2.4.1. Естественное освещение

Естественное освещение имеет важное физиолого-гигиеническое значение для работающих. Оно благоприятно воздействует на органы зрения, стимулирует физиологические процессы, повышает обмен веществ и улучшает развитие организма в целом. Солнечное излучение согревает и обеззараживает воздух, очищает его от возбудителей многих болезней (например, вируса гриппа). Кроме того, естественный свет имеет и важное психологическое значение, создавая у работающих ощущение непосредственной связи с окружающей средой.

Естественному освещению свойственны и недостатки: оно не постоянно в различное время дня и года, в различную погоду; неравномерно распределяется по площади производственного помещения; при неудовлетворительной его организации может вызывать ослепление органов зрения.

На уровень освещенности в помещении при естественном освещении влияют следующие факторы: световой климат; площадь и ориентация световых проемов; степень чистоты стекла в световых проемах; окраска стен и потолка помещения; глубина помещения; наличие предметов, закрывающих окно как внутри так и снаружи помещения.

Поскольку естественное освещение непостоянно на протяжении дня, количественная оценка этого вида освещения проводится по относительному показателю – коэффициенту естественного освещения (КЕО):

КЕО = (Евн/Ен) *100%, (2.17)

где Евн – освещенность, создаваемая светом неба в некоторой точке внутри помещения; Ен – освещенность горизонтальной поверхности, создаваемая в то же время снаружи светом полностью открытого небосвода.

Нормируемые значения КЕО определены СНиП II-4-79 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования».

Одним из основных параметров, определяющих КЕО, является размер объекта различия, под которым понимают рассматриваемый предмет или же его часть, а также дефект, который необходимо обнаружить.

При расчете естественного освещения определяют площади световых проемов (окон, фонарей) для обеспечения нормируемого значения КЕО.

Расчет площади окон при боковом освещении и площади фонарей при верхнем освещении производится по следующим отношениям:

При боковом освещении:

. (2.18)

При верхнем освещении:

, (2.19)

где е_н – КЕО по нормам; S₀ S_ф S_п – площади окон, фонарей и пола соответственно; h₀ и h_ф – световые характеристики окна и фонаря (ориентировочно принимается для окон 8…15, для фонарей 3…5); Z – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, принимается в пределах 1..1,5; Кз – коэффициент запаса принимается 1,5…2; r₁ r₂ – коэффициенты учитывающие повышение КЕО от отраженного освещения, r₁=1,5…3; r₂=1,1…1,4; τ₀ – общий коэффициент светопропускания определяется по таблицам, приведенным в нормативных документах.

2.4.2. Искусственное освещение

Искусственное освещение предусматривается во всех производственных и бытовых помещениях, где недостаточно естественного света, а также для освещения помещений в темный период суток. При организации искусственного освещения необходимо обеспечить благоприятные гигиенические условия для зрительной работы и одновременно учитывать экономические показатели.

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей в производственных помещениях регламентируется СНиП II-4-79 и определяется в основном характеристикой зрительной работы.

В качестве источников искусственного освещения широко используются лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания относятся к тепловым источникам света. Под действием электрического тока нить накаливания (вольфрамовая проволока) нагревается до высокой температуры и излучает поток лучистой энергии. Эти лампы характеризуются простотой конструкции и изготовления, относительно низкой стоимостью, удобством эксплуатации, широким диапазоном напряжений и мощностей. Вместе с преимуществами им присущи и существенные недостатки: большая яркость (ослепляющее действие); низкая световая отдача (7-20 лм/Вт); относительно малый срок эксплуатации (до 2,5 тыс. ч ); преобладание желто-красных лучей по сравнению с естественным светом; высокая температура нагрева (до 140°С и выше), что делает их пожароопасными.

Лампы накаливания используются, как правило, для местного освещения, а также для освещения помещения с временным пребыванием людей.

Газоразрядные лампы в результате электрического разряда в среде инертных газов и паров металла и явления люминесценции излучают свет оптического диапазона спектра.

Основным преимуществом газоразрядных ламп является их экономичность. Световая отдача этих ламп составляет 40-100 лм/Вт, что в 3-5 раз превышает световую отдачу ламп накаливания. Срок эксплуатации до 10 тыс. ч.; а температура нагрева (люминесцентные) – 30-60°С. Кроме того, газоразрядные лампы обеспечивают световой поток практически любого спектра путем подбора соответствующих инертных газов, паров металлов, люминофора. Так, по спектральному составу видимого света выпускают люминесцентные лампы: дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной передачей цветов (ЛДЦ), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ), белого (ЛБ) и др.

Основным недостатком газоразрядных ламп является пульсация светового потока, которая может обусловить возникновение стробоскопического эффекта. В результате такого эффекта искажается зрительное восприятие передвигающихся и вращающихся предметов, что может увеличить опасность травматизма. К недостаткам этих ламп можно также отнести сложность схемы включения, шум дросселей, значительное время между включением и зажиганием ламп, относительную дороговизну.

