Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.

К количественным показателям относятся:

Лучистый поток Ф – это мощность лучистой энергии электромагнитного поля в оптическом диапазоне волн, Вт.

Световой поток F – это мощность световой, оцениваемой по зрительному восприятию, т.е. величина F является не только физической, но и физиологической, лм.

(Световой поток F – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм).)

Видность В – отношение светового потока к лучистому. Максимальная видность В_max (при длине 554 нм) ссотавляет 683 лм/Вт. Видность излучения характеризует чувствительность глаза к различным составляющим светового спектра.

Сила света J – пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dF, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла d_W, к величине этого угла; J = dF/ d_W; измеряется в канделах (кд).

Освещённость Е – (плотность светового потока на освещаемой поверхности) поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dF, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м²), к её площади; Е = dF/dS; измеряется в люксах (лк).

Яркость В (L_a) поверхности под углом a к нормали – это отношение силы света dJ_a, излучаемой освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению; В = dJ_a/(dScosa); измеряется в кд/м².

Коэффициент отражения r характеризует способность поверхности отражать падающий на неё световой поток; определяется по формуле: r = F_отр/F_пад, где F_отр – отражённый световой поток, лм; F_пад – световой поток, падающий на поверхность, лм.

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

Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта (непосредственно прилегает к объекту различения). Эта способность характеризуется коэффициентом отражения r. В зависимости от цвета и фактуры поверхности коэффициент отражения принимает разные значения: при r > 0,4 фон считается светлым; при r = 0,2…0,4 – средним и при r < 0,2 – тёмным.

Контраст объекта с фоном k (K) – степень различения объекта и фона – характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины, риски или других элементов) и фона; k = (В_об – В_ф)/ В_об (при В_об > В_ф) 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).

Под объектом различения понимается минимальный элемент рассматриваемого предмета, который необходимо выделить для зрительной работы.

Коэффициент пульсации освещённости k_E (К_П) – это критерий глубины колебаний освещённости в результате изменения во времени светового потока (критерий оценки изменения освещённости поверхности вследствие периодического изменения во времени светового потока источника света).

k_E = (E_max – E_min)/(2E_ср) × 100%,

где E_max, E_min, E_ср – максимальное, минимальное и среднее значения освещённости за период колебаний. Необходимость в данном показателе вызвана широким применением газоразрядных ламп. При питании их переменным током наблюдается пульсация во временивеличины светового потока таких источников с частотой, вдвое больше частоты питающей сети. Для газоразрядных ламп 25…65 %, для обычных ламп накаливания 7 %, для галогенных ламп накаливания 1 %.

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

Показатель ослеплённости P (P₀) – это критерий оценки слепящего действия источника света:

P = (V₁/V₂ – 1) × 1000,

где V₁ – видимость объекта различения при экранированном источнике света; V₂ – видимость при разэкранированном источнике света.

При отсутствии экрана (плафона) на источнике искусственного света яркость объекта и фона увеличивается за счёт появления бликов L_б, что приводит к снижению показателей контрастности:

К = [(L_Ф + L_Б) – (L_О + L_Б)]/( L_Ф + L_Б),

а значит и к уменьшению показателя видимости.

При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющимся в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и комбинированное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение, дополняют искусственным.

Конструктивно естественное освещение подразделяют на боковое (одно- и двустороннее), осуществляемое через световые проёмы в наружных стенах; верхнее – через световые проёмы в кровле и перекрытиях; комбинированное – сочетание верхнего и бокового освещения.

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 учёта расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учётом расположения рабочих мест, например, вдоль сборочного конвейера).

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 2лк.

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 l = 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 l = 0,297 мкм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.

Классификация производственного освещения:

- естественное;

- искусственное;

- совмещённое.

Рис. 6. Классификация естественного освещения (по конструктивному исполнению)

Рис. 7. Классификация искусственного освещения по конструктивному исполнению

Нормы естественного и искусственного освещения зависят от разряда и подразряда зрительной работы и приводятся в СП 52.13330.2011 СНиП 23-05 – 95* «Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция». Основным нормируемым параметром искусственного освещения является освещённость на рабочей поверхности. Освещённость Е – плотность светового потока на освещаемой поверхности; определяется как отношение светового потока F, равномерно падающего на освещаемую поверхность S (м²), к её площади; Е = F/S; измеряется в люксах (лк).

На рабочих местах, оборудованных ПЭВМ, освещённость измеряется на поверхности стола, в зоне размещения рабочего документа. Кроме того, нормируется освещённость поверхности экрана.

Нормируемым параметром естественного освещения является коэффициент естественной освещённости (КЕО) - e_н. КЕО показывает во сколько раз освещённость внутри помещения меньше освещённости снаружи здания. e_н = E_вн/ E_внеш.

