Естественное и искусственное освещение нормируется СНИП II - 4 – 78 в зависимости от характеристики зрительной работы, наименьшего размера объекта различения, фона и контраста объекта с фоном. Для естественного освещения нормируется коэффициент естественного освещения:
Причём для бокового освещения нормируется минимальное значение КЕО, а для верхнего и комбинированного – среднее значение.
Для каждого помещения строится кривая распределения КЕО и освещенности в характерном разрезе помещения. Характерный разрез помещения это фронтальная плоскость, проходящая по середине помещения перпендикулярно плоскости остекления.
Измерение Е внутреннего осуществляется на уровне 0.8 м от уровня пола.
Нормированной характеристикой для искусственного освещения является минимальная освещённость на рабочем месте Е min (люкс).
Основные требования к производственному освещению.
Основы расчёта освещения.
Основной задачей является:
Определение требуемой площади световых проёмов – при естественном освещении.
Определение мощности осветительных установок – для искусственного.
Для расчёта искусственного существует 2 методики:
Метод коэффициентов использования светового потока.
Точечный метод (рассчитывает освещение определённой точки; местное освещение)
Литература: лабы 1, 2.
Эксплуатация осветительных установок и контроль.
Эксплуатация включает:
Регулярную очистку остеклённых проёмов и светильников от грязи;
Своевременную замену перегоревших ламп;
Контроль напряжения в сети;
Регулярный ремонт арматуры светильников;
Регулярный косметический ремонт помещения.
Для этого предусмотрены специальные передвижные тележки с платформами, телескопические лестницы, подвесные устройства. Все манипуляции производятся при отключенном питании. Если высота подвеса до 5м – обслуживаются лестницами стремянками (обязательно 2 человека).
Контроль освещения осуществляется не реже 1 раза в год путём измерения освещённости или силы света при помощи фотометра; последующее сравнение с нормативами.
См. лабу 2.
Вибрация.
Движение точки или механической системы при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений хотя бы одной координаты.
Причиной возбуждения вибрации являются возникающие при работе машин неуравновешенные силовые воздействия:
Ударные нагрузки;
Возвратно-поступательные движения;
Дисбаланс;
Причиной дисбаланса является:
Неоднородность материала;
Несовпадение центров масс и осей вращения;
Деформация.
Биологическое воздействии вибрации.
Вибрация – общебиологический вредный фактор, приводящий к профессиональным заболеваниям – виброболезни, лечение которых возможно только на ранних стадиях. Болезнь сопровождается стойкими нарушениями в организме человека (опорно-двигательный аппарат, необратимые изменения в костях и суставах, смещения в брюшной полости, нервно- психической сфере). Человек частично или полностью теряет трудоспособность.
По способу передачи на человека вибрация подразделяется:
О
бщая:
действует
через опорные поверхности ног на весь
организм в целом.
По характеру передачи:
Транспортная (при движении машин)
Транспортно- технологическая (при выполнении работы машиной движения: кран, бульдозер)
Технологическая (при работе механизмов и человек находится рядом)
Локальная: действует на отдельные участки тела.
Значения коэффициентов для расчета естественного освещения принимают по таблицам СНиП 11-4-79.
Искусственное освещение. Нормирование и расчет
Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.
Искусственное освещение может быть общим (все производственные помещения освещаются однотипными светильниками, равномерно расположенными над освещаемой поверхностью и снабженными лампами одинаковой мощности) и комбинированным (к общему освещению добавляется местное освещение работах мест светильниками, находящимися у аппарата, станка, приборов и т. д.).
Использование только местного освещения недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет глаза, замедляет процесс работы и может послужить причиной несчастных случаев и аварий.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, дежурное, аварийное. Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы людей и движения транспорта. Дежурное освещение включается во вне рабочее время.
Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.
В современных многопролетных одноэтажных зданиях без световых фонарей с одним боковым остеклением в дневное время суток применяют одновременно естественное и искусственное освещение (совмещенное освещение). Важно, чтобы оба вида освещения гармонировали одно с другим. Для искусственного освещения в этом случае целесообразно использовать люминесцентные лампы.
В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные.
Лампы накаливания. Свечение в этих лампах возникает в результате нагрева вольфрамовой нити до высокой температуры. Промышленность выпускает различные типы ламп накаливания:
вакуумные (В), газонаполненные (Г) (наполнитель смесь аргона и азота), биспиральные (Б), с криптоновым наполнением (К). Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть. Недостаток этих ламп-малая световая отдача от 7 до 20 лм/Вт при большой яркости нити накала, низкий кпд, равный 10-13%; срок службы 800-1000 ч. Лампы дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком цветов окружающих предметов.
