Методичні вказівки для практичних робіт / 3.4. ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДНОЇ ОСВІТЛЕНОСТІ РОБОЧИХ МІСЦЬ

Дослідження природної освітленості робочих місць. Методичні вказівки до практичних та лабораторних занять для студентів всіх напрямів підготовки /Упор. І.В. Панасюк, В.О.Мусієнко, Ю.В.Клапцов, Л.І.Микитенко - К.: КНУТД, 2009.

Укр.мовою

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДНОЇ ОСВІТЛЕНОСТІ РОБОЧИХ МІСЦЬ

Методичні вказівки до практичних та лабораторних занять для студентів усіх напрямів підготовки

Упорядники: І.В. Панасюк В.О.Мусієнко Ю.В. Клапцов Л.І. Микитенко

Відповідальний за випуск зав. кафедрою техногенної безпеки Панасюк І.В.

Затверджено на засіданні кафедри техногенної безпеки 15.05.2009 р.

____________________________________________________________________________________

Дільниця оперативної поліграфії при Київському національному університеті технології та дизайну

Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДНОЇ ОСВІТЛЕНОСТІ РОБОЧИХ МІСЦЬ

Мета роботи — ознайомитись та засвоїти роль та значення світла в життєдіяльності людини; вивчити основні світлотехнічні поняття та одиниці; засвоїти вимоги нормування природної освітленості робочих зон; навчитися експериментально вимірювати і розраховувати освітленість, необхідну для виконання різних видів зорової роботи, а також розраховувати площу світлових прорізів для забезпечення нормованої освітленості.

Основні теоретичні положення. Вплив світла на життєдіяльність людини.

Світло займає одне з перших місць серед чинників зовнішнього середовища, що впливають на організм людини в процесі життєдіяльності. Адже майже 90% всієї інформації про довкілля людина одержує через органи зору. Світло є не тільки важливою умовою роботи зорового аналізатора, але й особливим біологічним фактором розвитку організму людини в цілому. Для людини день і ніч, світло і темрява визначають її психологічний стан, її біологічний ритм – працездатність (бадьорість) або відпочинок (сон). Отже, стан освітленості (недостатність або її надмірність) впливає на рівень збудження центральної нервової системи і відповідно, на активність усіх життєвих процесів (енерговитрат, обмін речовин, серцево-судинну систему). Тому під час здійснення будь-якої діяльності людини втомлюваність очей, залежить, в основному, від напруженості процесів, що супроводжують зорове сприйняття.

Спроможність зорового сприйняття визначається енергетичними, просторовими, часовими та інформаційними характеристиками сигналів, що надходять до ока людини. До таких процесів належить адаптація, акомодація та конвергенція.

Адаптація – здатність ока пристосовуватись до зміни умов освітлення (рівня освітленості), звуженням чи розширенням зіниці в діапазоні 2....8 мм.

Акомодація – здатність ока до зрозумілого бачення предметів, що знаходяться від нього на різній відстані, за рахунок зміни кривизни кришталика.

Конвергенція – здатність ока, при розгляданні близько розташованих предметів, займати положення, при якому зорові осі обох очей перетинаються на предметі.

Дія світла на очі людини викликає трансформацію енергії електромагнітного випромінювання у нервові імпульси, які по зоровому нерву передаються в головний мозок – до зорової зони кори великих півкуль, де відбувається аналіз отриманої інформації і відповідна реакція організму людини.

Необхідно відзначити важливу роль в життєдіяльності людини природного освітлення, його ультрафіолетової частини спектру. Природне освітлення стимулює біохімічні процеси в організмі, поліпшує обмін речовин, загартовує організм, стимулює імунну систему, йому властива протибактерицидна дія і т.п.

Природне освітлення має здатність знезаражувати повітря, питну воду, продукти харчування. Найбільшу бактерицидну здатність мають ультрафіолетові промені з довжиною хвилі 254...257 нм.

За своєю природою світло є видиме випромінювання електромагнітних хвиль довжиною від 380 до 780 нм (1нм дорівнює 10-9м), тобто червоне випромінювання.

Для ока людини найбільш відчутним є випромінювання із довжиною хвилі – 555 нм (жовто-зеленого кольору). Спектральний склад світла впливає на психічний стан людини і, відповідно, на продуктивність праці. Якщо прийняти продуктивність праці людини при природному освітленні за 100%, то при червоному та оранжевому освітлені (довжина хвилі 600...760 нм) вона падає і становить лише 76%.

