Требования к освещению

Содержание

Выбор оборудования

Правильный выбор светильников для производственных помещений позволяет не только обеспечить необходимое для эффективной работы качество света, но и значительно оптимизировать систему освещения, сократив расходы на эксплуатацию и электроэнергию. При выборе светильников для производства следует отдавать предпочтение оборудованию с высокими показателями световой отдачи, срока службы и стабильности светового потока.

Оборудование для производственных помещений должно иметь высокую светоотдачу. Причем чем выше потолок, тем больше должен быть световой поток устанавливаемого оборудования. Немаловажно также, чтобы оборудование потребляло меньше энергии, ведь на больших площадях используется больше светильников.

Производственные и другие рабочие помещения с высокими потолками нередко освещаются с помощью мощных ламп с повышенной яркостью, однако чрезмерная освещенность вызывает зрительное напряжение и быструю утомляемость глаз, препятствует концентрации внимания, что отражается на качестве работы. Более комфортным для работы является рассеянный свет, который дают линейные люминесцентные и светодиодные светильники. Рабочие места для отдельных видов работ с высокой точностью требуют локальной подсветки. Применение только одного местного освещения в производственных помещениях не допускается.

Используемые в производственных помещениях источники света, согласно нормам СанПиН 2.1/2.1.1.1278—03, должны иметь коэффициент пульсации источников света не более 10%, чтобы исключить возникновение стробоскопического эффекта. В помещениях с компьютерами это значение не может превышать 5%.

В производственных помещениях, где люди вынуждены работать в ночную смену, рекомендуется использовать источники света с достаточным количеством волн синего спектра, например, светодиодные. Это позволит преодолеть вызванные сменой циркадных ритмов сонливость и падение работоспособности.

Многие производственные объекты работают 24 часа в сутки 7 дней в неделю. При таком графике принципиально важным является вопрос замены ламп, который связан с вызовом монтажной бригады, установкой специального оборудования и техники. Иногда релампинг может обойтись дороже, чем светильники, лампы и расходы на электроэнергию. Поэтому оборудование для производств должно иметь высокий срок службы, быть надежным и удобным в эксплуатации.

Считается, что индекс цветопередачи важен только тогда, когда речь идет о цветоразличении. Однако исследования показывают, что применение источников света с низким значением Ra˂50 недопустимо на любых объектах, где работают люди. При таком свете в несколько раз увеличивается время реакции головного мозга, повышается утомляемость, снижается концентрация внимания, а это может привести к травмам.

Освещение производственных помещений

В производственных помещениях используется три вида освещения:

  • естественное (источником его является солнце);
  • искусственное (использование только искусственных источников света);
  • совмещенное, или смешанное (сочетание естественного и искусственного освещения).

Естественное освещение помещений

Естественное освещение создается природными источниками света — прямыми солнечными лучами и диффузным светом небосвода (от солнечных лучей, рассеянных атмосферой). Естественное освещение является биологически наиболее ценным видом освещения, к которому максимально приспособлен глаз человека.

В производственных помещениях используются следующие виды естественного освещения:

  • боковое — через светопроемы (окна) в наружных стенах;
  • верхнее — через световые фонари в перекрытиях;
  • комбинированное — через световые фонари и окна.

Искусственное освещение помещений

Искусственное освещение на промышленных предприятиях осуществляется лампами накаливания и газоразрядными лампами, которые являются источниками искусственного света.

В зданиях с недостаточным естественным освещением применяют совмещенное освещение — сочетание естественного и искусственного света. Искусственное освещение в системе совмещенного освещения может функционировать постоянно (в зонах с недостаточным естественным освещением) или включаться с наступлением сумерек.

Необходимые уровни освещенности нормируются в соответствии со СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» в зависимости от точности выполняемых производственных операций, световых свойств рабочей поверхности и рассматриваемой детали, системы освещения.

В производственных помещениях применяется общее и комбинированное (общее и местное) освещение:

  • общее — для освещения всего помещения;
  • комбинированное — для увеличения освещения только рабочих поверхностей или отдельных частей оборудования.

Применение одного только местного освещения внутри зданий не допускается.

В зависимости от функционального назначения искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное и дежурное.

Рабочее освещение обязательно для всех помещений и освещаемых территорий для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение устраивается для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при аварии) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса и т.п., т.е. те ситуации, в которых недопустимо прекращение работ. Аварийное освещение должно обеспечивать не менее 5% освещенности рабочих поверхностей от нормируемой при системе общего освещения, но не менее 2 лк (люкс) внутри здания и 1 лк для территорий предприятия.

Эвакуационное освещение следует предусматривать для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения в местах, опасных для прохода людей, на лестничных клетках, вдоль основных проходов в производственных помещениях, в которых работают более 50 человек.

Эвакуационное освещение должно обеспечивать освещенность в помещениях, освещенность пола основных проходов и ступенек не менее 0,5 лк. а на открытых территориях — 0,2 лк. Выходные двери общественных помещений общественного назначения, в которых могут находиться более 100 человек, должны быть отмечены световыми сигналами-указателями.

Светильники аварийного освещения для продолжения работы присоединяются к независимому источнику, а светильники для эвакуации людей — к сети независимо от рабочего освещения.

В нерабочее время, совпадающее с темным временем суток, зачастую необходимо обеспечить минимальное искусственное освещение для несения дежурств и охраны.

Для охранного освещения площадок предприятий и дежурного освещения помещений выделяется часть светильников рабочего или аварийного освещения. Наименьшая освещенность в ночное время — 0,5 лк.

Электрическими источниками света являются лампы накачивания, энергосберегающие (рис. 1) и газоразрядные лампы (рис. 2).

