Освещение

Практически всю информацию из внешнего мира человек получает с помощью зрения, поэтому роль света и цвета для человеческой деятельности огромна. Восприятие света является важнейшим элементом нашей способности действовать, поскольку позволяет оценивать местонахождение, форму и цвет окружающих нас предметов. Даже такие элементы человеческого самочувствия, как душевное состояние или степень усталости, зависят от освещения и цвета окружающих предметов.

Все окружающие нас тела и предметы делятся на светящиеся и несветящиеся. Светящиеся природные и искусственно созданные тела испускают электромагнитные излучения с различными длинами волн, но только излучения с длиной волны от 380 до 780 нм вызывают у нас ощущение света и цвета. При действии на глаз излучений с длиной волны меньше 380 нм (инфракрасное излучение) и больше 780 нм (ультрафиолетовое излучение) световых и цветовых ощущений не возникает.

Каждый вид деятельности, связанный с необходимостью различения того или иного объекта, требует определенного уровня освещенности на том участке, где эта деятельность осуществляется. Обычно чем сильнее затруднено зрительное восприятие, тем выше должен быть средний уровень освещенности. Недостаточная освещенность рабочей зоны и пониженная контрастность вызывают напряженность зрительного анализатора, что, в свою очередь, может привести к нарушениям зрения. В условиях, когда общая освещенность отсутствует, выполнение работ невозможно без индивидуальных головных или ручных светильников.

С другой стороны, чрезмерная локальная яркость может вызывать ослепление. Когда в поле зрения попадает яркий источник света, глаз на какое-то время теряет способность различать предметы. Ослепление может быть прямым, когда оно вызвано нахождением ярких источников света в поле зрения, или отраженным, когда свет отражается от поверхностей с высоким коэффициентом отражения.

Виды освещения

Производственные здания и рабочие площадки предприятий освещаются естественным светом небосвода (прямым или отраженным), искусственным светом, а также комбинированным. В зависимости от источника освещения, конструктивного исполнения и функционального назначения различают следующие виды освещения.

Естественное освещение — освещение помещений светом, исходящим от неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Оно подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное. Нормируемой характеристикой такого освещения является коэффициент естественной освещенности.

Боковое естественное освещение — это естественное освещение помещения через световые проемы в наружных стенах; верхнее естественное освещение — это естественное освещение помещения через фонари, световые проемы в стенах (в местах перепада высот здания); комбинированное естественное освещение сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

Искусственное освещение — это освещение помещения источниками искусственного света при недостатке естественного освещения. Оно бывает рабочее, аварийное, охранное и дежурное (по СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение»); общее и комбинированное. При необходимости часть светильников рабочего или аварийного освещения используется для дежурного освещения.

Рабочее освещение обеспечивают во всех помещениях, а также на участках открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта. Для помещений, имеющих зоны с разными условиями естественного освещения и с разными режимами работы, предусматривается раздельное управление рабочим освещением.

Аварийное освещение — это освещение объектов различного назначения, не прекращающееся или автоматически вводимое в действие при внезапном отключении рабочих (основных) источников света. Оно предназначено для обеспечения эвакуации людей или временного продолжения работы на объектах, где внезапное отключение освещения создает опасность травматизма или недопустимого нарушения технологического процесса. Аварийное освещение подразделяется:

на освещение безопасности, т.е. освещение, предусматриваемое на случай аварийного отключения рабочего освещения, в результате чего возможны длительное нарушение технологического процесса; нарушение работы таких объектов, как электрические станции, узлы радио- и телевизионных передач и связи, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения, канализации и теплофикации, установки вентиляции и кондиционирования воздуха в производственных помещениях, где недопустимо прекращение работ, и т.п.;

эвакуационное освещение, предназначенное для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении нормального освещения. Такое освещение (в помещениях или в местах производства работ вне зданий) следует предусматривать в местах, опасных для прохода людей; в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей, при числе эвакуирующихся более 50 человек; на лестничных клетках жилых зданий высотой шесть этажей и более; в производственных помещениях без естественного света.

Охранное освещение (при отсутствии специальных технических средств охраны) предусматривается вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время. Могут использоваться любые источники света, за исключением случаев, когда охранное освещение автоматически включается только при срабатывании охранной сигнализации или других технических средств. В таких случаях применяются лампы накаливания.

