Федеральное агентство по образованию Пермский государственный технический университет Кафедра безопасности жизнедеятельности

ОЦЕНКА ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ РАБОЧИХ МЕСТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Методические указания к учебно-исследовательской

лабораторной работе

Пермь 2005 

Составители:  В.Ф.Коротаев, Н.И.Захаров

УДК 331.434: 331.103.34(076.5)

Оценка искусственного освещения рабочих мест производственных помещений: Метод. указания по выполнению учебно-исслед. лаборат. работы/ сост.: В.Ф.Коротаев, Н.И.Захаров; Пермский государственный технический университет. Пермь, 2005. 21 с.

Приведены необходимые сведения об основных светотехнических величи-нах, системах производственного освещения, нормировании освещенности, при-борах и методах контроля освещенности, устройстве лабораторного стенда и по-рядке выполнения работы.

Работа позволяет познакомиться с системами производственного освеще-ния, нормативными документами и методом определения величины освещен-ности.

Таблиц 10, Иллюстраций 2, Библиогр.: 7 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, доцент А.Д. Овсянкин

 Пермский государственный

технический университет,

2005

Цель работы.

1. Ознакомление с основными светотехническими единицами и понятиями.

2. Изучение нормирования освещенности и принципов использования норм.

Изучение работы люксметра и способов измерения освещенности рабочих поверхностей.

3. Определение соответствия фактической (измеренной) и нормируемой ос-вещенности, (могут использоваться для оценки условий труда), а также выбор требуемой освещенности (местной и комбинированной),

4. Изучение влияния характеристик источников света на величину освещен-ности

1  ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Общие сведения

Свет оказывает существенное влияние на жизнедеятельность человека и результаты вы­полняемой им работы. Около 90 % всех сведений об окружающем мире человек получает за счет зрения. Существующие условия производства вызывают повышенное напряжение зрительного анализатора человека. Одной из сторон предупреждения зрительного и общего утомления, создания благоприят-ных условий для безопасной трудовой деятельности человека является организа-ция хорошей освещенности.

Освещение должно быть гигиенически рациональным, т.е. обес­печивать достаточную освещенность рабочих поверхностей, постоян­ство равномерной ос-вещенности во времени, равномерное распределе­ние яркости в окружающем пространстве и отсутствие слепящего дей­ствия.

В тех случаях, когда естественного освещения в производственных помеще-ниях оказываются недостаточным для выполнения работы в течение всего рабо-чего дня, к нему добавляют искусственное освещение (совмещенное освещение). На ряде предприятий, где по технологическим или иным причинам полностью отсутствует естественное освещение, работа осуществляется только при искусст-венном освещении. Такая подмена естественного освещения предъявляет повы-шенные требования к организации искусственного освещения.

Назначение осветительной установки искусственного ос­вещения — обеспе-чить возможность проведения нормальной и безопасной работы, а также и эва-куации из помещения людей в случае аварии рабочего освещения.

Считают, что неудовлетворительное освещение служит прямой причиной примерно 5 % и косвенной причиной 20 % несчастных случаев.

Увеличение освещенности рабочей поверхности улуч­шает видимость объ-ектов за счет повышения их ярко­сти и увеличивает скорость различения деталей, что ска­зывается на росте производительности труда. Так, при выполнении опера-ции точной сборки, увеличение осве­щенности с 150 до 1000 лк позволяет полу-чить повыше­ние производительности труда до 25% и, даже при вы­полнении ра-бот малой точности, не требующих большо­го зрительного напряжения, увели-чение освещенности рабочего места повышает производительность труда на 2—3%. При хорошем освещении устраняется напряжение глаз, облегчается разли­че-ние обрабатываемых изделий, ускоряется темп работы.

Понижение освещенности ведет к снижению производительности труда, причем не только ручного, но и умственного, требующего напряжения памяти, логического мышления. Например, снижение освещенности на величину до 50 % от нормативного значения может привести к зрительному утомлению и снижению производительности труда на 3...10 % с одновременным ростом брака продукции.

