Организация естественного освещения

Естественное освещение имеет важное физиолого-гигиеническое значение для работающих. Оно благоприятно воздействует на органы зрения, стимулирует физиологические процессы, повышает обмен веществ и улучшает развитие организма в целом. Солнечное излучение согревает и обеззараживает воздух, очищая его от возбудителей многих болезней (например, вируса гриппа). Кроме того, естественный свет имеет и важное психологическое значение, создавая у работающих ощущение непосредственной связи с окружающей средой.

Естественному освещению свойственны и недостатки: оно непостоянно в различное время дня и года, в различную погоду, неравномерно распределяется по площади производственного помещения при неудовлетворительной его организации может вызывать ослепление органов зрения.

Естественное освещение организуется через разного рода световые проемы.

На уровень освещенности помещения при естественном освещении влияют следующие факторы: световой климат; площадь и ориентация световых проемов; степень чистоты стекла в световых проемах; окраска стен и потолка помещения; глубина помещения; наличие предметов, закрывающих окно как изнутри, так и снаружи помещения.

Естественное освещение оценивается коэффициентом е естественной освещенности (КЕО):

е = (2.16)

где Е_вн - освещенность, создаваемая внутри помещения, лк; Е_нар - освещенность земной поверхности от небосвода, лк.

Нормированное значение (КЕО) е_н для помещений, которые размещены в I, II, IV,V поясах светового климата, определяется по формуле

е_н= е_н^III (2.17)

где е_н^III – нормированное значение КЕО согласно СНиП ІІ-4-79. Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение по табл. 2.5.1;

m – коэффициент светового климата;

с – коэффициент солнечности климата

Территория Украины по поясам светового климата представлена на рис. 2.5.1.

Коэффициент m для IV пояса светового климата равен 0,9.

В охране труда нормируется е_min зависимости от следующих факторов:

● вида выполняемой работы (помещения);

● расположения световых проемов;

● конструктивных особенностей световых проемов и расположенных рядом строений.

При боковом естественном освещении минимальное значение коэффициента естественной освещенности (е_min) нормируется:

● при одностороннем - в точке, расположенной на расстоянии 1м от стены, наиболее удаленной от световых проемов;

● при двустороннем - в точке посередине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола);

При верхнем и совмещенном освещении нормируется среднее значение КЕО (е_ср):

е_ср = , (2.17)

где N - число точек определения (первая и последняя точки выбираются

на расстоянии 1м от поверхности наружных стен или перегородок); -

e₁, e₂…e_n - значения КЕО при верхнем и совмещенном освещении в

точках характерного разреза помещения.

Под условной поверхностью понимается условно принятая

горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола. При экспериментальном определении КЕО требуется производить замеры освещенности внутри и снаружи здания одновременно, когда небо затянуто облаками. Точку для измерения наружной освещенности выбирают на открытом участке земной поверхности.

При совмещенном освещении КЕО определяют по формуле:

e_i = e_б + e_в, (2.18)

где е_б и е_в - КЕО соответственно при боковом и верхнем освещении.

Для обеспечения нормированного значения КЕО площадь световых проемов при боковом освещении определяется по формуле:

S₀ = , (2.19)

при верхнем

S_ф = , (2.20)

где e_н - нормированное значение КЕО (см. табл. 2.5.1); S₀ и S_ф -площадь окон и фонарей соответственно, м²; S_n - площадь пола, м² ; - общий коэффициент светопропускания; r₁ и r₂ – коэффициенты, учитывающие повышение КЕО от отраженного света (ориентировочно значение r₁ можно принимать в пределах от 1,5 до 3,0; причем большее значение при боковом одностороннем освещении, меньшее - при боковом двустороннем; значение коэффициента r₂ выбирается в пределах от1,1 до 1,4); η₀ и η_φ - световая характеристика окна и фонаря; (ориентировочно принимается для фонарей от 3,0 до 5,0; для окон - от 8,0 до15); К_зд - принимается в пределах от 1,0 до 1,5 и характеризует затемнение окна от противостоящих зданий; К_з - коэффициент запаса, принимается равным 1,5…2,0; причем меньшее значение используется при вертикальном расположении светопропускающего материала.

