2020-10-11
85
Обеспечение рационального естественного и искусственного освещения является важным направлением деятельности по созданию благоприятных условий труда, исключающим утомляемость зрения, опасность травмирования, снижение работоспособности. Освещенность рабочих мест непосредственно связана с производительностью труда. Известно, что при выполнении точных зрительных работ, рост освещенности с 50 до 100 люкс (лк) позволяет повысить производительность труда до 25%. При выполнении работ, не связанных со зрительным напряжением, увеличение освещенности с 50 до 300 лк способствует росту производительности труда на 5-8 %.
К производственному освещению предъявляются следующие требования:
- освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеристике зрительной работы, которая определяется наименьшим размером объекта различения, характеристикой фона и контрастом объекта различения с фоном;
- на рабочей поверхности должна отсутствовать прямая и отраженная блесткость;
- величина освещенности должна быть постоянной во времени;
- оптимальная направленность светового потока, оптимальный спектральный состав света, обеспечивающий требуемую цветопередачу;
- все элементы осветительной установки должны быть достаточно долговечными, электробезопасными, простыми и удобными в эксплуатации, отвечать требованиям эстетики, пожарной безопасности, взрывобезопасности.
Освещение характеризуется качественными и количественными показателями.
К основным качественным показателям относятся коэффициент пульсации, показатель ослепленности, спектральный состав света.
Коэффициент пульсации – критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока
, % (4.1)
где Еmax, Еmin, Еср – максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период колебаний, лк; для газоразрядных ламп kn = 25-65%, для ламп накаливания kn= 7%.
Показатель ослепленности характеризует распределение яркости в поле зрения при наличии блесткого источника.
К основным количественным показателям освещения относят величину освещенности (люксы), яркость светящихся поверхностей (канделлы/м2), силу света (канделлы) и световой поток (люмены). Из перечисленных показателей применительно к искусственному освещению нормируется непосредственно освещенность.
Освещение производственных помещений обеспечивается как за счет естественного освещения, создаваемого светом неба (прямым и отраженным), так и искусственного, осуществляемого электрическими лампами. Кроме того, используется и совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. Следует иметь в виду, отсутствие или недостаток естественного освещения является вредным производственным фактором.
Естественное освещение обеспечивается устройством окон (боковое освещение), световых фонарей (верхнее освещение) или одновременным устройством окон и фонарей (комбинированное освещение). Естественное освещение изменяется в широких пределах в зависимости от времени суток и метеоусловий. Поэтому в качестве нормируемой величины для естественного освещения помещений используется относительная величина – коэффициент естественной освещенности (КЕО).
, (4.2)
где Ев – освещенность в данной точке внутри помещения, лк;
Ен – одновременно замеренная наружная горизонтальная освещенность, создаваемая светом всего небосвода, лк.
Если в каком-либо помещении коэффициент естественной освещенности меньше 0,1 от нормативного значения, то установлено, что в таком помещении естественное освещение отсутствует.
Значения показателей естественного и искусственного освещения для производственных и вспомогательных помещений предприятий и организаций устанавливается в своде правил СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение» (далее СП 52.13330) с учетом точности выполняемых зрительных работ и типа освещения. Соответствующие требования к освещению судовых помещений установлены Санитарными правилами для судов. Нормы освещенности приводятся также в многочисленных отраслевых правилах по охране труда.
Искусственное освещение осуществляется с помощью осветительных приборов, состоящих из источников света и светотехнической арматуры. В качестве источников света используют лампы накаливания, газоразрядные или светодиодные лампы. Последние отличаются высокой световой отдачей, достигающей 90 лм/Вт, что в несколько раз больше, чем у ламп накаливания и выше чем у газоразрядных источников света. Главным недостатком газоразрядных ламп является безинерционность, что может приводить к появлению пульсации светового потока. В результате при рассмотрении быстро вращающихся или движущихся деталей наблюдается стробоскопический эффект, что повышает опасность травматизма.
