Производственное освещение

4.4.1. Общие понятия

Глаз человека лучше всего приспособлен к естественному ос­вещению. При недостаточном естественном освещении или при его отсутствии применяют осветительные установки, которые обеспечивают возможность нормальной жизни и деятельности людей. Более того, искусственное освещение решает ряд задач, вообще недоступных естественному освещению. От особенно­стей устройства искусственного освещения, кажущихся иногда незначительными, во многом зависят и производительность тру­да, и безопасность работы, и сохранность зрения, и архитектур­ный облик помещения.

Производственное освещение - это такая система естественно­го и искус-ственного освещения, которая позволяет работающим нормально осуществ-лять определенный технологический процесс.

Рационально устроенное освещение - один из показателей высокого уровня культуры труда, неотъемлемая часть эргономи­ки и производственной эстетики. Положительное влияние пра­вильно решенной системы освещения на производительность труда и его качество в настоящее время не вызывает сомнения. Так, солнечное освещение увеличивает производительность тру­да до 10%, а создание рационального искусственного освеще­ния - до 13%, при этом в ряде производств брак снижается до 20-25%. Рациональное освещение обеспе-чивает психологический комфорт, способствует уменьшению зрительного и общего утом­ления, снижает опасность производственного травматизма.

4.4.2. Основные светотехнические понятия и характеристики

Нагретые тела излучают в пространство лучистую энергию, представ-ляющую собой электромагнитные колебания.

К световому излучению относятся электромагнитные колеба­ния, спектр которых определяется длиной волны λ от нескольких мкм (инфракрасные лучи) до сотых долей мкм (ультрафиолето­вые лучи).

Видимая часть спектра лежит в пределах λ = 380-780 мкм. Ви­димый цвет и чувствительность глаза к излучению зависят от длины волны.

Производственное освещение характеризуется количествен­ными и качественными показателями.

К количественным показателям относятся основные светотех­нические величины: световой поток, сила света, освещенность и яркость.

Основная величина, характеризующая источник излучения видимого света, - световой поток Ф (мощность лучистой энер­гии), оценивается глазом по произведенному ею световому ощу­щению, измеряется в люменах (лм).

1 лм - световой поток, излучаемый с поверхности абсолютно черного тела

S = 0,5305 м² при температуре затвердевания плати­ны.

Например, карманный фонарик излучает световой поток 6-10 лм, лампа накаливания Б -100Вт - 1350 лм.

Пространственная плотность светового потока используется для характеристики распределения светового потока.

Сила света I — пространственная плотность светового потока, определя-емая отношением светового потока Ф к телесному углу ω с вершиной в точке расположения светильника, в пределах ко­торого равномерно распределен этот поток. Единица силы света - кандела (кд):

I = ,

где I - сила света, кд, Ф - световой поток, лм, ω - телесный угол, стер (стерадиан).

1 кд - сила света источника, испускаемая с площади 1/(6 10⁵)м², перпендикулярной к этому сечению направлений, при температуре затвер-девания платины.

Телесный угол ( ω ) - часть пространства, ограниченного кону­сом, имеющим вершину в центре сферы и опирающимся на ее поверхность.

Телесный угол определяется отношением площади (S), кото­рую конус вырезает на поверхности сферы к квадрату радиуса (r) этой сферы, измеряется в стерадианах (Ср.), т.е. когда S = r² = 1

ω =

I - величина векторная, распределение силы света источника по различным направлениям представляется радиус-векторами, длины которых определяют модуль I в направлении вектора. Концы векторов соединяют плавной кривой, называемой кривой силы света.

Например, для потолочного светильника I при угле падения 5° составляет 130 кд, при угле 30° - 90 кд.

Освещенность (Е) - поверхностная плотность светового пото­ка. Освещен-ность определяется отношением светового потока, падающего на поверхность к площади этой поверхности и изме­ряется в люксах (лк).

Связь между Ф и Е

E = ,

где S - освещаемая поверхность, м², Е - освещенность, лк, Ф - световой поток, лм.

