Нормирование искусственного освещения

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей в производственных помещениях устанавливается в зависимости от характеристики зрительной работы и регламентируется строительными нормами и правилами.

Характеристика зрительной работы определяется минимальным размером объекта различения, контрастом объекта с фоном и свойствами фона. Объект различения - рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, которые следует контролировать в процессе работы. Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым при r > 4; средним - при р = 0,2 – 0,4; темным - при r < 0.2, где r - коэффициент отражения светового потока поверхностью.

Контраст объекта различения с фоном K определяется отношением абсолютной разности яркостей объекта В ₀ и фона В _ф к наибольшей из этих двух яркостей. Контраст считается большим при K > 0,5; средним - при K = 0,2 - 0,5; малым - при K < 0,2.

В соответствии со СНиП 23-05-95 все зрительные работы делятся на восемь разрядов в зависимости от размера объекта различения и условий зрительной работы. Допустимые значения наименьшей освещенности рабочих поверхностей в производственных помещениях приведены на планшете 1.

Кроме цветности источников света и цветовой отделки интерьера, влияющих на “субъективную оценку освещения”, важным параметром, характеризующим качество освещения, является коэффициент пульсации освещенности K _п:

K _п = (E _макс – Е _мин) / 2 Е _ср×100%,

где E _макс, Е _мин, Е _ср, - соответственно максимальная, минимальная, и средняя пульсирующая освещенность рабочей поверхности.

Пульсации освещенности на рабочей поверхности не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта из-за появления стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект - кажущееся изменение или прекращение движения объекта, освещаемого светом, периодически изменяющимся с определенной частотой. Например, если вращающийся с частотой f _вр, белый диск с черным сектором освещать пульсирующим световым потоком (вспышками) с частотой f _всп, то сектор будет казаться: неподвижным при частоте f _всп = f _вр, медленно вращающимся в обратную сторону при f _всп > f _вр, медленно вращающимся в ту же сторону при f _всп < f _вр. Пульсации освещенности на вращающихся объектах могут вызывать видимость их неподвижности, что в свою очередь может стать причиной травматизма.

Значение K _п меняется от нескольких процентов (для ламп накаливания) до нескольких десятков процентов (для люминесцентных ламп). Малое значение K _п для ламп накаливания объясняется большой тепловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению светового потока ламп F _лн в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через нуль. В то же время газоразрядные лампы обладают малой инерцией и меняют свой световой поток F _лл почти пропорционально амплитуде cетевого напряжения.

Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности K _п люминесцентные лампы включаются в разные фазы трехфазной электрической сети. В этом случае за счет сдвига фаз на 1/3 периода провалы в световом потоке каждой из ламп компенсируются световыми потоками двух других ламп, так что пульсации суммарного светового потока существенно уменьшаются. При этом среднее значение освещенности, создаваемой лампами, остается неизменным и не зависит от способа их включения.

В соответствии со СНиП 23-05-95 коэффициент пульсации освещенности K _п нормируется в зависимости от разряда зрительных работ в сочетании с показателем ослепленности Р:

Р = (s – 1)×10³,

где s - коэффициент ослепленности, определяемый как

s = (Δ B _пор) _s /Δ В _пор,

Δ В _пор - пороговая разность яркостей объекта и фона при обнаружении объекта на фоне равномерной яркости; (Δ В _пор) _s - то же при наличии в поле зрения блескостного (яркого) источника света.

На освещенность рабочей поверхности в производственном помещении влияют отражение и поглощение света стенами, потолком и другими поверхностями, расстояние от светильника до рабочей поверхности, состояние излучающей поверхности светильника, наличие рассеивателя света и т.д. Вследствие этого полезно используется лишь часть светового потока, излучаемого источником света.

Расчет искусственного освещения предусматривает: выбор типа источника cвета, системы освещения и светильника, проведение светотехнических расчетов, распределение светильников и определение потребляемой системой освещения мощности. Величина, характеризующая эффективность использования источников света, называется коэффициентом использования светового потока, или коэффициентом использования осветительной установки η и определяется как отношение фактического светового потока F _ф к суммарному световому потоку F _л используемых источников света, определенному по их номинальной мощности в соответствии с нормативной документацией:

η = F _ф/ F _л, (1)

Величину фактического светового потока F _ф можно определить по результатам измерений в помещении средней освещенности Е _ср по формуле:

F _ф = Е _ср× S, (2)

где S - площадь помещения, м².

