5. Искусственное и естественное освещение в помещениях

Известно, что около 80% всей информации о внешнем мире чело-век получает через зрительные ощущения. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия, снижающие утомляе-мость, уровень травматизма и заболеваний.

5.1. Основные светотехнические величины

Свет – это видимое электромагнитное излучение в диапазоне волн 380-760 нм, которое, попадая на сетчатку глаза, вызывает зрительные ощущения.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:

• Световой поток F – мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм).

• Сила света J – световой поток, распространяющийся внутри телесного угла (J = dF/w), измеряется в канделах (кд).

• Освещенность Е – отношение светового потока, падающего на элемент поверхности, к площади этого элемента (Е = dF/dS), измеряе-тся в люксах (лк).

К качественным показателям относятся:

Фон – поверхность, непосредственно прилегающая к объекту различения. Фон характеризуется коэффициентом отражения ρ и считается светлым при ρ > 0,4, средним при ρ = 0,2-0,4 и темным, если ρ < 0,2.

Контраст объекта различения с фоном К определяется форму-лой:

К = , (5.1)

где L₀ и L_Ф – соответственно яркость объекта и фона. Контраст счита-ется большим при К > 0,5, средним при К = 0,2 – 0,5 и малым при К < 0,2.

Видимость V определяется соотношением

V = , (5.2)

где К – контраст между объектом и фоном; К_пор – пороговый котраст, соответствующий чуть заметной различимости объекта на фоне.

Коэффициент пульсации К_П – оценка колебаний освещенности в результате изменений во времени светового потока источника света, питаемого переменным током:

К_П = (5.3)

где Е_MAX, Е_MIN, Е_СР – соответственно максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебаний.

Показатель освещенности Р определяется по формуле:

Р = (5.4)

где V₁ и V₂ – соответственно видимость при экранировании и при наличии блеских источников в поле зрения.

Требования, предъявляемые к освещению. С целью обеспечения комфортности и безопасности человеческого организма в среде обитания к освещению предъявляются определенные требования:

• освещенность должна быть не менее нормированной, т. е. минимально необходимой;

• яркость объекта и фона не должна отличаться более чем в 3 – 5 раз;

• освещенность должна быть постоянной во времени;

• не допускается прямая и отраженная блескость в поле зрения, а также резкие тени;

• световой поток должен иметь необходимую направленность и необходимый спектральный состав;

• источники освещения должны быть безопасны и просты в эксплуатации.

5.2. Классификация систем освещения

В зависимости от источника света освещение бывает естествен-ным, искусственным и совмещенным.

Естественное освещение по конструктивному исполнению бывает боковым, верхним и комбинированным (верхнее и боковое).

Искусственное освещение может быть общим, когда светильники размещены в верхней части помещения, и комбинированным, когда к общему освещению добавляется местное. Применение одного мест-ного освещения в производственных помещениях не допускается, а общее освещение в системе комбинированного должно составлять не менее 10% и не менее 150 лк при газоразрядных лампах и 50 лк при лампах накаливания.

По функциональному назначению искусственное освещение в производственных помещениях подразделяется на рабочее, аварий-ное, охранное и дежурное.

Рабочее обеспечивает нормируемое освещение на рабочих местах.

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности предусматривается в случа-ях, если отключение рабочего освещения может вызвать взрыв, по-жар, отравление людей; длительное нарушение технологического процесса; нарушение работы таких объектов, в которых это недопус-тимо (электростанции, узлы радио- и телепередач, насосные установ-ки водоснабжения, теплофикации и т. п.); нарушение режима детских учреждений.

Эвакуационное освещение предусматривается в местах, опасных для прохода людей, в проходах и на лестницах, служащих для эваку-ации людей, при числе эвакуирующихся более 50 человек, в произ-водственных помещениях без естественного света.

Освещение безопасности должно создавать наименьшую осве-щенность в размере 5% нормируемой рабочей освещенности, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк на территории предприятий.

Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу или на земле 0,5 лк в помещениях, 0,2 лк на открытых территориях.

Охранное освещение (при отсутствии специальных средств охра-ны) предусматривается для охраны границ территории в ночное время с уровнем освещенности не менее 0,5 лк на уровне земли. Требования к дежурному освещению не предусматриваются.

Источники искусственного освещения. В осветительных уста-новках, предназначенных для освещения производственных помеще-ний, применяют лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания относятся к тепловым источникам света. Под действием электрического тока нить накала нагревается до темпера-туры свечения. Лампы накаливания просты и удобны в эксплуатации, не имеют пульсации светового потока, но имеют ряд недостатков: малую светоотдачу (7-20 лм/Вт), преобладание в спектре желтых и красных лучей, малый срок службы (до 2000 ч), значительный нагрев, делающий их пожароопасными.

Газоразрядные лампы имеют ряд преимуществ перед лампами накаливания. Световая отдача их достигает 135 лм/Вт, срок службы до 10000 ч, температура поверхности при работе 30 – 60⁰С, спектр излучения приближен к спектру естественного света.

Недостатки газоразрядных ламп: сложность включения в сеть, длительный период разгорания, зависимость светоотдачи от темпера-туры окружающего воздуха, значительная пульсация светового потто-ка, приводящая к стробоскопическому эффекту. Уменьшение пульса-ции производится путем включения ламп в разные фазы переменного тока трех ламп в светильнике, применением двухламповых светиль-ников с искусственным сдвигом фаз, питанием током повышенной частоты.

Газоразрядные лампы подразделяются на люминесцентные и лампы высокого давления (ртутные, дуговые, ксеновые, кадмиевые). Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку, по концам которой впаяны электроды. Внутренняя поверхность трубки покрыта слоем люминофора, от которого зависит спектр светового потока. Трубка заполняется инертным газом и небольшим количест-вом металла, пары которого обладают высокой упругостью (ртуть, натрий, кадмий и др.). Электрический разряд, возникающий между электродами при прохождении электрического тока, вызывает свечение газов без нагревания.

Маркировка люминесцентных ламп основана на буквенном обес-печении конструктивных признаков. Первая буква Л обозначает лю-минесцентная, следующие – обеспеченность спектра излучения; Д – дневная, Б – белая, ХБ – холодно-белая, ТБ – тепло-белая, Е – естест-венная, Ц – с повышенным качеством цветопередачи. Цифры, стоя-щие после букв, обозначают мощность ламп в ваттах. Например: ЛХБ-80 – люминесцентная лампа холодно-белая, мощностью 80 ватт, ЛДЦ-40 – люминесцентная лампа дневная, с улучшенной цветопере-дачей, мощностью 40 ватт.

Технические характеристики ламп накаливания даны в ГОСТ 2239-70, люминесцентных ламп – в ГОСТ 6825-70.

Светильники – это световой прибор, состоящий из источников света и осветительной арматуры. Осветительная арматура служит для перераспределения светового потока таким образом, чтобы его основ-ная часть падала на заданную поверхность, обеспечивая защиту глаз человека от ослепления. Кроме того, арматура предохраняет источ-ники света от воздействия среды, повреждения.

Для люминесцентных ламп применяются преимущественно мно-голамповые светильники. Это дает возможность использовать специ-альные схемы включения ламп с целью уменьшения пульсации све-тового потока.