Влияние освещения на условия деятельности человека

Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью Emin) и качественными показателями (показателями ослепленности и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещенности kE). Принято раздельное нормирование искусственного освещения в зависимости от применяемых источников света и системы освещения. Нормативное значение освещенности для газоразрядных ламп при прочих равных условиях из-за их большей светоотдачи выше, чем для ламп накаливания. При комбинированном освещении доля общего освещения должна быть не менее 10 % нормируемой освещенности. Эта величина должна быть не менее 150 лк для газоразрядных ламп и 50 лк для ламп накаливания.

Для ограничения  слепящего действия светильников общего освещения в производственных помещениях показатель ослепленности не должен превышать 20...80 единиц в зависимости от продолжительности и разряда зрительной работы. При освещении производственных помещений газоразрядными лампами, питаемыми переменным током промышленной частоты 50 Гц, глубина пульсаций не должна превышать 10...20 % в зависимости от характера выполняемой работы.

При определении  нормы освещенности следует учитывать  также ряд условий, вызывающих необходимость  повышения уровня освещенности, выбранного по характеристике зрительной работы. Увеличение освещенности следует предусматривать, например, при повышенной опасности  травматизма или при выполнении напряженной зрительной работы I...IV разрядов в течение всего рабочего дня. В некоторых случаях следует  снижать норму освещенности, например, при кратковременном пребывании людей в помещении.

Естественное  освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому  в качестве критерия оценки естественного  освещения принята относительная  величина – коэффициент естественной освещенности КЕО, не зависящий от вышеуказанных  параметров. КЕО – это отношение  освещенности в данной точке внутри помещения Eвн к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Ен, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах, т.е. КЕО = 100Евн/Ен.

Принято раздельное нормирование КЕО для  бокового и верхнего естественного  освещения. При боковом освещении  нормируют минимальное значение КЕО в пределах рабочей зоны, которое  должно быть обеспечено в точках, наиболее удаленных от окна; в помещениях с верхним и комбинированным  освещением – по усредненному КЕО в пределах рабочей зоны. Нормированное значение КЕО с учетом характеристики зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий на территории страны

ен=КEOmc,

где КЕО–коэффициент  естественной освещенности; определяется по СНиП 23-05–95; т –коэффициент светового климата, определяемый в зависимости от района расположения здания на территории страны; с – коэффициент солнечности климата, определяемый в зависимости от ориентации здания относительно сторон света; коэффициенты т и с определяют по таблицам СНиП 23-05–95.

Совмещенное освещение допускается для производственных помещений, в которых выполняются  зрительные работы I и II разрядов; для  производственных помещений, строящихся в северной климатической зоне страны; для помещений, в которых по условиям технологии требуется выдерживать  стабильными параметры воздушной среды (участки прецизионных металлообрабатывающих станков, электропрецизионного оборудования). При этом общее искусственное освещение помещений должно обеспечиваться газоразрядными лампами, а нормы освещенности повышаются на одну ступень.

Источники света и осветительные приборы. Источники света, применяемые для  искусственного освещения, делят на две группы– газоразрядные лампы и лампы накаливания. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

При выборе и сравнении источников света  друг с другом пользуются следующими параметрами: номинальное напряжение питания U (В), электрическая мощность лампы Р (Вт); световой поток, излучаемый лампой Ф (лм), или максимальная сила света J(кд); световая отдача ? == Ф/Р (лм/Вт), т.е. отношение светового потока лампы к ее электрической мощности; срок службы лампы и спектральный состав света.

Благодаря удобству в эксплуатации, простоте в изготовлении, низкой инерционности  при включении, отсутствии дополнительных пусковых устройств, надежности работы при колебаниях напряжения и при  различных метеорологических условиях окружающей среды лампы накаливания  находят широкое применение в  промышленности. Наряду с отмеченными  преимуществами лампы накаливания  имеют и существенные недостатки: низкая световая отдача (для ламп общего назначения ? = 7...20 лм/Вт), сравнительно малый срок службы (до 2,5 тыс. ч), в спектре преобладают желтые и красные лучи, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света.

В последние  годы все большее распространение  получают галогеновые лампы –  лампы накаливания с йодным циклом. Наличие в колбе паров йода позволяет повысить температуру  накала нити, т.е. световую отдачу лампы (до 40 лм/Вт). Пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания, соединяются  с йодом и вновь оседают  на вольфрамовую спираль, препятствуя  распылению вольфрамовой нити и увеличивая срок службы лампы до 3 тыс. ч. Спектр излучения галогеновой лампы  более близок к естественному.

Основным  преимуществом газоразрядных ламп перед лампами накаливания является большая световая отдача 40...110 лм/Вт. Они имеют значительно большой срок службы, который у некоторых типов ламп достигает 8...12 тыс. ч. От газоразрядных ламп можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары металлов, люминоформ. По спектральному составу видимого света различают лампы дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого цвета (ЛБ).