Данные о некоторых лампах накаливания общего назначения приведены в табл. 4.1. Срок их службы – 1000 ч.
Для сравнения в нижних двух строках табл. 4.1. приведены данные по люминесцентным лампам с улучшенной цветопередачей. Срок их службы 12-15 тыс. час. Срок службы светодиодных источников света может достигать 100 тысяч часов.
Осветительные приборы ближнего действия называют светильниками, дальнего действия – прожекторами.
Основными светотехническими характеристиками светильников являются кривые силы света; соотношение световых потоков, излучаемых в нижнюю и верхнюю полусферы; коэффициент полезного действия; защитные углы. Кривые силы света характеризуют распределение световой энергии в пространстве. Защитный угол характеризует степень возможного ограничения слепящего действия источников света и представляет собой угол между горизонталью, проведенной через нить накала (поверхность лампы) и линией, соединяющей нить накала (поверхность лампы) с краем отражателя. Коэффициент полезного действия равен отношению фактического светового потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.
Выбор светильников для освещения производственных помещений основывается на учете светотехнических, экономических, эстетических требований, а также требований, связанных с условиями среды, электробезопасностью. Для освещения пыльных помещений используются светильники типа ППД2, УП24, ПВЛП и др. Для взрывоопасных помещений используют взрывозащищенные светильники, например, типа ВЗГ.
По назначению системы искусственного освещения делят на рабочие, аварийные, эвакуационные и специальные (охранные, дежурные и др.). Рабочее освещение может быть местным, общим или комбинированным, при котором, кроме общего, устраивается также местное освещение рабочего места. Следует помнить, что применение одного местного освещения не допускается. Общее освещение должно составлять не мене 10 % от нормы для комбинированного освещения.
Таблица 4.1
Данные ламп накаливания и люминесцентных ламп
| № п/п | Тип лампы | Мощность, Вт | Номинальный световой поток, лм |
| 1. | Биспиральные газонаполненные | ||
| Б220-25 | 25 | 220 | |
| 220-235-40 | 40 | 300 | |
| Б220-40 | 40 | 400 | |
| 220-235-60 | 60 | 550 | |
| Б220-60 | 60 | 715 | |
| Б220-75 | 75 | 950 | |
| 220-235-100 | 100 | 1090 | |
| Б220-100 | 100 | 1350 | |
| Б220-235-150 | 150 | 1840 | |
| Б220-150 | 150 | 2100 | |
| Б220-235-200 | 200 | 2540 | |
| Б220-200 | 200 | 2920 | |
| 2. | Биспиральные криптоновые | ||
| БК220-40 | 40 | 460 | |
| БК220-60 | 60 | 790 | |
| БК220-75 | 75 | 1020 | |
| БК220-100 | 100 | 1450 | |
| 3. | Газонаполненные | ||
| Г220-150 | 150 | 2000 | |
| Г220-200 | 200 | 2800 | |
| Г220-300 | 300 | 4600 | |
| 4. | Люминесцентные лампы | ||
| ЛД15-4 | 15 | 590 | |
| ЛБ15-4 | 15 | 760 | |
| ЛД20-4 | 20 | 920 | |
| ЛБ20-4 | 20 | 1180 | |
| ЛД30-4 | 30 | 1640 | |
| ЛБ30-4 | 30 | 2100 | |
| ЛД40-4 | 40 | 2340 | |
| ЛБ40-4 | 40 | 3000 | |
| ЛД65-4 | 65 | 3570 | |
| ЛБ65-4 | 65 | 4550 | |
| ЛД80-4 | 80 | 4070 | |
| ЛБ80-4 | 80 | 5220 | |
| ЛДЦ 30-4 | 30 | 1450 | |
| ЛДЦ 40-4 | 40 | 2100 | |
| ЛДЦ 65-4 | 65 | 3050 |
Для рабочих поверхностей в производственных помещениях нормы освещенности устанавливаются с учетом: 1) разряда зрительной работы, определяемом по размеру объекта различения, мм, контрасту объекта различения с фоном, характеристике фона; 2) вида освещения (комбинированное или одно общее). Эти нормы устанавливают наименьшую освещенность, которая должна иметь место в «наихудших» точках освещаемой поверхности. При повышенной опасности травматизма, значения освещенности увеличиваются на 1 ступень по использованной в СП 52.13330 шкале, если исходная норма для общего освещения составляет не более 150 лк. Нормы освещенности увеличиваются также и в некоторых других случаях.