Основные характеристики ламп-световая отдача, световой поток, средняя продолжительность службы - регламентированы ГОСТ 2239-79 «Лампы накаливания общего назначения. Технические условия» ГОСТ 19190-84 «Лампы электрические. Общие технические условия».
Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары того или иного галогена (например, иода), который повышает температуру накала нити и практически исключает испарение. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и более высокую светоотдачу (до 30 лм/Вт).
Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрических разрядов в парах газа. На внутреннюю поверхность колбы нанесен слой светящегося вещества-люминофора, трансформирующего электрические разряды в видимый свет. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления.
Люминесцентные лампы создают в производственных и других помещениях искусственный свет, приближающийся к естественному, более экономичны в сравнении с другими лампами и создают освещение более благоприятное с гигиенической точки зрения.
К другим преимуществам люминесцентных ламп относятся больший срок службы (10000 ч) и высокая световая отдача, достигающая для ламп некоторых видов 75 лм/Вт, т. е. они в 2,5-3 раза экономичнее ламп накаливания. Свечение происходит со всей поверхности трубки, а следовательно, яркость и слепящее действие люминесцентных ламп значительно ниже ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы (около5гр.С) делает лампу относительно пожаробезопасной.
Несмотря на ряд преимуществ, люминесцентное освещение имеет и некоторые недостатки: пульсация светового поток, вызывающая стробоскопический эффект (искажение зрительного восприятия объектов различия-вместо одного предмета видны изображения нескольких, а также направления и скорости движения); дорогостоящая и относительно сложная схема включения, требующая регулирующих пусковых устройств (дроссели, стартеры); значительная отраженная блескость; чувстительность к колебаниям температуры окружающей среды (оптимальная температура 20- 25 °С) понижение и повышение температуры вызывает уменьшение светового потока.
В зависимости от состава люминофора и особенностей конструкции различают несколько типов люминесцентных ламп:
ЛБ-лампы белого света, ЛД-лампы дневного света, ЛТБ - лампы тепло-белого света, ЛХБ-лампы холодного света, ЛДЦ-лампы дневного света правильной цветопередачи. Наиболее универсальны лампы ЛБ. Лампы ЛХБ, ЛД и особенно ЛДЦ применяются в случаях, когда выполняемая работа предполагает цветоразличение.
Характеристика люминесцентных ламп приведена в ГОСТ 6825-74. Для освещения открытых пространств, высоких (более 6 м) производственных помещений в последнее время большое распространение получили дуговые люминесцентные ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Эти лампы в отличие от обычных люминесцентных ламп сосредотачивают в небольшом объеме значительную электрическую и световую мощность. Такие лампы выпускают мощностью от 80 до 1000 Вт. Лампы работают при любой температуре внешней среды. Кроме того, их можно устанавливать в обычных светильниках взамен ламп накаливания.
К недостаткам ламп относится длительное, в течение 5- 7 мин, разгорание при включении. Ведутся разработки по созданию мощных ламп, дающих спектр, близкий к спектру естественного света. Такими источниками являются дуговая кварцевая лампа ДКсТ, выполненная из кварцевого стекла и наполненная ксеноном под большим давлением, галогенные (ДРИ) и натриевые лампы (ДНаТ).Эти лампы обладают высокой световой отдачей до 100 лМ/Вт, правильной цветопередачей, их мощность составляет 1-2 кВт. Такие лампы можно применять для освещения производственных помещений высотой более 10 м.
Для освещения помещений, как правило, следует предусматривать газоразрядные лампы низкого и высокого давления. В случае необходимости допускается использование ламп накаливания. Источники света выбирают с учетом рекомендаций СНиП 11-4-79.
Для искусственного освещения нормируемый параметр-освещенность. СНиП 11-4-79 устанавливают минимальные уровни освещенности рабочих поверхностей в зависимости от точности зрительной работы, контраста объекта и фона, яркости фона, системы освещения и типа используемых ламп.
Нормами установлена наименьшая освещенность, при которой обеспечивается выполнение зрительной работы. Кроме того, нормируется степень равномерности освещения источниками общего и местного освещения при комбинированном освещении с целью обеспечения более полной зрительной адаптации в наименьший отрезок времени. Для ослабления слепящего действия открытых источников света и освещенных поверхностей с чрезмерной яркостью (блескостью) нормами предусмотрен ряд защитных мер: наименьшая высота подвеса над уровнем пола светильников общего освещения, наличие отражателей, допустимая яркость светорассеивающей поверхности.
Очевидно, что работа нашего глаза напрямую зависит от условий освещения, а от работы глаза зависят и скорость, и качество любой деятельности, в которой зрение принимает хоть какое-то участие. Поэтому человек с незапамятных времен пытался хоть как-то осветить те места, где ему приходилось работать в темное время суток при отсутствии природного источника света - Солнца. С доисторических времен и до конца 19-го века единственным искусственным источником света был огонь - костра, факела, лучины, свечи, керосиновой или газовой лампы. Света от таких источников было явно недостаточно, хотя он и позволял кое-как выполнять многие виды работ. Ни о каком измерении параметров освещения, а тем более об их нормировании не могло быть и речи.
