Источники и характеристики электромагнитных полей на рабочем месте с ПК.

Современный персональный компьютер является энергонасыщенным аппаратом с потреблением до 300-350 Вт, содержащим несколько электро- и радиоэлектронных устройств с различными физическими принципами действия. Поэтому он создает вокруг себя поля с широким частотным спектром и пространственным распределением, такие как: электростатическое поле; переменные низкочастотные электрические поля; переменные низкочастотные магнитные поля. Потенциально возможными вредными факторами могут быть также: рентгеновское и ультрафиолетовое излучения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) дисплея ПК; электромагнитное излучение радиочастотного диапазона; электромагнитный фон (электромагнитные поля, создаваемые сторонними источниками на рабочем месте с компьютерной техникой). Сразу же отметим, что рентгеновское и ультрафиолетовое излучения экранов ВДТ можно назвать лишь потенциально существующими вредными факторами. Дело в том, что экраны современных дисплеев делают из стекла, не прозрачного для рентгеновского излучения, возникающего в трубке, а ультрафиолетовое излучение при испытаниях не обнаруживается даже в самых старых моделях дисплеев. Излучения радиочастотного диапазона от электронных узлов компьютерной техники также существенно ниже предельно допустимых уровней, регламентируемых санитарными нормами. Электростатическое поле возникает за счет наличия электростатического потенциала (ускоряющего напряжения) на экране ЭЛТ. При этом появляется разность потенциалов между экраном дисплея и пользователем ПК. Наличие электростатического поля в пространстве вокруг ПК приводит, в том числе к тому, что пыль из воздуха оседает на клавиатуре ПК и затем проникает в поры на пальцах, вызывая заболевания кожи рук.

Электростатическое поле вокруг пользователя ПК зависит не только от полей, создаваемых дисплеем, но также от разности потенциалов между пользователем и окружающими предметами. Эта разность потенциалов возникает, когда заряженные частицы накапливаются на теле человека в результате ходьбы по полу с ковровым покрытием, при трении материалов одежды друг о друга и т.п. В современных моделях дисплеев приняты кардинальные меры для снижения электростатического потенциала экрана. Но нужно помнить, что разработчиками дисплеев применяются различные технические способы для борьбы с данным фактором, в том числе и, так называемый, компенсационный способ, особенность которого заключается в том, что снижение потенциала экрана до требуемых норм обеспечивается лишь в установившемся режиме работы дисплея. Соответственно, подобный дисплей имеет повышенный (в десятки раз более установившегося значения) уровень электростатического потенциала экрана в течение 20–30-ти секунд после своего включения и до нескольких минут после выключения; что достаточно для электризации пыли и близлежащих предметов. Источниками переменных электрических и магнитных полей в ПК являются узлы, в которых присутствует высокое переменное напряжение, и узлы, работающие с большими токами. Типичные пространственные распределения переменного магнитного поля и переменного электрического поля вокруг дисплея ПК показаны на рис. 1 и рис. 2, соответственно.

Рис. 1. Силовые линии магнитного поля вокруг дисплея

Рис. 2. Пространственная диаграмма распределения в горизонтальной плоскости интенсивности электрического поля вокруг монитора ПК

 

По частотному спектру эти электромагнитные поля разделяются на две группы: поля, создаваемые блоком сетевого питания и блоком кадровой развертки дисплея (основной энергетический спектр этих полей сосредоточен в диапазоне частот до 1 кГц); поля, создаваемые блоком строчной развертки и блоком сетевого питания ПК (в случае, если он импульсный); основной энергетический спектр этих полей сосредоточен в диапазоне частот от 15 до 100 кГц.

Электромагнитные поля, порожденные посторонними (не входящими в состав ПК) источниками, называют иногда фоновыми полями. Характер этих полей, их пространственное распределение и уровни определяются физическими особенностями источников, положением их по отношению к рабочему месту. Часто фоновые поля имеют общий источник - сеть электропитания, дающую существенный вклад в общий энергетический спектр полей на частоте 50 Гц и ее гармониках. Это вклад во многом зависит от организации электросети и контура заземления, удаленности и расположения рабочего места относительно розеток питания и других элементов сети. Источниками фоновых низкочастотных полей являются также другие технические средства, в том числе бытовые (кондиционеры, вентиляторы, пылесосы, кухонная техника), а также массивные не заземленные металлические предметы (решетки, стеллажи и т.п.).

