2020-10-11
84
Уровень освещенности имеет существенное значение для качества выпускаемой продукции, безопасности труда, общего психологического состояния работающих. Особенно велико значение естественного освещения. Человеческий глаз эволюционно сформировался под воздействием солнечного света. Известно изречение: если в помещение не заглядывает солнце, то в нем появляется врач.
Обеспечение рационального 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.
Различают три вида естественного освещения:
1) боковое освещение помещений осуществляется через световые проемы в наружных стенах или светопрозрачные наружные конструкции;
2) верхнее освещение осуществляется через аэрационные фонари или зенитные купола, световые проемы различной конструкции в перекрытиях, а также через световые проемы в местах перепада высот смежных пролетов зданий;
3) комбинированное освещение это совокупность бокового и верхнего освещения. Комбинированное освещение является наиболее рациональным, так как обеспечивает равномерное освещение по всей площади помещения.
Выделяют также совмещенное освещение, при котором недостающее по нормам естественное освещение дополняется искусственным.
За единицу освещенности Е принят люкс (лк).
Во всех производственных помещениях с постоянным пребыванием людей для работ в дневное время необходимо предусматривать естественное освещение, как наиболее экономичное, полнее соответствующее медико-санитарным требованиям в сравнении с искусственным освещением.
Естественный свет внутри помещений распространяется неравномерно, так как зависит от конфигурации зданий, конструкции световых проемов и их размещения. Естественная освещенность, создаваемая в помещении, изменяется в значительных пределах, что обусловлено временем года, временем суток и метеорологическими факторами (облачностью и отражающими свойствами земного покрова). В связи с этим оценить естественное освещение абсолютным значением освещенности на рабочем месте не представляется возможным. Поэтому в качестве нормируемой величины при оценке естественного освещения принята относительная величина – коэффициент естественной освещенности е (КЕО) (%), который представляет собой отношение естественной освещенности, создаваемой в расчетной точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременно измеренному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода; при этом участие прямого солнечного света в создании той или другой освещенности исключается, то есть имеем
, (13.1)
где Ев – освещенность в данной точке внутри помещения, лк;
Ен – одновременно замеренная на i-ом же уровне наружная горизонтальная освещенность, создаваемая светом всего небосвода, лк.
Если в каком-либо помещении фактическое значение коэффициента естественной освещенности меньше 0,1 от нормативного значения, то установлено, что в таком помещении естественное освещение отсутствует.
Значение КЕО зависит от размеров оконных проемов, вида остекления и переплетов, степени их загрязнения, то есть способности системы естественного освещения пропускать свет.
Нормирование естественного освещения осуществляется в соответствии со сводом правил СП 52.13330.2016, актуализированная редакция «СНиП 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение» (далее СП 52.13330) [1] с учетом точности выполняемых зрительных работ, типа освещения и назначения помещения. Нормируемые значения КЕО e N установлены в зависимости от следующих факторов:
1) характеристики зрительной работы (определяется с учетом размера объекта различения – рассматриваемый предмет, отдельная часть его или различимый дефект, которые необходимо различать в процессе работы);
2) системы естественного освещения (верхнее, боковое или комбинированное);
3) коэффициента светового климата m N (зависит от месторасположения на территории России и ориентации световых проемов здания по сторонам горизонта).
Нормируемое значение КЕО e N для зданий, расположенных в различных географических районах России, определяется по выражению:
,% (13.2)
где 
– коэффициент светового климата, определяемый по таблицам 13.1 и 13.2 в зависимости группы административных районов по ресурсам светового климата (таблица 13.1);
– значение КЕО по таблице 13.3;
Таблица 13.1
Группы административных районов по ресурсам
светового климата
| Номер группы | Административный район |
| 1 | Московская, Смоленская, Владимирская, Калужская, Тульская, Рязанская, Нижегородская, Свердловская, Пермская, Челябинская, Курганская, Новосибирская, Кемеровская области, Мордовия, Чувашия, Удмуртия, Башкортостан, Татарстан, Красноярский край (севернее 63° с.ш.), Республика Саха (Якутия) (севернее 63° с.ш.), Чукотский нац. округ, Хабаровский край (севернее 55° с.ш.) |
