Производственное освещение

Производственное освещение.

Правильно выполненное производственное освещение позволяет повысить производительность труда примерно на 25%. Если же освещение недостаточно или его показатели отличаются от оптимальных, человек испытывает дискомфорт. Это негативно действует на его нервную систему и может привести к ухудшению зрения.

Основные светотехнические характеристики.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К основным количественным показателям относятся сила света, световой поток и освещенность.

Световой поток – это часть лучистой энергии, которая воспринимается человеком как свет. Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Любой источник света излучает световой поток неравномерно, поэтому важно знать плотность света в определённом секторе пространства. Для его определения служит такой показатель, как сила света.

Сила света I – это отношение светового потока к пространственному углу, внутри которого он распространяется. Единицей измерения силы света является кандела (кд).

Наиболее важным показателем производственного освещения является то, как освещается рабочая поверхность, то есть поверхностный показатель. Таким показателем служит освещенность.

Освещенность Е – это отношение светового потока к площади поверхности, на которой он распространяется. Единицей измерения является люкс (лк). Именно освещенность нормируется как основной количественный показатель производственного освещения. И именно по величине освещенности рассчитываются и конструируются системы производственного освещения.

К качественным показателям относятся, в первую очередь, такие показатели как коэффициент пульсаций, блёскость и дискомфорт.

Коэффициент пульсаций Кп показывает относительную глубину изменения светового потока, излучаемого газоразрядными лампами из-за питания их переменным током.

Блескость это повышенная яркость освещаемых поверхностей.

Кроме перечисленных выше показателей производственного освещения для нормирования, необходимо знать следующие определения:

- объект различения – это объект, который необходимо рассмотреть;

- фон – прилегающая к объекту различения поверхность;

- коэффициент отражения ρ, характеризующий способность поверхности отражать падающий на неё свет;

- контраст К показывает соотношение яркостей объекта различения и фона.

Системы и виды освещения.

В производственном освещении используется как естественное освещение, так и искусственное. Естественное освещение важно для человека потому, что является источником так необходимого для человека ультрафиолетового излучения и наиболее подходит ему по своему спектральному составу. Оно бывает боковым, верхним и комбинированным, то есть когда солнечный свет проникает в помещение одновременно через окна и световые проемы потолочных перекрытий.

Естественное освещение используется только в дневные часы, но даже днём при недостаточности естественного освещения используется также и искусственное освещение, то есть освещение с помощью электрических ламп. Одновременное использование этих двух систем освещения называется совмещенным.

Искусственное освещение, в свою очередь, может быть общим, то есть верхнее освещение для всего помещения, местным – когда дополнительными источниками света освещается непосредственно рабочее место, и комбинированное, когда одновременно используется местное и общее освещение.

Искусственное производственное освещение по своему функциональному назначению подразделяется на следующие виды:

- рабочее, именно оно должно создавать оптимальные условия освещения, необходимые для работы;

- аварийное, должно обеспечивать возможность продолжения выполнения неотложных работ при внезапном отключении рабочего освещения. Минимальная освещенность при аварийном освещении должна быть не менее 5% от рабочего и в любом случае не менее 2 лк в помещении;

- эвакуационное, необходимо для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения. Для безопасного выхода людей эвакуационное освещение должно обеспечить минимальную освещенность пола эвакуационных путей и лестничных проёмов. Нормы такой минимальной освещенности составляют не менее 0,5 лк в помещении и не менее 0,2 на открытой местности.

- дежурное освещение обычно используется в тех местах, где требуется минимальная освещенность для включения рабочего освещения. Требование к дежурному освещению одно – оно должно быть достаточным для того, чтобы человек нашел включатель рабочего освещения.

- охранное освещение применяется для выполнения охранных функций на площадках предприятия.

Любая система освещения, будь то искусственное освещение или естественное, имеет свои достоинства и недостатки. Так, например, естественное не требует никаких затрат, оптимально для человека по своему спектральному составу, при открытых окнах и проёмах может служить источником ультрафиолетового излучения, но его можно использовать только в течении светового дня.

Искусственное освещение, напротив, можно использовать в любое время суток, но любой искусственный источник света также обладает своими недостатками.

Достоинства и недостатка искусственных источников освещения.

В настоящее время в производственных помещениях используются два вида искусственных источников освещения. Это газоразрядные лампы и лампы накаливания. Несомненным достоинством ламп накаливания является их простота. Источником света в них является вольфрамовая нить, помещенная в стеклянный баллон, которая при прохождении через неё электрического тока раскаляется и излучает световой поток. В лампах накаливания отсутствуют пульсации, она может лишь снизить светоотдачу при падении напряжения в сети. Лампа проста в эксплуатации, вкрутить в цоколь, щелкнуть включателем и все, помещение освещается. Но на этом все её достоинства заканчиваются.