Для искусственного освещения в настоящее время исполь­зуют несколько видов источников света. Основными из них являются лампы накаливания и лю-минесцентные (иногда их называют разрядными) лампы.

Лампы накаливания представляют собой источники света, несовершен-ные как по экономичности, так и по спектру из­лучения: низкая све­товая отдача (для ламп общего назначения она состав­ляет 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. Они искажают цве-топередачу, поэтому их не применяют при работах, требующих раз­личения цве-тов. К достоинствам можно отнести простоту в изготов­лении и включении в сеть, они загораются сразу, безинерционны (нечувствительны к частоте тока) и т.п.

Люминесцентные лампы имеют большую световую отдачу (до 110 лм/Вт), повышенный срок службы (до 15000 часов), более совершенный спектральный состав света, позволяющий улучшить освещение рабочих мест, где требуется раз-личение цвета или мелких деталей, имеющих небольшое различие в цвете с фо-ном. К существенному не­достатку можно отнести безинерционность излучения разрядных ламп, которая приводит к появлению пульсаций светового потока. При рассмотрении быстро движущихся или вра­щающихся деталей возникает стробо-скопический эффект, который проявляется в иска­жении зрительного восприятия объектов различения (вместо одного предмета видны изображения несколь­ких, искажаются направление и скорость движения). Пульсация светового потока ухудшает условия зритель­ной работы, а стробоскопический эффект ведет к уве­личению опасности травматизма и делает невозможным успешное выполнение ряда производственных операций. Для стабилизации светового потока газораз-рядных ламп необходимо применять двух- и трехфазное вклю­чение в сеть или последовательно включать балластное, емкостное или индуктивное сопротив-ление. Например, снижение коэффициента пульсации освещенности люминес-цент­ных ламп с 55 до 5% (при трехфазном включении) приводит к уменьшению утомления и повышению производительности труда на 15% для работ высокой точ­ности.

Основные требования к освещению изложены в нормативной документа-ции, которая допускает применение двух систем освещения: общего и ком­би-нированного.

Общее освещение достигается при располо­жении светильников в верхней зоне по всему помещению, как правило, одного типа и одинаковой мощности. Оно предназначено для освещения всего рабочего по­мещения и подразделяется на об­щее — равномерное (при равномерном распре­делении светового потока по площади без учета расположения оборудова­ния) и общее — локализованное (при распре­делении светового потока с учетом расположения рабо­чих мест).

Система общего освещения мо­жет быть рекомендована в помещениях, где по всей пло­щади выполняются однотипные работы (в литейных, сборочных це-хах), а также в административных, контор­ских, складских помещениях и т.п. Если рабочие места сосредоточены на отдельных участках, например у конвейеров, разметочных плит, целесообразно, размещать светильники общего освещения ло-кализовано.

При выполнении точных зрительных работ (слесарные, то­карные, фрезер-ные, контрольные операции и т. д.) там, где оборудование создает глубокие, рез-кие тени или ра­бочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильо-тинные ножницы, монитор) рекомендует­ся применять систему комбинированного освещения.

Комбинированное освещение - когда помимо светильников об­щего осве-щения устанавливаются дополнительно светильники местного освещения.

Местное освещение — освещение, создаваемое светильниками, располо-женными на рабочих местах и концентрирующих световой поток непосредст-венно в рабочую зону.

Применение одного мест­ного освещения внутри помещений запреща-ется.

Так, например, абсолютное большинство рабочих мест и работ, выполня-емых на металлорежущих станках, требуют создания освещенности от 700 до 2000 лк, что экономически выгоднее достичь комбинированным освещением, хотя в гигиеническом плане предпочтительнее одна система общего освещения, обеспечивающая высокую равномерную освещенность по всему помещению.

