Освещения помещений

Искусственное освещение не зависит от времени дня, сезона и погоды, и обеспечивает возможность нормальной жизнедеятельности человека в условиях отсутствия и недостатка естественного света.

Использование искусственного света следует рассматривать как один из способов, с помощью которого можно компенсировать отсутствие или недостаток естественного освещения и создавать благоприятный визуальный микроклимат в интерьере и в городе.

Искусственное освещение осуществляется при помощи электрических светильников различного типа с лампами накаливания или с газоразрядными лампами (люминосиликатные, ртутные и др.), которые отличаются светотехническими, цветовыми и экономическими характеристиками.

Лампы накаливания имеют ряд серьезных недостатков, главный из них - низкий световой КПД (2-3%), но они значительно дешевле газоразрядных, просты в обслуживании, малочувствительны к температуре окружающей среды, имеют небольшие размеры и характеризуются высоким уровнем механизации производства.

В связи с проводимой энергосберегающей политикой в настоящее время лампы накаливания будут применяться в ограниченном количестве и на смену им все более широко будут использоваться газоразрядные источники света, в которых использован эффект свечения газа (ксенона, аргона, неона, гелия) или паров металла (ртути, натрия и др.) при пропускания через них электрических разрядов. Газоразрядные источники света имеют удлиненный срок службы нити накала и повышенную температуру, что способствует повышению световой отдачи по сравнению с обычными лампами накаливания.

Такие лампы в последнее время активно вытесняют тепловые источники света, особенно в условиях наружного освещения и освещения интерьеров производственных и общественных зданий, так как они имеют в 5-15 раз более высокую эффективность (световую отдачу и срок службы), широкий диапазон мощностей (до 100 кВт) и разнообразные спектры излучения. К числу недостатков газоразрядных ламп следует отнести более сложное включение их в сеть через пускорегулирующие аппараты (ПРА) и потери напряжения в ПРА до 20-30%, относительно высокую стоимость и неспособность работать в динамическом режиме. Кроме того, широкое применение ртути в газоразрядных лампах при массовом их выпуске создает определенные проблемы утилизации вышедших из строя ламп.

Наряду с газоразрядными лампами в настоящее время находят применение металлогалогенные лампы (МГЛ), в разрядную горелку которых кроме ртути и аргона вводятся в строго дозированных количествах смеси галогенидов - металлов натрия, индия, олова и других элементов в виде легко испаряющихся солей, которые после получения электрического разряда переходят в парообразное состояние и атомы металлов излучают характерные для них спектры. Они применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить хорошую цветопередачу при высокой освещенности (1000 - 2000 лк), например, на стадионах или спортивных и выставочных зала. Они считаются одними из самых перспективных источников света, призванных заменить дуговые ртутно-люминесцентные (ДРЛ) и другие лампы.

Для освещения пешеходных дорог и площадей, стройплощадок, некоторых памятников архитектуры и крупных общественных зданий применяются натриевые лампы низкого и высокого давления (НЛ НД и НЛ ВД), которые по устройству и принципу действия близки ртутным лампам. Однако, электрический разряд в парах натрия вызывает излучение характерного желтого цвета, поэтому они применяются в случаях, где цветопередача не имеет значение, например, в установках освещения загородных магистралей, транспортных перекрестках, товарных станциях и др..

Для искусственного освещения помещений наиболее часто находят применение люминесцентные лампы. Цветопередача таких ламп более благоприятна по сравнению с некоторыми газоразрядными лампами. Однако спектральные характеристики этих ламп не вполне совпадают со спектральными характеристиками дневного света. Они обеспечивают лишь удовлетворительную, но не высококачественную цветопередачу (R_а = 62-70). Однако,

люминесцентные лампы обладают малой яркостью и низкой температурой поверхности колбы, что позволяет использовать их для организации светящихся потолков, панелей, искусственных окон и др. в интерьере зданий.

Для удовлетворения повышенных требований к восприятию цвета, например, в музеях, домах моды и т.д. выпускаются люминесцентные лампы с улучшенной цветопередачей (R_а = 90).

Существенным для искусственного освещения является то, что газоразрядные лампы по спектральному составу излучения приближается к цветовой гамме естественного света, что делает его незаменимым для применения в некоторых производствах, требующих равномерного и постоянного освещения независимо от времени года и суток.

