=(3420+2180+262,08+810)/[1,005×1,2×(20-15)] = 1106,48 м3/ч.

Определив значение требуемой производительности системы кондиционирования воздуха в помещении лаборатории, по справочнику подбираем необходимый кондиционер. Для нашей лаборатории подойдет кондиционер фирмы Toshiba JD-20 номинальной производительностью 1,5 тыс.м3/ч.

Вывод:

Анализ условий труда на рабочем месте показал, что параметры микроклимата не соответствуют принятым нормам. В качестве мероприятия по устранению влияния вредных факторов было выбрано кондиционирование. Был проведен расчет системы кондиционирования и выбран кондиционер.