В небольших помещениях при односторон­нем боковом естественном освещении нор­мируется минимальное значение КЕО в точ­ке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помеще­ния и условной рабочей поверхности на рас­стоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, а при двустороннем боко­вом освещении — в точке посередине поме­щения.

В соответствии с СП 52.13330.2011 СНиП 23-05 – 95*, в производственных помещениях, где основной работой является работа с использованием ПЭВМ, рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеодисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.

Искусственное освещение в помещениях для эксплуатации ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случаях преимущественной работы с документами, следует применять системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 - 500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк.

Контроль освещённости в производственных условиях осуществляется с помощью люксметров.

_____________________________________________________________________________

►

Люксметр Ю-116(рис. 8) состоит из фотоэлемента и электрического измерительного прибора высокой чувствительности. При освещении фотоэлемента в цепи возникает электрический ток, пропорциональный освещённости. Диапазон измерений люксметра ограничен, но для его расширения используют специальные насадки. Насадки М, Р, Т применяются совместно с насадкой К и ослабляют освещённость соответственно в 10, 100 и 1000 раз. Насадка К самостоятельно не применяется. По окончании измерений показания прибора умножаются на коэффициент ослабления, зависящий от используемых насадок, и получают истинное значение освещённости.

Рис. 8. Люксметр Ю-116

_____________________________________________________________________________

Естественное и искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СП 52.13330.2011 СНиП 23-05 – 95* в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном. Характеристика зрительной работы определяется наименьшим размером объекта различения. Под объектом различения понимается минимальный элемент рассматриваемого предмета, который необходимо выделить для зрительной работы (например, при работе с приборами – толщина линии градуировки шкалы, при чертёжных работах – толщина самой тонкой линии). Объекты различения классифицируются по размерам на шесть разрядов: от I наивысшей точности (< 0,15 мм) до VI – грубые работы (> 5 мм). Последние VII, VIII, IX разряды не учитывают размеры объекта различения, поскольку к ним относятся работы, требующие общего наблюдения за ходом производственного процесса, а также работа с самосветящимися объектами.

Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещённостью E_min) и качественными показателями (показателями ослеплённости и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещённости k_Е). Принято раздельное нормирование искусственного освещение в зависимости от применяемых источников света и системы освещения. Нормативное значение освещенности для газоразрядных ламп при прочих равных условиях из-за их большей светоотдачи выше, чем для ламп накаливания. При комбинированном освещении доля общего освещения должна быть не менее 10 % нормируемой освещен­ности. Эта величина должна быть не менее 150 лк для газоразрядных ламп и 50 лк для ламп накаливания.

Для ограничения слепящего действия светильников общего осве­щения в производственных помещениях показатель ослепленности не должен превышать 20...80 единиц в зависимости от продолжительности и разряда зрительной работы. При освещении производственных по­мещений газоразрядными лампами, питаемыми переменным током промышленной частоты 50 Гц, глубина пульсаций не должна превы­шать 10...20 % в зависимости от характера выполняемой работы.

При определении нормы освещенности следует учитывать также ряд условий, вызывающих необходимость повышения уровня освещен­ности, выбранного по характеристике зрительной работы. Увеличение освещенности следует предусматривать, например, при повышенной опасности травматизма или при выполнении напряженной зрительной работы I...IV разрядов в течение всего рабочего дня. В некоторых случаях следует снижать норму освещенности, например, при кратко­временном пребывании людей в помещении.

Для систем естественного освещения нормируемым параметром является коэффициент естественного освещения КЕО, е_н, %. КЕО – отношение измеренной в данной точке рабочей поверхности освещённости (внутри помещения) к значению освещённости, измеренной на горизонтальной площадке в точке, расположенной вне производственного здания и освещённой рассеянным светом всего купола небосвода.

При боковом освещении нормируется минимальное значение е_min. При одностороннем – в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удалённой от световых проёмов, при двустороннем – в точке посередине помещения. При верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение КЕО.

Рис. Схемы распределения КЕО по характерному разрезу помещения:

а – одностороннее боковое освещение; б – двустороннее боковое освещение; в – верхнее освещение; г – комбинированное освещение; 1 – уровень рабочей поверхности

Источники искусственного производственного освещения.Источни­ками света при искусственном освещении являются газоразрядные лампы и лампы накаливания.

Газоразрядные лампы предпочтительнее для применения в систе­мах искусственного освещения. Они имеют высокую световую отдачу (до 100 лм/Вт) и большой срок службы (10 000...14 000 ч). Световой поток от газоразрядных ламп по спектральному составу близок к естественному освещению и поэтому более благоприятен для зрения. Однако газоразрядные лампы имеют существенные недостатки, к числу которых относится пульсация светового потока. При рассмотрении быстро движущихся или вращающихся деталей в пульсирующем све­товом потоке возникает стробоскопический эффект, который прояв­ляется в искажении зрительного восприятия объектов (вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажаются направление и скорость движения). Это явление ведет к увеличению опасности производственного травматизма и делает невозможным выполнение некоторых производственных операций.