В настоящее время нашей промышленностью выпускается широкая гамма источников искусственного света, основные характеристики которых приведены в табл. 3.33.

Таблица 3.33

Основные характеристики источников искусственного света, применяемых в осветительных установках

Характеристики источников искусственного света	Тепловые источники света	Газоразрядные источники света
высокого давления	низкого давления
ЛН	ГЛН	ДРЛ	МГЛ	НЛВД	НЛНД	ЛЛ
Электрические- диапазон мощностей, Вт	15-1500	60-20000	50-2000	35-4000	35-1000	18=200	4=150
Световые и экономические: -световая отдача, лм/Вт -срок службы, ч	9-19 500=2000	22-30 2000-3000	30-63 10000-15000	60-112 300=20000	66-150 10000-24000	70-200 2000-18000	40-104 10000-60000
Цветовые: -цветовая температура, К -общий индекс цветопередачи, R _а	2500-2700 100**	3000-3400 100**	3300-4500 40-52	2200-7000 55-93	1900-3000 20-85	Монохро-матическое излучение, =589 нм	2600-6700 до 99
Условные обозначения: ЛН- лампы накаливания; ГЛН- галогенные лампы накаливания; ДРЛ- дуговые ртутно-люминесцентные лампы; МГЛ- металлогалогенные лампы; НЛВД- натриевые лампы высокого давления; НЛНД- натриевые лампы низкого давления; ЛЛ- люминесцентные лампы. Тело накала на основе полупроводников. *Для тепловых ИС это условная величина

На смену люминесцентным, металлогалогенным, натриваемым и другим газоразрядным ламп в настоящее время приходят светодиодные источники света, которые характеризуются значительной долговечностью и энергоэффективностью, что позволяет рекомендовать их для уличного освещения. Такие лампы мощностью 32Вт заменяют лампы мощностью 100Вт и имеют более тысячи часов работы.

Искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное (для эвакуации), охранное и дежурное. Его можно использовать в качестве дежурного освещения.

Рабочее освещение следует предусматривать для всех помещений в здании, а также для участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

В тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения может вызвать взрыв, пожар, отравление людей и нарушение работы отсеков, необходимо устраивать аварийное освещение от автономной сети. Наименьшая освещенность при аварийном режиме должна составлять 5% нормируемого общего освещения, но не менее 2 лк. Дежурное освещение, как и охранное, применяется в нерабочее время.

Наряду с положительными факторами искусственное освещение имеет ряд недостатков, к ним следует отнести качество освещения по спектральному составу света, который отличается от естественного.

Это отличие не позволяет качественно определить цвет и оттенок освещаемого объекта. В зданиях с искусственным освещением и постоянным или длительном пребывании людей необходимо предусматривать специальные установки ультрафиолетового излучения с эритемными лампами. Кроме того, при искусственном освещении помимо эксплуатационных расходов значительные затраты на электроэнергию составят на освещение в дневное время суток и на вентиляцию помещений.

В производственных зданиях обычно устраивают две системы искусственного освещения: общее и комбинированные. Общее освещение подразделяется на общее равномерное (при равномерном размещении светильников без учета расположения оборудования) и общее локализованное, при котором светильники размещают с учетом расположения рабочих мест. При комбинированном освещении, кроме общего, дающего свет по всей площади помещения, устраивают дополнительное на рабочих местах с установкой местных светильников.

В общественных зданиях, как правило, устраивают систему общего освещения, кроме административных зданий, где выполняется зрительная работа А-В разрядов (кабинеты, рабочие комнаты, читальные залы библиотек и т.п.), в которых применяют систему комбинированного освещения. При этом нормируемая освещенность на рабочей поверхности в этих помещениях повышается на одну ступень, а освещенность от общего освещения должна составлять не менее 70% значений по приложению (И) СНиП23-05-95*.

Для общего искусственного освещения помещений используется, как правило, разрядные источники света с наибольшей световой отдачей и сроком службы.

Световая отдача источников света для общего искусственного освещения помещений при минимальных допустимых индексах цветопередачи не должна быть меньше значений, приведенных в табл. 3.34.

Искусственное освещение устанавливается из требований обеспечения зрительной работоспособности, видимости и необходимой производительности труда.

Количественные требования к искусственному освещению определяются нормируемой освещенностью на рабочей поверхности с учетом коэффициента на снижение светового потока вследствие запыления и старения ламп и светильников.