Основными параметрами электрических источников света являются номинальные значения напряжения (В), мощности (Вт), светового потока (лм), световой отдачи (лм/Вт) и срока службы (ч). Эти параметры устанавливаются соответствующими ГОСТами.

Лампы накаливания

Принцип действия ламп накаливания основан на тепловом действии электрического тока: вольфрамовая нить лампы, раскаленная до 2500-2700°С, излучает световой поток. Лампы накаливания в настоящее время являются наиболее массовым источником света. Их основные достоинства: широкий диапазон мощностей, напряжений и типов, приспособленных к определенным условиям применения; непосредственное включение в сеть без дополнительных аппаратов; работоспособность при значительных отклонениях напряжения в сети от номинального: почти полная независимость от условий окружающей среды (вплоть до возможности работать погруженными в воду) в том числе от температуры, компактность. Недостатками ламп накаливания являются низкий энергетический КПД (видимое излучение составляет не более 4% потребляемой электроэнергии); в спектре света преобладают инфракрасные лучи; изменение в сторону снижения светового потока и КПД в процессе эксплуатации; высокая температура на поверхности колбы (до 250-300°С через 10-12 мин после включения), малый срок службы (до 1000 ч) и резкое его снижение при незначительных превышениях напряжения питающей сети.

Энергосберегающие лампы

Энергосберегающая лампа — электрическая лампа, обладающая существенно большей светоотдачей (соотношением между световым потоком и потребляемой мощностью), чем лампы накаливания. Благодаря этому применение энергосберегающих ламп способствует эконом и и электроэнергии.

Помимо пониженного потребления световой энергии энергосберегающие лампы выделяют меньше тепла, чем лампы накаливания.

Срок службы энергосберегающей лампы колеблется от 6000 до 12 000 ч и превышает срок службы лампы накаливания в 6-15 раз. Благодаря этому облегчается использование энергосберегающих ламп в труднодоступных местах (например, в помещении с высокими потолками).

Еще одно преимущество энергосберегающих ламп заключается в том, что площадь поверхности излучения лампы больше плошади поверхности спирали накаливания, благодаря чему свет распределяется мягче, равномернее, чем свет лампы накаливания. Более равномерное распределение света энергосберегающих ламп снижает утомляемость глаз.

Энергосберегающие лампы могут иметь разную цветовую температуру, которая определяет цвет лампы: 2700°К — мягкий белый свет, 4200°К — дневной свет, 6400°К — холодный белый свет (цветовая температура измеряется градусами по шкале Кельвина). Чем ниже цветовая температура, тем цвет ближе к красному, чем выше — тем цвет ближе к синему.

Газоразрядные лампы

В газоразрядных лампах видимое излучение создается электрическим разрядом в газах или парах металлов. В большинстве случаев такое излучение имеет разную цветность и непосредственно для целей освещения малопригодно. Этот недостаток был устранен применением в газоразрядных лампах порошкообразных кристаллических светосоставов — люминофоров, набор которых позволяет получить излучение любой цветности.

Основными типами газоразрядных ламп являются трубчатые люминесцентные лампы низкого давления и лампы типа ДРЛ (дуговая, ртутная, люминесцентная).

Люминесцентные лампы выпускаются различной мощности, напряжения, формы и цветности излучения.

Трубчатые люминесцентные лампы имеют ряд преимуществ:

  • высокая световая отдача, достигающая 76 лм/Вт (при максимуме 18 лм/Вт у ламп накаливания);
  • большой срок службы, доходящий до 10 000 ч у стандартных ламп: возможность иметь различный спектральный состав света, в том числе и близкий к естественному дневному свету;
  • незначительный нагрев поверхности трубки (до 50°С);
  • относительно малая яркость светящей поверхности.

Основными недостатками этих ламп являются:

  • сложность схемы включения;
  • ограниченная единичная мощность и большие размеры при данной мощности;
  • зависимость характеристик ламп от температуры окружающей среды и напряжения питающей сети;
  • значительное (до 50%) снижение светового потока к концу срока службы;
  • вредные для зрения пульсации светового потока при питании лампы переменным током.

Освещение движущихся предметов пульсирующим потоком может привести к так называемому стробоскопическому эффекту, т.е. искаженному зрительному восприятию истинного характера движения. Так, в отдельных случаях движущийся предмет кажется неподвижным, в других — движущимся в противоположном направлении. Это крайне нежелательное и даже опасное явление устраняется путем включения ламп в разные фазы сети или же использования специальных схем включения.

Газоразрядная лампа ДРЛ конструктивно отличается от люминесцентных ламп. Она состоит из прямой кварцевой трубки (горелки), смонтированной в стеклянном баллоне, стенки которого изнутри покрыты люминофором. Внутри горелки находятся дозированная капелька ртути и газ аргон; в ее торцы впаяны вольфрамовые активированные электроды. Лампа имеет резьбовой цоколь.

Электрический разряд в парах ртути высокого давления, возникающий в лампе под действием приложенного к ней напряжения, сопровождается интенсивным излучением света, в спектре которого почти полностью отсутствуют оранжево-красные лучи. Этот недостаток устраняется люминофором, покрывающим внутренние стенки баллона и подобранным таким образом, что он под действием ультрафиолетовых лучей разряда излучает свет оранжево-красного цвета. Смешиваясь с основным световым потоком лампы, он исправляет его интенсивность и делает лампу пригодной для целей освещения.

Лампы ДРЛ рекомендуется применять для общего освещения производственных помещений преимущественно высотой 6 м и более, если по характеру работы не требуется точное различие цветов и оттенков, основных проходов и проездов с интенсивным движением транспорта и людей на территории предприятия, других участков открытых пространств, требующих повышенной освещенности.

