Закон РФ «Об охране труда» требует от любого работодателя обеспечения благоприятных условий труда для работников. В комплекс благоприятных условий труда входят, в частности, микроклимат, освещенность, защита от травматизма. Рассмотрим, как могут эти показатели быть обеспечены с помощью современных технологий нанесения защитных покрытий на оконное стекло.
Защита от травматизма. На некоторых предприятиях потенциальная опасность производственного травматизма связана с возможностью разбития стекла и поражения работников и других лиц осколками стекла. Такая ситуация существует в организациях, связанных с работой с детьми, а также на производственных предприятиях. Установка защитных металлических сеток снижает освещенность, а также ухудшает условия психологического комфорта. Альтернативным решением проблемы является нанесение на оконные стекла защитных упрочняющих пленок. Достаточно использовать упрочняющие пленки толщиной 56…224 мкм. Такие плёнки рекомендуются к установке при необходимости защиты: а) от поражения осколками стекла; б) от мелкого хулиганства. Эти стекла не защитят от проникновения в помещение, но для целей охраны труда этого и не требуется. Ударостойкость стекол при наличии защитной пленки становится вполне достаточной: по данным испытаний [1] обычное стекло толщиной 4 мм, покрытое пленкой толщиной 112 мкм имеет ударную прочность 20,4 Дж, что равноценно ударопрочности триплекса.
Улучшение условий освещения. Наилучшим для зрения работников считается естественное освещение, однако слишком яркий свет создает дискомфорт для глаз, а также может вызывать блики из-за отражения на стеклянных и полированных поверхностях. Все это понижает работоспособность. Для снижения яркости прямого и отраженного света до требуемой величины с одновременным сохранением достаточной прозрачности оконных проемов может применяться тонирующая оконная пленка, позволяющая уменьшить яркость света в пределах 20…80 % [2], что существенно облегчает работу с монитором, чтение и другие виды работ.
Применение тонирующих пленок обеспечивает эффективную защиту работников от вредного воздействия ультрафиолетового излучения, отсекая его на 98–99 %.
Проблема обеспечения микроклимата в помещениях часто является трудноразрешимой, особенно в условиях холодного климата и при недостаточном теплоснабжении. Согласно санитарным нормам, в производственных помещениях, где работа выполняется сидя (например, в офисах), в зимнее время должна поддерживаться температура воздуха 21–24 оС. Даже при условии обеспечения качественного отопления часть тепла обязательно теряется через ограждающие конструкции. По некоторым подсчетам [3] определено, что теплопотери через остекленные поверхности составляют 30–60 % от суммарных потерь. Согласно [4] коэффициент сопротивления окон теплопередаче должен быть не менее 0,6 м2·К/Вт для первой климатической зоны и 0,75 м2·К/Вт для второй климатической зоны [4, c. 12]. Данные нормы принимаются для площади остекления здания менее 25 %. Фактически в настоящее время площадь остекления типового офисного помещения составляет обычно до 30–35 %. Соответственно на 13–24 % (в зависимости от климатической зоны) возрастает и требуемое сопротивление окон теплопередаче. Таким образом, из-за утечек тепла через прозрачные поверхности увеличивают расходы на обогрев помещений зимой до 70 %, а на кондиционирование летом до 40 % [1].
Потери тепла через стекло на тепловое излучение (66 % от общих потерь) можно практически исключить с помощью энергосберегающих (низкоэмиссионных) покрытий, которые сейчас используются во многих странах мира.
Для повышения энергосберегающей способности стекла необходимо повысить его способность отражать длинноволновое тепловое излучение (длина волны 5–25 мкм). Эта способность тем выше, чем меньше величина эмисситента: например, эмисситент обыкновенного оконного стекла составляет 0,82–0,84, у низкоэмиссионных покрытий — 0,17–0,2.
Сравнительные характеристики окон разных типов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Сравнительные характеристики теплопотерь через окна разной конструкции
|
Как видно из таблицы, теплопотери сильно различаются в зависимости от конструкции окна. Разница в теплопотерях между наилучшим вариантом (двухкамерный стеклопакет с 16-миллиметровой аргоновой прослойкой и твердым теплозащитным покрытием) и наихудшим (обычный стеклопакет с 16-миллиметровой воздушной прослойкой) составляет 2,25 раза. На первый взгляд кажется, что стеклопакет с твердым теплозащитным покрытием является оптимальным решением для сохранения тепла. Однако твердое покрытие имеет ряд существенных недостатков. Оно представляет собой полимер на основе оксида олова, который наносится на стекло во время его изготовления при высоких температурах [5]. При этом покрытие становится неотделимой частью стекла, следовательно, его нельзя удалить в случае необходимости. Кроме того, для применения стекол с твердым покрытием требуется полная и очень дорогостоящая замена существующего остекления. С точки зрения охраны труда энергосберегающее стекло имеет очень серьезный недостаток — у него пониженная прозрачность, то есть его применение наносит ущерб освещенности помещения.
Именно учитывая эти недостатки, предпочтительнее использовать энергозащитную пленку. По оценкам экспертов [6, с.36–37] энергосберегающие пленки позволяют уменьшить потери тепла в 5 раз.
