Оптимизация освещения помещений и рабочих мест

Часть электромагнитного спектра с длинами волн λ = 10—340 000 нм называется оптической областью спектра, которая делится на инфракрасное излучение с длинами волн 340 000—770 нм, видимое излучение 770—380 нм, ультрафиолетовое излучение 380—10 нм. В пределах видимой части спектра излучения, волны различной длины вызывают различные цветовые ощуще­ния: от фиолетового (λ=400 нм) до красного (λ=750 нм) цветов. Наибольшая чувствительность зрения к излучению с длиной волны λ =555 нм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.

Освещение характеризуется количественными и каче­ственными показателями. К количественным показате­лям относятся: световой поток, сила света, освещен­ность, яркость.

Та часть потока лучистой энергии, которая воспринимается зрением человека как свет, называется световым пото­ком Ф и измеряется в люменах (лм).

Световой поток определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, поскольку измерение ее основывается на зрительном восприятии.

Все источники света, в том числе и осветительные приборы, излучают световой поток в пространство нерав­номерно, поэтому вводится величина пространственной плотности светового потока — сила света I, которая оп­ределяется как отношение светового потока dФ, исходя­щего от источника и распространяющегося равномерно внутри элементарного телесного угла dQ, к величине этого угла:

I=dФ/dQ

За единицу силы света принята кандела (кд). Одна кандела — сила света, испускаемого с поверхности пло­щадью 1/600 000 м² полного излучателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046,65 К) и при давлении 101 325 Па.

Освещенность Е — отношение светового потока dФ падающего на элемент поверхности dS, к площади это­го элемента:

E=dФ/dS.

За единицу освещенности при­нят люкс (лк).

Яркость L элемента поверхности dS под углом α от­носительно нормали этого элемента есть отношение све­тового потока d²Ф к произведению телесного угла dQ, в котором он распространяется, площади dS и косину­са угла α:

L = d² Ф/(dQ dS cos α)= dI(dS cos α),

где dI — сила света, излучаемого поверхностью dS в направлении α. Яркость измеряется в кд·м‾².

Коэффициент отражения р характеризует способ­ность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Определяется как отношение отраженного от по­верхности светового потока Ф_отр к падающему на нее световому потоку Ф_пад:

Р = Ф_{отр /} Ф_пад

К основным качественным показателям освещения относятся коэффициент пульсации, показатель ослепленности и дискомфорта, спектральный состав света; для оценки условий зрительной работы существуют та­кие характеристики, как фон, контраст объекта с фоном, видимость объекта.

Освещение воздействует на организм человека и отражается на выполнении им производственных заданий. Правильное освещение уменьшает количество несчастных случаев и повыша­ет производительность труда на 15%.

Неправильное освещение может быть причиной таких заболеваний, как близорукость, спазм, аккомодация, зри- тельное утомление и других болезней, понижает умственную и физическую работоспособность, увеличивает число ошибок в производственных процессах, аварий и несчаст­ных случаев. Освещение, отвечающее техническим и санитарно-ги­гиеническим нормам, называется рациональным. Создание такого освещения на производстве является важной и ак­туальной задачей.

В помещениях используется естественное и искусст­венное освещение. Естественное освещение предполагает проникновение внутрь зданий солнечного света через окна и различного типа светопроемы (верхние световые фона­ри). Естественное освещение часто меняется и зависит от времени года и суток, а также от атмосферных явлений. На освещение влияют местонахождение и устройство зданий, величина застекленной поверхности, форма и расположе­ние окон, расстояние между зданиями и др.

Качество естественного освещения внутри помещений определяет световой коэффициент (Кс), который рассчиты­вается как отношение застекленной поверхности к площа­ди пола и определяется по формуле:

Кс = Sс / Sп

где S_с — площадь застекленной световой поверхности, Sп — площадь пола, м².

Освещение помещений нормируется. Нормы естествен­ного освещения для различных зданий и помещений разра­батываются с учетом их назначения. Согласно установлен­ным нормативам световой коэффициент колеблется для от­дельных помещений от 0,10 до 0,20. Для торговых залов магазинов этот показатель не должен быть меньше 0,2 (1:5), а для подсобных помещений и торговых складов — 0,100— 0,125 (1:10 и 1:8).