Осветительная арматура

Световой поток большинства источников света излучается в пространстве по всем направлениям. Для рационального освещения помещения или открытого пространства требуется обычно распределить световой поток источника света вполне определенным образом: направить его вниз (в нижнюю полусферу) или вверх (верхнюю полусферу), в одних случаях распределить его более или менее равномерно на большой площади, в других — сконцентрировать на небольшом участке (рабочем месте) и т.д. Для такого перераспределения светового потока применяют осветительную арматуру.

Основное назначение осветительной арматуры — перераспределение светового потока источника света. Кроме того, она предохраняет зрение работающих от чрезмерной яркости источников света, защищает лампу от механических повреждений, а полости расположения источника света и патрона — от воздействия окружающей среды, служит для крепления источника света, проводов, пускорегулирующих аппаратов (для газоразрядных источников) и других конструктивных узлов и деталей светового прибора.

Осветительная арматура рассчитывается на использование лампы определенной мощности, допустимой для данного типа светового прибора.

Различают две группы осветительных приборов: ближнего действия (светильники) и дальнего действия (прожекторы).

Светильники — источники света, заключенные в арматуру.- предназначены для правильного распределения светового потока и защиты глаз от чрезмерной яркости источника света. Арматура защищает источник света от механических повреждений, а также дыма, пыли, копоти, влаги, обеспечивает крепление и подключение к источнику питания.

По конструктивному исполнению светильники бывают открытыми, защищенными, закрытыми, пыленепроницаемыми, влагозащищенными, взрывозащищенными.

В зависимости от распределения светового потока светильники разделяются на светильники прямого, рассеянного и отраженного света.

  • светильники прямого света более 80% светового потока направляют в нижнюю полусферу за счет внутренней отражающей эмалевой поверхности;
  • светильники рассеянного света излучают световой поток в обе полусферы: одни — 40-60% светового потока вниз, другие — 40-60% вверх;
  • светильники отраженного света более 80% светового потока направляют вверх, на потолок, а отражаемый от него свет направляется вниз, в рабочую зону.

В помещениях с невысокими отражающими свойствами стен и потолков целесообразно применять светильники прямого света. В помещениях. стены и потолки которых обладают высокими отражающими свойствами, надлежит устанавливать светильники отраженного света. В помещениях с большой площадью и небольшой высотой целесообразно использовать светильники рассеянного света.

С помощью соответствующего размещения светильников в объеме рабочего помещения создается система освещения. Общее освещение может быть равномерным или локализованным.

Правила и нормы искусственного освещения основываются на закономерностях, определяющих работоспособность органов зрения. Глаз непосредственно реагирует на яркость, и именно яркость объекта (при прочих равных условиях) определяет условия видения. Однако расчет и измерение яркости весьма затруднительны, поэтому в качестве нормируемой величины принята освещенность, которая в большинстве случаев пропорциональна яркости.

Искусственные источники света

Для искусственного освещения применяют электрические лампы двух типов — лампы накаливания (ЛН) и газоразрядные лампы (ГЛ).

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение (свет) в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити.

В газоразрядных лампах видимое излучение возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов или паров металлов, которыми заполняется колба лампы. Газоразрядные лампы называют люминесцентными, если изнутри колбы покрыты люминофором, который под действием ультрафиолетового излучения, испускаемого электрическим разрядом, светится, преобразуя тем самым невидимое ультрафиолетовое излучение в свет.

Лампы накаливания наиболее широко распространены в быту из-за своей простоты, надежности и удобства эксплуатации. Находят они применение и на производстве, организациях и учреждениях, но в значительно меньшей степени. Это связано с их существенными недостатками: низкой светоотдачей — от 7 до 20 лм/Вт (светоотдача лампы — это отношение светового потока лампы к ее электрической мощности); небольшим сроком службы — до 2500 часов; преобладанием в спектре желтых и красных лучей, что сильно отличает спектральный состав искусственного света от солнечного. В маркировке ламп накаливания буква В обозначает вакуумные лампы, Г — газонаполненные, К — лампы с криптоновым наполнением, Б — биспиральные лампы.

Газоразрядные лампы получили наибольшее распространение на производстве, в организациях и учреждениях прежде всего из-за значительно большей светоотдачи (40… 110) лм/Вт) и срока службы (8000… 12 000 часов). Из-за этого газоразрядные лампы в основном применяются для освещения улиц, иллюминации, световой рекламы. Подбирая сочетание инертных газов, паров металлов, заполняющих колбы ламп, и люминоформа, можно получить свет практически любого спектрального диапазона — красный, зеленый, желтый и т. д. Для освещения в помещениях наибольшее распространение получили люминесцентные лампы дневного света, колба которых заполнена парами ртути. Свет, излучаемый такими лампами, близок по своему спектру к солнечному свету.

К газоразрядным относятся различные типы люминесцентных ламп низкого давления с разным распределением светового потока по спектру:

К газоразрядным лампам высокого давления относятся: дуговые ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью (ДРЛ); ксеноновые (ДКсТ), основанные на излучении дугового разряда в тяжелых инертных газах; натриевые высокого давления (ДНаТ); металлогалогенные (ДРИ) с добавкой йодидов металлов.

Лампы ЛЕ, ЛДЦ применяются в случаях, когда предъявляются высокие требования к определению цвета, в остальных случаях — лампы ЛБ, как наиболее экономичные. Лампы ДРЛ рекомендуются для производственных помещений, если работа не связана с различением цветов (в высоких цехах машиностроительных предприятий и т. и.), и наружного освещения. Лампы ДРИ имеют высокую световую отдачу и улучшенную цветность, применяются для освещения помещений большой высоты и площади.

Источники света обладают различной яркостью. Максимальная переносимая человеком яркость при прямом наблюдении составляет 7500 кд/м2.

На рис. 1 представлены некоторые из приблизительных значений яркости для нескольких источников света различного вида.