| 2 | Брянская, Курская, Орловская, Белгородская, Воронежская, Липецкая, Тамбовская, Пензенская, Самарская, Ульяновская, Оренбургская, Саратовская, Волгоградская области, Республика Коми, Кабардино-Балкарская Республика, Северо-Осетинская Республика, Чеченская Республика, Ингушская Республика, Ханты Мансийский национальный округ, Алтайский край, Красноярский край (южнее 63° с.ш.), Республика Саха (Якутия) (южнее 63° с.ш.), Республика Тува, Бурятская Республика, Читинская область, Хабаровский край (южнее 55° с.ш.), Магаданская область |
| Продолжение табл. 13.1 | |
| Номер группы | Административный район |
| 3 | Калининградская, Псковская, Новгородская, Тверская, Ярославская, Ивановская, Ленинградская, Вологодская, Костромская, Кировская области, Карельская Республика, Ямало-Ненецкий национальный округ, Ненецкий национальный округ |
| 4 | Архангельская, Мурманская области |
| 5 | Калмыцкая Республика, Ростовская, Астраханская области, Ставропольский край, Дагестанская Республика, Амурская область, Приморский край |
Таблица 13.2
Коэффициенты светового климата (m)
для зданий со световыми проемами в наружных стенах
| Номер группы административных районов | «m» при световых проемах, ориентированных по сторонам горизонта | ||
| север, северо-запад, северо-восток | запад, восток | юг, юго-запад, юго-восток | |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0,9 | 0,9 | 0,85 |
| 3 | 1,1 | 1,1 | 1 |
| 4 | 1,2 | 1,1 | 1,1 |
| 5 | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
Таблица 13.3
Требования к освещению помещений промышленных предприятий (по СП 52.13330)
| Характеристика зрительной работы | Наименьший или эквивалентный размер объекта различения, мм | Разряд зрительной работы | Подразряд зрительной работы | Контраст объекта с фоном | Характеристика фона | Естественное освещение | Совмещенное освещение | ||||
|
| КЕО | КЕО | |||||||||
| при верхнем или комбиниро-ванном освещении | при боковом освещении | при верхнем или комбиниро-ванном освещении | при боковом освещении | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| Наивысшей точности | Менее 0,15 | I | а | Малый | Темный | - | - | 6,0 | 2,0 | ||
| б | Малый Средний | Средний Темный | |||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | |||||||||
| г | Средний Большой " | Светлый " Средний | |||||||||
| Продолжение табл. 13.3 | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| Очень высокой точности | От 0,15 до 0,30 | II | а | Малый | Темный | - | - | 4,2 | 1,5 | ||
| б | Малый Средний | Средний Темный | |||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | |||||||||
| г | Средний Большой " | Светлый " Средний | |||||||||
| Высокой точности | Oт 0,30 до 0,50 | III | а | Малый | Темный | - | - | 3,0 | 1,2 | ||
| б | Малый Средний | Средний Темный | |||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | |||||||||
| г | Средний Большой " | Светлый " Средний | |||||||||
|
| |||||||||||
| Продолжение табл. 13.3 | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| Средней точности | Св. 0,5 до 1,0 | IV | а | Малый | Темный | 4,0 | 1,5 | 2,4 | 0,9 | ||
| б | Малый Средний | Средний Темный | |||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | |||||||||
| г | Средний Большой " | Светлый " Средний | |||||||||
| Малой точности | Св. 1 до 5 | V | а | Малый | Темный | 3,0 | 1,0 | 1,8 | 0,6 | ||
| б | Малый Средний | Средний Темный | |||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | |||||||||
| г | Средний Большой " | Светлый " Средний | |||||||||
| Окончание табл. 13.3 | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| Грубая (очень малой точности) | Более 5 | VI | - | Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном | 3,0 | 1,0 | 1,8 | 0,6 | |||
| Работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах | Более 0,5 | VII | - | То же | 3,0 | 1,0 | 1,8 | 0,6 | |||
| Общее наблюдение за ходом производ-ственного процесса: постоянное; | VIII | а | Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном
| - | 1,0 | 1,8 | 0,6 |
| |||
| периодическое при постоянном пребывании людей в помещении; | б | То же | - | 0,3 | 0,7 | 0,2 |
| ||||
| то же, при периодическом; | в | " | - | 0,2 | 0,5 | 0,2 |
| ||||
| общее наблюдение за инженерными коммуникациями | г | " | - | 0,1 | 0,2 | 0,1 |
| ||||
, %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).
Для естественного освещения в ограждающих поверхностях зданий предусматривают специальные устройства: окна, световые фонари, световые шахты. Конструктивное исполнение световых проемов в производственных зданиях зависит от назначения здания, от его ширины и высоты, расположения рабочих мест, особенностей технологического процесса, условий производственной среды и других факторов. Световые проемы могут располагаться в одной или в двух стенах здания, в один или несколько рядов или находиться в покрытии здания. Очень часто световые проемы используют как для естественного освещения, так и для естественной вентиляции (светоаэрационные фонари). В этих случаях предусматривают конструкционные элементы для их открывания и закрывания с учетом погодных условий и условий среды внутри помещения. Один из возможных вариантов обеспечения естественной освещенности в здании показан на рис. 13.1.