По рассчитанной площади световых проемов определяют их размеры и количество.

Табл. 2.5.1 Нормативный уровень условий зрительной работы (по СНиП 2-4-79)

Харак-

Наи-

Раз-

Под-

Конт-

Харак-

Исскуственное

Естественное

Совместное

терис-

мень-

ряд

раз-

раст

терис-

освещение

освещение,КЕ0,%

освещение,КЕ0,%

тика

ший

зри-

ряд

объ-

тика

Освещенность,лк

при

при боко-

при

при боко-

зрител-

раз-

тель-

зри-

екта

фона

при

общем

верх-

вом освещ.

верх-

вом освещ.

ной

мер

ной

тель-

раз-

комби-

осве-

нем

в зо-

на

нем

в зо-

на

работы

объек-

ра-

ной

ли-

нирован-

щении

или

не с

ос-

или

не с

ос-

та раз-

бо-

ра-

че-

ном ос-

боко-

уст.

таль-

боко-

уст.

таль-

личе-

ты

бо-

ния

вещении

вом

снеж-

ной

вом

снеж-

ной

ния,

ты

с

и

ным

тер-

и

ным

тер-

мм

фо-

верх-

по-

рито-

верх-

по-

рито-

ном

нем

кро-

рии

нем

кро-

рии

освещ.

вом

освещ.

вом

Наи-

а

Малый

Темный

выс-

б

Малый

Средний

шей

Средний

Темный

2,8

3,6

1,7

точнос-

менее

в

Малый

Светлый

ти

0.15

Средний

Средний

Большой

Темный

г

Средний

Светлый

" "

Средний

Очень

а

Малый

Темный

высокой

от

б

Малый

Средний

точности

0.15

Средний

Темный

до

Малый

Светлый

2,5

4,2

1,2

1,5

0.3

в

Средний

Средний

Большой

Темный

Средний

Светлый

г

Большой

" "

" "

Средний

Высокой

свыше

а

Малый

Темный

точности

0.3

б

Малый

Средний

до

Средний

Темный

0.5

в

Малый

Светлый

Средний

Средний

1,6

2,0

3,0

1,0

1,2

Большой

Темный

Средний

Светлый

г

Большой

" "

" "

Средний

Средней

свыше

а

Малый

Темный

точности

0.5

б

Малый

Средний

до

Средний

Темный

Малый

Светлый

в

Средний

Средний

1,2

1,5

2,4

0,7

0,9

Большой

Темный

Средний

Светлый

г

Большой

" "

" "

Средний

Продолжение табл 2.5.1

свыше

а

Малый

Темный

Малой

б

Малый

Средний

точности

до

Средний

Темный

Малый

Светлый

в

Средний

Средний

---

0,8

1,8

0,5

0,6

Большой

Темный

Средний

Светлый

г

Большой

" "

---

" "

Средний

Грубая

более

Незави-

очень

симо от

малой

---

характе-

точности

ристики

фона и

---

0,4

0,5

1,2

0,3

0,3

контрас-

та объек-

та с фо-

ном

Работа

более

Незави-

со све-

0,5

симо от

тящими-

---

характе-

ся мате-

ристики

риалами

фона и

---

0,8

1,8

0,5

0,6

и изде-

контрас-

лиями в

та объек-

горячих

та с фо-

цехах

ном

Общее

Незави-

наблю-

симо от

дение за

характе-

ходом

ристики

произ-

а

фона и

---

---

0,2

0,3

0,7

0,2

0,2

водствен-

контрас-

ного

та объек-

процесса:

та с фо-

Постоян-

ном

ное

Периоди-

Незави-

ческое

симо от

при посто-

характе-

янном пре-

ристики

бывании

б

фона и

---

0,7

0,2

0,2

0,5

0,2

0,2

людей в

контрас-

помеще-

та объек-

нии

та с фо-

ном

Периоди-

Незави-

ческое

симо от

при перио-

характе-

дическом

ристики

пребыва-

в

фона и

---

0,5

0,1

0,1

0,3

0,1

0,2

нии людей

контрас-

в помеще-

та объек-

нии

та с фо-

ном

2.5.3. ОРГАНИЗАЦИЯ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Основное отличие ночных условий труда от дневных состоит в том, что при ночных условиях отсутствует достаточная освещенность поля зрения работающего равномерно распределенным световым потоком. Поэтому необходимо создавать такое искусственное освещение, при котором суммарный световой поток от всех установленных в рабочей зоне светильников распределялся бы равномерно.