Отже, освітлення, що відповідає санітарно-гігієнічним вимогам, сприяє підвищенню морально-психологічно тонусу, створює відповідний настрій і самопочуття, позитивно впливає на обмін речовин, серцево-судинну систему, запобігає загальній втомі організму, що сприяє підвищенню працездатності людини, продуктивності праці та якості готової продукції.

При освітленні, що не відповідає цим вимогам, людина швидко втомлюється, працює з меншою продуктивність, значно зростає потенційна небезпека помилкових рішень та дій і, як наслідок, зростання імовірності виникнення нещасних випадків. Згідно із статистичними даними, недостатнє або нераціональне освітлення є причиною до 5% виробничих травм, а в 20% воно сприяло умовам виникненню травм.

Нерівномірність освітлення та неоднакова яскравість оточуючих предметів призводить до частої переадаптації очей під час виконання роботи і, як наслідок цього – до швидкого втоплення зору. Врешті, такий стан може призвести до професійних захворювань.

Для утворення оптимальних умов нормальної зорової роботи необхідно враховувати не тільки кількість та якість освітлення, але й кольорову гаму оточення.

Психологи підтверджують, що колір може впливати не тільки на настрій, а й на самопочуття людини, так зелений діє заспокійливо на нервову систему, знімає головний біль, втому, дратівливість; червоний – збільшує вміст адреналіну в крові, підвищує працездатність, жовтий-стимулює мозкову діяльність, фіолетовий – поліпшує роботу серця, судин, легень, цей колір збільшує витривалість організму, жовтогарячий – підвищує настрій, а тому незмінний у стресових ситуаціях.

Санітарно-гігієнічні норми щодо виробничого освітлення, які базуються на психологічних особливостях сприйняття світла та його вплив на фізіологічний стан людини, можуть бути зведені до наступного:

-рівень освітлення повинен бути достатнім і відповідати гігієнічним нормам, які враховують характер зорової роботи;

-освітлення повинно забезпечувати рівномірність та стабільність світла у приміщенні, щоб запобігти частої переадаптації та втомлення зору;

-при недостатньому природному освітленні, використовується електричне джерело світла, спектральний склад якого, повинен бути близький до сонячного світла.

Гігієнічними нормами вимагається максимально використовувати природне освітлення, оскільки денне світло сприятливо впливає на органи зору.

Основні світлотехнічні поняття та одиниці

Освітлення виробничих приміщень характеризується кількісними та якісними показниками, при цьому застосовують поняття системи світлотехнічних одиниць і величин.

До основних кількісних показників належить: світловий потік, сила світла, яскравість і освітленість.

До основних якісних показників зорових умов роботи можна віднести: фон, контраст між об’єктом і фоном, видимість.

Світловий потік (F) – це потужність світлового видимого випромінювання, що оцінюється оком людини за світловими відчуттями. Одиницею світлового потоку є люмен (лм) – світловий потік від еталонного точкового джерела в одну канделу (міжнародна свічка) розташованого у вершині тілесного кута в 1 стерадіан (рис 1.).

Під стерадіаном розуміють тілесний кут у центрі сфери, який вирізає на її поверхні ділянку площі, що дорівнює квадрату радіусу сфери.

Рис. 1. Схема взаємозв’язку основних світлотехнічних величин 1-сила світла -1 кандела (міжнародна свічка); 2-просторовий кут ω =1

стерадіан; 3-радіус R=1 м; 4-освітленість E=1 лк; 5-площа – S=1 м2; 6-світовий потік F=1 лм

Сила світла ( I ) – просторова щільність світлового потоку, яка визначається відношенням світлового потоку F , до тілесного кута, ω , у якому потік поширюється

За одиницю сили світла прийнято – канделу, кд.

Тілесний кут – частина простору сфери, обмежена конусом, що спирається на поверхню сфери з вершиною у її центрі.

За одиницю тілесного кута прийнято стерадіан. Кут в 1стерадіан вирізає на поверхні сфери площину, рівну квадрату радіуса сфери S=R2.

Кандела – це сила світла еталонного джерела в перпендикулярному напрямку при температурі затвердіння платини – 2046,65 К і тиску – 101325 Па.