Крупнейшим недостатком ламп накаливания является её слабая светоотдача, она составляет в среднем до 20 лм/Вт. То есть лампа для создания необходимого освещения потребляет довольно много энергии. Кроме этого, использование раскалённой нити как источника светового потока приводит к выделению большого количества избыточного тепла от лампы.

Большим недостатком является и короткий срок службы ламп накаливания. В настоящее время он редко превышает 2,5 тысяч часов. И, в довершении, ко всем своим недостаткам, лампы накаливания имеют неестественный для человека спектральный состав. В нём преобладают желтый и оранжевый спектр, что искажает светопередачу и поэтому лампы накаливания нельзя применять при выполнении работ, требующих различения цветов.

Большинство недостатков ламп накаливания лишены газоразрядные лампы или лампы дневного света. Уже по второму названию следует, что спектральный состав этих ламп наиболее близок к спектру естественного освещения. Кроме этого, с помощью газоразрядных ламп, изменяя состав газа в баллоне, можно создать освещение любого спектра. Газоразрядные лампы более выгодны экономически, по сравнению с лампами накаливания они потребляют энергию как минимум в четыре раза меньше. Светоотдача этих ламп в настоящее время достигает 119 лм/Вт. Также газоразрядные лампы более долговечнее, чем лампы накаливания. Срок службы у некоторых видов ламп может достигать 12 тысяч часов.

Но, на ряду, со всеми своими преимуществами, газоразрядные лампы обладают рядом существенным недостатков. И главным недостатком данных ламп является сложность их утилизации. Принцип действия газоразрядной лампы состоит в том, что под действием напряжения в стеклянном баллоне постоянно создаётся газовый разряд, который и является источником светового потока. Чтобы этот разряд происходил, в баллон закачивают газ, содержащий пары ртути. А пары ртути очень опасны для человека, так как вызывают его отравление. Конечно, содержание этих паров в одной лампе незначительно, но для создания необходимой освещенности в производственном помещении требуется далеко не одна газоразрядная лампа. Для утилизации газоразрядных ламп необходимо специальное производство и как, минимум, специальное помещение для хранения отработавших ламп до момента их утилизации.

Кроме этого, газоразрядные лампы, особенно долго проработавшие, обладают высоким коэффициентом пульсаций. Это приводит к появлению стробоскопического эффекта при рассматривании движущихся или вращающихся предметов. Проявление стробоскопического эффекта заключается в том, что при наличии пульсаций освещения вместо одного предмета человек может увидеть несколько. К тому же пульсации очень вредны для зрения.

Существенным недостатком газоразрядных ламп является также постепенный выход на полную мощность. У некоторых видов ламп период разгорания может длиться 10-15 минут. Особенно это проявляется при пониженных температурах. Газоразрядные лампы могут также создавать радиопомехи. К недостаткам можно отнести еще и необходимость применения для зажигания ламп сложных пусковых приспособлений.

Требования к производственному освещению.

Для создания оптимальных условий при выполнении любого вида зрительной работы любая система производственного освещения должна соответствовать следующим требованиям.

1) Производственное освещение должно соответствовать характеру зрительной работы. А характер зрительной работы определяется в, первую очередь, размером объекта различения. Например, чем больше буквы, из которых составлено слово, тем меньшая освещенность потребуется человеку, чтобы прочесть это слово. Характер зрительной работы зависит также от фона и контраста объекта различения с фоном. Одно дело прочитать буквы, нанесенные черной типографской краской на белую бумагу, и совсем другое освещение потребуется если буквы того же размера написаны на темной бумаге.

2) Производственное освещение должно распределяться по рабочей поверхности равномерно. Наглядно продемонстрировать насколько важно выполнение этого требования, можно с помощью следующего примера. Если вы читаете при свете настольной лампы, которая освещает только часть страницы, ваши глаза очень быстро устанут. Глаза будут вынуждены постоянно адаптироваться при переводе взгляда с более освещенность части страницы на менее освещенную её часть, и это быстро приведет к утомленности зрения.

3) Производственное освещение должно быть сконструировано так, чтобы на рабочей поверхности отсутствовали резкие тени. Наличие резких теней приводит к искажению формы и размеров предметов и также приводит к быстрому утомлению зрения.

4) На рабочей поверхности должна отсутствовать прямая и отраженная блескость. Прямая блёскость зависит от яркости источника, отраженная создается отражением светового потока от рабочей поверхности. Блёскость ослепляет человека, приводит к быстрому утомлению и снижению светового восприятия.

5) Спектральный состав производственного освещения должен быть максимально приближен к дневному свету. Он наиболее оптимален для человека и обеспечивает наиболее правильную цветопередачу.

6) Коэффициент пульсаций производственного освещения должен быть минимален. Только это условие обеспечит постоянство освещения на рабочей поверхности по времени.

7) Необходимо создать правильную направленность света. Наибольшая видимость на рабочем месте создается тогда, когда световой поток падает на рабочую поверхность под углом 60о, наихудшая – при 0о.

8) Все элементы осветительной установки должны быть безопасны, долговечны и экономичны.