Однако оценка естественной освещенности помещений только по световому коэффициенту недостаточна, так как при этом не учитываются факторы, влияющие на естествен­ную освещенность (расположение окон и рабочих мест внут­ри помещения, высота и расположение противоположных зданий и т. п.). Поэтому для оценки естественной освещенности используют коэффициент естественной освещенности (К_ео). Он представляет собой отношение освещенности в заданной точке помещения, к одновременно измеренной освещенности полностью открытого небосвода.

Коэффициент естественной освещенности рассчитывается по формуле

Кео = Е1 / Е2

где Е₁ — освещенность в заданной точке помещения, лк; Е₂ — освещенность наружной точки, лк.

Естественное освещение — наиболее благоприятное для человека, однако оно не может в полной мере обеспечить необходимую освещенность производственных помещений. Поэтому в практической деятельности широко используют искусственное освещение.

Все помещения розничных и оптовых торговых пред­приятий должны иметь независимо от естественного осве­щения и искусственное освещение. Самым распространенным видом искусственного освещения является электри­ческое освещение. Оно так же, как и естественное, норми­руется для различных видов помещений.

Освещенность определяется люксметром. Он состоит из селенового элемента и миллиамперметра. При попадании света на селеновый фотоэлемент возникает фототок, кото­рый в миллиамперметре воздействует на стрелку прибора, показывающую освещенность рабочей поверхности по шка­ле прибора, проградуированной в люксах. При отсутствии люксметра для определения освещенности на практике руководствуются нормами электрического освещения, выра­женными в ваттах на 1 м² площади. Например, для торго­вых залов магазинов норматив равен 25—30 Вт мощности накаливания на 1 м² площади.

Рациональное искусственное освещение предусматри­вает равномерную освещенность, без резких изменений и пульсаций, благоприятный спектральный состав света и достаточную яркость. Поэтому для рационального освеще­ния помещений необходимо создавать общее и местное ос­вещение. Сочетание общего и местного освещения образу­ет комбинированное освещение.

Санитарные нормы проектирования и строительства предусматривают минимальные нормы искусственной осве­щенности.

Табл. 2.1.

Нормативы освещенности для некоторых видов производственной деятельности.

Для искусственного электрического освещения приме­няются лампы накаливания и люминесцентные. Люминес­центные лампы обеспечивают высокое качество и имити­руют естественное освещение. Они экономичны по расходу электроэнергии, световой отдаче и сроку службы.

Для освещения помещений электрические лампы по­мещают в специальную арматуру различных типов. Арма­тура направляет световой поток, получаемый от электричес­ких ламп, с наименьшими потерями, а также защищает глаза работников от ослепляющей яркости, а в некоторых случаях изменяет спектральный состав источника света. Ар­матуру вместе с лампой принято называть светильником.

По характеру распределения светового потока светиль­ники делятся на три группы: прямого, отраженного и рас­сеянного света. Светильники характеризуются коэффици­ентом полезного действия, защитным углом и диаграммой светораспределения.

Коэффициент полезного действия светильника находит­ся отношением светового потока, излучаемого светильни­ком, к световому потоку применяемой в нем лампы и опре­деляется по формуле:

КПД = (Fc / Fл)х100%

где F_c — световой поток, излучаемый светильником, лм; Fл — световой поток лампы, лм.

Коэффициент полезного действия светильников с лам­пами накаливания может достигать 80—85%.

Защитный угол образуется горизонтальной линией, про­ходящей через центр светящегося тела (лампы), и линией, проходящей через центр светящегося тела с краем арма­туры. Норматив защитного угла — не менее 25—30°. Тогда прямые лучи источника света не попадают в глаза и не оказывают вредного ослепляющего действия.

По форме кривой светораспределения различают све­тильники глубокого, косинусного, равномерного и широко­го светораспределения.

В последние годы для освещения помещений получили широкое распространение осветительные приборы встро­енного вида: светящиеся панели и потолки, а также под­весные потолки. Они позволяют создать равномерную осве­щенность помещений и благоприятно влияют на трудоспо­собность человека.

