Тема 4. Гигиеническое исследование естественного и искусственного освещения

Рационально устроенное освещение помещений является не­обходимым для создания наилучших условий для работы глаз. Недостаточное и нерациональное освещение ведет к утомлению глаза, центральной нервной системы, понижает умственную и физическую работоспособность, способствует развитию близо­рукости у детей. Поэтому все помещения, предназначенные для длительного пребывания людей, особенно помещения для де­тей, должны иметь удовлетворительное как естественное, так и искусственное освещение. Освещение должно быть достаточно интенсивным, равномерным, не создавать резких теней, неблест-ким; источники искусственного света должны приближаться по спектру к дневному.

При гигиеническом обследовании освещения необходимо установить, насколько оно удовлетворяет перечисленным требо­ваниям; главной задачей в этом направлении является опреде­ление освещенности на рабочих местах.

Самостоятельная работа студентов.

4.1. Гигиеническая оценка естественного освещения.

Оценка естественного освещения проводится обследованием помещения с помощью геометрического п светотехнического

28методов. При обследовании помещения необходимо обратить внимание на ориентацию окон, отмечают их форму, размеры, число, конструкцию оконных переплетов, состояние стекол, на­личие занавесок, окраску стен и оборудования. Далее устана­вливают, не затеняются ли окна соседними зданиями. Высота подоконников предусматривается 0,75—0,9 м, площадь оконных переплетов не должна занимать более 25% общей поверхности окна. В отношении планировки помещения устанавливают глу­бину помещения, которая при одностороннем освещении не должна превышать удвоенного расстояния от верхнего края окна до пола: окна должны быть расположены с левой сто­роны, чтобы не образовалось теней на рабочей поверхности. При оценке равномерности освещения, помимо глубины заложения, определяется расстояние между окнами, которое не должно превышать ширкну окна.

Геометрическим методом определяют следующие показа­тели:

4.1.1. Световой коэффициент. Световой коэффициент представ­ляет собой отношение площади остекленной поверхности окоп и площади пола. В жилых комнатах он должен быть не менее 7в—Vio. в больничных палатах, детских комнатах он повы­шается до 7б—77, в классах для наилучшей работы — до V*— 7а- Световой коэффициент не учитывает многих факторов, влияющих на степень освещенности (затемнение окон противо­положными зданиями, форму окон, расстояние рабочего места от окон и др.). Этот недостаток восполняется определением уг­лов освещения (угол падения и угол отверстия).

4.1.2. Угол падения. _tУгол падения показывает, под каким уг­лом падают лучи света на данную горизонтальную поверхность; чем больше угол падения, тем больше освещенность. Этот угол образуется двумя линиями, из которых одна проводится гори­зонтально от рабочего места ю окну, а другая — из той же точки к верхнему краю окна. Величина угла зависит от высоты окна и удаленности от него рабочего места; по мере удаления от окна вглубь комнаты угол падения будет уменьшаться и осве­щенность снижаться. Эта зависимость служит основанием для установления предельной глубины помещений. Угол падения на рабочей поверхности должен быть не менее 27°. Величину угла определяют по тангенсу с помощью соответствующих таблиц. Тангенс угла падения — это отношение высоты окна (противо­лежащего катета) к расстоянию от рабочего места до окна (прилежащему).

4.1.3. Угол отверстия.

Угол отверстия дает представление <о величине небесного свода, непосредственно освещающего исследуемое место; чем больше видимый через верхнее окна участок неба, тем освеще-

90

Таблица 8

		Натуральные		значения тангенсов
Я	tg*		а				а
]	0,0r7		l6		0,287		3l	0,601
2	0,035		t7		0,306		32	0,625
3	0,052		l8		0,325		33	0,6r9
4	0,070		t9		0,344		34	0,675
5	0,087		20		0,364		364	0,700
6	0,105		2l		0,38.1		36	0,727
7	0,123		22		0,404		37	0,75+
8	0,141		23		0,424		38	0,781
9	0,158		24		0,445		39	0,810
t0	0,176		25		0,466		40	0,839
11	0,194		26		0,488		11	0,869
12	0,213		27		0,510		42	0,900
13	0,231		28		0,532		43	0,933
14	4.249		29		0,55.1		4+	0,9 66
15	0,268		30		0,577		45	I,000