1 лк - освещенность поверхности в 1 м² при световом потоке в 1 лм.

Освещенность характеризует поверхностную плотность све­тового потока.

Например, в ясный летний день освещенность поверхности земли 80-90 тыс. лк, в пасмурный день - 5 тыс. лк.

Светимость М - оценивает плотность светового потока, излу­чаемого светящейся поверхностью

М = ,

где S - светящаяся поверхность.

Яркость поверхности В — светотехническая величина, непо­средственно воспринимаемая глазом, определяется выражением

B = ,

где S - светящаяся поверхность, α - угол между нормалью к по­верхности и направлением I к сетчатке глаза.

Яркость источников света необходимо учитывать при оценке качества освещения. Яркость для внутреннего освещения - 0,5 ‧ 10⁴ кд/м², для наружного — 3 ‧ 10⁴ кд/м², слепящая яркость - 6 ‧ 10⁴ кд/м². Гигиенически приемлемой считается яркость до 5000 кд/м².

Фон - поверхность, прилегающая к объекту различения, на котором он рас-сматривается.

При коэффициенте отражения ρ > 0,4 фон считается светлым, при ρ = 0,2 - 0,4 - средним и темным - при ρ < 0,2.

Коэффициент отражения определяется отношением световых потоков, отраженного и падающего

ρ =

Контраст объекта различается с фоном и определяется по формуле:

К = ,

где К – контраст объекта различения с фоном, В_о – яркость объекта различения (кд/м²), В_Ф – яркость фона ( кд/м²).

Контраст объекта различения при К > 0,5 считается большим (объект и фон резко различаются по яркости), при К = 0,2 — 0,5 считается средним (объект и фон заметно различаются по ярко­сти), при К < 0,2 считается малым (объект и фон мало различают­ся по яркости).

Показатели ослепленности - критерий оценки слепящего дей­ствия, создава-емого осветительной установкой, определяется вы­ражением

Р = (S - 1)1000,

где Р - показатель ослепленности, S - коэффициент ослепленно­сти, определя-емый отношением видимости объекта наблюдений при экранировании блест-ких источников света (V₁) к видимости объекта наблюдения при наличии блест-ких источников в поле зрения (V₂).

Видимость (V) - характеристика способности глаза воспри­нимать объект. Определяется числом пороговых контрастов, в контрасте объекта с фоном.

Коэффициент пульсации освещенности (K_E)- это критерии глубинных колебаний освещенности в результате изменений во времени светового потока

K =

где Е_тaх, Е_тiп, Е_ср - максимальное, минимальное, среднее значе­ния освещен-ности за период колебаний.

Показатель дискомфорта - характеристика качества освещения, которая определяется степенью дополнительной напряженности зрительной работы, вызываемая резким различием яркостей одно­временно видимых поверхностей в освещенном помещении.

Качественным показателем, определяющим условия зритель­ной работы, является фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослепленности, показатель дискомфорта.

4.4.3. Системы производственного освещения

При освещении производственных помещений используется естественное - за счет солнечного излучения (прямого и диффуз­ного рассеянного света небо-свода), искусственное - за счет ис­точников искусственного света, и совмещен-ное освещение.

Естественное освещение имеет широкий спектральный состав, включая ультрафиолетовый, высокую диффузность, однако, оно зависит от погодных условий, изменяется по времени, возможно тенеобразование и ослепление при ярком свете.

Естественное освещение подразделяют на боковое (одно- и двухстороннее), осуществляемое через световые проемы в на­ружных стенах; верхнее - через световые фонари, проемы в кровле и перекрытиях; комбинированное – сочета-ние верхнего и бокового освещения.

Искусственное освещение может быть общим (равномерным или локали-зованным) и комбинированным (общее и местное).

По функциональному назначению искусственное освещение подраз-деляется на рабочее, аварийное и специальное (которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.).

Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормаль­ной работы и является обязательным для всех производственных помещений.