Качественные требования регламентируются неравномерностью освещения, допустимыми значениями показателей дискомфорта, ослепленности, коэффициента пульсации светового потока, рекомендуемыми значениями цилиндрической освещенности и цветовыми характеристиками источников света, приведенными в СНиП23-05-95*.

Таблица 3.34

Световая отдача искусственных источников света

Тип источника света	Световая отдача, лм/Вт, не менее, при минимально допустимых индексах цветопередачи R_а
R_а	R_а	R_а	R_а
Люминесцентные лампы			-	-
Контактные люминесцентные лампы		-	-	-
Металлогалогенные лампы			-	-
Дуговые ртутные лампы	-	-		-
Натриевые лампы высокого давления	-		-

Нормированные показатели искусственного освещения для производственных зданий принимают по данным табл. 1, а для жилых, общественных и вспомогательных зданий – по табл. 2 СНиП 23-05-95*.

На предприятиях бытового обслуживания в помещениях производственного характера, где выполняются зрительные работы I – IV разрядов (помещения ювелирных и граверных работ, ремонта часов, теле – и радиоаппаратуры и т.д.) необходимо применять систему комбинированного освещения с нормируемыми показателями освещенности согласно табл.1 СНиП 23-05-95*.

В ряде случаев нормы освещенности должны повышаться на одну ступень шкалы освещенности. К ним относятся помещения:

- с повышенными санитарными требованиями (предприятия пищевой и химико-фармацевтической промышленности, помещения общественного питания и торговли);

- с постоянным пребыванием людей при отсутствии естественного света;

- в которых более половины работающих старше 40 лет;

- при работе и производственном обучении подростков, если освещенность от системы общего освещения составляет 300 лк и менее;

- при повышенной опасности травматизма, если освещенность от системы общего освещения составляет 150 лк и менее (работа на дисковых пилах, ножницах и т.п.);

- при применении системы комбинированного освещения административных зданий (кабинеты, рабочие комнаты, читальные залы библиотек).

В производственных помещениях, где выполняются работы IV – VI разрядов, нормы освещенности следует снижать на одну ступень при кратковременном пребывании людей или при наличии оборудования, не требующего постоянного обслуживания. Аналогичное снижение норм освещенности следует осуществлять для всех разрядов зрительных работ в общественных, жилых и вспомогательных зданиях в случаях использования в помещениях этих зданий люминесцентных ламп улучшенной цветопередачи (индекс цветопередачи R_а ≥ 90%) при условии сохранения норм по коэффициенту пульсации, а также при использовании ламп накаливания, в том числе галогенных.

В помещениях общественных зданий с разрядами зрительных работ Г – Е допускается в соответствии с архитектурными требованиями для обеспечения возможности свободной ориентировки в помещениях принимать освещенность условной горизонтальной поверхности не менее 75 лк при разрядных лампах и 30 лк при лампах накаливания.

Для производственных помещений освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, должна составлять не менее 10 % нормируемой для комбинированного освещения при тех источниках света, которые применяются для местного освещения. При этом освещенность должна быть не менее 200 лк при разрядных лампах, не менее 75 лк при лампах накаливания.

В ходе проектирования искусственного освещения помещений выбирают систему освещения, тип светильников, места их расположения, ведут расчет осветительных установок и определяют высоту подвеса светильников, добиваются выполнения условия, чтобы освещаемость была не ниже значений, приведенных в СНиП 23-05-95*.

Для общего освещения помещений жилых и общественных зданий следует применять наиболее экономичные разрядные лампы со световой отдачей не менее 55 лм/Вт. Лампы накаливания допускается использовать для общего освещения только для обеспечения архитектурно – художественных требований, во взрывоопасных помещениях, а также в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности применения разрядных ламп.

Для местного освещения кроме разрядных ламп допускается использовать лампы накаливания, в том числе галогенные. Применение ксеноновых ламп внутри помещений не допускается.

Светильники можно подвешивать к несущим и ограждающим конструкциям покрытия, к технологическому оборудованию, переходным мостикам и обслуживающим площадкам, колоннам и стенам. Для объектов с повышенным санитарно-гигиеническим режимом применяются светильники из прозрачного полистирола с уплотняющими пенопреновыми прокладками.