Дежурное освещение — это освещение в нерабочее время. В данном случае область применения, величины освещенности, равномерность и требования к качеству не нормируются.

Общее освещение — это освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

В дополнение к общему освещению светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах, создается местное освещение, а также комбинированное освещение, при котором к общему освещению добавляется местное.

Совмещенное освещение — это освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Гигиенические требования к освещению

Гигиенические требования к освещению основаны на особенностях восприятия света и его воздействия на человека и сводятся к следующему:

спектральный состав света должен приближаться к естественному;
уровень освещенности должен соответствовать нормативным показателям, учитывающим условия работы;
также необходимы равномерность и устойчивость уровня освещенности, отсутствие блескости, создаваемой источником или предметами в зоне работы.

Производственные здания и рабочие площадки предприятий освещаются естественным светом небосвода (прямым и отраженным) и искусственным светом от электроламп, а также совмещенным.

Естественное освещение осуществляется через боковые проемы наружных стен и аэрационные фонари. Главным недостатком естественного освещения является его изменение в широких пределах в зависимости от времени дня, года и метеорологических факторов (облачности) и отражающих свойств земного покрова. Поэтому в качестве нормируемой характеристики принята относительная величина — коэффициент естественной освещенности (КЕО), равный отношению освещенности в фиксируемой поверхности внутри помещения к одновременной горизонтальной освещенности снаружи, создаваемой диффузионным светом открытого небосвода; определяется в процентах освещенности:

е = (Е_вн / Е_нар) × 100%,

где Е_вн — освещенность в фиксированной точке внутри помещения, лк; Е_нар — освещенность снаружи помещения, лк.

Выбор коэффициента естественной освещенности в нормативных документах зависит от характера зрительной работы, пояса светового климата, устойчивости светового покрова.

Нормированные значения КЕО при искусственном и естественном освещении рабочих поверхностей выбираются по СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

Оценка достаточности естественного освещения в помещениях может быть выполнена по значениям КЕО в проектной документации. При отсутствии на строительных чертежах значений КЕО или отсутствии проектной документации определение значений КЕО производится путем инструментальных измерений.

Показатели качества световой среды

К показателям качества световой среды относятся: показатель ослепленности; отраженная блескость; яркость; коэффициент пульсации освещенности.

Показателем ослепленности оценивается слепящее действие, возникающее от прямой блесткости источников света. Для оценки освещения жилых и общественных помещений в качестве показателя, регламентирующего ограничения слепящего действия в осветительных установках, применяется показатель дискомфорта. Этот показатель не регламентируется для помещений, длина которых не превышает двойной высоты установки светильников над полом.

Ввиду отсутствия приборов для измерения показателя ослепленности при обследовании освещения рабочего места предварительная оценка слепящего действия осветительных установок производится визуально. При обнаружении фактов явного нарушения требований к устройству осветительных установок (наличие в поле зрения работающих источников света, не перекрытых отражателями, рассеивателями из молочного стекла, затенителями), при жалобах работников на повышенную яркость должно быть зафиксировано значение показателя ослепленности, превышающее нормативное. В остальных случаях значение показателя ослепленности определяется расчетным путем по специальной методике.

Отраженная блескость — это характеристика отражения светового потока от рабочей поверхности в направлении глаз работающего, определяющая снижение видимости вследствие чрезмерного увеличения яркости рабочей поверхности и вуалирующего действия, снижающего контраст между объектом и фоном. Отраженная блескость определяется при работе с объектами различения и рабочими поверхностями, обладающими направленно-рассеянным и смешанным отражением (металлы, пластмассы, стекло, глянцевая бумага и т.п.). Контроль отраженной блескости проводится субъективно при наличии слепящего действия бликов отражения, ухудшения видимости объектов различения и жалоб работников на дискомфорт зрения.