Однако газоразрядные лампы наряду с преимуществами перед лампами накаливания обладают и существенными недостатками, которые пока ограничивают их распространение в быту.

Рис. 1. Значение яркости различных источников света

Это пульсация светового потока, которая искажает зрительное восприятие и отрицательно воздействует на зрение. При освещении газоразрядными лампами может возникнуть стробоскопический эффект, заключающийся в неправильном восприятии скорости движения предметов. Опасность стробоскопического эффекта при использовании газоразрядных ламп состоит в том, что вращающиеся части механизмов могут показаться неподвижными и стать причиной травматизма. Пульсации освещенности вредны и при работе с неподвижными поверхностями, вызывая быстрое утомление зрения и головную боль.

Ограничение пульсаций до безвредных значений достигается равномерным чередованием питания ламп от различных фаз трехфазной сети, специальными схемами подключения. Однако это усложняет систему освещения. Поэтому люминесцентные лампы не нашли пока широкого применения в быту. К недостаткам газоразрядных ламп относится: длительность их разгорания, зависимость их работоспособности от температуры окружающей среды, создание радиопомех.

Другой причиной, по-видимому, является следующее обстоятельство. Психологическое и отчасти физиологическое воздействие на человека цветности излучения источников света несомненно в значительной степени связано с теми световыми условиями, к которым человечество приспособилось за время своего существования. Далекое и холодное голубое небо, создающее в течение большей части светового дня высокие освещенности, вечером — близкий и горячий желто-красный костер, а затем пришедшие ему на смену, но аналогичные по цветности «лампы сгорания», создающие, однако, низкие освещенности, — таковы световые режимы, приспособлением к которым, вероятно, объясняются следующие факты. У человека наблюдается более работоспособное состояние днем при свете преимущественно холодных оттенков, а вечером при теплом красноватом свете лучше отдыхать. Лампы накаливания дают теплый красновато-желтый цвет и способствуют успокоению и отдыху, люминесцентные лампы, наоборот, создают холодный белый цвет, который возбуждает и настраивает на работу.

От применяемого типа источников света зависит правильность цветопередачи. Например, темно-синяя ткань при свете ламп накаливания кажется черной, желтый цветок — грязно-белым. Т. е. лампы накаливания искажают правильную цветопередачу. Однако есть предметы, которые люди привыкли видеть преимущественно вечером при искусственном освещении, например, золотые украшения «естественнее» выглядят при свете ламп накаливания, чем при свете люминесцентных ламп. Если при выполнении работы важна правильность цветопередачи — например, на уроках рисования, в полиграфической промышленности, картинных галереях и т. д. — лучше применять естественное освещение, а при его недостаточности — искусственное освещение люминесцентных ламп.

Таким образом, правильный выбор цвета для рабочего места значительно способствует повышению производительности труда, безопасности и общему самочувствию работников. Отделка поверхностей и оборудования, находящегося в рабочей зоне, точно также способствует созданию приятных зрительных ощущений и приятной рабочей обстановки.

Обычный свет состоит из электромагнитных излучений с различными длинами волн, каждое из которых соответствует определенному диапазону видимого спектра. Смешивая красный, желтый и голубой свет, мы можем получить большинство видимых цветов, включая белый. Наше восприятие цвета предмета зависит от цвета света, которым он освещен и от того, каким образом сам предмет отражает цвет.

Источники света подразделяются на следующие три категории в зависимости от цвета света, который они излучают:

  • «теплого» цвета (белый красноватый свет) — рекомендуются для освещения жилых помещений;
  • промежуточного цвета (белый свет) — рекомендуются для освещения рабочих мест;
  • «холодного» цвета (белый голубоватый свет) — рекомендуются при выполнении работ, требующих высокого уровня освещенности или для жаркого климата.

Цвета также могут классифицироваться как холодный или теплый в зависимости от их тона (рис. 2).

Рис. 2. Классификация цвета

Таким образом, важной характеристикой источников света является цвет светового излучения. Для характеристики цвета излучения введено понятие цветовой температуры.

Цветовая температура. Тцв — это такая температура черного тела, при которой его излучение имеет такую же цветность, как и рассматриваемое излучение. Действительно мри нагреве черного тела его цвет изменяется от теплых оранжево-красных до холодных белых тонов. Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина (К). Связь между градусами по шкале Цельсия и по шкале Кельвина следующая: К = °С + 273. Например, О °С соответствует 273 К.

Цвета электрических ламп можно разделить на три группы, в зависимости от их цветовой температуры:

  • белый дневного цвета — около 6000 К;
  • нейтральный белый — около 4000 К;
  • теплый белый — около 3000 К.

Светильники

Для более эффективного использования светового потока и ограничения ослепленности электрические лампы устанавливают в осветительной арматуре. Ослепление происходит, когда в поле зрения находится яркий источник света; результатом его является уменьшение способности различать предметы. Рабочие, которые постоянно подвергаются ослеплению, могут страдать от глазного напряжения, а также и от функциональных расстройств, хотя часто они этого не осознают.

Ослепление может быть прямым, когда оно вызвано нахождением ярких источников света в поле зрения, или отраженным, когда свет отражается от поверхностей с высоким коэффициентом отражения. Избежать ослепления достаточно просто, и сделать это можно несколькими способами. Одним из способов, например, является установка сеток под источниками освещения; можно также использовать охватывающие диффузоры или параболические рефлекторы, которые могут направлять свет туда, куда нужно, или установить источники света так, чтобы они были вне угла зрения.

Если в светильнике используется лампа без осветительной арматуры, то вряд ли распределение света будет приемлемым, и система почти наверняка будет неэкономичной. В таких случаях эта лампа будет источником ослепления для людей, находящих-

Ограничение светового потока. Если лампа установлена в непрозрачном корпусе только с одним отверстием для выхода света, то распределение света будет очень ограничено, как показано на рис. 3.

