2.6. Освещение производственных помещений

2.6.2. Основные светотехнические величины

За единицу светового потока принят люмен (лм), соответствующий потоку лучистой энергии, проходящему через площадку 1см² в 1с

лм,

где I - сила света, кд;  - телесный угол, [ср] (стерадиан).

За единицу силы света принята кандела - излучение с 1/60 см² поверхности платины (государственного светового эталона) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания ее 2046,65 К и давлении 101325 Па (760 мм рт.ст.).

Отношение светового потока к величине освещаемой площади называется освещенностью, Е, лк

Е = Ф / S, лк.

Световой поток в 1 люмен, падающий на площадь в 1 м², создает освещенность, равную 1 люксу (лк). Освещенность отдельной рабочей поверхности в зависимости от силы света I и расстояния ее от источника света l

I cos 

E = ,

l²

где  - угол между нормалью к поверхности и направлением силы света.

Яркость - мер светового излучения самосветящейся поверхности (или поверхности, светящейся отраженным светом). За единицу яркости принят стильб (сб) - яркость светящейся поверхности , с 1 м² которой излучается свет с силой в 1кд

L = I / S, сб.

Если отражение (излучение) света происходит под углом, то

L = I / S cos ,

где  - угол между направлением излучения и нормалью светящейся поверхности на рис. 2.6.1.

Рис. 2.6.1. Излучение, отражение света под углом

Скорость и точность зрительного восприятия зависит от контраста яркости объекта различения (точка, линия, знак, пятно, трещина, риска и др. элементы) L₀ и фона L_ф поверхности, на которой рассматривается объект. Количественно контраст характеризуется показателем

L_ф - L_o

K = .

L_ф

Если К > 0,5, то контраст большой; если К = 0,2 - 0,5 - контраст средний;

при К < 0,2 - контраст малый.

Эффективность зрительного восприятия (видимость объекта) зависит условно от размера воспринимаемого предмета (объекта различения), его яркости и длительности рассмотрения.

Количественно видимость объекта V можно характеризовать выражением

V = К_д / К_пор ,

где К_д - действительный контраст; К_пор - пороговый контраст, т.е. наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым.

2.6.3. Виды производственного освещения

В зависимости от источника света освещение бывает естественным и искусственным.

Естественное освещение производственных помещений создается за счет солнечного диска и диффузного света небосвода - многократно отраженных прямых солнечных лучей от многочисленных облаков и миллиардов твердых и жидких частиц, содержащихся в атмосфере. В спектре естественного света много необходимых для человека ультрафиолетовых лучей, а высокая диффузность (рассеянность) весьма благоприятна для зрительных условий работы.

По конструкции естественное освещение бывает :

1). Боковым односторонним и двухсторонним, осуществляемое через окна в наружных стенах.

2). Верхнее, осуществляемое через аэрационные и зенитные фонари, а также через световые проемы в местах перепадов высот смежных пролетов зданий.

3). Комбинированным, когда к верхнему освещению добавляется боковое.

Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть общим и комбинированным, когда к общему добавляется местное. Общее освещение подразделяется на общее равномерное освещение (при равномерном распределении светового потока без учета расположения оборудования) и общее локализованное освещение (при распределении светового потока с учетом расположения рабочих мест).

Применение одного местного освещения внутри здания не допускается.

По функциональному назначению искусственное освещение делится на виды : рабочее, аварийное, специальное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения. Аварийное освещение для продолжения работы надлежит устраивать в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при аварии) и связанное с ним нарушение нормального обслуживания может вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса, нарушение работы таких объектов, как электрические станции, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения и другие производственные помещения, в которых не допустимо прекращение работ.

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания при аварийном режиме должна составлять 5% нормируемой рабочей освещенности при системе общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий.

Аварийное освещение для эвакуации нужно устраивать в местах опасных для прохода, на лестничных клетках, в помещениях с числом работающих более 50 человек. Наименьшая освещенность на полу основных проходов и на ступенях должна быть не менее 0,5 лк, а на открытых территориях - не менее 0,2 лк. Выходные двери помещений в которых могут находиться одновременно более 100 человек, должны быть отмечены световыми сигналами-указателями.

2.6.4. Основные требования к производственному освещению

Для того, чтобы создать наилучшие условия труда осветительные установки должны отвечать следующим требованиям.