Для исключения частой переадаптации зре­ния из-за неравномерной осве-щенности в помещении при системе комбинированного освещения необходимо, чтобы светильники общего освещения создавали не ме­нее 10% нормированной комбинированной освещенности.

Безопасность труда человека в значительной степени определяется ско-ростью зрительной оценки окружающей обстановки, которая определяется через такие физиологические функции органов зрения человека, как адаптация и аккомодация.

Под адаптацией понимают способность органов зрения приспосабливаться к различению предметов при изменении уровней освещенности. Различают све-товую и темновую адаптации. Под световой адаптацией понимают процесс прис-пособления органов зрения к увеличению освещенности. Темновая адаптация — процесс приспособления органов зрения к уменьшению освещенности.

Величина освещенности должна быть постоянной во времени. Колебания освещенности, вызванные резким изменением напряжения в сети, имеют боль-шую амплитуду, каждый раз вызывая переадаптацию глаза, что приводит к зна-чительному утомлению. Например, постоянной переадаптации зрения требует труд водителя в темное время суток.

Аккомодация — способность органов зрения сохранять устойчивое разли-чение предметов, расположенных на различных расстояниях от органов зрения.

1.2.  Основные термины и определения

Производственное освещение характеризуется количественными и качест-венными показателями. К первым относят основные светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность и яркость.

1. Световой поток (F) — часть лучистой энергии с длинами волн 0,38…0,77 мкм, воспринимаемая глазом как свет. За единицу светового потока принят 1 люмен (лм).

2. Сила света (I) — пространственная плотность распространяющегося светового потока. За единицу измерения принята 1 кандела (кд). Силу света в 1 канделу создает световой поток в 1 лм, равномерно распределенный в телесном угле в 1 стерадиан (угол равен 65⁰32’).

3. Освещенность (E) — плотность светового потока на освещаемой поверх-ности. За единицу освещенности принят 1 люкс (лк). Освещенность в 1 лк соз-дается световым потоком в 1 лм равномерно распределенным на площади в 1 м².

4. Яркость (L) — сила света, испускаемая (отражаемая) единицей поверхности в направлении глаза наблюдателя. За единицу яркости принята 1 кандела на 1 м².

5. Коэффициент отражения — отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее потоку. Может выражаться в долях или процентах.

6. Объект различения — рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, который требуется различать в процессе работы. Например, при чте-нии — толщина линий букв, при проведении измерений — размер толщины ли-нии градуировки шкалы прибора и т.п.

Качественными показателями, определяющими условия зрительной работы, являются фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослепленности, показатель дискомфорта.

7. Фон — поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различе-ния, на которой он рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отра-жения, зависящим от цвета и фактуры поверхности. Фон считается:

светлым — при коэффициенте отражения поверхности более 0.4 (бумага белая, матовая — 0.55...0.65, известковая побелка — 0.8);

средним — при коэффициенте отражения поверхности от 0.2 до 0.4  (желтая краска — 0.4, оцинкованная жесть — 0.2);

темным — при коэффициенте отражения поверхности менее 0.2  (красный кирпич — 0.08...0.1, необработанная сталь — 0.05... 0.1).

8. Контраст объекта различения с фоном (K) — отношение абсолютной величины разности между яркостью рассматриваемого объекта (точка, линия, риска, знак, пятно, трещина и т.п., которые следует различать в процессе рабо-ты) и фона к яркости фона. Контраст считается:

большим — при значениях отношения более 0.5 (объект и фон резко разли-чаются по яркости);

средним — при значениях отношения от 0.2 до 0.5 (объект и фон заметно различаются по яркости);

малым — при значениях отношения менее 0.2 (объект и фон мало разли-чаются по яркости).

Контраст может быть прямым и обратным. Прямой контраст — темный объект на светлом фоне, обратный контраст — светлый объект на темном фоне.