Освітленість – поверхнева щільність світлового потоку. При рівномірному розподілі світлового потоку – F, перпендикулярного освітлювальній поверхні – S, тобто:

За одиницю освітленості прийнято люкс, лк – рівень освітленості поверхні площею 1м2, на яку падає рівномірно розподіляючись, світловий потік в 1 люмен.

Зорове сприйняття освітлюваної поверхні залежить від сили світла, відбитого поверхнею у напрямку зору. Для кількісної оцінки можливості зорового сприйняття поверхні введено поняття яскравості – L.

Яскравість поверхні залежить не тільки від падаючого світлового потоку та коефіцієнта відбиття, а й від кута, під яким ми розглядаємо цю поверхню:

де α – кут між нормаллю до поверхні і напрямком зору.

За величину яскравості прийнято – ніт – це яскравість 1м2 плоскої поверхні, яка відбиває у перпендикулярному напрямі силу світла в 1 канделу.

До якісних показників умов зорової роботи належать – фон; контраст об’єкта з фоном; видимість; показник освітленості; коефіцієнт пульсації освітленості і спектральний склад світла.

Фон – це поверхня, яка прилягає до об’єкта розпізнавання, на якій він розглядається.

Фон характеризується коефіцієнтом відбиття світлових променів – ρ , який визначається як відношення відбитого від поверхні світлового потоку Fвід до падаючого на неї світлового потоку Fпад, тобто

залежить від освітленості, розміру об’єкта розпізнавання, його яскравості, контрасту між об’єктом і фоном, тривалості експозиції. Видимість визначається числом порогових контрастів в контрасті об’єкта з фоном, тобто:

де К – контраст між об’єктом і фоном; Кпор – пороговий контраст, тобто найменший контраст, що розрізняється оком

при даних умовах.

Визначення термінів, які використовується при виконанні роботи.

Нерівномірність природного освітлення – відношення середнього значення КПО до його найменшого значення у межах даного приміщення.

Нерівномірність природного освітлення виробничих приміщень не повинна перевищувати – 3:1.

Нерівномірність природного освітлення не нормується для приміщення з бічним освітленням у разі виконання робіт VII і VIII – розрядів при верхньому або комбінованому освітленні та для допоміжних приміщень.

Розрахунок природного освітлення

З врахуванням розмірів приміщення встановлюється вид необхідного природного освітлення (бічне одностороннє, двостороннє, сумісне, комбіноване). При ширині приміщення до 12 м рекомендується бічне одностороннє освітлення, при ширині більше 12 м і до 24 м – бічне двостороннє, більше 24 м – комбіноване.

Розрахунок природного освітлення полягає у визначенні сумарної площі світлових прорізів, потрібної для забезпечення нормованого значення коефіцієнта природної освітленості на робочих місцях. При боковому освітленні розрахунок проводиться за формулою:

де SB, Sп – площа вікон і підлоги у приміщенні, м2; eН – нормативний коефіцієнт природного освітлення; Кз – коефіцієнт запасу (визначається за табл. 4.);

hв – світлова характеристика вікон (визначається за табл. 5.);

Кб – коефіцієнт затінення вікон будівлями, що стоять напроти (визначається з табл. 6.);

τ В – загальний коефіцієнт світлопропускання, визначається за формулою:

де τ 1 – коефіцієнт світлопропускання матеріалу (для одинарного листового скла – 0,9; подвійного – 0,8; потрійного – 0, 75);

τ 2 – коефіцієнт, який враховує втрати світла в рамі світлопрорізу (для одинарних дерев’яних рам вікон виробничих приміщень – 0, 75 ; сталевих – 0,9);

τ 3 – коефіцієнт, який враховує втрати світла в несучих конструкціях покриття (для стальних форм – 0,9; залізобетонних і дерев’яних – 0,8; при бічному освітленні

– 1);

τ 4 – коефіцієнт, який враховує втрати світла в сонцезахисних пристроях (для штор і жалюзів, які прибираються і регулюються – 1, стаціонарних – 0,65…0,75; для горизонтальних козирків – 0,6…0,9);

τ 5 – коефіцієнт, який враховує втрати світла в захисній сітці, яка встановлюється під ліхтарями (приймається рівнем – 0,9);

r1 – коефіцієнт,що враховує підвищення КПО при бічному освітленні за рахунок світла відбитого від поверхонь приміщення та підстелюючого шару прилеглого до будівлі (приймається за табл. 7.)