Разработка компрессионно–холодильного устройства для нормализации теплового состояния человека в процессе эксплуатации теплоэнергетических установок

3) расчет и анализ срока окупаемости проекта.

Таким образом, для оценки эффективности проекта требуется определить общие затраты на производство и стоимость единицы продукции, после чего провести расчет показателей операционной деятельности и, наконец, оценить эффективность проекта и рассчитать срок его окупаемости.

3.2 Исходные данные для расчета

В качестве исходных данных для расчета экономических показателей проекта используем следующие:

1) изготовление продукции будет осуществляться в арендуемом помещении площадью 100м2;

2) штат работников состоит из трех человек;

3) заработная плата - 15 000 рублей в месяц на каждого работника;

4) планируемый объем производства - 20 единиц продукции в месяц;

5) объем инвестиций в проект - 1,3 млн рублей.

3.3 Расчет ежемесячных затрат на производство

Первым этапом является определение ежемесячных затрат на производство. Суммарные затраты складываются из множества элементов, таких как оплата труда, амортизация, плата за аренду производственного помещения и накладные расходы.

Накладные расходы представляют собой затраты на управление, организацию и обслуживание производства (например, это могут быть затраты на рекламу, содержание производственного помещения, расходы на услуги связи и т.п.). Данные расходы закладываются в себестоимость товара, но не прямо, а косвенно. Параметры, пропорционально которым будут распределяться накладные расходы, определяются компанией самостоятельно. В нашем случае затраты на накладные расходы приняты в размере 20% от стоимости материалов, необходимых для изготовления единицы продукции. Стоимость материалов составила 13 200 рублей.

Расчет ежемесячных затрат приведен в таблице 11.

Таблица 11 - Расчет ежемесячных затрат на производство

3.4 Расчет цены устройства

Следующим этапом является расчет цены устройства. При формировании цены учитывается себестоимость единицы продукции и нормальная прибыль.

Себестоимость, в свою очередь, включает в себя стоимость материалов и ежемесячные затраты на производство, взятые из расчета на единицу продукции.

Расчет цены устройства представлен в таблице 12.

Таблица 12 - Расчет цены устройства

3.5 Расчет показателей операционной деятельности

Следующий этап заключается в расчете показателей операционной деятельности при реализации проекта. Именно операционная деятельность является основным компонентом деятельности предприятия и приносит основной доход и основные потоки денежных средств.

Денежные потоки от операционной деятельности учитывают все виды доходов и расходов, связанные с производством, на определенном расчетном этапе, а также выплачиваемые с доходов налоги. Основными доходами в нашем случае являются доходы от реализации продукции. Итогом расчета является чистый поток от операций на каждом расчетном этапе.

Расчет показателей операционной деятельности приведен в таблице 13.

3.6 Оценка эффективности проекта

Основные показатели эффективности проекта основываются на учете стоимости финансовых ресурсов во времени, которая определяется с помощью дисконтирования - приведения стоимости разновременных денежных потоков к их ценности на определенный момент времени, называемый моментом приведения.

Для осуществления процесса дисконтирования используется коэффициент дисконтирования, который определяется по формуле (8):

(8)

Где Е - ставка (норма) дисконтирования;

n - порядковый номер периода дисконтирования.

Для оценки эффективности нашего проекта используем следующие показатели:

1) чистый дисконтированный доход;

2) дисконтированный срок окупаемости проекта.

Расчет показателей эффективности проекта приведен в таблице 14.

Поитогам анализа показателей эффективности, полученных в результате расчета, можно сделать следующие выводы:

1) чистый дисконтированный доход к концу расчетного периода (на пятый год реализации проекта) составит 6,2 млн рублей;

2) окупаемость проекта наступает уже на первом году его реализации;

3) дисконтированный период окупаемости проекта составит 0,8 года.

3.7 Результаты технико - экономического обоснования проекта

В процессе разработки технико - экономического обоснования проекта получены следующие результаты:

1) ежемесячные затраты на производство составят порядка 163 000 рублей;

2) цена одного устройства - 32 000 рублей;

3) чистый поток от операций в течение первого года реализации проекта составит порядка 1,7 млн рублей, с учетом того, что в течение первого года еще не будет достигнута полная производственная мощность. Во втором и последующих годах чистый поток от операций составит порядка 2,2 млн рублей;

4) дисконтированный срок окупаемости проекта составит 0,8 года, т.е. окупаемость наступает уже на первом году его реализации. На основании этого можно сделать вывод о том, что проект относится к категории быстроокупаемых, что делает его более привлекательным для инвесторов.