Основным  недостатком газоразрядных ламп является пульсация светового потока, что может привести к появлению  стробоскопического эффекта, заключающегося в искажении зрительного восприятия. При кратности или совпадении частоты пульсации источника  света и обрабатываемых изделий  вместо одного предмета видны изображения  нескольких, искажается направление  и скорость движения, что делает невозможным выполнение производственных операций и ведет к увеличению опасности травматизма. К недостаткам  газоразрядных ламп следует отнести  также длительный период разгорания, необходимость применения специальных пусковых приспособлений, облегчающих зажигание ламп; зависимость работоспособности от температуры окружающей среды Газоразрядные лампы могут создавать радиопомехи, исключение которых требует специальных устройств.

По распределению  светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, отраженного и преимущественно  отраженного света. Конструкция  светильника должна надежно защищать источник света от пыли, воды и других внешних факторов, обеспечивать электро-, пожаро- и взрывобезопасность, стабильность светотехнических характеристик в данных условиях среды, удобство монтажа и обслуживания, соответствовать эстетическим требованиям. В зависимости от конструктивного исполнения различают светильники открытые, защищенные, закрытые, пылепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные, взрывобезопасные На рис. 1.18 приведены некоторые наиболее распространенные типы светильников (а–д –для ламп накаливания, е–ж –для газоразрядных ламп).

Расчет  производственного освещения. Основной задачей светотехнических расчетов является: для естественного освещения  определение необходимой площади  световых проемов; для искусственного –требуемой мощности электрической осветительной установки для создания заданной освещенности.

При естественном боковом освещении требуемая  площадь световых проемов (м2)

Sтрок=Sпен?окkздkз/(100p?общ)

где Sп –площадь пола помещений, м2; ?ок–коэффициент световой активности оконного проема; kзд–коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями; kз –коэффициент запаса; определяется с учетом запыленности помещения, расположения стекол (наклонно, горизонтально, вертикально) и периодичности очистки; р –коэффициент, учитывающий влияние отраженного света; определяется с учетом геометрических размеров помещения, светопроема и значений коэффициентов отражения стен, потолка, пола; ?общ– общий коэффициент светопропускания; определяется в зависимости от коэффициента светопропускания стекол, потерь света в переплетах окон, слоя его загрязнения, наличия несущих и солнцезащитных конструкций перед окнами.

При выбранных светопроемах действительные значения коэффициента естественного освещения для различных точек помещения рассчитывают с использованием графоаналитического метода Данилюка по СНиП 23-05–95.

При проектировании искусственного освещения необходимо выбрать тип источника света, систему освещения, вид светильника; наметить целесообразную высоту установки  светильников и размещения их в помещении; определить число светильников и  мощность ламп, необходимых для создания нормируемой освещенности на рабочем  месте, и в заключение проверить  намеченный вариант освещения на соответствие его нормативным требованиям.

Расчет  общего равномерного искусственного освещения  горизонтальной рабочей поверхности  выполняется методом коэффициента использования светового потока. Световой поток (лм) одной лампы или  группы люминисцентных ламп одного светильника

Фк=ЕнSzk3/(n?N),

где Eн –нормируемая минимальная освещенность по СНиП 23-05–95, лк; S–площадь освещаемого помещения, м2; z –коэффициент неравномерности освещения, обычно z = 1,1-1,2; k, –коэффициент запаса, зависящий от вида технологического процесса и типа применяемых источников света, обычно kз = 1,3 - 1,8; п –число светильников в помещении; ?N–коэффициент использования светового потока.

Коэффициент использования светового потока, давший название методу расчета, определяют по СНиП 23-05–95 в зависимости от типа светильника, отражательной способности  стен и потолка, размеров помещения, определяемых индексом помещения

i=AB/[H(A+B)],

где А, В – длина и ширина помещения в плане, м; H – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.

По полученному  в результате расчета световому  потоку по ГОСТ 2239–79* и ГОСТ 6825–91 выбирают ближайшую стандартную лампу  и определяют необходимую электрическую  мощность. При выборе лампы допускается  отклонение светового потока от расчетного в пределах 10...20 %.

Для поверочного  расчета местного освещения, а также  для расчета освещенности конкретной точки наклонной поверхности  при общем локализованном освещении  применяют точечный метод. В основу точечного метода положено уравнение

ЕА =J?cos? / r 2 ,

где ЕА – освещенность горизонтальной поверхности  в расчетной точке А, лк; J? –  сила света в направлении от источника  к расчетной точке А; определяется по кривой распределения светового  потока выбираемого светильника  и источника света; ? – угол между  нормалью к поверхности, которой  принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точку А; r–расстояние от светильника до точки A, м.

Учитывая, что r = H/cos? и вводя коэффициент запаса kз получим Ел = J? cos3? /(Hk3). Критерием правильности расчета служит неравенство Ел? Ен.