При проектировании освещения для определения требуемой величины светового потока F _ф используется формула

F _ф = E × S × K _з× Z,

где Е - нормируемая освещенность, (лк); K ₃ - коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыленность и загрязненность светильников (обычно K ₃ = 1,3 - для ламп накаливания и K ₃ = 1,5 - для люминесцентных ламп); Z - коэффициент неравномерности освещения (обычно
Z ~ 1,1 - 1,2).

Отражающие свойства поверхностей помещения можно учесть с помощью коэффициента отражения светового потока р. В случае равномерно диффузного отражения, когда отраженный световой поток рассеивается с одинаковой яркостью во всех направлениях, яркость участка равномерно диффузно отражающей поверхности равна

В _отр = Е × р /π,

где Е - освещенность поверхности.

Лабораторная установка состоит из макета производственного помещения, оборудованного различными источниками искусственного освещения, и люксметра-пульсаметра для измерения освещенности и коэффициента ее пульсации (рис.1). Макет состоит из алюминиевого каркаса 1, пола 2, потолка 3, боковых стенок 4, задней и передней стенок 5. Задняя и боковые стенки съемные и могут устанавливаться любой из двух сторон внутрь макета. Одна сторона стенок окрашена в светлые тона, другая - в темные тона, при этом нижняя окрашенная половина стенки темнее верхней. Передняя стенка 5 жестко вмонтирована в каркас и выполнена из тонированного прозрачного стекла.

В передней нижней части каркаса 1 предусмотрено окно для установки измерительной головки 6 люксметра-пульсаметра 7 внутрь каркаса. На полу 2 размещен вентилятор 8 для наблюдения стробоскопического эффекта и охлаждения ламп в процессе работы. На потолке 3 размещены семь патронов, в которых установлены две лампы накаливания 9, три люминесцентные лампы 10 типа КЛ9, галогенная лампа 11 и люминесцентная лампа 12 типа СКЛЭН с высокочастотным преобразователем. Вертикальная проекция ламп отмечена на полу 2 цифрами, соответствующими номерам ламп на лицевой панели макета.

Включение электропитания установки производится автоматом защиты, находящимся на задней панели каркаса, и регистрируется сигнальной лампой, расположенной на передней панели каркаса. На передней панели каркаса находятся органы управления и контроля: лампа индикации включения напряжения сети, переключатель для включения вентилятора, ручка регулирования частоты вращения вентилятора, переключатели для включения ламп. Электропитание ламп накаливания и люминесцентных ламп осуществляется от разных фаз. Схема позволяет включать отдельно каждую лампу с помощью соответствующих переключателей, расположенных на передней панели каркаса. На задней панели каркаса находятся автомат защиты сети и сдвоенная розетка с напряжением 220 В для подключения измерительных приборов.

Люксметр-пульсаметр содержит корпус 1 (рис.2), на лицевой панели которого расположен стрелочный индикатор 2, переключатель 3 режима измерения (освещенность Е - коэффициент пульсации K _п), переключатель 4 диапазона измерения (30; 100) и переключатель 5 включения напряжения сети со встроенным индикатором. На боковой стенке корпуса 1 закреплены сетевой шнур 6 с вилкой и держатель 7 предохранителя. В качестве приемника светового потока используется измерительная головка 8 с насадками 9. При выключенном питании прибор работает как люксметр и позволяет измерять освещенность

в диапазоне от 5 до 100000 лк. Выбор диапазона определяется насадками. В положении 100 переключателя 4 диапазона измерения с насадками К и М измеряется освещенность до 1000 лк, с насадками К и Р - до 10000 лк и с насадками К и Т - до 100000 лк. В положении 30 переключателя диапазона измерения с этими же насадками измеряется освещенность до 300, 3000 и 30000 лк соответственно. Прибор позволяет также измерять коэффициент пульсации освещенности в диапазоне от 0 до
30% или от 0 до 100% в зависимости от положения переключателя диапазона измерения. Следует обратить внимание на то, чтобы измерение коэффициента пульсации производилось при тех же насадках, что и измерение освещенности.