Положение коренным образом изменилось после изобретения электрических источников света в 70-е годы 19-го века. Наблюдательные предприниматели быстро заметили, что с улучшением освещения у рабочих повышается производительность труда и снижается количество брака, при этом чем сложнее была работа, тем большей была отдача от улучшения освещения. Получалось, что вкладывать средства в освещение - дело выгодное, и электрический свет начал свое триумфальное шествие по заводам и фабрикам, вытесняя свечи и керосиновые лампы.
Но тут же встал вопрос - а сколько надо света, чтобы хорошо выполнять работу и не делать лишних затрат на строительство новых электростанций и установку все большего количества ламп. Другими словами, появилась необходимость нормирования освещения, то есть определения конкретных параметров света, которые должны быть обеспечены на рабочих местах.
Вопрос нормирования освещения возник более ста лет назад, но до сих пор его нельзя считать окончательно решенным. В 1999 году Европейский комитет по стандартизации принял новые нормы освещенности, получившие статус общеевропейских, и с 2003-го года началось введение этих норм в действие в странах Европейского Союза.
Какие же параметры освещения сейчас нормируются?
Для всех рабочих мест внутри помещений и для рабочих мест вне помещений, на которых выполняется конкретная работа (железнодорожные станции, аэропорты, карьеры и т. п.), основной нормируемой величиной является освещенность на рабочем месте. Величина нормируемой освещенности зависит, прежде всего, от характера выполняемой работы: размеров предметов, которые надо различать, фона, на котором находятся эти предметы, разницы яркостей предметов и окружающего их фона.
При освещении улиц, автомобильных туннелей, проезжих дорог основной нормируемой величиной служит яркость дорожного покрытия. Она устанавливается в зависимости от категории улиц (дорог), интенсивности движения, характера окружающей обстановки. Освещенность и яркость характеризуют количественную сторону освещения. Остальные нормируемые параметры определяют качество освещения.
Одна и та же освещенность может быть создана множеством разных способов, которые будут различаться между собой весьма существенно. Каждый человек знает, что присутствие в поле его зрения каких-либо ярких предметов (лампочек, Солнца) или их отражений («зайчиков») сильно затрудняет работу глаза, а иногда делает ее просто невозможной - глаз перестает видеть нужные предметы и особенно их детали. Как говорится в таких случаях в научно-технической литературе, у людей возникает ощущение дискомфорта, то есть зрительного неудобства, а в особо неблагоприятных случаях - чувство ослепленности. Эти ощущения зависят от яркости мешающих «зайчиков», их размеров и расположения относительно линии зрения. А свойство ярких предметов вызывать у глаза неприятные ощущения называется блескостью.
Имеются различные методики оценки дискомфорта, создаваемого яркими источниками света или их отражениями. Величина допустимого значения дискомфорта или ослепленности является вторым нормируемым параметром освещения.
В российских нормативных документах регламентируется показатель дискомфорта М. Величина М зависит от характера выполняемой работы и может принимать значения от 15 до 90. В новых Европейских нормах освещенности нормируется обобщенный показатель дискомфорта UGR. Значения М и UGR связаны соотношением:
М = 16 lg UGR - 4,8 .
В ряде случаев род работы требует четкого различения цвета предметов и их деталей. Это особенно необходимо там, где именно цвет является важнейшим критерием качества продукции - в полиграфии, текстильной промышленности, в некоторых магазинах и т. п. Поэтому для целого ряда рабочих мест (а в новых Европейских нормах освещенности - практически для всех рабочих мест) нормируется еще один качественный показатель освещения - общий индекс цветопередачи (в литературе обозначается Ra).
Что же это за параметр?
Зрительный аппарат человека сформировался за многие тысячи лет эволюции в условиях, когда единственным источником света было Солнце. Мы привыкли считать правильными те цвета предметов, которые они имеют при солнечном освещении. С конца 19-го века в жизнь людей стали активно вторгаться электрические источники света. Пока были только тепловые источники света (лампы накаливания), имеющие сплошной спектр излучения, зрительный аппарат человека подсознательно вносил коррективы в восприятие цветов при искусственном освещении, и проблем с оценкой качества цветопередачи не возникало. Положение резко изменилось с массовым внедрением газоразрядных источников света, имеющих не сплошной, а линейчатый или полосчатый спектр излучения. Люди стали замечать, что при освещении таким светом цвет предметов изменяется, и иногда изменение цвета бывает настолько сильным, что предметы становятся трудноузнаваемыми. Поэтому в 70-е годы минувшего века была выработана методика оценки качества цветопередачи при освещении искусственным светом.