Для того чтобы можно было полнее охарактеризовать основные светотех-нические единицы и их восприятие человеком, используют еще ряд производных светотехнических понятий. К ним относятся:

9. Нормируемая освещенность — нижний предел необходимой освещен-ности, установленный нормативными таблицами, в зависимости от характера вы-полняемой зрительной работы и ориентации рабочей поверхности в пространстве.

10. Светоотдача (СО) — световой поток, излучаемый светильником, при-ходящийся на 1 Вт затрачиваемой энергии и характеризует эффективность све-тильника, иными словами, его экономичность. Измеряется в лм/Вт. Теоретически 1 Вт электроэнергии может дать световой поток в 683 лм.

11. Условные изолюксы — плавные кривые равной освещенности при стандартном условном световом потоке источника света в 1000 лм.

12. Светильник — источник света (лампа накаливания, газоразрядная лам-па) со светотехнической арматурой, предназначенной для закрепления и защиты от воздействия окружающей среды источника света, подвода электроэнергии и распределения светового потока, излучаемого источником света в пространстве.

1.3. Нормирование искусственного освещения

Нормирование искусственного освещения производственных помещений, а также наружного освещения производится в соответствии с требованиями СНиП 23—05—95[1] или отраслевых (ведомственных) нормативных документов по ис­кусственному освещению.

В качестве источников света для освещения, в соответствии с нормами СНиП 23‑05‑95 в первую очередь следует предусматривать газоразрядные лампы низкого и высокого давления (люминесцентные, ртутные, галогенные, ксеноно-вые, натриевые). В случаях невозможности применения или технико-экономичес-кой нецелесообразности использования газоразрядных источников света допус-кается устанавливать лампы накаливания.

В связи с тем, что одно местное освещение самостоятельно не применяется, нормами и регламентируется только общее и комбинированное освещение (таблица 1)

В СНиП 23‑05‑95 в основном нормируется освещенность на горизонтальной рабочей поверхности, расположенной на высоте 0.8 м от пола.

Освещенность в нормах задана ступенями, шаг которых соответствует сле-дующей шкале: 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 4500; 5000.

Нормами устанавливается минимальная освещенность рабочей поверхности в зависимости от характера зрительной работы (объекта различения), разбитых на 8 разрядов.

Характер зрительного труда определяется следующими факторами:

- степенью точности зрительной работы, определяемой размером объекта различения (мм). Чем меньше объект различения, тем больше необходима мини-мальная освещенность;

- характеристикой фона, зависящей от коэффициента отражения поверх-ности, на которой рассматривается объект различения;

• контрастом объекта различения и фона.

Для объектов, удаленных от глаза на расстояние до 0,5 м, разряд выбира-ется непосредственно по минимальному размеру объекта различения из таблицы норм освещенности (таблица 1- извлечение из СНиП 23-05-95).

Для работ, при выполнении которых, расстояние от глаз до объекта сос-тавляет 0,5—1,0 м, освещенность рекомендуется выбирать на ступень выше, ука-занных в нормах.

Для объектов, удаленных от глаз более метра, разряд, а, следовательно, и освещенность, выбирается из таблицы в зависимости от отношения минимального размера объекта различения к расстоянию до глаз (см. СНиП 23-05-95).

Кроме того, нормативные уровни освещенности должны быть повышены на одну ступень на местах, где работают подростки (при освещенности от системы общего освещения 300 лк и менее) и люди старше 40 лет.

Следует отметить, что при выполнении работ от наивысшей точности до ма-лой точности (I…V разряды) экономически целесообразно применять систему комбинированного освещения. При этом общее освещение создает световой фон, а местное освещение добавляет до требуемых уровней освещенность на рабочих местах. Для других разрядов (VI – VIII) нормируется только общее освещение.

Необходимость введения зависимости освещенности от контраста объекта различения с фоном и характеристики фона обусловлена тем, что человек реаги-рует не на освещенность, а на яркость, и, прежде всего на яркость фона. Поэтому первые пять разрядов норм разделены на подразряды.