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей в производственных помещениях регламентируется СНиП ІІ-4-79 и зависит, в основном, от характеристики зрительной работы разряда зрительной работы, наименьшего размера объекта различения, контраста объекта с фоном, характеристики фона и типа освещения (табл.2.5.1). Нормы носят межотраслевой характер. На их основе, как правило, разрабатывают нормы для отдельных отраслей промышленности.

В СНиП ІІ-4-79 восемь разрядов зрительной работы, из которых первых шесть характеризуются размерами объекта различия. Для 1-5 разрядов, которые кроме того имеют еще и по четыре подразряда, (а,б, в, г), нормируемые значения зависят не только от наименьшего размера объекта различия, но и от контраста объекта с фоном и характеристики фона. Наибольшая нормируемая освещенность составляет 5000 лк (разряд 1а), а наименьшая – 30 лк (разряд 8а).Применяемая на производстве искусственное освещение по конструктивному исполнению делится на общее и комбинированное – состоящее из общего освещения рабочих поверхностей в поле зрения. В свою очередь общее освещение подразделяется на общее равномерное и общее локализованное (выполененное с учетом расположения рабочих мест).

Выбор системы освещения включает и решение вопроса о размещении выбранных источников света над производственной площадью с учетом условий крепления или подвеса, дальности действия, допустимой высоты подвеса, мощности.

В качестве источников искусственного освещения широко используются лампы накаливания и люминесцентные лампы.

Лампы накаливания относятся к тепловым источникам света. Под действием электрического тока нитка накаливания (вольфрамовая проволока) нагревается до высокой температуры и излучает поток лучистой энергии. Эти лампы характеризуются простотой конструкции и изготовления, относительно низкой стоимостью, удобством эксплуатации, широким диапазоном напряжения и мощностей. Рядом с преимуществами им присущи и существенные недостатки: большая яркость (ослепляющее действие); низкая световая отдача (7 – 20 лм/Вт); относительно малый срок эксплуатации (до 2,5 тыс. ч.); преобладание желто-красных лучей по сравнению с естественным светом; высокая температура нагрева (до 140^оС и выше), что делает их пожароопасными.

Люминесцентныее лампы в результате электрического разряда в среде инертных газов и паров металла и явления люминесценции излучают свет оптического диапазона спектра.

Основным преимуществом газоразрядных ламп является их экономичность. Световая отдача этих ламп составляет 40 – 100 лм/Вт, что в 3 – 5 раз превышает световую отдачу ламп накаливания. Срок эксплуатации – до 10 тыс. ч., а температура нагрева (люминесцентные 30-60 ^оС). Кроме того, газоразрядные лампы обеспечивают световой поток практически любого спектра, путем подбора соответствующих инертных газов, паров металла, люминофора. Так, по спектральному составу видимого света выпускают люминесцентные лампы: дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной передачей цветов (ЛДЦ), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ), белого (ЛБ) и др.

Основным недостатком газоразрядных ламп является пульсация светового потока, которая может обусловить возникновение стробоскопического эффекта. В результате такого эффекта искажается зрительное восприятие передвигающихся и вращающихся предметов, что может увеличить опасность травматизма. К недостаткам этих ламп можно также отнести сложность схемы включения, шум дросселей, значительное время между включением и зажиганием ламп, относительную дороговизну.