Выбор источников света по цветовым характеристикам для помещений общественных, жилых и вспомогательных зданий производятся на основании приложения (Ж), а для производственных зданий – приложения (Е) СНиП 23-05-95-*.

В производственных помещениях освещенность проходов и участков, где работа не производится, должна составлять не более 25 % нормируемой освещенности, создаваемой светильниками общего освещения, но не менее 75 лк при разрядных лампах и не менее 30 лк при лампах накаливания.

В цехах с полностью автоматизированным технологическим процессом следует предусматривать освещение для наблюдения за работой оборудования, а также дополнительно включаемые светильники общего и местного освещения для обеспечения необходимой освещенности при ремонтно-наладочных работах.

Для местного освещения рабочих мест следует использовать светильники с непросвечивающими отражателями. Светильники должны располагаться таким образом, чтобы их светящие элементы не попадали в поле зрения работающих на освещаемом рабочем месте и на других рабочих местах. Местное освещение рабочих мест, как правило, должно быть оборудовано регуляторами освещения.

Отношение максимальной освещенности к минимальной в производственных зданиях не должно превышать для работ I-III разрядов при люминесцентных лампах 1,3, при других источниках света – 1,5, для работ разрядов IV-VII – 1,5 и 2,0 соответственно.

Неравномерность освещенности допускается повышать до 3,0 в тех случаях, когда по условиям технологии светильники общего освещения могут устанавливаться только на площадках, колоннах или стенах помещения.

Проектирование искусственного освещения в интерьере помещения сводится к решению следующих задач:

- в соответствии с художественным замыслом архитектора осуществляется выбор и распределение светлот в интерьере;

- производится определение допустимых яркостей (окон, фонарей, светильников) и согласование их с требованиями ограничения блесткости и устранения дискомфорта;

- выбирается цветовое решение интерьера в соответствии со спектральным составом света;

- определяется направление и соотношение световых потоков для наилучшего восприятия формы, пластики и фактуры отделки интерьера;

- подбираются технические средства освещения, удовлетворяющие эстетическим и функциональным требованиям.

Разработка проекта искусственного освещения является сложной задачей, решение которой определяет качество световой среды помещений. Однако проектирование искусственного освещения с точки зрения решения только лишь функциональных задачи (выбор системы освещения, рассмотрение нормативных требований с выполнением светотехнического расчета и др.) является неправильным, так как при этом не решаются задачи органической связи освещения с архитектурой интерьера. Только на основе соединения функциональных, психологических и эстетических аспектов формируется световая архитектура интерьера.

При проектировании освещения необходимо заботиться о зрительном сохранении архитектурных членений и пластики интерьера, восприятие которых резко исказится при неправильном освещении. Для плоскости характерно равномерное распределение яркости. Яркие пятна на плоскости лишают ее целостности. Ритмическое расположение на плоскости светлых и темных полос придает ей волнистый характер. Постоянное уменьшение яркости на плоской поверхности создает иллюзию цилиндрической поверхности.

При неправильно выбранном приеме освещения искажается восприятие поверхностей сводов и куполов. Для придания своду большой глубины необходимо яркость повышать от периферии к центру свода.

Встречающиеся в интерьере архитектурные членения в виде кессон, балок, ребер и др. целесообразно выявлять светоцветовым рисунком. Это обеспечивается расположением светящего плафона в центре кессона, при котором нижний уровень плафона устанавливается выше уровня ребер.

Для восприятия колонн круглого сечения необходимо неравномерное освещение, когда соотношение световых потоков, освещающих колонны с разных сторон, составляет не менее 1:3. Колонны квадратного или прямоугольного сечения воспринимаются лучше, если их смежные поверхности освещаются различной цветностью.

Видимость фактуры и текстуры материала оказывает существенное влияние на оценку глубины пространства. Когда фактура или текстура поверхности отчетливо видна, возникает иллюзия, что поверхность находится на близком расстоянии. Если фактура освещенного потолка не видна, то потолок нам кажется более удаленным по сравнению с потолком с выделяющейся фактурой.

В ряде случаев не следует стремиться к равномерному освещению интерьера, так как при таком освещении плохо выявляется пространство, форма, пластика и фактура поверхностей помещения. Только разнообразие яркостей, композиционно оправданных ярких пятен, расположенных в определенном ритме или свободно на фоне равномерной яркости придает выразительность и наглядность интерьеру.

