Характеристики освещения рабочих мест
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.
Световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);
Сила света I – пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dФ, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла dΩ, к величине этого угла; I = dФ / dΩ; измеряется в канделах (кд);
Освещенность Е – поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dФ, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м2), к ее площади: Е = dФ /dS , измеряется в люксах (лк);
Яркость L– поверхности под углом α к нормали – это отношение силы света dIα, излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности, на плоскость, перпендикулярную к этому направлению; L = dIα / (dS cos α), измеряется в (кд · м2).
Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель ослепленности, видимость, коэффициент естественного освещения.
Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения ρ) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Фотр к падающему на нее световому потоку Фпад; ρ = Фот / Фпм.
В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02...0,95; приρ > 0,4 фон считается светлым; при ρ = 0,2...0,4 – средним и при ρ < 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 = (Lор – Lо) / Lор 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 kE – это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока
kE= 100(Еmax – Еmin ) / (2Еcp ),
где Еmin, Еmax, Еср – минимальное, максимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп kE = 25...65%, для обычных ламп накаливания kE = 7%, для галогенных ламп накаливания kE = 1%.
Показатель ослепленности Ро – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,
Po=1000(V1 / (V2–1)),
где V1 и V2 – 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 / kпор, где kпор – пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.
Для оценки использования естественного света введено понятие коэффициента естественной освещенности (КЕО) и установлены минимально допустимые значения КЕО – это отношение освещенности Ев внутри помещения за счет естественного света к наружной освещенности Ен от всей полусферы небосклона, выраженное в процентах:
КЕО = (Ев / Ен) 100% (2.1)
Важной характеристикой, от которой зависит требуемая освещенность на рабочем месте является размер объекта различения – минимальный размер наблюдаемого объекта (предмета), отдельной его части или дефекта, которые необходимо различать при выполнении работы. Размер объекта различения определяет характеристику работы и ее разряд. Например, при размере объекта различения менее 0,15 мм разряд работы наивысшей точности (1 разряд); при размере 0,15…0,3 мм – разряд очень высокой точности (2 разряд); 0,3...0,5 мм – разряд высокой точности (3 разряд) и т.д. При размере более 0,5 мм – грубая работа.
Очевидно, чем меньше размер объекта различения (выше разряд работы) и меньше контраст объекта различения с фоном, на котором выполняется работа, тем больше требуется освещенность рабочего места, и наоборот.
Системы и виды освещения
При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющемся в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.
Естественное освещение разделяется на боковое (световые проемы в стенах), верхнее (прозрачные перекрытия и световые фонари на крыше) и комбинированное (наличие световых проемов в стенах и перекрытиях одновременно) (рис.2). Величина освещенности Е в помещении от естественного света небосвода зависит от времени года, времени дня, наличия облачности, а также доли светового потока Ф от небосвода, которая проникает в помещение. Эта доля зависит от размера световых проемов (окон, световых фонарей), светопроницаемости стекол (сильно зависит от загрязненности стекол), наличия напротив световых проемов зданий, растительности, коэффициентов отражения стен и потолка помещения (помещениях с более светлой окраской естественная освещенность лучше) и т.д.
Рис. 2. Распределение КЕО при различных
видах естественного освещения:
а – одностороннее боковое освещение; б – двустороннее боковое освещение;
в – верхнее освещение; г – комбинированное освещение; 1 – уровень рабочей поверхности.
Естественный свет лучше по своему спектральному составу, чем искусственный свет, создаваемый любыми источниками свет. Кроме того, чем лучше естественное освещение в помещении, тем меньше времени приходится пользоваться искусственным светом, а это приводит к экономии электрической энергии.
КЕО не зависит от времени года и суток, состояния небосвода, а определяется геометрией оконных проемов, загрезняемостью стекол, окраской стен помещений ит.д. Чем дальше от световых проемов, тем меньше значение КЕО.
Минимально допустимая величина КЕО определяется разрядом работы: чем выше разряд работы, тем больше минимально допустимое значение КЕО.