При освещении помещений без естественного света норма общего освеще-ния в системе комбинированного может быть по­вышена до 20% и должна быть не ниже 200 лк при газо­разрядных лампах и 75 лк—при лампах накаливания.

При использовании ламп накаливания освещенность, выбранную по таблице 1, следует снижать:

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

б) на одну ступень при системе общего освещения для разрядов I...V и VI;

в) на две ступени при системе общего освещения для VI и VIII разрядов.

Таблица 1 - нормируемые значения освещенности

Характеристика зрительной работы	Размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	Подразряд работы	Контраст объекта различения с фоном	Характеристика фона	Освещенность, лк
						Комбинированное освещение	Общее освещение
Наивысшая Точность	Менее 0,15	I	а	Малый	Темный	5000 4500	- -
			б	Малый	Средний	4000	1250
				Средний	Темный	3500	1000
			в	Малый	Светлый	2500 2000	750 600
				Средний	Средний
				Большой	Темный
			г	Средний	Светлый	1500 1250	400 300
				Большой	Светлый
				Большой	Средний
Очень высокая точность	От 0,15 до 0,3	II	а	Малый	Темный	4000 3500	- -
			б	Малый	Средний	3000	750
				Средний	Темный	2500	600
			в	Малый	Светлый	2000 1500	500 400
				Средний	Средний
				Большой	Темный
			г	Средний	Светлый	1000 750	300 200
				Большой	Светлый
				Большой	Средний
Высокая точность	Свыше 0,3 до 0,5	III	а	Малый	Темный	2000 1500	500 400
			б	Малый	Средний	1000	300
				Средний	Темный	750	200
			в	Малый	Светлый	750 600	300 200
				Средний	Средний
				Большой	Темный
			г	Средний	Светлый	400	200
				Большой	Светлый
				Большой	Средний
Средняя точность	Свыше 0,5 до 1	IV	а	Малый	Темный	750	300
			б	Малый	Средний	500	200
				Средний	Темный
			в	Малый	Светлый	400	200
				Средний	Средний
				Большой	Темный
			г	Средний	Светлый	-	200
				Большой	Светлый
				Большой	Средний
Малая точность	Свыше 1 до 5	V	а	Малый	Темный	400	200
			б	Малый	Средний	500	200
				Средний	Темный
			в	Малый	Светлый	-	200
				Средний	Средний
				Большой	Темный
			г	Средний	Светлый	-	200
				Большой	Светлый
				Большой	Средний

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего ос-вещения в системе комбинированного, должна составлять не менее 10 % нор-мируемой для комбинированного освещения при тех источниках света, которые приеняются для местного освещения; при этом предельные значения освещен-ности должны приниматься согласно таблице 2.

При применении системы комбинированного освещения слишком малые и очень высокие уровни освещенности от светильников общего освещения нормами допускаются только при наличии обоснований: слишком малые — по гигиени-ческим соображениям, очень высокие — по экономическим.

Таблица 2 - пределы изменения общего освещения

Вид источника света	Освещенность (лк) от светильников общего освещения в системе комбинированного освещения
	Наименьшая	Наибольшая
Газоразрядные	200	500
Накаливания	75	150

Предусматривать одну систему общего освещения для выполнения работ, относящихся к разрядам I...III, IV (а, б, в), Vа допускается только при технической невозможности или экономической нецелесообразности применения системы комбинированного освещения, что конкретизируется в отраслевых нормах осве-щения.

Освещенности, нормируемые в системе комбинированного освещения при распределении для общего и местного освещения, различных источников света рекомендуется принимать по таблице 3.

Постоянство величины освещенности рабочего места зависит от стабиль-ности напряжения в питающей сети. Каждый процент снижения напряжения в се-ти вызывает понижение освещенности на 3...5 %, поэтому в электрических сетях, особенно питающих местное освещение (при напряжении 12...42 В) и создающих большую часть величины освещенности, колебания напряжения допускается не более чем на 10 %.