ние лучше. Угол отверстия образуется двумя линиями, из кото­рых одна — верхняя — как и в угле падения, идет от рабочего места к верхнему краю окна, а другая — нижняя — к высшей точке противоположного здания. Этот угол уменьшается по мере удаления рабочего места от окна, а также от этажности зда­ний и ширины улиц. Угол отверстия должен быть не менее 5°. Определение угла отверстия проводится по разности: из угла падения вычитают угол затемнения. Необходимо вычислить дополнительно угол затемнения по тангенсу: отно­шение высоты нижней затененной части окна к расстоянию от рабочего места до окна.

4.1.4. Светотехническим методом производят определение ин­тенсивности естественного освещения, измерив освещенность люксметром на рабочих местах. Сопоставляя разные уровни ос­вещенности, судят о равномерности освещения. Затем опреде­ляют коэффициент естественной освещенности (КЕО). КЕО представляет собой процентное отношение горизонтальной осве­щенности внутри помещения к единовременной горизонтальной освещенности под открытым небом (рассеянными лучами). Для обеспечения удовлетворительного освещения в помещениях нор­мируются минимально допустимые коэффициенты естественной освещенности: в обычных жилых помещениях 0,5—0,75% ; в клас­сах, библиотеках, врачебных кабинетах не менее 1,25%; в пе­ревязочных, родильных, зубоврачебных кабинетах—1,5% в опе­рационных и чертежных —не менее 2%.

КЕО дает возможность вычислить с известной точностью ос­вещенность данной точки помещения для любого часа дня в те­чение года и определить, насколько и в течение какого времени может быть обеспечено в этих условиях достаточное освещение

30

за счет одного дневного света, а следовательно, и установить потребное число часов использования искусственного света. Для этой цели необходимо знать горизонтальную наружную ос­вещенность по часам, дня и месяцам года в месте нахожде­ния здания, т. е. световой климат данной местности.

В СССР в ряде пунктов ведутся систематические измерения наружной освещенности и на основании многолетних наблюде­ний составлены таблицы светового климата для различныхсве-то-климатических районов. Поэтому при наличии данных таб­лиц и сведений о величине коэффициента естественной освещен­ности нетрудно рассчитать освещенность рабочей поверхности в люксах; для этого надо умножить наружную освещенность на КЕО данного помещения.

Пример. Допустим, что наружная освещенность в феврале в полдень равна 5000 лк. Нормируемая величина КЕО равна 1%, т. с. освещенность в помещении составит 0,01 часть наруж­ной освещенности. Искомая освещенность равна 5000X0,0] = = 50 ,rr<.

Рассчитав таким образом освещенность для различных ча­сов дня и принимая во внимание назначение помещения, уста­навливают, нужно ли и с какого времени дня дополнительно включать искусственное освещение для обеспечения требуемой освещенности.

4.2. Гигиеническая оценка искусственного освещения.

При гигиенической оценке искусственного освещения сле­дует охарактеризовать его с качественной стороны, т. е. ука­зать, насколько оно близко к дневному, достаточно ли равно­мерно, не оказывает ли слепящего действия и % д. Для этого отмечают вид источников света (электрическое с лампами на­каливания, люминесцентное, керосиновое), систему освещения (общее, местное, комбинированное), тип осветительных прибо­ров (светильники прямого света, рассеянного, отраженного), высоту их подвеса и порядок размещения, мощность ламп, до­стоинства защитной арматуры в отношении снижения блеет -кости источников света, легкости очистки светильника и ее со­ответствия отделке помещения с художественной стороны.

Устанавливают, наблюдаются ли тени и блики на рабочей поверхности, какой контраст между яркостью рабочей поверх­ности и окружающего пространства, не оказывают ли источ­ники света ослепляющего действия за счет отражения света от полированных поверхностей и предметов.