Рис. 3. Ограничение светового потока

Отражение светового потока. Метод использует отражающие поверхности, которые могут быть самыми разнообразными, от глубоко матовых до сильно отражающих или зеркальных. Метод более эффективен, чем ограничение светового потока, т. к. световое излучение концентрируется и направляется в зону, где необходимо освещение (рис. 4).

Рассеяние светового потока. Лампа устанавливается в прозрачном материале, рассеивающим и создающим диффузный (рассеянный) световой поток. Диффузоры поглощают некоторое количество излучаемой световой энергии, что снижает общий коэффициент полезного действия светильника, однако при этом исключается ослепляющее действие источника света. На рис. 5 показан метод рассеяния светового потока.

Рефракция светового потока. Метод использует эффект призмы, где обычно стеклянный или пластмассовый материал призмы «искривляет» лучи света и таким образом перенаправляет световой поток (рис. 6). Метод очень эффективен для общего освещения, его преимущество состоит в устранении бликов на отражающих поверхностях за счет создания диффузного освещения.

Рис. 4. Отражение светового потока

Рис. 5. Рассеяние светового потока

Рис. 6. Рефракция светового потока

В светильниках может использоваться сочетание описанных методов регулирования светового потока.

На рис. 7 представлены некоторые типы светильников с лампами накаливания и люминесцентными лампами, используемыми в производственных и общественных помещениях. В бытовых целях применяются светильники более разнообразных конструкций и форм, выполняющих не только осветительную, но и декоративную функцию.

По распределению света светильники подразделяются на светильники прямого, рассеянного или отраженного света.

Светильники прямого света направляют более 80 % светового потока в нижнюю полусферу за счет внутренней отражающей эмалевой или полированной поверхности («Глубокоизлучатель», «Универсаль», «Альфа» и др.)

Светильники рассеянного света излучают световой поток в обе полусферы («Молочный шар», «Люпетта»).

Светильники отраженного света более 80 % светового потока направляют вверх на потолок, а отражаемый от него свет вниз в рабочую зону. Несмотря на их гигиенические преимущества(равномерность, отсутствие блескости и др.), в производственных условиях они применяются редко, т. к. для них требуется высокий коэффициент отражения потолка, что не всегда имеет место в условиях производства.

Рис. 7. Типы светильников: а — лампы накаливания; б — люминесцентные лампы

Для зашиты глаз от ослепления светящейся поверхностью служит защитный угол светильника — угол, образованный горизонталью от поверхности лампы (края светящейся нити) и линией, проходящей через край арматуры светильника (рис. 8). Защитный угол светильников 30…45°.

Рис. 8. Защитный угол светильника: 1 — источник света; 2 — светильник

Недостаток или неправильное распределение света снижает производительность труда, вызывает утомление глаз, провоцирует заболевания зрения, повышает уровень травматизма. Чтобы создать подходящие условия для персонала, необходимо выполнить требования к освещению помещений и рабочих мест. Рассмотрим некоторые нормативы из ГОСТ, СНиП, СанПиН, СП, отраслевых актов и других специализированных документов. На рабочих объектах любого назначения используются три вида освещения — естественное, искусственное (электрическое) и совмещенное (комбинация солнечного и электрического света). Для каждого вида предусмотрены нормативы.

Требования к естественному освещению рабочих мест

Солнечный свет превосходит искусственный по всем параметрам — его спектр, индекс цветопередачи, цветовая температура и другие характеристики оптимальны для зрения человека. Кроме того, наличие естественного света дает экономию электричества, что важно для хозяйственной деятельности. В зависимости от расположения световых проемов в стенах или потолке естественное освещение бывает боковым, верхним и комбинированным. На интенсивность освещенности влияет сезон, время суток и облачность. На долю естественного светового потока влияет размер окон, чистота стекол, внешние преграды (соседние здания, деревья), отделка поверхностей помещения.
Нормативное соответствие оценивается с помощью коэффициента естественного освещения — он указывает, во сколько раз внутренний уровень освещенности меньше уличного. Для средней полосы России минимальное значение коэффициента — 2,5%, для Севера — 2,9% (проверяются самые дальние от окон места). Значения коэффициента повышаются путем окраски поверхностей в белые тона. Также нужно регулярно мыть стекла, так как при загрязнениях теряется до 50% светового потока.
Естественный свет — обязательное условие для помещений, в которых постоянно находятся люди. Работа в пространстве без окон (цокольные этажи, помещения с особыми требованиями к технологическому процессу) допускается, но тогда нужно оборудовать комнаты отдыха с доминирующим солнечным светом.
В любом случае только естественное освещение рабочих мест не возможно — графики предполагают работу утром, вечером, часто ночью, тем самым возникает потребность в применении искусственного освещения.

Требования к искусственному освещению рабочих мест

По конструктивным особенностям рабочее освещение делится на общее (равномерное, локализованное) и комбинированное. При выборе учитывается характер зрительных работ, которые классифицируются по разрядам. Для каждого из восьми разрядов определены размеры предметов различения. Например, I-ый предполагает работу с мелкими объектами до 0,15 мм, а VIII-ый — общий надзор за производством. Согласно требованиям к освещению рабочих мест, для объектов VI–VIII разрядов допускается использовать только равномерный рабочий свет, для остальных необходимо освещение локализованного или комбинированного типа.
Равномерное общее освещение актуально для участков без постоянного присутствия персонала. Основные требования: равномерное расположение светильников, большая высота установки для минимизации слепящего эффекта, наличие антибликовых элементов, частичное падение света на потолочную поверхность и верхние зоны стен.
Локализованное общее освещение повышает интенсивность света, так как лампы приближены к рабочим местам. Эти осветительные системы актуальны там, где требуются работы средней и малой точности (IV и V разряды). Требования к искусственному освещению рабочего места включают отсутствие бликов. Решить задачу помогают светильники с рефлекторами, отражающими свет в нужном направлении.
Комбинированное освещение включает в себя общие и местные светильники, которые усиливают освещенность рабочей зоны. Дополнительная локальная подсветка обязательна при характере зрительных работ от наивысшей до высокой точности (I–III разряды). При комбинации местных и общих светильников минимальная нормативная доля последних — 10% (при наличии окон). Одно лишь местное освещение запрещено, так как создает тени и утомляет глаза.