В системах производственного освещения применяют люминес­центные газоразрядные лампы, имеющие форму цилиндрической стек­лянной трубки. Внутренняя поверхность трубки покрыта тонким слоем люминофора, который преобразует ультрафиолетовое излучение газо­вого электрического разряда в видимый свет. Люминисцентные газо­разрядные лампы в зависимости от применяемого в них любминофора создают различный спектральный состав света. Различают несколько типов ламп: дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цвето­передачей (ЛДЦ), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого света (ЛБ).

Кроме люминесцентных газоразрядных ламп (низкого давления), в производственном освещении применяют газоразрядные лампы вы­сокого давления: лампы ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные); галогенные лампы ДРИ (дуговые ртутные с йодидами); ксеноновые лампы ЛКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые), которые в основном применяются для освещения территорий предприятия; натриевые лам­пы ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые), используемые для освещения цехов с большой высотой (в частности, многих литейных цехов).

Применяются для освещения производственных помещений также лампы накаливания, в которых свечение возникает путем нафевания нити накала до высоких температур. Они просты и надежны в эксплу­атации. Недостатками их являются низкая световая отдача (не более 20 лм/Вт), офаниченный срок службы (до 1000 ч), преобладание излучения в желто-красной части спектра, что искажает цветовое восприятие. В осветительных системах используют лампы накаливания различных типов: вакуумные (НВ), газонаполненные биспиральные (НБ), биспиральные с криптоноксеноновым наполнением (НБК), зеркальные с диффузно отражающим слоем и др. Все большее распро­странение получают лампы накаливания с йодным циклом — галоид­ные лампы, которые имеют лучший спектральный состав света и хорошие экономические характеристики.

Эксплуатация осветительных установок.Качественные показатели освещения в производственных помещениях во многом определяются правильным выбором светильников, представляющих собой совокуп­ность источника света и осветительной арматуры. Основное назначе­ние светильников заключается в перераспределении светового потока источников света в требуемых для освещения направлениях, механи­ческом креплении источников света и подводе к ним электроэнергии, ^а также защите ламп, оптических и электрических элементов от воздействия окружающей среды.

Важной характеристикой светильника является коэффициент по­лезного действия – отношение светового потока светильника к све­товому потоку лампы, помещенной в светильник.

Устранение слепящего действия источника света обеспечивается конструкцией светильника и характеризуется защитным углом, т.е. углом между горизонталью и линией, касательной к светящемуся телу лампы и краю отражателя.

По конструктивному исполнению светильники делятся: на открытые, защищенные закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывозащищенные и взрывобезопасные. По распределению светового потока в пространстве светильники бывают прямого, преимущественно прямого, рассеянного и отраженного света.

Светильники местного освещения часто предусматривают возмож­ность их перемещения и изменения направления светового потока и выполняются с не просвечивающимися отражателями, которые имеют защитный угол не менее 30°.

При эксплуатации осветительных установок производственного освещения необходимо проводить регулярную очистку остекленных проемов и светильников от загрязнений, своевременную замену пере­горевших ламп, контроль напряжений в осветительной сети, система­тический ремонт элементов светотехнической и электрической частей осветительной установки. Чистка стекол световых проемов должна производиться не менее двух раз в год для помещений с незначительным выделением пыли и не реже четырех раз в год для помещений со значительным выделением пыли. Чистка светильников должна произ­водиться 4. ..12 раз в год в зависимости от запыленности производст­венного помещения. Проверка уровня освещенности в контрольных точках помещения или на отдельных рабочих местах производится не реже 1 раза в год.

Основным прибором для измерения освещенности является фото­электрический люксметр (Ю — 16, Ю — 1 17 и др.). Для создания благо­приятного светового климата в производственных помещениях важное значение имеет не только правильное проектирование системы осве­щения, но и цветовое оформление.

Основные правила цветового оформления производственных помещений заключаются в следу­ющем: в любом производственном помещении должно быть светло, стены и потолки должны быть окрашены в светлые тона при относи­тельно небольшой насыщенности и высоком коэффициенте отраже­ния. Необходимо использовать также контрасты между теплыми и холодными тонами (если стены окрашены в теплые тона, то оборудо­вание — в холодные, и наоборот). Цветовое решение внутренней отделки помещения должно соответствовать климатической зоне, ори­ентации по сторонам света, особенностям технологического процесса и т.д. Освещение и цветовое оформление производственных помеще­ний при правильном решении и удачном сочетании оказывают благо­приятное влияние на настроение и работоспособность человека, рост производительности труда и снижение числа и тяжести производст­венных травм.

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 освещённости на рабочем месте, и в заключение проверить намеченный вариант освещения на соответствие его нормативным требованиям.

Расчёт общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности выполняется методом коэффициента использования светового потока.