Затем определяется достаточность света путем непосред­ственного измерения освещенности в помещениях, которая вы­ражается в люксах и измеряется с помощью люксметра. Полу­ченные величины освещенности сопоставляются с соответствую­щими гигиеническими нормами, и дается заключение.4.2.1. Определение освещенности объективным люксметром.

В настоящее время широкое распространение получил объ­ективный люксметр Ю-16 завода «Вибратор». Гальванометр прибора позволяет производить отсчеты в трех диапазонах из­мерений: верхняя шкала —0—25 лк, средняя —0—100 лк и нижняя — 0—500 лк. Кроме того, к прибору прилагается свето-поглощающая насадка с коэффициентом, равным 100. При ее использовании можно измерить освещенность еще в трех диа­пазонах: 0—2500 лк, 0—10000 лк и 0—50000 лк, умножая пока­затели гальванометра на 100. Светопоглощающую насадку К фотоэлементу приходится применять главным образом при измерении естественной освещенности. При измерении освещен­ности, создаваемой люминесцентными лампами, показания галь­ванометра умножают на поправочный коэффициент 0,88 — для ламп дневного света (ЛД) и 1,15 — для ламп белого света. Во всех случаях измерения начинают на третьем диапазоне. Результаты сопоставляют с гигиеническими нормами освещения лампами накаливания и люминесцентными лампами (для клас­сов соответственно 150 и 300 лк).

При отсутствии люксметра уровень освещенности опреде­ляют расчетными методами (метод удельной мощности и метод Ватт).

4.2.2. Расчетный метод определения освещенности (метод Ватт).

Метод Ватт позволяет определить освещенность от электри­ческих лампочек без приборов (люксметров) расчетным путем, причем можно оцепить как реально существующую освещен­ность, так и проектируемую, или необходимую для данного по­мещения.

Применение этого метода возможно при условии равномер­ного расположения и симметричного светораспределения све­тильников в помещении, при одинаковой высоте подвеса и при наличии в каждом из светильников ламп одинаковой мощности.

При определении горзонтальнби освещенности поверхности с помощью метода Ватт сначала вычиелгот так называемую удельную мощность, т. е. количество расходуемой на освещение электроэнегии в ваттах, приходящейся на 1 м² площади пола данного помещения. Следовательно, ее можно определить как сумму мощностей всех ламп, деленную на площадь пола (Вт/м²). Если, например, общая мощность электрических ламп равна 600 ваттам (6 ламп по 100 Вт пли 10 ламп по 60 Вт) и т. д., а площадь пола составляет 30 м², то удельная мощность будет равна 20 Br/uz (600 Br : 30 r,a² : 20 Br/u²)_'

В эксперименте было найдено, какую освещенность дают различной мощности лампочки при удельной мощности 10 Вт/м²

32Т а блица 9

Минимальная горизонтальная освещенность в люксах при установленной удельной мощности 10 Вт/м²

	Прямей и преимущественно		Преимущественно отражек-
	прямой свет			-нет
V"1 ■■ 1 ri и J~i."кLlLL "I "1 \ [ 1 T
1 1 *s III II1 II [ JJ ■ . i ! / 1 i 1 в ваттах	Напряжение		Напряжение (\)
	120		120	320
25	30,7	26,2	lc,0	16,5
40'	32,5	29.0 '	20,2	18,2
60	37,0	3t,0	23,0	19,5
75	42,0	32,5	27,O	21,0
100	45,5	38,0	2B,5	23,5
150	52,0	43,0	32,0	JLQ.
200	54,5	48.0	33,5	"29,5 \
300	58,0	52,0	35,5	^*32,01||У *
400	60,4	55,0	37,O	34,0
500	62, 5	57,5	38,5	35,5
1000	65,0	59,0	4t,0	37,5

Определение освещенности ведется в следующей последова­тельности:

1) по таблице находят освещенность для соответствующих мощностей ламп, систем света и напряжения в сети при удель­ной мощности 10 Вт/м²;

2) определяют уд. мощность в обследуемом помещении;

3) вычисляют фактическую величину горизонтальной осве­щенности в данном помещении.