К системе производственного освещения предъявляются следующие основные требования:

1. Освещенность на рабочем месте должна соответ­ствовать характеру зрительной работы, который опреде­ляется следующими тремя параметрами:

объект различения — наименьший размер рассматри­ваемого предмета, отдельная его часть или дефект, ко­торый необходимо различить в процессе работы (напри­мер, при работе с приборами — толщина линии гра­дуировки шкалы; при чертежных работах — толщина са­мой тонкой линии на чертеже);

фон — поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается; характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности, значения которого на­ходятся в пределах 0,02—0,95; при коэффициенте отра­жения поверхности более 0,4 фон считается светлым; 0,2—0,4 — средним и менее 0,2 — темным;

контраст объекта с фоном К характеризуется соот­ношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия, знак, пятно, трещина, риска, раковина или дру­гие элементы, которые требуется различить в процессе работы) и фона. Контраст определяют по формуле

К = | L_o — L_ф | / L_ф

где L_ф и L_o — яркость соответственно фона и объекта.

Контраст объекта с фоном считается большим при значениях К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости), средним при значениях К =0,2÷0,5 (объ­ект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при значениях К менее 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).

2. Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а так­же в пределах окружающего пространства. Если в поле зрения находятся поверхности, значительно отличаю­щиеся между собой по яркости, то при переводе взгля­да с ярко освещенной, на слабо освещенную поверхность, глаз вынужден переадаптироваться, что ведет к утомле­нию зрения.

3. На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени. Наличие резких теней создает неравномер­ное распределение поверхностей с различной яркостью в поле зрения, искажает размеры и формы объектов различения, в результате повышается утомляемость, снижается производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающими молочными стеклами.

4. В поле зрения должна отсутствовать прямая и от­раженная блескость. Блескость — повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зри­тельных функций (ослепленность), т. е. ухудшение ви­димости объектов.

5. Величина освещенности должна быть постоянной во времени. Колебания освещенности, вызванные рез­ким изменением напряжения в сети, имеют большую амплитуду, каждый раз вызывая переадаптацию глаза, приводят к значительному утомлению. Пульсация осве­щенности связана также с особенностью работы газо­разрядных ламп.

Коэффициент пульсации освещенности К_п — крите­рий оценки относительной глубины колебаний освещен­ности в результате изменения во времени светового по­тока газоразрядных ламп при питании их переменным током.

6. Следует выбирать оптимальную направленность светового потока, что позволяет в одних случаях рас­смотреть внутренние поверхности деталей, в других — различить рельефность элементов рабочей поверхности.

7. Следует выбирать необходимый спектральный со­став света. Это требование особенно существенно для обеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов.

Правильную цветопередачу обеспечивают естествен­ное освещение и искусственные источники света со спек­тральной характеристикой, близкой к солнечной. Для создания цветовых контрастов применяют монохромати­ческий свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.

8. Все элементы осветительных установок — светиль­ники, групповые щитки, понижающие трансформаторы, осветительные сети — должны быть достаточно долго­вечными, электробезопасными, а также не должны быть причиной возникновения пожара или взрыва. Обеспечение указанных условий достигается применением зануления или заземления, ограничением на­пряжения для питания местных и переносных светиль­ников до 42 В.

Важное значение имеет правильная организация эксплуатации осветительных устройств, которая предусматри­вает систематическую очистку окон, световых фонарей и светильников от загрязнения, своевременную замену перегоревших ламп в светильниках. А также текущий и профилактический ремонт оборудования, соблюдение общих санитарных правил в помещениях и на территории, прилегающей к зданиям, регулярную побелку и окраску стен и потолков помещений в светлые тона. Для. повышения равномерности естественного осве­щения больших цехов (литейных, механосборочных) осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и производственного оборудова­ния способствует созданию равномерного распределения яркостей в поле зрения.

В процессе эксплуатации осветительных установок не­обходимо следить за поддержанием постоянного напряжения и устранять причины, вызывающие потери или колебания напряжения. Контрольные измерения освещенности должны проводиться не реже одного раза в три месяца.

Освещенность и эксплуатация осветительных систем контролируется на предприятиях ведомственными органами надзора.

Дата добавления: 2014-01-07