Появление в 60-е годы люминесцентных ламп вызвало к жизни новые приемы искусственного освещения в виде светящихся потолков, панелей и полос. Светящиеся потолки целесообразно применять в помещениях с высокими нормируемыми величинами освещения (750-1000 лк и выше). В помещениях с более низкими показателями освещенности рекомендуется использовать светящиеся панели и полосы.

Светящие панели обычно располагают в едином ритме с глухими панелями. Такой потолок при соотношении между светящими и глухими панелями потолка в пределах от 5 до 20 обладает определенной выразительностью. Это обеспечивается при отношении площади светящихся поверхностей к площади потолка равным или более 1:4.

Светящийся потолок состоит из каркаса, подвешенного к несущей конструкции на тяжах, рассеивающего стекла молочного цвета, экранирующей светорассеивающей решетки и зеркальных отражателей (рис. 3.40).

Рис. 3.40. Элементы конструкции светящих панелей со светорассеивающим стеклом в плоскости потолка (а) и выходящим из нее (б): звукопоглощающие плиты; 2- светорассеивающее стекло; 3- люминесцентные лампы

При проектировании искусственного освещения необходимо определить мощности источников света в соответствии с нормированной для проектируемого помещения освещенностью.

Для расчета мощности осветительной установки при системе общего освещения и равномерном расположении светильников над горизонтальной плоскостью применяется метод коэффициента использования светового потока, определяемый по формуле

Ф_л = , (3.72)

где Ф_л - световой поток ламп в одном светильнике, лм;

Е_н - нормированная освещенность, лк;

S - площадь помещения, м²;

К_з - коэффициент запаса;

N - число светильников в помещении;

U_оу - коэффициент использования осветительной установки, зависящий от индекса помещения i и коэффициента отражения потолка, стен и пола помещения и определяемый по формуле

i = , (3.73)

где L, В - размеры помещения в плане,м;

Н_р - высота светильников над расчетной поверхностью, м;

z - отношение средней освещенности к минимальной; для люминесцентных ламп равно 1,10, а для ламп накаливания или ДРЛ - 1,15; для работ 1V -V11 разрядов - 1,-2,0 соответственно.

Численные значения индекса помещения i в зависимости от величины коэффициента отражения потолка, стен и пола помещения приведены в табл.3.35.

Таблица 3.35

Значения коэффициентов использования светового потока осветительной установки

_пт	0,7	0,7	0,5	0,5
_ст	0,5	0,5	0,5	0,3
_п	0,3	0,1	0,3	0,1
Кривая светораспределения	Индекс помещения, i
0,6	1,2			0,6	1,2	0,6	1,2	0,6	1,2
Равномерная
Косинусная
Глубокая
Концентрированная
Полуширокая

Другим вариантом расчета мощности осветительной установки является метод удельной мощности, который характеризуется отношением суммарной мощности источников света к площади освещаемого помещения. Сущность этого метода заключается в замене в уравнении светового потока ламп Ф_л произведением мощности ламп W_л на световую отдачу Р_л, т.е.

W_л Р_л = . (3.74) Решая это уравнение относительно удельной мощности W, имеем:

W = . (3.75)

Из формулы (3.75) видно, что удельная мощность зависит от расчетного значения освещенности Е_нК_з, коэффициента использования осветительной установки U_оу, типа источника света Р_л и расположения светильников z.

Найденная из табл. 3.36 для рассматриваемого помещения удельная мощность, умноженная на площадь, определяет общую мощность осветительной установки. Эта мощность, деленная на общее число установленных в помещении ламп, определяет мощность каждой лампы.

Таблица 3.36

Удельная мощность общего равномерного освещения, Вт, при

_пт = 50%, _ст = 30%, _п = 10%

h, м S, м²	Светильники с лампой накаливания при Е, лк	Светильники с люминесцентной лампой ЛБ при Е, лк
прямое косинусное распределение	равномерное светораспределение	подвесной с экранирующей решеткой	плафон с рассеивателем

(2-3) (10-25) (25-150) >150				8,5 5,7 4,4	17,2 11,5 8,8	25,5	28,5	10,2 7,1 5,5	14,5	16,6	36,5
(3-4) (10-25) (25-150) >150				4,5		13,5		12,5 7,7 5,8	15,4 11,6	17,4