Газоразрядные лампы бывают низкого и высокого давления. Газоразрядные лампы низкого давления, которые называются люминесцентными, широко применяются для освещения помещений, как на производстве, так и в быту. Однако они не могут использоваться при низких температурах (плохо загораются) и характеризуются малой единичной мощностью при больших размерах самих ламп.

Газоразрядные лампы высокого давления применяются в условиях, когда необходима высокая световая отдача при компактности источников света и стойкости к условиям внешней среды. Среди этих типов ламп чаще всего используются металлогенные (МГЛ), дуговые ртутные (ДРЛ), и натриевые.

Основными характеристиками источников искусственного освещения являются: номинальное напряжение питания, В; электрическая мощность лампы, Вт; световой поток, лм; световая отдача, лм/Вт; срок эксплуатации; спектральный состав света; стоимость.

Осветительная арматура перераспределяет световой поток лампы в пространстве, или преобразует ее свойства (изменяет спектральный состав излучения), предохраняет глаза работающих от ослепляющего действия ламп. Кроме того, она защищает источник света от влияния окружающей пожаро- и взрывоопасной, химически-активной среды, механических повреждений, пыли, грязи, атмосферных осадков.

Основными светлотехническими характеристиками светильников являются: светораспределение, кривая силы света, коэффициент полезного действия и защитный угол.

Коэффициент полезного действия (КПД) светильника определяется отношением светового потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы. Осветительная арматура поглощает часть светового потока, излучаемого источником света, однако благодаря рациональному перераспределению света в необходимом направлении увеличивается освещенность на рабочих поверхностях.

По конструктивному исполнению светильники подразделяют на: открытые (лампа не отделена от внешней среды), защищенные (лампа отделена оболочкой, допускающей свободный проход воздуха), закрытые (оболочка защищает от проникновения внутрь светильника крупной пыли), пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывобезопасные и повышенной надежности против взрыва. По назначению светильники могут быть общего и местного освещения.

Для всех производственных помещений проектируют систему общего или комбинированного освещения. При выполнении работ 1-4 разрядов рекомендуется использовать, как правило, комбинированную систему освещения, поскольку достижение необходимой освещенности при общей системе освещения требует большого расхода электрической энергии и является нецелесообразным. С этой же точки зрения следует отдавать предпочтение локализованному освещению, в том числе и в системе комбинированного, выдерживая при этом допустимые нормы неравномерности освещения (СНиП ІІ-4-79). Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного освещения, однако во всех случаях не меньше 150 лк при газоразрядных лампах и 50 лк – при лампах накаливания.

С гигиенической точки зрения система общего освещения более совершенна, поскольку дает возможность более равномерно распределить световую энергию.

Выбирая источники света, следует отдавать предпочтение люминесцентным лампам, поскольку они энергетически более экономны. Кроме того, они по спектральным характеристикам максимально приближаются к естественному свету, что важно при совмещенном освещении.

Если нет технологических указаний, касающихся спектрального состава излучаемого света, то лучше всего, с экономической точки зрения, применять люминесцентные лампы типа ЛБ, у которых наивысшая светоотдача.

Для уменьшения начальных расходов на осветительные установки и расходов на их эксплуатацию следует использовать лампы большей мощности. Однако при этом может ухудшиться равномерность освещения, поскольку последняя обратно пропорциональна расстоянию между источниками света.

В общем случае равномерность освещения удается обеспечить тогда, когда расстояние между центрами светильников не превышает двойной высоты их установки. В то же время высота, на которой устанавливаются светильники, зависит от высоты помещения, мощности лампы, класса светильника и системы освещения. Наименьшая высота установки над полом светильников с числом люминесцентных ламп до четырех – 2,6 м, а при четырех и более – 3,2 м.

Выбор типа светильников проводится с учетом характеристики помещения, для которого проектируется освещение. Для помещений, стены и потолок которых имеют невысокие отражающие свойства целесообразно применять светильники прямого света, которые, направляя излучение ламп вниз на рабочие поверхности, гарантируют минимальные потери и наилучшее использование светового потока. Однако следует иметь ввиду, что светильники этого класса создают резкие падающие тени от посторонних предметов, что необходимо учитывать при их расположении.