Особого внимания требуют случаи появления экстремальных электрических и магнитных полей посторонних источников, которые могут не только многократно превышать гигиенические требования, но и нарушают нормальную работу ПК и другой, связанной с ними техники. Так, например, магнитное поле промышленной частоты 50 Гц с напряженностью более тысячи нанотесла (1 мкТл) вызывает заметную для глаз пространственную и временную нестабильность (дрожание и мерцание) изображения на экране дисплея ПК с частотой, равной разности между частотой кадровой развертки дисплея и частотой 50 Гц.

В таких случаях возникают эффекты опосредованного влияния на оператора ПК магнитного поля промчастоты 50 Гц.

Непосредственное влияние магнитного поля на оператора ПК;

Воздействие магнитного поля на отклоняющую систему дисплея, вызывающее нестабильность изображения на его экране;

Дискомфорт, повышенная утомляемость при восприятии нестабильного изображения оператором ПК.

Наличие механизмов неблагоприятного опосредованного влияния магнитных полей на человека является еще одной отличительной особенностью при использовании ПК в сфере жизнедеятельности человека по сравнению с использованием им других технических средств. Выявление, анализ и устранение повышенных и экстремальных магнитных полей промчастоты 50 Гц представляет серьезную самостоятельную задачу. Исследование причин их появления, путей снижения и устранения требует привлечения специализированных организаций, имеющих опыт решения таких задач и необходимую для этого аппаратуру. Наиболее активное и результативное участие в решении проблемы достижения экологически приемлемых условий, связанных с эксплуатацией устройств визуального отображения информации, приняли шведские научные и общественные организации, так или иначе связанные с безопасностью производственных процессов и здравоохранением. Основную роль в деле изучения, концентрации и осмысления так называемых излучательных и эргономических характеристик по поручению Правительства Швеции, сыграло Национальное Управление по измерениям и тестированию - МРR (впоследствии – «Управление SWEDAC»).

Начиная с 1987 года, при участии широкого круга экспертов из самых разнообразных областей науки и техники, были выполнены комплексные испытания различных вариантов устройств визуального отображения и собраны сведения о влиянии электромагнитных полей и излучений присущего дисплеям частотного диапазона на состояние и здоровье людей. Особое внимание при этом было уделено установлению предельно допустимых уровней вредных физических факторов и разработке системы добровольного тестирования устройств визуального отображения на предмет выполнения установленных норм. В 1990 году результаты исследований с учетом накопленного опыта были оформлены Управлением SWEDАC в виде двух документов: справочника для пользователя по оценке устройств визуального отображения (МРR 1990:8) и методов проверки устройств визуального отображения (МРR 1990:10), которые получили широкую известность под названием «Шведские стандарты». Эти стандарты легли в основу созданных во многих странах национальных систем тестирования и сертификации — как различных дисплеев, так и ПЭВМ в целом.

