Производственное освещение

5.5.1 Основные понятия и гигиенические требования к производственному освещению

Ощущение света при воздействии на глаза человека вызывают электромагнитные волны так называемого оптического диапазона. Область оптических электромагнитных излучений расположена между областью рентгеновских излучений и областью радиоизлучений. Видимая часть оптических излучений лежит в диапазоне длин волн от 380 до 760 нм; с одной стороны к ней примыкает область ультрафиолетовых, а с другой - инфракрасных излучений.

В видимой области излучения каждой длине волны соответствует определенный цвет от фиолетового (380...450 нм) до красного (620...760 нм). На практике чаще всего приходится иметь дело со светом сложного спектрального состава, состоящим из волн различной длины.

Основными понятиями, характеризующими свет, являются световой поток, сила света, освещенность и яркость.

Световым потоком называют поток лучистой энергии, оцениваемый глазом по световому ощущению. Единицей светового потока является люмен (лм)- световой поток, излучаемый точечным источником света силой в одну канделу, помещенным в вершину телесного угла в один стерадиан.

Пространственную плотность светового потока принято называть силой света. Единицей силы света является кандела (кд) - сила света точечного источника, испускающего световой поток в один люмен, равномерно распределенный внутри телесного угла в один стерадиан. Кандела является основной светотехнической единицей, устанавливаемой по специальному эталону.

Освещенность Е характеризует поверхностную плотность светового потока и определяется отношением светового потока, падающего на поверхность, к ее площади: Е = Ф/S, где Ф световой поток; S - площадь.

Следует иметь в виду, что освещенность не зависит от свойств освещаемой поверхности: ее формы, цвета и т. п. Одинаковый световой поток создает равную освещенность на темных и светлых поверхностях при условии равенства площадей. Единицей освещенности является люкс (лк). Один люкс равен освещенности поверхности площадью в 1 м², по которой равномерно распределен световой поток, равный 1 лм. Освещенность в 1 лк не позволяет выполнять большинство видов работ. Оценить понятие освещенность можно, зная, что освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет примерно 0,2 лк, а в солнечный день доходит до 100000 лк.

Так как уровень ощущения света человеческим глазом зависит от плотности светового потока (освещенности) на сетчатке глаза, то основное значение для зрения имеет не освещенность какой-то поверхности, а световой поток, отраженный от этой поверхности и попадающий на зрачок. В связи с этим введено понятие яркости. Человек различает окружающие предметы только благодаря тому, что они имеют разную яркость.

Яркостью L называется величина, равная отношению силы света, излучаемого элементом поверхности в данном направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную к тому же направлению:

где I - сила света, излучаемая поверхностью в заданном направлении, кд; S - площадь поверхности, м²; - угол к нормали светящейся поверхности.

Некоторое представление о яркости можно получить, если представить себе, что лист белой бумаги, освещенный настольной лампой мощностью 60 Вт, имеет яркость 30...40 кд/м².

Падающий на тело световой поток частично отражается им, частично поглощается, частично пропускается сквозь среду тела. Для характеристики этих свойств введены соответствующие коэффициенты. Коэффициент отражения представляет собой отношение отраженного телом светового потока Ф_р к падающему Ф:

Свет является естественным условием нашего существования. Он влияет на состояние высших психических функций и физиологические процессы в организме. Хорошее освещение действует тонизирующе создает хорошее настроение, улучшает протекание основных процессов высшей нервной деятельности.

В зависимости от спектрального состава свет может оказывать возбуждающее действие и усиливать чувство тепла (оранжево-красный), или, наоборот, успокаивающее (желто-зеленый), или усиливать тормозные процессы (сине-фиолетовый).

Увеличение освещенности способствует улучшению работоспособности даже в тех случаях, когда процесс труда практически не зависит от зрительного восприятия. При плохом освещении человек быстро устает, работает менее продуктивно, возрастает потенциальная опасность ошибочных действий и несчастных случаев. По имеющимся данным, до 5 % травм можно объяснить недостаточным или нерациональным освещением, а в 20% оно способствовало возникновению травмы. Наконец, плохое освещение может привести к профессио­нальным заболеваниям, например, таким, как рабочая миопия (близорукость), спазм аккомодации.

У лиц, которые по характеру работы или в силу географических условий частично или полностью лишены естественного света, может возникнуть световое голодание.