Согласно СП 52.13330 фон – это поверхность, на которой рассматривается объект различения. Фон считается светлым, если коэффициент отражения поверхности больше 0,4, если этот коэффициент составляет 0,2-0,4, то фон средний и, если коэффициент отражения менее 0,2, то фон темный.
Контраст объекта с фоном – степень различения объекта на фоне (большой, средний, малый).
Аварийное освещение рабочих мест, требующих обслуживания при аварийном режиме, должно составлять 5% освещенности, нормируемой для рабочего освещения, но не менее 2 лк – внутри зданий и не менее 1 лк – для площадок предприятий.
Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов и на ступеньках лестниц; в помещениях – 0,5 лк, на открытых территориях – 0,2 лк.
По СП 52.13330 аварийное и эвакуационное освещение – это виды освещения безопасности.
Задачей расчета искусственного освещения является определение потребной мощности осветительной (числа светильников) установки для создания в производственном помещении заданной освещенности.
Расчет искусственного освещения включает:
выбор типа источника света;
выбор системы освещения (общее или комбинированное, локальное и др.);
выбор типа светильников и их размещение (рядами, в шахматном порядке, в углах квадратов, прямоугольников);
определение норм освещенности (из СП 52.13330, ведомственных нормативных документов, например, Санитарных правил для судов);
выбор метода расчета и производство расчетов.
В настоящее время используются следующие методы расчета искусственного освещения: метод коэффициента использования светового потока, метод удельной мощности, точечный метод, различные методы расчета прожекторного освещения.
Методы коэффициента использования и удельной мощности применимы для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей. Точечный метод используется для расчета освещения различным образом расположенных поверхностей, но при этом методе отраженная составляющая освещенности учитывается слабо.
По точечному методу рассчитывается освещение открытых пространств (территории предприятий, открытые палубы судов), местное освещение. Использование метода предполагает наличие кривых силы света, либо кривых пространственных изолюкс, строящихся по результатам замеров силы света, либо освещенности в различных направлениях пространства и на различных расстояниях от светильника.
При расчете освещения по методу коэффициента используется формула
, (4.3)
где N – искомое число светильников;
Ен - заданная минимальная освещенность (берется из нормативных документов);
S – площадь помещения, м2;
k – коэффициент запаса (берется из справочников);
Z – коэффициент неравномерности освещения, вычисляемый по отношению Z = Ecp/ Emin. Для ламп накаливания Z = 1,15 для люминесцентных ламп Z = 1,1 – при расположении светильников в линию,
n – число источников света в светильнике;
F – световой поток одного источника света, лм;
Uсв.п. – коэффициент использования светового потока лампы.
Коэффициент Uсв.п. зависит от типа светильников, коэффициентов отражения поверхностей помещения и индекса i, определяемого как
(4.4)
где А – длина помещения; м
В – ширина помещения, м;
hр – расчетная высота м.
Величина hр равна
, (4.5)
где Н – высота помещения, м;
hc – расстояние светильников от потолка (свес), м;
h – высота расположения плоскости нормирования освещенности (расчетной поверхности) над уровнем пола. Обычно h = 0,8 м.
При расчете люминесцентного освещения под N иногда понимается число рядов светильников, а под n – число источников света в одном ряду, которое определяется заранее, исходя из размеров светильников и помещений.