Таблица 13 - Расчет показателей операционной деятельности

Таблица 14 - Расчет показателей эффективности проекта

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ С ВЫДЕЛЕНИЯМИ ТЕПЛА

Обеспечение безопасности жизнедеятельности на производственных предприятиях связано, в первую очередь, с охраной труда.

Охрана труда представляет собой систему мероприятий, направленных на сохранение жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности.

Одним из элементов системы охраны труда является производственная санитария - комплекс организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов.

Мероприятия, ориентированные на снижение температуры тела, актуальны для представителей тех профессий, которые требуют интенсивной физической работы в термически стрессовой среде. Отвод от тела избыточного тепла способствует защите таких лиц от теплового стресса, а также восстановлению измененных в процессе работы физиологических механизмов.

Одним из традиционных способов нормализации теплового состояния организма работающих, предусмотренным, в частности, СП [3], является применение гидропроцедур, например, полудушей. Согласно [13],к устройствам полудушей предъявляются следующие требования: они должны размещаться вблизи рабочих мест и ограждаться шторами из водонепроницаемых материалов, к ним должен быть организован подвод теплой воды и отвод стоков в канализацию. Количество полудушей определяется из расчета один полудуш на 15 человек.

Применение устройства для регулирования температуры тела может служить альтернативой традиционным способам, так как позволит достичь того же самого результата, однако оно не требует каких - либо дополнительных затрат на организацию процесса нормализации теплового состояния организма работающих - для его работы требуется только источник электрической энергии.

Принцип действия устройства основан на биологических механизмах функционирования организма человека - в частности, на сосудистом терморегуляторном механизме, что позволило минимизировать вмешательство в естественные процессы и одновременно по возможности максимально их задействовать, поэтому при использовании устройство не способно нанести вред здоровью человека.

Таким образом, применение устройства для регулирования температуры тела человека может быть включено в комплекс мер по охране труда на производствах со значительными тепловыделениями.

5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫИССЛЕДОВАНИЯ

Экологическую составляющую представленного проекта следует рассматривать спозиции одного из разделов экологии, а именно - экологии человека.

Экология человека изучает закономерности взаимодействия человека с окружающей его средой, воздействующей на него в форме природных, социальных, производственных и некоторых других факторов, а также проблемы сохранения и укрепления здоровья человека.

Данный проект затрагивает влияние на человека производственных факторов, а именно микроклимата производственного помещения. Как уже отмечалось ранее, производственные помещения с теплоэнергетическими установками характеризуются рисками, связанными с повышенной температурой воздуха в помещении и нагретыми поверхностями оборудования, что негативным образом сказывается на тепловом состоянии организма человека.

Установлено, что комфортное самочувствие и нормальное функционирование организма человека возможно лишь в узком диапазоне температур - 36 - 38°С. Оптимальная температура тела составляет 37°С; верхняя летальная температура - 43,4°С. При более высокой температуре начинается внутриклеточная денатурация белка и необратимая гибель; нижняя летальная температура - 24°С [14].

Снижение или повышение температуры тела хотя бы на 1°С по сравнению с нормальной приводит к ухудшению состояния здоровья и снижению работоспособности.

Под влиянием высокой температуры воздуха производственного помещения у находящегося там человека расширяются кровеносные сосуды кожи, увеличивается приток крови к поверхности тела, за счет чего отдача тепла в окружающую среду становится значительно интенсивней. Если же необходимого охлаждения не происходит, либо температура окружающей среды продолжает повышаться, избыточная теплота отводится от тела путем испарения с поверхности кожи. В результате этого процесса организм теряет влагу, а с ней и соли, играющие важную роль в жизнедеятельности организма.