Гигиенические требования к производственному освещению, основанные на психофизических особенностях восприятия света и его влияния на организм человека, могут быть сведены к следующим:

спектральный состав света, создаваемого искусственными источниками, должен приближаться к солнечному;

уровень освещенности должен быть достаточным и соответствовать гигиеническим нормам, учитывающим условия зрительной работы;

должна быть обеспечена равномерность и устойчивость уровня освещенности в помещении во избежание частой переадаптации и утомления зрения. В то же время, по имеющимся данным, при длительной работе в равномерно освещенном пространстве может нарушиться восприятие формы объектов, реализующееся, в конечном счете, в зрительных галлюцинациях.

Освещение не должно создавать блесткости как самих источников света, так и других предметов в пределах рабочей зоны.

Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель освещенности, спектральный состав света.

Фон- это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения ) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку ; = .В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02...0,95; при >0,4 фон считается светлым; при = 0,2...0,4-средним и при <0,2-темным.

Контраст объекта с фоном k - степень различения объекта и фона характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины, риски или других элементов) и фона; k = (Lop-Lo)/Lop считается большим, если k>0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при k=0,2...0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при k<0,2 (объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности -это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока

где -максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп = 25...65 %, для обычных ламп накаливания -7 %, для галогенных ламп накаливания - 1 %•

Показатель ослепленности - критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,

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

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

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т.е. V= k/knop, где kпор - пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.

5.5.2 Виды производственного освещения и его нормирование

Освещение в производственных зданиях и на открытых площадках может осуществляться естественным и искусственным светом. При недостаточности естественного освещения используется совмещенное освещение. Последнее представляет собой освещение, при котором в светлое время суток используется одновременно естественный и искусственный свет.

Естественное освещение производственных помещений может осуществляться через окна в боковых стенах (боковое), через верхние световые проемы, фонари (верхнее) или обоими способами одновременно (комбинированное освещение). Верхнее и комбинированное естественное освещение имеет то преимущество, что обеспечивает более равномерное освещение помещений. Боковое же освещение создает значительную неравномерность в освещении участков, расположенных вблизи окон и вдали от них. Кроме того, в этом случае возможно ухудшение освещения из-за затенения окон громоздким оборудованием.

Непостоянство естественного света, который может резко меняться даже в течение короткого промежутка времени, вызывает необходимость нормировать естественное освещение с помощью коэффициента естественной освещенности. Коэффициент естественной освещенности (КЕО) е представляет собой отношение освещенности естественным светом какой-нибудь точки внутри помещения к значению наружной освещенности горизонтальной поверхности, освещаемой диффузным светом полностью открытого небосвода (не прямым солнечным светом) и выражается в процентах: где - освещенность какой-либо точки внутри помещения; - освещенность точки вне помещения.

Нормами установлено восемь разрядов зрительных работ - от работ наивысшей точности (I разряд) до работ, связанных с общим наблюдением за ходом производственного процесса (VIII разряд). В основу выбора КЕО для первых семи разрядов положен размер объекта различения, под которым понимается рассматриваемый предмет или его часть, а также требующий различения дефект (например, нить ткани, точка, линия, риска, пятно и т. п.).

Указанные в нормах значения е_а для верхнего и комбинированного освещения выше, чем для бокового. Это объясняется тем, что при верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола). Первая и последняя точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен или перегородок. При боковом же одностороннем освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от окон, на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола).

При двустороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке по середине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола).

Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов (окон и фонарей) в соответствии с нормированным значением КЕО.

Расчет площади световых проемов производится с помощью следующих соотношений (СНиП И-4 -79):

при боковом освещении

при верхнем освещении

где - площадь световых проемов окон при боковом освещении ; - площадь пола помещения; - нормированное значение КЕО; - коэффициент запаса (1,2...2); - световая характеристика окон; - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями; - общий коэффициент светопропускания, учитывающий коэффициент светопропускания стекол и потери света в несущих конструкциях, в солнцезащитных устройствах, в защитной сетке, устанавливаемой над фонарями; - коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя (земля, трава и др.), прилегающего к зданию; площадь световых проемов фонарей при верхнем освещении; - световая характеристика фонаря или светового проема в плоскости покрытия; -коэффициент, учитывающий повышение КЕО при верхнем освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения; - коэффициент, учитывающий тип фонаря.

Практика показывает, что уровень естественной освещенности в процессе эксплуатации зданий значительно снижается в связи с загрязнением остекленных поверхностей световых проемов, а также загрязнением стен и потолков. Поэтому необходимо регулярно очищать стекла (не реже 2...4 раз в год) и производить побелку стен и потолков (не реже одного раза в год).

Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов -общее и комбинированное. Систему общего освещения применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные, гальванические цехи), а также в административных, конторских и складских помещениях. Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).

При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных, контрольных) в местах, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность производственного травматизма.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.

Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.

Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т.д. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять 5 % нормируемой освещенности рабочего освещения, но не менее 2 лк.

Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключении рабочего освещения; организуется в местах, опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работают более 50 чел. Минимальная освещенность на полу основных проходов и на ступеньках при эвакуационном освещении должна быть не менее 0,5 лк, на открытых территориях - не менее 0,2 лк.

Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Наименьшая освещенность в ночное время 0,5 лк.

Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации.

Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений. Бактерицидное облучение («освещение») создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания. Наибольшей бактерицидной способностью обладают ультрафиолетовые лучи с λ = 0,254...0,257 мкм. Эритемное облучение создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения).Максимальное эритемное воздействие оказывают электромагнитные лучи с λ = 0,297 мкм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.

5.5.3 Методы расчёта искусственного освещения

При проектировании искусственного освещения необходимо выбрать тип источника света, систему освещения, вид светильника; наметить целесообразную высоту установки светильников и размещения их в помещении; определить число светильников и мощность ламп, необходимых для создания нормируемой освещенности на рабочем месте, и в заключение проверить намеченный вариант освещения на соответствие его нормативным требованиям.

Расчет общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности выполняется методом коэффициента использования светового потока. Световой поток (лм) одной лампы или группы люминисцентных ламп одного светильника

где Ен - нормируемая минимальная освещенность по СНиП 23-05-95, лк; - площадь освещаемого помещения, м²; - коэффициент неравномерности освещения, обычно = 1,1 -:-1,2; -коэффициент запаса, зависящий от вида технологического процесса и типа применяемых источников света, обычно К = 1,3 -г-1,8; п -число светильников в помещении; - коэффициент использования светового потока.

Коэффициент использования светового потока, давший название методу расчета, определяют по СНиП 23-05-95 в зависимости от типа светильника, отражательной способности стен и потолка, размеров помещения, определяемых индексом помещения:

где А, В-длина и ширина помещения в плане, м; Н - высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.

По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 2239-79 и ГОСТ 6825—91 выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют необходимую электрическую мощность. При выборе лампы допускается отклонение светового потока от расчетного в пределах 10...20 %.

Для поверочного расчета местного освещения, а также для расчета освещенности конкретной точки наклонной поверхности при общем локализованном освещении применяют точечный метод. В основу точечного метода положено уравнение

где - освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А, лк; - сила света в направлении от источника к расчетной точке А; определяется по кривой распределения светового потока выбирае­мого светильника и источника света; -угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точку А; -расстояние от светильника до точки А, м.

Учитывая, что = H/cos и вводя коэффициент запаса kз, получим

Критерием правильности расчета служит нера­венство Ен.

Цветовое оформление производственного интерьера.Рациональное цветовое оформление производственного интерьера действенный фактор улучшения условий труда и жизнедеятельности человека. Установлено, что цвета могут воздействовать на человека по-разному: одни цвета успокаивают, а другие раздражают. Например, красный цвет - возбуждающий, горячий, вызывает у человека условный рефлекс, направленный на самозащиту. Оранжевый воспринимается людьми так же как горячий, он согревает, бодрит, стимулирует к активной деятельности. Желтый - теплый, веселый, располагает к хорошему настроению. Зеленый - цвет покоя и свежести, успокаивающе действует на нервную систему, а в сочетании с желтым благотворно влияет на настроение. Синий и голубой цвета свежи и прозрачны, кажутся легкими, воздушными. Под их воздействием уменьшается физическое напряжение, они могут регулировать ритм дыхания, успокаивать пульс. Черный - цвет мрачный и тяжелый, резко снижает настроение. Белый цвет -холодный, однообразный, способный вызывать апатию.

Разностороннее эмоциональное воздействие цвета на человека позволяет широко использовать его в гигиенических целях. Поэтому при оформлении интерьера производственного помещения цвет используют как композиционное средство, обеспечивающее гармоническое единство помещения и технологического оборудования, как фактор, создающий оптимальные условия зрительной работы и способствующий повышению работоспособности; как средство информации, ориентации и сигнализации для обеспечения безопасности труда.