Аварийное освещение устраивается для продолжения работы в помещениях, где отключение рабочего освещения может при­вести к пожарам, взрывам, отравлениям и др. Минимальная ос­вещенность рабочих поверхностей должна составлять 5% от нор­мируемой рабочей освещенности, но не менее 2 лк.

Эвакуационное освещение предназначено для эвакуации людей из произ-водственных помещений при авариях или отключении ра­бочего освещения. Оно организуется в опасных для прохода людей местах: на лестничных клет-ках, вдоль основных проходов произ­водственных помещений, в которых рабо-тают более 50 человек. Минимальная освещенность на полу должна составлять в помеще­ниях не менее 0,5 лк, на открытых территориях - не менее 0,2 лк.

Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Наименьшая освещен­ность 0,5 лк.

Сигнальное освещение применяется для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности, либо на безо­пасный путь эвакуации.

Бактерицидное облучение (освещение) создается для обезза­раживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания. Наи­большей бактерицидной способностью обладают ультрафиолето­вые лучи длиной волны 254 -257 нм.

Эритемное облучение создается в помещениях, где недостаточ­но солнеч-ного света (северные районы, подземные сооружения). Максимальное эритем-ное воздействие оказывают электромагнит­ные лучи с длиной волны 297 нм. Они стимулируют обмен ве­ществ, кровообращение, дыхание и другие функ-ции человека.

4.4.4. Требования к производственному освещению

Основное требование к производственному освещению - соот­ветствие ги-гиеническим нормативам. Увеличение освещенности рабочей поверхности до определенного предела повышает остроту зрения, т.е. способность глаз раз-дельно воспринимать две точки, расположенные на некотором расстоянии одна от другой. От уров­ня освещенности зависит устойчивость ясного видения, которая особенно сильно возрастает при увеличении освещенности до 130- 150лк, повышается также и скорость различения предметов, осо­бенно при увеличении освещенности до 400-500 лк. Одновременно возрастают общие возможности органов зрения и длительность выполнения работ, требующих большой точности и зрительного контроля, повышается производительность труда.

Большую роль играет рациональное направление световых по­токов. Равномерность освещения рабочих поверхностей и помеще­ния в целом достигается таким размещением светильников, при котором на рабочих поверх-ностях должны отсутствовать резкие тени, так как они создают неравномерное распределение яркости, искажают форму и размеры объектов и вызывают утомление зре­ния. Подвижные тени, кроме того, способствуют возникновению травм. Однако нежелательно и полностью рассеянное, бестеневое освещение, так как при этом плохо различаются рельефные детали. Яркость освещения рабочей поверхности и окружающего про­странства должна распределяться по возможности равномерно, так как при переходе взгляда с ярко освещенной поверхности на слабо освещенную и наоборот глаз должен адаптироваться, что вызывает его утомление. Адаптация глаза зависит от соотношений яркостей рассматриваемых поверхностей или (при переходе работника из одного пространства в другое) от соотношения яркостей освеще­ния разных пространств. При переходе в плохо освещенное помеще­ние адаптация длится 50-60 мин, а при переходе в сильно освещенное помещение - 8-10 мин. Равномерному распределению яркости способствует светлая окраска потолка, стен, оборудования.

Освещение должно обеспечивать необходимый спектральный состав света для правильной цветовой передачи. Правильную цветопередачу создает естественное освещение и искусственные источники света со спектральной характеристикой, близкой к ес­тественному освещению. Кроме того, к искусственному освеще­нию выдвигается ряд дополнительных требований:

· постоянство освещенности во времени, для чего ограничива­ют частоту изменения напряжения в сети рабочего освещения, используют светильники с жесткой подвеской для уменьше­ния их раскачивания;

· надежность, бесперебойность и длительность работы светиль­ников в усло-виях данной среды;

· пожарная и электрическая безопасность осветительных уст­ройств;

· удобство управления осветительными устройствами;

· стоимость установки и эксплуатации осветительных устройств.