При недостаточном отводе избыточного тепла возникают условия для сильного перегревания организма. При значительном перегревании происходит сбой терморегуляции, нарушается тепловой баланс, в результате чего повышается температура тела, достигая отметки 38°С и выше. Такая гипертермия может привести к ухудшению общего самочувствия человека, ослаблению когнитивных функций (памяти, внимания, координации движений, речи, мышления), снижению работоспособности, ухудшению работы мышц, а также к опасности возникновения теплового удара, способного привести к смерти.

Кроме острого перегревания организма, при продолжительной работе в неблагоприятных температурных условиях в организме происходят нарушения, носящие хронический характер.

В целях профилактики неблагоприятного воздействия повышенных температур на человека будет уместно применение специального устройства, которое позволит извлекать излишнее тепло из организма и тем самым нормализовать его тепловое состояние.

Использование устройства позволит за короткое время улучшить самочувствие человека и восстановить его работоспособность, а также ослабить воздействие неблагоприятного микроклимата и сохранить здоровье людей, работающих в условиях помещений с высокими выделениями тепла.

охлаждение тело локализация производственный

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертации рассмотрены вопросы, связанные с разработкой компрессионно - холодильного устройства для нормализации теплового состояния человека в процессе эксплуатации теплоэнергетических установок.

Каждый раздел диссертационной работы посвящен решению одной из задач, определенных в начале исследования.

В первой главе проведен обзор современного состояния исследуемой проблемы, а именно: нормативных документов, регламентирующих требования к микроклимату и организации труда в производственных помещениях, обзор научных исследований, направленных на поиск эффективных способов снижения температуры тела человека, а также обзор патентных документов и коммерчески реализуемых технических устройств, используемых для данной цели.

Более пристальное внимание уделено исследованиям американских ученых Х. Крейга Хеллера и Денниса Грэна (Стэнфордский университет, Калифорния), являющихся на данный момент одними из лидеров в области исследования эффективности регулирования температуры тела человека в условиях повышенных температур воздуха окружающей среды. В краткой форме описан их вклад в изучение процессов терморегуляции организма человека, цели и основные результаты их экспериментальных исследований, а также технология усиленного вакуумом теплообмена, использованная ими в экспериментах.

По результатам обзора было проведено сравнение методов и устройств, позволяющих снижать температуру тела человека, выявлены их сильные и слабые стороны, достоинства и недостатки.

Вторая глава работы посвящена обоснованию выбора локализации воздействия устройства на организм, его оптимальной конструкции и способа взаимодействия с человеком.

Опираясь на биологические механизмы функционирования организма человека и принцип действия разрабатываемого устройства, в качестве места воздействия на организм была выбрана ладонь как наиболее удобный и практичный вариант.

Итогом выбора оптимальной конструкции устройства стало решение реализовать его в виде компактного прибора, включающего в свой состав компоненты, позволяющие охлаждать поверхность ладони путем её физического контакта с теплообменной поверхностью и создавать небольшое разрежение внутри корпуса для расширения кровеносных сосудов и усиления кровотока в ладони.

Способ взаимодействия устройства с человеком заключается в следующем: человек помещает кисть руки внутрь корпуса, где ладонь контактирует с теплообменной поверхностью, вследствие чего кровь, циркулирующая по кровеносным сосудам ладони, охлаждается и, возвращаясь к «ядру» тела, охлаждает организм изнутри до комфортного состояния. Для предотвращения сужения просвета сосудов под действием охлаждения внутри корпуса вакуум - насосом поддерживается небольшой вакуум.

В третьей главе приводится описание внешнего вида устройства, более подробно рассмотрены его составные части, их взаимодействие и роль в процессе работы. Проведен технический расчет и подбор оборудования для системы охлаждения и компрессионного устройства для создания разрежения в рабочей зоне.

В четвертой главе диссертационной работы описано проведение экспериментальных исследований, целью которых было определение необходимой холодопроизводительности устройства, а также установление зависимости между физическими параметрами человека (его весом, ростом и объемом кисти) и параметрами процесса теплопроведения от кисти руки к водной среде.

В результате обработки экспериментальных данных был определен диапазон холодильной мощности, которую должно обеспечивать устройство, а также получены экспериментальные зависимости между количеством тепла, переданным от кисти руки человека к водной среде и антропометрическими параметрами этого человека (его ростом, весом и объемом кисти).