9) Кроме всего, любая установка производственного освещения должна быть проста в эксплуатации, удобна и соответствовать эстетическим требованиям.

Нормирование производственного освещения.

Процесс нормирования заключается в том, чтобы определить оптимальные количественные и качественные показатели производственного освещения, необходимые для выполнения тех или иных видов зрительной работы. Представим себе зал библиотеки. Люди, пришедшие в этот зал, читают книги, статьи в газетах, журналах. Как уже было сказано выше, освещение в зале должно создать для этого оптимальные условия. Чтобы зрение не утомлялось, освещенность должна соответствовать характеру зрительной работы. Чем меньше шрифт или контраст объекта различения с фоном, тем больше должен быть показатель освещенности в данном зале.

Определение необходимых норм производится в соответствии с СНиП-II-4-79. В этих действующих по настоящее время санитарных нормах и правилах в зависимости от характера зрительной работы задаются необходимые количественные (минимальная освещенность) и качественные (показатель ослеплённости и дискомфорта, глубина пульсации освещенности) для искусственного освещения.

Чтобы определить необходимые для какого-то конкретного помещения показатели освещения, в первую очередь необходимо определить разряд зрительной работы. В СНиП-II-4-79 различают восемь таких разрядов. Каждый разряд зрительной работы определяется по минимальному размеру объекта различения. Так, например, для того чтобы разглядеть точку размером менее чем 0,15 мм, требуется чтобы производственное освещение соответствовало I ряду зрительной работы, *то есть разряду «наивысшей точности». Если же минимальный размер объекта различения составляет от 0,15 до 0,3 мм, производственное освещение должно соответствовать II разряду, который называется разрядом «очень высокой точности».

Знать минимальные размеры объекта различения, то есть нужный для данного помещения разряд зрительной работы, является необходимым, но еще не достаточным условием. Между объектом различения и фоном должен быть соответствующий контраст. Поэтому каждый разряд зрительной работы делится еще и на четыре подразряда, которые определяются соотношением контраста и фона. Контраст определяется как соотношение яркостей объекта различения и фона. Его можно рассчитать по формуле:

К = │ρо – ρф│/ρ*

где ρо – коэффициент отражения с поверхности объекта различения;ρ

ρф – коэффициент отражения с поверхности фона;

ρ* - максимальный по своему значению коэффициент отражения объекта различения или фона.

Контраст считается большим при значениях К больше 0,5, то есть в этом случае контраст и фон резко отличаются по яркости, как, например, отличаются по яркости черные буквы на белом фоне. Если значение контраста составляет от 0,5 до 0,2. он считается средним, то есть фон и объект различения заметно отличаются друг от друга по яркости. Если же К меньше 0,2, контраст считается малым, то есть объект различения и фон мало отличаются друг от друга по яркости.

Фон также определяется по значению коэффициента отражения материала, который в свою очередь зависит от цвета и фактуры материала. Фон считается светлым при коэффициенте отражения материала превышающим значение 0,4. При значении ρ от 0,4 до 0.2 фон считается средним, а если ρ менее 0,2, фон считается тёмным.

Подразряд по таблице из СНиП определяется сравнением контраста и фона. Например, если контраст большой, а фон светлый, то такое сочетание в каждом разряде зрительной работы встречается только один раз и это соответствует подразряду Г.

Далее, для того чтобы выбрать необходимый для конкретного помещения минимальный уровень освещенности и качественные показатели системы производственного освещения, необходимо определить систему освещения. В таблице СНиП приведены нормы для искусственного комбинированного и общего освещения. Так, например, для II разряда зрительной работы, то есть при минимальном размере объекта различения от 0.15 до 0,3 мм, если контраст при этом является большим, а фон светлым, то есть соответствовать подразряду Г, общая освещенность должна составлять как минимум 300 лк. Или, например, для III разряда зрительной работы, когда минимальный размер объекта различения составляет от 0,3 до 0,5 мм, при малом контрасте и темном фоне, то есть в соответствии с подразрядом А, комбинированное общее освещение должно быть не менее 2000 лк.

В этом же СНиП можно определить и нормы естественного освещения. Спецификой естественного освещения является то, что оно изменяется в очень широких пределах. Эти изменения зависят и от времени года, и от времени суток, и от метеоусловий. Поэтому естественное освещение нельзя нормировать по какому-нибудь количественному показателю. Естественное освещение нормируется по относительной величине – коэффициенту естественной освещенности КЕО, который определяется процентным отношением освещенности в данной точке помещения Ев к одновременному значению наружной освещенности Ен. То есть КЕО оценивает размеры оконных проёмов, вид остекления, их загрязнение, одним словом способность естественного освещения проникать внутрь помещения. КЕО нормируется, то есть изменяется в зависимости только от двух показателей: разряда зрительной работы и от системы освещения. Нормы КЕО приводятся для комбинированного и бокового естественного освещения. И также КЕО нормируется в зависимости от зрительного разряда при совмещенном освещении.