4.4.5. Естественное освещение и его регулирование

Освещенность, создаваемая естественным дневным светом, изменяется в чрезвычайно широких пределах, что обусловлено временем дня, сезоном года, наличием облачности или осадков, а также географическим расположением местности. В пределах Российской Федерации в ясный день полуденная освещенность колеблется от 4 000 (в декабре) до 30 000 лк (в июне).

Поэтому естественное освещение помещений нельзя характе­ризовать абсолютной величиной освещенности. Основным пока­зателем нормирования освещенности является коэффициент ес­тественной освещенности (КЕО). Этот коэффициент равен отношению естественной освещенности Е_вн, создаваемой в неко­торой точке внутри помещения естественным светом небосвода, к значе-нию наружной горизонтальной освещенности Е_нар и выра­жается в процентах.

КЕО = Е _н = ,

где Е_вн и Е_нар - соответственно освещенность внутри и снаружи здания естес-твенным светом небосвода.

Для создания естественной освещенности в зданиях служат окна, а также световые проемы и фонари на крыше. Естественное освещение может быть боковым (через окна), верхним (через све­товые проемы и фонари на крыше) или комбинированным.

Характерный разрез помещения — поперечный разрез посере­дине помеще-ния, плоскость которого перпендикулярна к плоско­сти остекления световых проемов (при боковом освещении) или в продольной оси пролетов помещения. В характерный разрез помещения должны попадать участки с наибольшим количеством мест, а также точки рабочей зоны, наиболее удаленные от свето­вых проемов.

Нормы освещенности и значения КЕО при естественном и со­вмещенном освещении приведены в соответствующих СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Там же приве­дены все необходимые для расчетов естественного освещения формулы и значения коэффициентов.

4.4.6. Искусственное освещение

При выполнении зрительных работ в условиях производства к наиболее важным функциям зрения относятся:

• контрастная чувствительность - способность различать ми­нимальные уровни яркости объекта и фона;

• острота зрения - способность различать две точки, видимые под раз-ными углами (при нормальной остроте зрения угол различения составляет 1°);

• скорость зрительного восприятия - способность различить отдельные детали за короткий период времени;

• устойчивость ясного видения - способность сохранять устойчивое изо-бражение детали;

• цветоощущение — способность органа зрения различать цвета;

• зрительная адаптация - способность органа зрения приспосабливаться к различению объектов в условиях изменяющегося освещения;

• световая адаптация - приспособление органа зрения при увеличении яркости (время адаптации 5-10 мин);

• темновая адаптация - приспособление органа зрения при уменьшении яркости (время адаптации от 30 мин до 2 ч).

Недостаточная освещенность, частые и резкие перепады ее в по­ле зрения, спектральный состав, несоответствующий естественному свету, пульсации светового потока приводят к напряжению зрения и вызывают утомление свето-воспринимающего и двигательного аппарата глаз, в результате чего развива-ются такие состояния, как:

• астенопия, характерными признаками которой являются неяс­ное видение, ломота и боль в области глазниц, головная боль, быстрая утомляемость. При длительной работе астенопия приводит к спазму аккомодации и возникающей при этом ложной близорукости;

• профессиональная близорукость (обычно не более 3,0 диоп­трий), частота появления которой зависит от степени зрительного напряжения, его непрерыв-ности и длительности;

• профессиональный нистагм - быстро повторяющиеся движения глазных яблок, дрожание век, головы, ухудшение самочувствия в результате работы при недостаточной освещенности.

Для обеспечения нормальной работы органа зрения производ­ственное освещение нормируется в зависимости от вида освеще­ния (естественное, искусственное - общее или комбинированное, совмещенное) и разряда зри-тельной работы.

Разряд зрительной работы определяется характеристикой зри­тельной работы: (См. табл. 4.1 и 4.2).

4.4.7. Нормирование искусственного освещения

Нормы освещенности должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95 в зависимости от характера выпол­няемой зрительной работы и принятой системы освещения.

Нормированные значения освещенности в люксах, отличаю­щиеся на одну ступень, следует принимать по шкале: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2;3; 5; 7; 10; 20; 30; 50; 75;100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 4500; 5000.