При точечном методе расчета освещенность в данной точке рабочей зоны используется формула
, (4.6)
где Ia - cила света в направлении к данной точке рабочей поверхности, кд. Кривые силы света обычно строятся для стандартной лампы со световым потоком 1000 лм;
hр – высота размещения светильника над расчетной точкой, м;
a - угол между световым лучом и нормалью к рабочей поверхности;
k – коэффициент запаса. Он изменяется в пределах 1,15 – 1,7 для ламп накаливания и 1,3 – 2,0 для люминесцентных ламп.
Данные о распределении силы света для различных светильников приводятся в специальной литературе. При необходимости расчета освещенности в точке, создаваемой несколькими светильниками, определяют освещенность от каждого из них, а затем полученные значения складывают.
Следует иметь в виду, что точечными могут считаться только светильники, размеры светящихся поверхностей которых не превышают 0,2 расстояния до освещаемой точки, т.е. в 5 раз меньше этого расстояния.
При отсутствии данных о распределении силы света Ia, но при наличии графиков пространственных изолюкс, определение освещенности в точке можно выполнить по формуле
, (4.7)
где m - коэффициент, равный 1,0 – 1,3; он учитывает увеличение освещенности за счет действия удаленных светильников;
åеi – сумма условных горизонтальных освещенностей от светильников, которые светят в данную точку.
Величина еi определяется из графиков пространственных изолюкс, которые строятся в координатах hp и d, где hp – высота светильника над освещаемой точкой, d – проекция расстояния от светильника до освещаемой точки на расчетную плоскость.
Метод удельной мощности является наиболее простым, но и наименее точным, поэтому применяется только при ориентировочных расчетах. Он позволяет определить мощность каждой лампы Рл для создания в помещении нормируемой освещенности:
, Вт, (4.8)
где р – удельная мощность, Вт/м2, выбирается из специальных таблиц, составленных для разных светильников, в зависимости от высоты hр, коэффициентов отражения поверхностей помещения, площади помещения S и требуемой освещенности Ен.
S – площадь помещения, м2;
N – число светильников;
n – число ламп в одном светильнике.
Если мощность лампы Рл уже известна, то формула (4.8) может быть записана относительно числа светильников, т.е.
(4.9)
Системы искусственного и естественного освещения нуждаются в регулярном контроле и уходе. В зависимости от степени запыленности помещений, световые проемы и светильники подвергаются чистке от двух до двенадцати раз в год. Не реже одного раза в год осуществляют контрольные замеры освещенности. Основными приборами для измерения как искусственной, так и естественной освещенности являются объективные люксметры, например Ю-116, «Аргус»-01, ТКА-ПКМ, ТКА-ПК, «Эколайт». Важно отметить, что уменьшение освещенности до 50 % ее нормированного значения приводит к снижению производительности труда в среднем на 3-10%. Возрастает зрительное утомление, снижается качество продукции, повышается вероятность получения травмы.
На предприятиях должны быть инженерно-технические работники, отвечающие за состояние искусственного освещения: при общей потребляемой мощности 250 – 750 кВт – один техник-светотехник, 750 – 2000 кВт – один инженер-светотехник, более 2000 кВт – светотехническая группа в составе инженера и техника. Указанные специалисты составляют графики ремонтов и контрольных осмотров систем освещения, режимы и способы очистки осветительных приборов, замены перегоревших источников света. Если на предприятии, в учреждении число установленных осветительных приборов составляет более 4 тыс. штук, то рекомендуется иметь светотехническую мастерскую площадью 150 – 200 м2.
Следует помнить, что отработанные люминесцентные лампы содержат от 60 до 120 мг ртути. Поэтому запрещается бесконтрольное хранение перегоревших ламп, вывоз их на свалки. Они должны обезвреживаться и утилизироваться на специальных установках.