Требования к освещению рабочих мест производственных помещений

Нормативные характеристики освещения зависят от сферы деятельности предприятия — варьируется средняя освещенность, коэффициент пульсации, индекс цветопередачи, цветовая температура.

  • Допустимая средняя освещенность имеет разброс от 20 до 5000 лк. Например, на рабочих местах с постоянным пребыванием персонала этот показатель должен составлять минимум 200 лк.
  • Оптимальная равномерность освещенности — 0,4 в зоне непосредственного окружения (50 см от поля зрения) и 0,1 – на периферии. При этом освещенность в периферийной зоне не должна превышать 1/3 от уровня освещенности в области непосредственного окружения.
  • Уровень блескости должен стремиться к нулю. Для этого необходимо правильно расположить светильники относительно рабочей поверхности. Также для снижения слепящего эффекта можно ограничить яркость света, подобрав светотехнику с оптимальным защитным углом отражателей или экранирующих решеток.
  • Максимальный коэффициент пульсации — 10%, особенно в помещениях с опасностью прикосновения к вращающимся или вибрирующим механизмам. В этом плане оптимальное оборудование – светодиодные светильники. У них практически нет стробоскопического эффекта, коэффициент пульсации не превышает 5%.
  • Индекс цветопередачи — от 20 до 90 Ra (чем выше, тем лучше). Здесь также выигрывают LED-светильники, их спектр максимально приближен к эталонному солнечному свету (индекс цветопередачи от 70 Ra).

Требования к освещению рабочих мест производственных помещений указаны в ГОСТ 55710-2013. При разработке проекта учитываются электротехнические, гигиенические, экологические и другие нормативы. В общей сложности придется проанализировать десятки документов, поэтому оптимальный вариант — заказать проектирование специалистам с лицензией и опытом работы.

  • длина помещения: 6.5 м;

  • ширина помещения: 3.7 м;

  • высота помещения: 3.5 м;

  • число окон: 4;

  • число рабочих мест: 2;

  • освещение: естественное (через боковые окна) и общее искусствен­ное;

  • вид выполняемых работ: непрерывная работа с прикладной програм­мой в диалоговом режиме.

    Напряжение зрения:

  • освещённость РМ, лк 300;

  • размеры объекта, мм 0.3 – 0.5;

  • разряд зрительной работы III – IV.

    На рабочем месте оператор подвергается воздействию следующих неблагоприят­ных факторов:

  • недостаточное освещение;

  • шум от работающих машин;

  • электромагнитное излучение;

  • выделение избытков теплоты.

    Поэтому необходимо разработать средства защиты от этих вредных факторов. К данным средствам защиты относятся: вентиляция, искусственное освещение, звукоизо­ляция. Существуют нормативы, определяющие комфортные условия и предельно допус­ти­мые нормы запылённости, температуры воздуха, шума, освещённости. В системе мер, обеспечивающих благоприятные условия труда, большое место отводится эстетическим факторам: оформление производственного интерьера, оборудования, применение функ­циональной музыки и др., которые оказывают определённое воздействие на организм человека. Важную роль играет окраска помещений, которая должна быть светлой. В данном разделе дипломного проекта рассчитывается необходимая освещённость рабочего места и информационная нагрузка оператора.

    Развитию утомляемости на производстве способствуют следующие факторы:

  • неправильная эргономическая организация рабочего места, нерациональные зоны размещения оборудования по высоте от пола, по фронту от оси симметрии и т.д.;

  • характер протекания труда. Трудовой процесс организован таким образом, что оператор вынужден с первых минут рабочего дня решать наиболее сложные и трудоёмкие задачи, в то время как в первые минуты работы функциональная подвижность нервных клеток мозга низка. Важное значение имеет чередование труда и отдыха, смена одних форм работы другими.

    Одним из основных вопросов охраны труда является организация рационального освещения производственных помещений и рабочих мест.

    Для освещения помещения, в котором работает оператор, используется смешанное освещение, т.е. сочетание естественного и искусственного освещения.

    Естественное освещение – осуществляется через окна в наружных стенах здания.

    Искусственное освещение – используется при недостаточном естественном осве­ще­нии и осуществляется с помощью двух систем: общего и местного освещения. Общим называют освещение, светильники которого освещают всю площадь помещения. Мест­ным называют освещение, предназначенное для определённого рабочего места.

    Для помещения, где находится рабочее место оператора, используется система общего освещения.

    Нормами для данных работ установлена необходимая освещённость рабочего места ЕН=300 лк (для работ высокой точности, когда наименьший размер объекта различения равен 0.3 – 0.5 мм).

    Расчёт системы освещения производится методом коэффициента использования светового потока, который выражается отношением светового потока, падающего на расчёт­ную поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Его величина зависит от харак­теристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемой коэффициентами отражения стен и потолка.

    Общий световой поток определяется по формуле:

    ,

    где ЕН – необходимая освещённость рабочего места по норме (ЕН=300 лк);

    S – площадь помещения, м2;

    z1 – коэффициент запаса, который учитывает износ и загрязнение светильников (z1=1.5, табл. VII-5, );

    z2 – коэффициент, учитывающий неравномерность освещения (z2=1.1, стр. 139 );

    h — коэффициент использования светового потока выбирается из таблиц в зави­симости от типа светильника, размеров помещения, коэффициентов отражения стен и потолка помещения.