Пример расчета. В классе школы площадью 50 м² имеется 8 ламп по 200 Вт каждая, напряжение в сети 220 Вольт. Лампы дают преимущественно отраженный свет. Требуется определить величину освещенности.

1. Находим в табл. 9, что лампы мощностью в 200 Вт при уд. мощности 10 Вт/м² дают освещенность, равную 29,5 лк;

2. Удельная мощность в классе будет равна суммарной мощ­ности ламп (200X8=1600 Вт) отнесенной к площади пола (50 м²), т. е. она составит: 1600: 50 = 32 Вт/м².

3. 8 двестиваттных ламп при уд." мощности 10 Вт/м² дают освещенность в 29~5 лк, а при 32 Вт/м² освещенность будет со­ставлять искомую величину —х лк. Следовательно, освещен-

32 ■ 29,5 пость горизонтальной поверхности в классе будет равна ----jjj—

= 94,4 .rx.

Основным фактором, влияющим на световую отдачу лампы накаливания, является температура накала вольфрамовой нити. Для одного и того же типа ламп (газополиые для напря­жения 120 v) световая отдача возрастает примерно в 1,6 раза при переходе от ламп мощностью 50 Вт к лампам 300 Вт при одной и той же удельной мощности и, следовательно, при томже расходе электроэнергии. Как ни парадоксально, но эконо­мия энергии достигается использованием меньшего числа ламп большей мощности (разумеется, не в ущерб равномерности ос­вещения), вместо множества ламп маленькой мощности.

4.2.3. Определение освещенности методом удельной мощности при использовании люминесцентных ламп.

С помощью люминесцентных ламп молено получить более высокие уровни освещенности при меньшем расходе электро­энергии, что обусловлено их более высокой световой отдачей (в 3—4 раза выше, чем у ламп накаливания).

При использовании люминесцентных ламп освещенность определяется методом удельной мощности, исходя из того, что 20 Вт/м² создает освещенность в 300 лк.

Пример. В школьном классе площадью 50 м² установлено 11 светильников, состоящих из 2-х люминесцентных ламп по 30 Вт. Необходимо определить, соответствует ли освещение ги­гиеническим требованиям?

Суммарная мощность ламп будет равна: 11x2x30=660 Вт. Удельная мощность соответствует: 660 Вт : 50 м² = 13 Вт/м². Удельная мощность 20 Вт/м² обусловливает освещенность 300 лк

__»._ 13 Вт/м² —»— X лк

„ 300 / 13 _1nc л=----~— = 195 лк

Вывод. Найденная величина освещенности не соответствует гигиенической норме (300 лк) для классных помещений, необ­ходимо увеличить мощность светильников.

4.2.4. Гигиеническая оценка освещения путем исследования остроты зрения и устойчивости ясного видения.

В дополнение к светотехническим методам оценку достаточ­ности освещения можно провести на основании изучения ост­роты зрения, устойчивости ясного видения и других функций зрительного анализатора (быстроты различения, контрастной чувствительности глаза, времени темновой адаптации).

Одним из основных факторов, влияющих на функции зри­тельного анализатора, является интенсивность освещения; в связи с этим недостаточную освещенность можно установить по снижению остроты зрения.

. Нормальная острота зрения характеризуется способностью глаза различать отдельно две рядом расположенные точки или видеть детали предмета под углом зрения*) в 1 мин.

* Угол зрения —это угол, образуемый линиями, идущими от краен (концов) предмета в глаз к узловой точке (хрусталик).

34Исследование остроты зрения.

Производится с помощью таблиц Д. А. Сивцева, устанавли­ваемых обычно в аппарате Рота. На одной из таблиц изобра­зи различного размера и толщины штриха, на дру-юмкнутые кольца такой же, как и буквы, величины и толщины штриха. Как буквы, так и кольца распределены по <али по рядам, в порядке уменьшения размера букв (ко­леи) и толщины их штриха.