Международными организациями было выбрано и согласовано несколько типов предметов, цвет которых оценивался при освещении их различными источниками света: человеческая кожа, зеленые листья растений, специальные выкраски. Оценки качества цветопередачи каждого из таких предметов при освещении их оцениваемым источником света по сравнению с освещением «стандартным» источником были названы «частными индексами цветопередачи (R1; R2 ... R14)», а средняя из полученных 14-ти оценок - «общим индексом цветопередачи Ra». За «стандартный» источник был принят свет тепловых излучателей, то есть ламп накаливания - их общий индекс цветопередачи по соглашению равен 100. Таким образом, у всехламп накаливания Ra = 100; у всех газоразрядныхламп Ra меньше 100.
В мире принята такая система оценки качества цветопередачи:
Ra > 90 - отличное;
90 > Ra > 80 - очень хорошее;
80 > Ra > 70 - хорошее;
70 > Ra > 60 - удовлетворительное;
60 > Ra > 40 - приемлемое;
Ra < 40 - плохое.
В российских нормах освещения установлено, что для предприятий полиграфической, текстильной, лакокрасочной отраслей промышленности, а также для хирургических отделений больниц Ra должен быть не ниже 90.
В России нормируется еще один качественный показатель освещения - коэффициент пульсации освещенности. Нормирование этого показателя также потребовалось в связи с повсеместным внедрением газоразрядных источников света, так как у излучения ламп накаливания пульсации весьма незначительны и каких-либо неудобств от их существования люди не испытывали.
У газоразрядных источников света - люминесцентных, металлогалогенных, натриевых ламп - величина светового потока изменяется с удвоенной частотой тока сети. В России, странах СНГ, Европы и Азии частота переменного тока в электрических сетях равна 50 Гц; в США, Канаде и ряде других стран - 60 Гц. Следовательно, световой поток ламп изменяется («пульсирует») 100 или 120 раз в секунду
Все газоразрядные лампы как бы мерцают с такой частотой. Глаз этих мерцаний не замечает, но они воспринимаются организмом и на подсознательном уровне могут вызывать неприятные явления - повышенную утомляемость, головную боль и даже (по последним сообщениям зарубежной печати) стрессы. Кроме этого, при освещении пульсирующим светом вращающихся или вибрирующих предметов возникает так называемый «стробоскопический эффект», когда при совпадении частоты вращения или вибрации с частотой пульсаций света предметы кажутся неподвижными, а при неполном совпадении
Вращающимися с очень малыми скоростями. Это вызывает у людей ошибочные реакции и является одной из серьезных причин травматизма на производстве.
Глубина пульсаций измеряется коэффициентом пульсации освещенности Кп:
Kn - 2(Emax - Emin)100 %/(Emax + Emin),
где Етах и Emin - максимальное и минимальное значения освещенности за полупериод сетевого напряжения.
В российских нормах установлено, что глубина пульсации освещенности на рабочих местах не должна превышать 20 %, а для некоторых видов производства - 15%.
Таким образом, в нормативных документах регламентируются четыре параметра - величина освещенности, показатель дискомфорта, общий индекс цветопередачи и коэффициент пульсаций освещенности. Первый из этих параметров определяет количественную сторону освещения, три остальных - качественную.
В России главным документом, устанавливающим параметры освещения, являются Строительные нормы и правила СНиП 23-05-95. Кроме этих норм, имеются Санитарные правила и нормы СанПиН 2.21/2.1.1.1278-03, Московские городские строительные нормы МГСН 2.06-99 и множество отраслевых норм, в которых подробно расписаны требования к освещению различных рабочих мест.
В Европе, кроме недавно принятых новых Европейских норм освещенности, имеется несколько десятков специализированных норм (например, для дорожного, уличного и туннельного освещения, для освещения спортивных сооружений и т. п.), а также многие национальные нормы и правила. Но во всех нормативных документах регламентируются те же четыре параметра, что и в России. Нормируемые величины различаются в разных странах, но эти различия не носят принципиального характера.
В новых Европейских нормах освещенности для ряда помещений введен еще один нормируемый параметр: для рабочих мест, оснащенных дисплеями (а в современных условиях - практически для всех рабочих мест в офисах), устанавливаются требования к максимальной яркости тех поверхностей светильников, которые могут отражаться в экранах. Для компьютеров 90-х годов эта яркость не должна превышать 200 кд/м2; для современных мониторов с антибликовыми покрытиями экранов электронно-лучевых трубок или с жидкокристаллическими экранами яркость отражающихся в них светильников должна быть не более 1000 кд/м2.
В качестве примера в таблице 1 приведены фрагменты новых Европейских норм освещенности.
Таблица 1
Нормы освещенности EN 12464 для некоторых помещений