В табл. 4.1 приведены нормы для газоразрядных источников света. При использовании ламп накаливания норму следует сни­жать по шкале освещен-ности:

а) на одну ступень при системе комбинированного освещения, если норми-руемая освещенность составляет 750 лк и более;

б) на одну ступень при системе общего освещения для разрядов 1-V, VII, при этом освещенность от ламп накаливания не должна пре­вышать 300 лк; в) на две ступени при системе общего освещения для разрядов VI и VIII.

Освещенность, указанная для системы комбинированного ос­вещения, является суммой освещенности от общего и местного освещения.

Продолжение таблицы 4.1.

Окончание таблицы 4.1.

При расстоянии от объекта различения до глаз работающего более 0,5 м разряд работ устанавливается с учетом углового раз­мера объекта различения, определяемого отношением наименьше­го размера объекта различения к расстоянию от этого объекта до глаз работающего (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Классификация зрительной работы при h > 0,5 м

Разряд зрительной работы	Пределы отношения
I	Менее 0,3•10^-3
II	От 0,3 • 10^-3до 0,6•10^-3
Ш	Св..0,6 • 10^-3до 1•10^-3
IV	Св.1 • 10^-3до 2• 10^-3
V	Св.2•10^-3до 10•10^-3
VI	Св.10•10^-3

4.4.8. Выбор ламп и светильников

В качестве источников света в производственных помещениях применяют лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания общего назначения

В осветительных установках производственных зданий при­меняются лампы накаливания многих типов.

Конструктивно лампы накаливания состоят из колбы шароконусной или грибовидной формы, в которую заварена гребешковая ножка со смонтирован-ным на ней вольфрамовым телом нака­ла (рис. 4.6).

Некоторые общие их отличительные особенности: это относи­тельно невысокая световая отдача (показатель экономичности энергопотребления от 7 до 22 лм/Вт); небольшая продолжитель­ность горения(1-2 тыс. час); сильное влияние напряжения на срок службы (на каждые 5% изменения напряжения продолжительность горения ламп изменяется на ±50%); заметное влияние напряжения на световой поток (изменение напряжения на 5% соответствует изменению светового потока на ±1,5%); повышение потребляемой мощности на 8% приводит к росту силы тока на 3%.

По назначению лампы накаливания классифицируют на лам­пы общего назначения и лампы специального назначения (для сигнализации, транспортные, метрологические и др.).

Рис.4.6. Конструкция ламп накаливания с цоколями различного типа: с L – полная длина лампы; H – высота светового центра; D – диаметр лампы; d – диаметр с цоколями

Наибольшее распространение имеют лампы накаливания об­щего назна-чения, изготовляемые на напряжения 127 и 220 в, мощность от 15 до 1500 Вт. Световая отдача их лежит в пределах от 7 (15 Вт) до 19,7 лм/Вт (1500 Вт), продолжительность горения 1 тыс. ч.

Выпускаются также лампы общего назначения, рассчитанные на напряжения 127 - 135 и 220 - 235 В. Продолжительность го­рения ламп при низших значениях напряжения на пределе со­ставляет 2,5 тыс. ч, при высшем – 1 тыс. час.

В сетях малого напряжения (36 и 12 В) используются лампы мощностью от 15 до 100 Вт.

Следует отметить, что продолжительность горения лампы при номинальном напряжении должна быть не менее 700 ч. Отноше­ние светового потока каждой лампы, измеряемого после 750 ч го­рения при расчетом напряжении к начальному, приводится ниже (табл. 4.3).

В последнее время широкое распространение получили лампы накаливания, колбы которых покрыты отражающим белым диф­фузным слоем и зеркальным, мощностью от 115 до 1000 Вт. Про­должительность горения ламп всех указанных типов 1 тыс. ч, световая отдача лежит в пределах 10-15,5 лм/Вт.

Все большее распространение в разных областях осветитель­ной техники получают галогенные лампы накаливания.

Таблица 4.3

Дата добавления: 2014-01-07