    Определим площадь помещения, если его длина составляет Lд=6.5 м, а ширина Lш=3.7 м:

    =6.5 3.7=24 м2

    Выберем из таблицы коэффициент использования светового потока по следующим данным:

  • коэффициент отражения побелённого потолка Rп=70%;

  • коэффициент отражения от стен, окрашенных в светлую краску Rст=50%;

=0.7,

где hП – высота помещения = 3.5 м. Тогда по табл. 7 находим (для люминесцентных ламп i=0.7) h=0.38.

Определяем общий световой поток:

лм

Наиболее приемлемыми для помещения ВЦ являются люминесцентные лампы ЛБ (белого света) или ЛТБ (тёпло-белого света), мощностью 20, 40 или 80 Вт.

Световой поток одной лампы ЛТБ40 составляет F1=3100 лм, следовательно, для получения светового потока Fобщ=31263.2 лм необходимо N ламп, число которых можно определить по формуле

Подставим значения, полученные выше:

ламп.

Таким образом, необходимо установить 10 ламп ЛТБ40.

Электрическая мощность всей осветительной системы вычисляется по формуле:

, Вт,

где P1 – мощность одной лампы = 40 Вт, N – число ламп = 10.

Вт.

Для исключения засветки экранов дисплеев прямыми световыми потоками светиль­ники общего освещения располагают сбоку от рабочего места, параллельно линии зрения оператора и стене с окнами. Такое размещение светильников позволяет производить их последовательное включение в зависимости от величины естественной освещённости и исключает раздражение глаз чередующимися полосами света и тени, возникающее при поперечном расположении светильников .

Расчёт местного светового потока не производится, т.к. в данном случае рекомен­дуется система общего освещения во избежание отражённой блёсткости от поверхности стола и экрана монитора.

Коэффициент пульсации освещённости:

,

где Emax, Emin и Eср показатели освещённости для газоразрядных ламп при питании их переменным током – соответстсвенно максимальная, минимальная и средняя.

Возьмём по аналогии , табл. 4 люминесцентную лампу ЛХБ приблизительно той же мощности. Включением смежных ламп в разные фазы (группы) трёхфазной элек­три­ческой сети возможно добиться уменьшения коэффициента пульсации КП с 35 до 3 – т.е. почти в 12 раз (рис. 1). На рис. 1 указаны три выключателя (по одному на каждую фазу – группу ламп) – это необходимо для обеспечения возможности независимого управ­ления группами ламп.

Равномерность распределения яркости в поле зрения. Характеризуется отношением (данное отношение считается оптимальным) или . В данном случае , следовательно отношение .

Итак, для обеспечения нормальных условий работы программиста, в соответствии с нормативными требованиями, необходимо использовать данное число светильников указанной мощности для освещения рабочего помещения.

Плохая освещенность помещений, рабочего места или комнаты в квартире отрицательно влияет на здоровье человека, снижает концентрацию внимания, работоспособность, появляется раздражительность и сбои в психике. Очень яркий свет также является раздражителем, и не дает ничего положительного для человека.

Поэтому необходимо обеспечить нормальную освещенность помещений, которая регламентируется определенным стандартом СНиП. Для этого требуется простая установка соответствующих ламп освещения для каждого помещения.

Освещенность помещений в номинальном выражении является потоком света, который излучается на поверхность под прямым углом в расчете на единицу площади. При падении света под острым углом освещенность снижается в зависимости от угла наклона.

Освещенность измеряется в люксах, который равен 1 люмену (единица светового потока) на м2.

Освещенность помещений прямо зависит от силы света, который исходит от источника. Чем больше расстояние от светового источника до поверхности, тем меньше параметр освещенности.

Каждый тип помещения имеет свои нормативы освещенности. Например, для помещения магазина по продаже продуктов наибольшее значение пульсации установлено 15%, освещенность 300 люксов, однако для отдела спортивных товаров или строительных материалов нормы совсем другие. Также правила устанавливают определенную допустимую освещенность для поликлиник, детских садов, автосервисов и других объектов.

Пример расчета освещенности

Определим необходимую освещенность для спальной комнаты. Площадь спальни составляет 25 м2. Значение нормы по правилам для комнат такого типа умножаем на площадь: 150 х 22 = 3300 люкс. Общий световой поток приборов освещения при такой величине освещенности должен быть равен не менее 3300 люмен.

Теперь остается подобрать подходящие лампы освещения для спальни. При выборе светодиодных ламп, можно, например, приобрести три таких лампы по 12 ватт. Это обеспечит создание светового потока 3600 люмен, что видно по значениям таблицы.

Такой расчет является приблизительным, так как светодиодные лампы имеют различные параметры света в зависимости от производителя. Таким образом, можно легко самостоятельно рассчитать требуемую мощность и тип ламп для создания нормированной освещенности любого помещения согласно правилам СНиП.

Приборы для измерения освещенности

Для замера освещенности помещений применяют различные приборы, которые имеют свои особенности конструкции и методы измерений. Основные приборы рассмотрим более подробно.

Люксметр

Люксметры делятся на электронные и аналоговые, которые уже не производятся, и остались только старые образцы таких моделей.

Такой люксметр используется:
  • Проверка соответствия освещенности помещений нормативным данным.
  • Измерение параметров освещения при проведении работ по оценке условий труда.
  • При электромонтажных работах для сравнения показателей освещенности с расчетами для приборов освещения.

Принцип действия люксметра заключается на работе встроенного фотоэлемента, на который направляется поток света. При этом в фотоэлементе возникает значительный поток заряженных частиц. В результате появляется течение электрического тока, сила которого зависит от силы светового потока, направленного на фотоэлемент. Обычно этот параметр и выводится на шкалу прибора.