При недостатке освещенности от естественного света используют искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света. По своему конструктивному использованию искусственное освещение может быть общим и комбинированным.
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.
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.
Комбинированное освещение наряду с общим включает местное освещение (местный светильник, например, настольная лампа), сосредоточивающее световой поток непосредственно на рабочем месте. Использование местного освещения совместно с общим рекомендуется применять при высоких требованиях к освещенности.
Кроме естественного и искусственного освещения, может применяться их сочетание, когда освещенности за счет естественного света недостаточно для выполнения той или иной работы. Такое освещение называется совмещенным. Для выполнения работы наивысшей, очень высокой и высокой точности в основном применяют совмещенное освещение так как, как правило, естественной освещенности недостаточно.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, эвакуационным, сигнальное 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 освещениепредназначено 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 освещениеустраивают 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.
Нормирование освещения
Естественное и искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП 23–05–95 «Естественное и искусственное освещение», СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий», СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03 "Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы" в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном. Характеристика зрительной работы определяется наименьшим размером объекта различения (например, при работе с приборами – толщиной линии градуировки шкалы, при чертежных работах – толщиной самой тонкой линии). В зависимости от размера объекта различения все виды работ, связанные со зрительным напряжением, делятся на восемь разрядов, которые в свою очередь в зависимости от фона и контраста объекта с фоном делятся на четыре подразряда.
Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью Еmin) и качественными показателями (показателями ослепленности и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещенности kE).
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.
Согласно СНиП 23–05–95 помещения с постоянным пребыванием людей, должны иметь естественное освещение. Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому в качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина – коэффициент естественной освещенности КЕО, не зависящий от вышеуказанных параметров.
При одностороннем боковом естественном освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке расположенной на расстоянии 1 м от глухой стены на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности, т. е. на высоте 0,8 м от пола. При двухстороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке посередине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности.
При верхнем и комбинированном естественном освещении нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности. Первая и последняя точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен.
Россия разбита на несколько групп административных районов по ресурсам светового климата (табл.3). Нормированные значения КЕО еН для зданий, расположенных в II,III,IV, V группах административных районов по ресурсам светового климата следует определять по формуле
, (2.2.)
т. е где m – коэффициент светового климата (табл.4).
Таблица 3
Группы административных районов по ресурсам светового климата
| группа | Административные районы |
| Московская, Смоленская, Свердловская, Пермская, Челябинская, Курганская, Новосибирская, Кемеровская области, Татарстан, Красноярский край (севернее 63о с.ш), Хабаровский край (сев 55о с.ш), Башкортостан, Чукотский нац. округ, Удмуртия. | |
| Брянская, Курская, Оренбургская, Саратовская, Читинская область, Ханты-Мансийский национальный округ, Алтайский край . | |
| Калининградская, Псковская, Ленинградская, Кировская области, Ямало-Ненецкий национальный округ. | |
| Архангельская, Мурманская области. | |
| Астраханская, Ростовская области, Ставропольский край, Приморский край. |
Таблица 4
Коэффициент светового климата
| Световые проемы | Ориентация световых проемов по сторонам горизонта | Коэффициент светового климата, m | ||||
| Номер группы административных районов, N | ||||||
| В наружных стенах | С | 0,90 | 1,1 | 1,2 | 0,80 | |
| СВ, СЗ | 0,90 | 1,1 | 1,2 | 0,80 | ||
| З, В | 0,90 | 1,1 | 1,1 | 0,80 | ||
| ЮВ, ЮЗ | 0,85 | 1,0 | 1,1 | 0,80 | ||
| Ю | 0,85 | 1,0 | 1,1 | 0,75 | ||
| В прямоугольных и трапецеидальных фонарях | С - Ю | 0,90 | 1,1 | 1,2 | 0,75 | |
| СВ - ЮЗ | 0,90 | 1,1 | 1,2 | 0,70 | ||
| ЮВ - СЗ | 0,90 | 1,1 | 1,2 | 0,70 | ||
| В - З |