Ценность этих документов - в комплексности решения проблемы. В этих документах не только установлены предельно-допустимые уровни полей и даны методы и средства контроля, но и даны подробные технические требования к техническим средствам для калибровки и поверки средств измерений и контроля. Представляя нормативы излучательных характеристик дисплеев, авторы указанных выше шведских нормативных документов оговариваются, что эти нормы “не являются предельными значениями с точки зрения санитарии”, а имеют своим назначением оказание помощи пользователям в выборе подходящих для них технических средств. В то же время авторы ставят нас в известность, что исходной предпосылкой при создании норм на излучательные характеристики было то, что «устройство визуального отображения не должно увеличивать уровни излучений, имеющихся в нормальном офисе». То есть мы видим здесь третий вариант подхода к нормированию, как наиболее гуманный. Более того, при обосновании выбранных норм, авторы главное внимание уделяют физическим факторам, оказывающим влияние на здоровье пользователей. Вероятно, эти обстоятельства привели к тому, что в большинстве стран «Шведский стандарт» был воспринят как санитарно-гигиенический, и на его основе создавались национальные нормативные акты. Директивой Совета ЕЭС от 29 мая 1990 г. № 90/270/ЕЕС данный документ введен с июня 1992 года в качестве общеевропейского стандарта. В России два основополагающих стандарта (гармонизированные с МРR 1990:8 и МРR 1990:10) введены в действие в 1997 году. Это ГОСТ Р 50948-96. «Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности» и ГОСТ Р 50949-96 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерений и оценки эргономических параметров и параметров безопасности». С учетом данных стандартов Госсанэпиднадзор России разработал и с первого января 1997 года ввел в действие обязательные санитарные правила и нормы - СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы”. В последнем документе электромагнитные поля ВДТ представлены как "неионизирующие излучения". Рентгеновское же излучение, принципиальное присутствие которого возможно ввиду наличия высокого (более 22 кВ) напряжения на электронно-лучевой трубке дисплея, законно представлено как "ионизирующее". Кроме характеристик, присущих только дисплеям, СанПиН содержат санитарно-гигиенические требования к ПК вообще, требования к помещениям, где эксплуатируются ПК, к микроклимату, акустическим шумам и вибрациям, освещению, организации и оборудованию рабочих мест с ВДТ и ПК, как для взрослых пользователей, так и учащихся и детей дошкольного возраста. Введение допустимых значений параметров неионизирующих излучений построено в СанПиН 2.2.2.542-96 так, как будто произошла с 1 января 1997 года замена устаревших ПДУ на новые, более жесткие. При этом, естественно, возникает желание сравнить “ старые” и “новые” нормы. Но дело в том, что как уже отмечалось выше, “старые” нормы разрабатывались совсем для других случаев, в то время, когда проблемы с “излучениями” дисплеев не существовало. Новое же нормирование исходит из возможности одновременного воздействия на пользователя дисплея всех рассматриваемых физических факторов. Это означает, что гигиеническое сравнение “старых” и “новых” ПДУ представляется некорректным, особенно если учесть, что работа с ПК является одним из наиболее сложных видов интеллектуальной деятельности человека. Если же подойти чисто формально, то “новые” ПДУ примерно в 20 раз жестче “старых”.

Нормы по электрическим и магнитным полям, действующим с 1-го января 1997 г. приведены в табл. 1.

 

Напряженность переменного электрического поля

на расстоянии 50 см вокруг дисплея:

В диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц Не более 25 В/м

В диапазоне частот 2 кГц - 400 кГц Не более 2,5 В/м 2

Плотность магнитного потока (магнитная индукция):

В диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц Не более 250 нТл

В диапазоне частот 2 кГц - 400 кГц Не более 25 нТл 3

Поверхностный электростатический потенциал

экрана дисплея Не более 500 В

Требования к помещениям для размещения компьютерной техники.

Общие гигиенические требования к помещениям для эксплуатации ВДТ и ПК изложены в разделе 4 СанПиН 2.2.2.452-96. Из них основными с точки зрения обеспечения электромагнитной безопасности являются следующие требования: Площадь, приходящаяся на одно рабочее место с ПК должна составлять не менее 6 кв.м., что позволяет расположить технические средства на безопасном для пользователя расстоянии при любых известных в настоящее время излучательных характеристиках данных технических средств. Рекомендуемый объем, приходящийся на одно рабочее место с ПК должен составлять - не менее 20 куб.м. (24 куб.м. - во всех учебных и дошкольных учреждениях), что позволяет кроме обеспечения общей гигиены снижать концентрацию пылевидных частиц и аэроионов. С целью предотвращения накопления статических зарядов рекомендуется увлажнять воздух в помещениях с ВДТ и ПК, например, с помощью увлажнителей, заправляемых дистиллированной или прокипяченной водой. Для снижения восприимчивости пользователей к воздействию вредных факторов, помещения с ВДТ и ПК должны быть расположены и оборудованы так, чтобы можно было обеспечить там температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха, соответствующую действующим санитарным нормам микроклимата производственных помещений. При этом в помещениях, где работа с ВДТ и ПК является основной (диспетчерские, операторские, расчетные, кабины и посты управления, залы вычислительной техники и др.), должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата. Требования к микроклимату в дошкольных, средних специальных и высших учебных заведениях оговорены особо в СанПиН 2.2.2452-96. Однако как показывает опыт, на практике данных требований оказывается недостаточно для обеспечения как нормальной электромагнитной обстановки в помещении, так и условий для нормального функционирования ПК.