Виды люксметров
В зависимости от расположения датчика, измеряющего освещенность помещений, люксметры делятся на виды:
  • Моноблок (цельное устройство). Датчик фиксируется в самом корпусе прибора.
  • Прибор с выносным датчиком, подключаемым гибким проводом.

Чтобы произвести простые измерения подойдет обычный люксметр-моноблок, без вспомогательных различных функций. Для определения нескольких параметров освещенности при производстве профессионального расчета, необходимо использовать устройства, имеющие дополнительный набор функций. Такие приборы имеют встроенную память и могут определять средние значения параметров.

Значительным преимуществом для люксметра является наличие особых светофильтров, которые помогают точнее определить значение силы света, которая исходит от приборов освещения с разными оттенками цветов.

Наличие выносного датчика в люксметре дает возможность определить освещенность с большей точностью, так как при этом влияние внешних факторов снижается. На современных моделях имеется жидкокристаллический дисплей. С помощью него намного проще снимать показания прибора.

Приборы для фототехники

В фототехнике используются такие приборы, как экспонометры (экспозиметры). Они предназначены для определения параметров яркости и освещенности экспозиции. Определив значения этих показателей, профессиональный фотограф может получить качественные фотоснимки.

Экспонометры разделяют на виды:
  • Внутренние.
  • Внешние.
Флешметры

Такие приборы предназначены для измерения освещенности при фотографировании. При этом дополнительным элементом используют устройства освещения импульсного типа (фотовспышки). В современных моделях фотоаппаратов флешметр расположен в корпусе. Он изменяет мощность фотовспышки при разных уровнях света.

Профессионалы применяют флешметры с выносным датчиком, они точнее определяют освещенность.

Фотометр

Такой прибор называют мультиметром. Он является более современным вариантом флешметра. Его достоинством является сочетание опций экспонометра и флешметра.

Пульсация освещенности

Равномерность светового потока приборов освещения оставляет желать лучшего. Эффект, выражающийся в наличии колебаний в световом потоке, не виден глазу, однако его воздействие на здоровье человека имеет большое значение.

Опасность такого света заключается в том, что визуально невозможно определить наличие импульсов света. А в результате их действия может нарушиться сон, возникает дискомфорт, депрессия, слабость, сердечные сбои и другие симптомы.

Параметром пульсации является ее коэффициент, который выражает силу изменения потока света, направленного на единицу площади поверхности за промежуток времени. Формула расчета этого коэффициента довольно простая. Коэффициент пульсации освещенности определяется разностью между наибольшей и наименьшей освещенностью за определенное время, разделенной на двойную среднюю освещенность, и результат умножается на 100%.

Санитарные правила определяют верхний предел коэффициента пульсации. На рабочем месте он должен быть не более 20%, и зависит от степени ответственности работы сотрудника. Чем ответственнее работа, тем меньше должен быть коэффициент пульсации освещения.

Для помещений администраций и офисов с напряженной зрительной работой такой коэффициент не должен подниматься выше 5% отметки. При этом учитывается поток света частотой пульсаций до 300 герц, так как более высокую частоту нет смысла учитывать, из-за того, что она не воспринимается глазом человека и не оказывает отрицательного влияния.

Определение пульсации освещения

Для определения пульсации света применяют эффективный простой прибор, который измеряет яркость, пульсацию и освещенность помещений, и называется люксметр-пульсометр-яркомер.

Функции прибора
  • Измерение пульсации световых волн, возникающих при мерцании различных приборов освещения.
  • Измерение пульсации освещения мониторов компьютеров и других экранов.
  • Определение освещенности помещения.
  • Определение яркости приборов освещения и мониторов.

Принцип работы устройства заключается в проверке уровня освещения с помощью фотодатчика с дальнейшим преобразованием сигнала и вывода результата на жидкокристаллический дисплей.

Коэффициент пульсации света можно определить с помощью программы на компьютере, либо самостоятельно проанализировать измерения. Для анализа измерений на компьютере применяют специальную программу «Эколайт-АП», которая работает с прибором «Эколайт-02».

Отличительными признаками измерительных приборов, определяющих пульсации, являются уровни чувствительности, тип питания и качество фотодатчиков.

Наибольший коэффициент пульсации выдают светодиодные лампы, при использовании которых этот параметр иногда достигает 100%. Люминесцентные лампы и лампы накаливания обладают незначительным коэффициентом пульсации. Лампы накаливания имеют коэффициент пульсации не выше 25%. При этом стоимость и качество ламп не играют роли. Даже дорогие лампы могут выдавать значительные показатели пульсации света.

Методы снижения пульсации освещения
  • Применение приборов освещения, функционирующих на переменном токе с частотой более 400 герц.
  • Монтаж осветительной арматуры на разные фазы при трехфазной сети.
  • Установка в прибор освещения устройства компенсации ПРА (пускорегулирующей аппаратуры) и особое подключение ламп со сдвигом. Первая лампа работает на отстающем токе, а 2-я на опережающем.
  • Монтаж светильников с ЭПРА. Они оснащены электронным пускорегулирующим аппаратом, который сглаживает пульсации и стабилизирует напряжение.

Если в помещении приборы освещения подключены к одной фазе, то подключить их к разным фазам будет проблематично. Поэтому удобнее будет приобрести светильники с ЭПРА. Их достоинством является соответствие всем нормам правил.

Контроль уровня пульсации освещения необходим для здоровья человека, так как отклонение от норм приводит к нарушению работоспособности и самочувствия сотрудников.

Для жилых зданий освещенность помещений также важна. Пульсация света не видна, но со временем проявляется ее негативное влияние.