Контроль яркости производится в тех случаях, когда в нормативных документах имеется указание на необходимость ее ограничения (например, ограничение яркости светлых рабочих поверхностей при местном освещении; ограничение яркости светящихся поверхностей, находящихся в поле зрения работника, в частности при контроле качества изделий в проходящем свете, и т.п.). Яркость рабочей поверхности может быть измерена яркомером в соответствии с ГОСТ 26824-86. На рабочих местах, оборудованных ЭВМ, проводят определение неравномерности распределения яркости — соотношения яркостей между рабочими поверхностями (стол, документ), а также между рабочей поверхностью и поверхностью стен, оборудования.

Коэффициентом пульсации освещенности оценивается относительная глубина колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током. Максимально допустимая величина коэффициента пульсации регламентируется отраслевыми (ведомственными) нормами. Например, СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» установлен норматив на коэффициент пульсации освещения на рабочих местах с ЭВМ, равный 5%. При отсутствии таких норм величина коэффициента пульсации определяется по СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» в зависимости от разряда выполняемых зрительных работ.

При контроле величины коэффициента пульсации освещенности особое внимание должно быть уделено тем рабочим местам, где в поле зрения работающего имеются движущиеся или вращающиеся предметы, т.е. возможно появление стробоскопического эффекта¹Стробоскопический эффект (от греч. strobos — кружение и skopeo — смотрю) — это зрительная иллюзия, возникающая в случаях, когда наблюдение какого-либо предмета или картины осуществляется не непрерывно, а в течение отдельных периодически следующих один за другим интервалов времени.. Для таких рабочих мест несоблюдение регламентированного значения коэффициента пульсации недопустимо, так как стробоскопический эффект может служить причиной тяжелейших несчастных случаев.

С целью уменьшения коэффициента пульсации освещенности в помещениях необходимо включение соседних ламп в три фазы питающего напряжения или включение их в сеть с электронными пускорегулирующими аппаратами.

Источники света

Наиболее распространенными источниками света являются газоразрядные лампы и лампы накаливания. Газоразрядные лампы предпочтительнее для применения в системах искусственного освещения. Они имеют высокую световую отдачу и большой срок службы. 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.

В системах производственного освещения применяют люминесцентные газоразрядные лампы. Различают несколько типов люминесцентных 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, например галогенные лампы ДРИ (дуговые ртутные с йодидами).

Для освещения производственных помещений также применяю лампы накаливания, в которых свечение возникает путем нагревания нити накала до высоких температур. Такие лампы просты и надежны в эксплуатации. К числу их недостатков относятся низкая световая отдача, ограниченный срок службы, преобладание излучения в желто-красной части спектра, что искажает цветовое восприятие.

Все большее распространение получают лампы накаливания с йодным циклом — галоидные лампы, которые имеют лучший спектральный состав света и хорошие экономические характеристики.

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. По способу защиты от действия окружающей среды различают светильники:

открытые — лампа не отделена от внешней среды;
защищенные — лампа отделена от внешней среды оболочкой, допускающей свободный проход воздуха;
закрытые — оболочка защищает от проникновения крупной пыли;
пыленепроницаемые — оболочка не допускает проникновения внутрь светильника тонкой пыли;
влагозащищенные — корпус и патрон противостоят проникновению внутрь влаги;
взрывозащищенные — с повышенной надежностью против взрыва и т.п.

В последнее время активное распространение получают энергосберегающие лампы — электрические лампы, обладающие большой светоотдачей (соотношением между световым потоком и потребляемой мощностью), что способствует экономии электроэнергии. В быту под энергосберегающими лампами чаще всего имеются в виду компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) — люминесцентные лампы, имеющие меньшие размеры по сравнению с колбчатой лампой и меньшую чувствительность к механическим повреждениям. КЛЛ часто называют энергосберегающими лампами, что не совсем точно, поскольку существуют энергосберегающие лампы на других физических принципах, например светодиодные лампы.

В сравнении с обычными лампами накаливания светодиоды обладают иными преимуществами: длительным сроком службы (в 30 раз больше, чем у ламп накаливания), безопасностью использования, малыми размерами, отсутствием ультрафиолетового излучения и малым инфракрасным излучением, незначительным тепловыделением и др. Основным недостатком светодиодов является их высокая стоимость. Кроме того, при питании пульсирующим током промышленной частоты они мерцают сильнее, чем лампа накаливании.

Светодиодное освещение — одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения. Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода. В частности, разработаны так называемые сверхяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.