1. Освещенность рабочего места 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. Определяются эти значения как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_отр к падающему на нее световому потоку Ф_пад;

контраст объекта с фоном - был описан ранее.

Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов, увеличивает скорость различения деталей, что ведет к увеличению производительности труда, снижению зрительного и общего психического напряжения. Однако, имеется предел, при котором дальнейшее увеличение освещенности почти не дает эффекта, более того может вызвать блескость, что ведет к ослепленности, поэтому необходимо улучшать качественные характеристики освещения.

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

Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов выполняют комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и производственного оборудования способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения.

3. На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени. Резкие тени ведут не только к частой переадаптации глаза, но также к искажению размеров и форм объектов различения, снижается производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники с молочными стеклами. При естественной освещенности (особенно в южных районах) необходимо предусматривать на окнах солнцезащитные жалюзи, козырьки, светорассеивающие стеклопластики, исключая прямые солнечные лучи, которые создают на рабочих местах резкие тени.

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.

Прямая блескость связана с источниками света, отраженная возникает на поверхности с большим коэффициентом отражения по направлению к глазу (зайчик). Ослепленность приводит к быстрому утомлению и снижению работоспособности. Критерием оценки слепящего действия является показатель ослепленности Р₀, значение которого определяется по формуле

Р₀ = (V₁/V₂ - 1) 1000,

где V₁ и V₂ - видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.

Экранирование источников света осуществляют с помощью щитков, козырьков и т.п.

Прямую блескость ограничивают уменьшением яркости источников свет, правильным выбором защитного угла светильников, увеличением высоты подвеса светильников. Отраженную блескость ослабляют правильным выбором направления светового потока на рабочую поверхность, а также изменением угла наклона рабочей поверхности. Там где это возможно, блестящие поверхности следует заменять матовыми.

5. Величина освещенности должна быть постоянной во времени. Колебания освещенности, вызванные резким изменением напряжения в сети каждый раз вызывают переадаптацию глаза и приводят к значительному утомлению. Пульсация особенно проявляется при работ 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.

Коэффициент пульсации освещенности К_п , % , следует определять по формуле

К_п = ( Е_max - Е_min ) / 2Е_ср 100,

где Е_max, Е_min и Е_ср - максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания, лк.

Постоянство освещенности во времени достигается :

1.) Стабилизацией питающего напряжения.

2). Жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп. Снижение коэффициента пульсации освещенности люминесцентных ламп с 55 до 5% приводит к уменьшению утомления и повышению производительности труда на 15% для работ высокой точности.

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

Образование микротеней от рельефных элементов облегчает различение за счет повышения видимого контраста этих элементов с фоном.

7. Следует выбирать необходимый спектральный состав света. Это особенно необходимо 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 монохромный 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 различных технических мер защиты от поражения электрическим током, правильным выбором оборудования, соответствующего условиям Среды в помещениях, защитой элементов сетей от механических повреждений. Кроме того следует уменьшить до минимума теплоту, выделяемую осветительной установкой и шум.

9. Установка должна быть простой и безопасной в эксплуатации, отвечать требованиям эстетики.

Принято раздельное нормирование освещенности в зависимости от используемых источников света и системы освещения. Величина минимальной освещенности устанавливается по характеристике зрительной работы, которую определяют наименьшим размером объекта различения, по контрасту объекта с фоном и по характеристике фона. Различают восемь разрядов и четыре подразряда работ в зависимости от степени зрительного напряжения.

При повышенной опасности травматизма или при выполнении напряженной зрительной работы I-IV разрядов в течение всего рабочего дня (работы высокой, очень высокой и наивысшей степени точности) следует повышать уровень нормируемой освещенности, используя рекомендуемые коэффициенты запаса

Нормированное значение КЕО е_н определяется из таблиц с учетом характера зрительной работы, системы освещения, района расположения здания на территории РФ и рассчитывается по формуле

е_н = е m с ,

где е - табличное значение КЕО;

m - коэффициент светового климата, определяемый по справочникам в зависимости от района расположения зданий на территории РФ;

с - коэффициент солнечности климата, определяемый по таблице норм в зависимости от ориентации здания относительно сторон света.

Для каждого помещения строится кривая значений КЕО в характерном сечении (поперечный разрез посередине помещения перпендикулярно плоскости световых проемов рис. 2.6.3).

1). При боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО.

2). В помещениях с верхним и комбинированным освещением нормируется среднее значение КЕО.