Кроме газоразрядных ламп, для освещения промышленность выпускает лампы специального назначения: бактерицидные, эритемные.

Основными характеристиками источников искусственного освещения являются: номинальное напряжение питания, В; электрическая мощность лампы, Вт; световой поток, лм; световая отдача, лм/Вт; срок эксплуатации; спектральный состав света; стоимость.

Светильники

Светильники – это световой прибор, состоящий из источника свет (лампы) и осветительной арматуры. Осветительная арматура перераспределяет световой поток лампы в пространстве или преобразует её свойства (изменяет спектральный состав излучения), предохраняет глаза рабочих от слепящего действия ламп. Кроме того, она защищает источники света от влияния пожаро- и взрывоопасной, химически активной окружающей среды, механических повреждений, грязи, атмосферных осадков.

По светораспределению светильники подразделяются на пять классов света: прямого; преимущественно прямого; рассеянного; преимущественно отраженного; отраженного.

По конструктивному исполнению светильники подразделяются на: открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывобезопасные. По назначению светильники могут быть общего и местного освещения.

Проектирование систем искусственного освещения

При проектировании искусственного освещения необходимо решить следующие вопросы:

1. Выбрать тип источника света (где температура воздуха меньше чем +10°С и напряжение меньше 90% от номинального напряжения - лампы накаливания, в других случаях – люминесцентные лампы).

2. Выбрать систему освещения – общая, местная, комбинированная. Более экономичная система комбинированного освещения, система общего освещения более гигиенична.

3. Выбрать тип светильника – с учетом загрязнения воздушной среды, взрывопожаробезопасности.

4. Произвести распределение светильников и определить их количество.

5. Определить нормирование освещения на рабочем месте – от характера выполняемой работы, системы освещения, источников света.

Методы расчета искусственного освещения

Для расчета искусственного освещения используют в основном три метода: светового потока, точечный и удельной мощности.

Метод светового потока используют для расчета общего равномерного освещения горизонтальной поверхности. Этот метод позволяет учесть как прямой световой поток от светильников, так и отраженный от стен и потолка. Световой поток лампыопределяется по формуле:

, (2.20)

где Е – нормированная освещенность, лк; S – площадь освещаемого помещения, м²; k_з – коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности в результате старения и загрязнения ламп (1,3-1,8); Z – коэффициент неравномерности освещения (1,1-1,5); N – количество светильников; n – количество ламп в светильнике; η – коэффициент использования светового потока.

Коэффициент η определяется по светотехническим таблицам в зависимости от показателя помещения i, коэффициента отражения стен и потолка. Показатель помещения i определяется по формуле:

, (2.21)

где А и В – длина и ширина помещения, м; Н_Р – высота светильника над рабочей поверхностью, м.

По полученному в результате расчета световому потоку лампы по таблице выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют электрическую мощность всей осветительной установки.

Точечный метод используется для расчета локализованного и комбинированного освещения, освещения наклонных плоскостей и для проверки расчетов равномерного общего освещения, когда отраженным световым потоком можно пренебречь (рис 2.8).

Рис. 2.8. Схема для расчета освещенности точечным методом

В основу расчета точечным методом положено уравнение, связывающее освещенность и силу света:

, (2.22)

где – сила света в направлении от источника на заданную точку поверхности; r – расстояние от светильника до расчетной точки; α – угол между нормалью рабочей поверхности и направлением светового потока на источник.

Вводим коэффициент запаса к и заменяем r на , тогда

. (2.23)

Значение силы света приводится в светотехнических справочниках.

Метод удельной мощности считается наиболее простым, однако и наименее точным, поэтому его применяют только при приближенных расчетах. Этот метод позволяет определить мощность каждой лампы Рл, Вт для создания в помещении нормируемой освещенности

, (2.24)

где - удельная мощность, Вт/м² (принимается по справочникам для помещений данной отрасли); S - площадь помещений, ;N - число ламп в осветительных установках.

Эксплуатация осветительных установок

Надежность и эффективность естественного и искусственного освещения зависит от своевременности и тщательности их обслуживания. Загрязнение стекла световых отверстий, ламп и светильников может снизить освещенность помещений в 1,5 - 2 раза. Поэтому окна необходимо мыть не реже двух раз в год для помещений с незначительным выделением пыли и не реже четырех раз - при значительном выделении пыли. Периодичность чистки светильников – 4 - 12 раз в год (в зависимости от характера запыленности производственных помещений).

Периодически, не реже одного раза в год, необходимо проверять уровень освещенности в контрольных точках производственного помещения. Основной прибор для измерения освещенности - люксметр.