В пятой главе представлено технико - экономическое обоснование проекта.

Ежемесячные затраты на производство составят 163 000 рублей, а цена одного устройства - 32 000 рублей. Экономический эффект выражен сроком окупаемости инвестиций в 0,8 года. Предполагаемый объем инвестиций в проект составляет 1,3 млн. руб.

В шестой и седьмой главах рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности и экологическая составляющая проекта.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) предложено конструктивное решение устройства, отличающееся от известных аналогов тем, что оно имеет моноблочное исполнение и не требует использования хладагента;

2) в результате обработки данных, полученных в ходе экспериментальных исследований, выведена формула, описывающая связь между количеством тепла, переданного от кисти руки человека и его антропометрическими параметрами (ростом, весом и объемом кисти).

Основные положения и отдельные вопросы работы докладывались и обсуждались на вузовских, межрегиональных и международных конференциях.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 12.1.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно - гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - Введ. 01.01.1989. - Москва: Стандартинформ, 2005. - 49 с.

2. СанПиН 2.2.4.548-96. Санитарные правила и нормы. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений: утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ 01.10.1996. - Введ. 01.10.1996.

3. СП 2.2.1.1312 - 03. Санитарно - эпидемиологические правила. Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся и реконструируемых промышленных предприятий: утв. Гл. гос. санитар. врачом РФ 22.04.2003. - Введ. 25.06.2003. - Москва: Минздрав России, 2003. - 40 с.

4. Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Развитие здравоохранения»: постановление Правительства РФ от 15.04.2014 №294 // Российская газета. - 2014. - 24 апреля.

5. Grahn, D.A. Heat extraction through the palm of one hand improves aerobic exercise endurance in a hot environment / D.A. Grahn, V.H. Cao, H.C. Heller // Journal of Applied Physiology. - 2005. - P. 972 - 978.

6. Heller, H.C. Enhancing Thermal Exchange in Humans and Practical Applications / H.C. Heller, D.A. Grahn // Disruptive science and technology. - 2012. - №1. - P. 11 - 19.

7. Pat. 6656208 United States, Int. Cl.7А61Н 33/00. Methods and devices for extracting thermal energy from the body core of a mammal / Dennis A. Grahn (Stanford, CA, US), H. Craig Heller (Stanford, CA, US); assignee The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University (Palo Alto, CA, US). - Appl. No. 09/839,590; filed: Apr. 20, 2001; pub. Dec. 2, 2003.

8. Pat. 7947068 United States, Int. Cl.7А61F 7/00. Controlled heat transfer with mammalian bodies / Dennis A. Grahn (Palo Alto, CA, US), H. Craig Heller (Stanford, CA, US); assignee The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University (Palo Alto, CA, US). - Appl. No. 11/486,429; filed: Jul. 12, 2006; pub. May 24, 2011.

9. Pat. 8641745 United States, Int. Cl.7А61F 7/02, А61F 7/10. Device and method for extracting heat from the palm of a hand / Brett W. Warner (Austin, TX, US), Anna Ercius Warner (Austin, TX, US); assignee Cool Palms LLC (Austin, TX, US). - Appl. No. 12/843,433; filed: Jul. 26, 2010; pub. Feb. 4, 2014.

10. Pat. 5766235 United States, Int. Cl.7А61F 7/00. Apparatus for providing cooling to a human body / Thomas J. Kostopoulos (Wellington, Chicago, US). - Appl. No. 799,309; filed: Feb. 18, 1997; pub. Jun. 16, 1998.

11. Pat. 6772445 United States, Int. Cl.7А41D 20/00. Cooling bracelet / Benjamin Yeager (Long Beach, CA, US). - Appl. No. 09/683,378; filed: Dec. 19, 2001; pub. Aug. 10, 2004.

12. Kryotherm [Электронный ресурс]: программный комплекс / Компания «Криотерм». - Режим доступа: http://kryothermtec.com/ru/kryotherm-software.html.

13. Справочник по охране труда / под ред. Л.П. Шарикова. - Ленинград: Судостроение, 1973. - 552 с.

14. Физиология. Основы и функциональные системы: Курс лекций / под ред. К.В. Судакова. - Москва: Медицина, 2000. - 784 с.

Размещено на Allbest.ru