Рис. 13.1. Естественное освещение в одноэтажном промышленном здании
Расчет естественного освещения производственных помещений с постоянным пребыванием людей производится согласно СП 52.13330 и заключается в определении необходимой площади световых проемов. При боковом освещении помещений расчет ведется по формуле
, (13.3)
а при верхнем освещении помещений по формуле
, (13.4)
где Sо – необходимая площадь боковых световых проемов (окон), м2;
Sп – площадь пола помещения, м2;
Sф – площадь световых проемов при верхнем освещении (световых фонарей), м2;
ен – нормированное значение КЕО по СП 52.13330 (в зависимости от разряда и подразряда зрительной работы – см. табл. 13.3;
kз – коэффициент запаса, изменяющийся в пределах от 1,15 до 1,8;
ηо – световая характеристика окон, изменяющаяся в широких пределах (от 6,5 до 66);
Kзд – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями и равный 1,0-1,7;
τо – общий коэффициент светопропускания светового проема, определяемый по формуле
τо = τ1τ2τ3τ4τ5, (13.4)
здесь τ1 – коэффициент светопропускания материала, равный 0,08 – 0,91;
τ2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема и изменяющийся от 0,6 до 0,8;
τ3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях и равный 0,8-0,9. При боковом освещении τ3 = 1;
τ4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах и равный 1;
τ5 – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимается равным 0,9;
r1 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения и подстилающего слоя, примыкающего к зданию, измеряется в пределах от 1,05 до 10,0 (в зависимости от отражательной способности внутренних поверхностей помещения и других факторов);
r2 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при верхнем освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения, и равный 1,05-1,7;
ηф – световая характеристика фонаря в плоскости покрытия, изменяющаяся от 2,0 до 16;
Kф – коэффициент, учитывающий тип фонаря и равный 1,0-1,4.
Важно отметить, что сейчас намечается тенденция к более широкому и полному использованию естественного света. Это позволяет не только экономить от 20 до 50 % электроэнергии, но и создавать у человека положительные эмоции за счет ощущения им непосредственной связи с окружающим миром, устранения солнечного голодания, вредно сказывающегося на жизнедеятельности человеческого организма.
При расчете верхнего естественного освещения можно ориентироваться на следующие данные: при размере объекта различения до 0,15 мм
Sф/Sп должно быть 1/3 – ¼; 0,15-0,3 мм – 1/4 – 1/5; 0,3-0,5 мм – 1/5 – 1/6; 0,5-1 мм – 1/6 – 1/7; 1-5 мм – 1/7 – 1/8; более 5 мм – 1/8 – 1/10.
Для измерений освещенности используют люксметры типа «ТКА-ПКМ», «ТКА-ПКМ-08», «ТКА-ЛЮКС», «Ю-116», «Эколайт», «БОИ» и др., обеспечивающие диапазон измерений от 0 до 100000 лк. Многие из вышеперечисленных приборов позволяют, кроме освещенности, измерить и коэффициент пульсации освещенности или яркость.
Принцип действия люксметра основан на внутреннем фотоэлектрическом эффекте, открытом в 1873 году и основан на способности фоторезистора изменять свою электрическую проводимость под влиянием видимого света. Полупроводниковый фотоэлемент, входящий в состав фотометрической головки люксметра, служит приемником светового потока. Далее, световая энергия, преобразованная в электрический ток в блоке обработки сигнала, регистрируется цифровым микроамперметром (или аналоговым прибором), шкала которого проградуирована в единицах освещенности или имеет вид цифрового табло. Фотометрическая головка и блок обработки соединены между собой гибким кабелем. Токовые диапазоны, соответствующие различным уровням освещенности, переключаются за счет изменения сопротивления цепи автоматически или вручную. Питание как правило осуществляется от батареек.
Измерения естественной освещенности проводятся в соответствии с «МУ 2.2.4.706-98/МУ ОТ РМ 01-98. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. Оценка освещения рабочих мест. Методические указания» (далее МУ) [2].
Освещенность следует проверять не реже 1 раза в год. При замерах естественной освещенности должна исследоваться контрольная точка, расположенная на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов.
При боковом одностороннем освещении нормируется минимальное значение КЕО, которое должно быть измерено в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности:
- в небольших помещениях - на расстоянии 1 м от наиболее удаленной от световых проемов стены;
- в крупногабаритных помещениях - на расстоянии, равном 1,5 высоты помещения.
При боковом двухстороннем освещении контрольные точки размещаются в середине помещения.
При верхнем и комбинированном естественном освещении должно быть измерено среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности или пола. Первая и последняя точка принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен.
Допускается деление помещения на зоны с различными условиями естественного освещения.
Измерения КЕО могут производиться только при сплошной равномерной десятибалльной облачности (сплошная облачность, просветы отсутствуют).
Для определения КЕО производится одновременное измерение естественной освещенности внутри помещения Eв и наружной освещенности на горизонтальной площадке под полностью открытым небосводом Eн (например, на крыше здания или в другом возвышенном месте). В лабораторной работе наружная освещенность измеряется на том же этаже, что и внутренняя освещенность (второй этаж) на расстоянии 1 м от наружной стены.
Каждое измерение освещенности внутри помещения должно сопровождаться одновременным измерением внешней или наружной освещенности.
Измерения производятся двумя наблюдателями с помощью двух люксметров желательно одинаковой марки. Для соблюдения одномоментности измерений освещенности наблюдатели должны быть оснащены хронометрами или средствами связи.
Измерение в каждой точке для исключения случайных ошибок следует проводить не менее трех раз, полученные результаты необходимо усреднять.
После сопоставления фактического и нормированного значения КЕО решается вопрос о необходимости повышения или сохранения фактического значения освещенности от естественного освещения и определяется класс условий труда по фактору «Естественное освещение».