Пленка для окон представляет собой тонкий полимерный композит, состоящий из нескольких слоев, на каждый из которых нанесен полупрозрачный слой металла толщиной 7–10 нм (реже — слой керамики) с помощью плазменного разряда в аргонной атмосфере. Металлические слои (обычно серебро, иногда алюминий, медь [3]) обладают большим (89–91 %) коэффициентом отражения инфракрасного (теплового) излучения. При этом покрытие имеет высокую (более 80 %) прозрачность, которая обеспечивается нанесением между слоями металлов слоев диэлектриков с высокой прозрачностью (диоксиды титана и олова, оксид и сульфид цинка и т.п). Такое строение обеспечивает прохождение видимого света с длиной волны 380–780 нм. Энергосберегающий эффект пленки при облучении с обеих сторон достигается симметричным расположением металлизированных и диэлектрических слоев (диэлектрик — металл — диэлектрик). Теплосберегающие свойства покрытия возрастают при увеличении числа слоев. Учитывая, что покрытия, содержащие серебро, не обладают достаточной устойчивостью к воздействию внешней среды, нужно либо располагать защитную пленку на стекле покрытием внутрь, либо использовать пленки, легированные другими металлами (медь, золото и др.).
Стоимость энергосберегающей пленки в 3–4 раза меньше стоимости энергосберегающего стекла с твердым покрытием. При этом пленка обеспечивает, кроме энергосбережения, ряд других преимуществ:
‒ покрытие является прозрачным только для электромагнитного излучения видимого диапазона, не пропуская другие виды излучения — оптическое, акустическое, радиочастотное. Таким образом, пленка выполняет дополнительную функцию шумозащиты и защиты от микроволнового излучения;
‒ способность задерживать до 99 % ультрафиолетового излучения, что уменьшает износ бумажной документации, офисной мебели и драпировок. Это дает дополнительный экономический эффект от использования энергосберегающих пленок;
‒ повышает ударную прочность стекла до показателя 8 кг/см2 [2], то есть в 3–4 раза выше, чем у обычного стекла. Конечно, сильного удара стекло все равно не выдержит, но благодаря пленке оно становится безосколочным, уменьшая таким образом возможность производственного травматизма;
‒ в летний период низкоэмиссионная пленка отражает тепловое излучение Солнца, способствуя поддержанию комфортной температуры в производственном помещении и снижая затраты на кондиционирование воздуха.
Учитывая, что летом средняя плотность потока солнечной радиации по территории Украины составляет около 108 кВт/м2 за месяц, а защитная пленка отклоняет около 55 % солнечной энергии, можно подсчитать удельную экономию на кондиционировании воздуха. При стоимости 1 кВт электроэнергии 1,68 грн экономия на работе кондиционеров составит 99,8 грн/м2 за месяц.
Аналогичный расчет снижения затрат за счет применения энергосберегающих пленок можно произвести и для зимнего периода, так как именно во время отопительного периода достигается максимальная эффективность использования пленки.
В зимнее время сокращение потерь тепловой энергии за счет оклеивания энергосберегающей пленкой, например, стандартного однокамерного стеклопакета, составляет около 6 кВт/м2 за сутки, то есть 180 кВт/м2 за месяц. С учетом стоимости тепловой энергии 0,942 грн/кВт экономия на отоплении составит 169,56 грн с 1м2 окна.
Таким образом, из рассмотренных материалов видно, что наибольшими достоинствами обладают энергосберегающие пленки, которые одновременно служат и для экономии тепловой и электрической энергии, и для снижения травматизма, и для улучшения условий освещения. Следовательно, при разработке нормативных и методических документов в области охраны труда следует учитывать эти свойства защитных пленок и рекомендовать их к широкому использованию на предприятиях.
Литература:
- Защитные пленки. Стекла защитные в соответствии ГОСТу Р 51136–98, класс защиты А1, А2, А3. (Электронный ресурс).URL: http://www.rend.ru/articles/item.aspx?id=-757489421. Дата обращения 29.10.2017.
- Энергосберегающие пленки для окон (Электронный ресурс).URL: http://www.teplonis.com/продукция/энергосберегающие_оконные_пленки/энергосберегающие_пленки_на_окна. Дата обращения 29.10.2017.
- Захаров А. Н., Ковшаров Н. Ф. и др. Свойства низкоэмиссионных покрытий на основе Ag и Сu, нанесенных на полимерную пленку методом магнетронного распыления // Перспективные материалы. 2012. № 2, С. 62–70
- ДБН В.2.6–31:2016. Телова iзоляцiя будiвель. Киïв, 2017. — 30 с.
- Низкоэмиссионное стекло. (Электронный ресурс). URL: http://www.korqu.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=98:low-issue-glass&catid=46:2010–02–06–09–25–24 Дата обращения 29.10.2017.
- Сборник энергосберегающих рекомендаций на промышленных предприятиях. Экспертный комитет НП «Гильдия Энергоаудиторов». Московская область, 2011. — 58 с.