При неверной общей планировке помещения, неоптимальной разводке питающей сети и неоптимальном устройстве контура заземления (хотя и удовлетворяющем всем регламентируемым требованиям электробезопасности) собственный электромагнитный фон помещения может оказаться настолько сильным, что обеспечить на рабочих местах пользователей ПК требования СанПиН по уровням электромагнитных полей не представляется возможным ни при каких ухищрениях в организации самого рабочего места и ни при каких (даже “суперсовременных” и экологически безопасных) компьютерах. Более того - сами компьютеры будучи помещенными в сильные электромагнитные поля становятся неустойчивыми в работе, появляется эффект дрожания изображения на экранах дисплеев, существенно ухудшающий их эргономические характеристики. Можно сформулировать следующие дополнительные требования, которыми необходимо руководствоваться при выборе помещений для обеспечения в них нормальной электромагнитной обстановки а также обеспечения условий устойчивой работы ПК в условиях электромагнитного фона:

Помещение должно быть удалено от посторонних источников электромагнитных полей, создаваемых мощными трансформаторами и электроустройствами, электрическими распределительными щитами, кабелями электропитания с мощными энергопотребителями, радиопередающими устройствами и пр. Если данная возможность в выборе помещения отсутствует, настоятельно рекомендуется предварительно (до установки компьютерной техники) провести обследование помещения по уровню низкочастотных электромагнитных полей. Затраты на последующее обеспечение устойчивой работы ПК в не оптимально выбранном по данному критерию помещении несравнимо больше, чем стоимость подобных обследований. Если на окнах помещения имеются металлические решетки, то они должны быть заземлены. Как показывает опыт, несоблюдение данного правила может привести к резкому локальному повышению уровня полей в какой-либо точке (точках) помещения и сбоям в работе компьютера, случайно установленного в данной точке.

Групповые рабочие места (характеризующиеся значительной скученностью компьютерной и другой оргтехники) желательно размещать на нижних этажах зданий. При подобном размещении рабочих мест минимально их влияние на общую электромагнитную обстановку в здании (энергонагруженные кабели питания не идут по всему зданию). Существенно снижается также общий электромагнитный фон на рабочих местах с компьютерной техникой (вследствие минимального значения сопротивления заземления именно на нижних этажах зданий).

В самих помещениях при организации и планировке расположения рабочих мест необходимо руководствоваться следующими правилами: Должно быть обеспечено заземление (или трехпроводная сеть с третьим, соединенным с землей проводом), подводимое непосредственно непосредственно к каждому рабочему месту. При организации заземления следует предостеречь от одной распространенной ошибки. Речь идет об использовании при разводке питания фильтров типа “Пилот” и других типов удлинителей с евророзетками, снабженными заземляющими контактами. Практика наших многочисленных обследований показывает, что нередки случаи ненадежного (а иногда и полностью отсутствующего) электрического контакта между заземляющими узлами такой розетки электропитания и вилки сетевого шнура компьютера.

В связи с этим организацию заземления посредством использования заземляющего контакта евророзеток можно рекомендовать только в тех случаях, когда надежность этого контакта подтверждена замерами сопротивления заземления, а стыковочный узел надежно защищен от произвольных пространственных перемещений и в процессе эксплуатации не подвергается многочисленным операциям стыковки и расстыковки. Крайне нежелательными является вариант одной линии питания, обходящей помещение по всему периметру, и наличие замкнутого по периметру контура заземления. При подобных схемах питания и организации контура заземления может резко возрасти магнитная составляющая поля в диапазоне частот измерения 5 Гц - 2 кГц.

Провода питания желательно проводить в экранирующих металлических оболочках или трубах. Места группового подключения ПК целесообразно оборудовать экранированными щитками, обеспеченными достаточным количеством розеток и размещенными с учетом наибольшей равно удаленности их от рабочих мест пользователей ПК и других сотрудников, постоянно работающих в помещении. Целесообразно к каждому групповому месту подключать не более 2 - 3-х пользователей ПК. Желательно, чтобы установленные сетевые розетки позволяли изменять полярность включения вилки питания дисплея и системного блока ПК в сетевую розетку.

В дальнейшем (при обследовании рабочего места) это позволит выбрать ту ориентацию вилки в сетевой розетке, при которой поля на рабочем месте минимальны. Выполнение перечисленных выше требований может обеспечить снижение в десятки и сотни раз общего электромагнитного фона в помещении. Задача обеспечения нормальной электромагнитной обстановки на рабочих местах пользователей ПК при этом будет сведена к задаче правильной организации самих рабочих мест.