Сбоку каждого ряда букв проставлено расстояние (Д — ди­станция) , с которого штрих буквы виден под углом зрения мин. Зная этого расстояние и расстояние, с которого иссле­дуемый узнает данную букву, легко определить остроту зрения по формуле Снеллена:

где: v — острота зрения; а — расстояние, на котором находится исследуемый от таблицы; D — расстояние, с которого штрих данной буквы виден под углом зрения в 1 мин.

На противоположном конце соответствующего ряда букв (колец) указана степень остроты зрения (v), причем ее числен­ные значения каждого последующего ряда соответствуют ост­роте зрения, отличающейся от предыдущего ряда на 0,3. Вели­чина буквы каждого ряда соответствует тому расстоянию, с ко­торого она видна под углом зрения в 5 мин.

При определении величины остроты зрения исследуемому показывают буквы (кольца) на таблицах такого размера и с такого расстояния, с которого их детали (штрих) были бы видны под углом зрения в I мин, а сама буква (кольцо)—под углом зрения в 5 мин. Если исследуемый не видит такой буквы, то острота зрения его ниже нормальной.

Буквы самого крупного (первого сверху) ряда видны под углом зрения 5 мин с расстояния 50 м. Если же глаз видит этот ряд лишь начиная с расстояния 5 м, то его острота зре­ния согласно формуле V= -4-, равна 5:50, то есть 0,1. Буквы

следующего ряда видны под углом 5 мин на расстоянии 25 м. Если глаз видит этот ряд с расстояния 5 м, острота зрения равна 0,2 и т. д.

Буквы десятой строчки нормальный глаз различает под уг­лом 5 мин на расстоянп 5 м. Если с этого расстояния исследуе­мый видит данный ряд, острота его зрения равна 1,0.

Исследование проводится следующим образом. Аппарат Рота с установленными в нем таблицами Сивцева укрепляют на стене на высоте сидящего человека в затемненной комнате. Для освещения таблиц в аппарат вставляется электрическая лампочка мощностью 40—50 Вт с затенителем.

_ч* 35Исследуемого усаживают на стул на расстоянии 5 и от таб­лицы и предлагают ему прежде всего прочесть десятую строчку, соответствующую нормальной остроте зрения; против этой строчки стоит У=1,0. Если исследуемый эту строчку не может разобрать, ему показывают последовательно, снизу вверх, одну за другой следующие до тех пор, пока он ясно будет различать штрихи букв.

Допустим, исследуемый смог ясно различить буквы лишь пятой строчки (считая вверх от строчки, соответствующей нор­мальной остроте зрения, то есть равной 1,0). Пятая строчка при нормальной остроте зрения должна прочитываться при расстоя­нии от нее в 10 м. В данном случае она была прочитана только

при 5 м, следовательно, V=-^-=0,5. Это численное значение

мы находим и в таблице против соответствующей строчки. Определение времени устойчивости ясного видения.

Пользуясь теми же таблицами в аппарате Рота, можно уста­новить и зависимость устойчивости ясного видения от освещен­ности. Для этого обследуемому предлагается фиксировать раз­рыв кольца, который он еще способен различать, и определить время, в течение которого глаз отчетливо видит этот разрыв. Увеличивая освещенность, можно заметить не только увеличе­ние остроты зрения, но и возрастание времени, в течение кото­рого глаз отчетливо различает контуры предложенного пред­мета, то есть повышение устойчивости ясного видения.

Проверяя оценку этой функции зрительного анализатора до и после работы, можно по ее изменению оценить условия осве­щения и составить представление о рациональной продолжи­тельности работы.

Вопросы программированного контроля по теме 4

-

1. Понятие о световом климате.

2. Факторы, влияющие на естественное освещение жилищ.

3. Методы оценки естественного освещения.

4. Понятие о световом коэффициенте и его нормы для жилых помеще­ний и детских учреждений.

5. Угол падния и угол отверстия, их значение в оценке естественного освещения, нормы и способ определения.

6. Глубина заложения помещений, ее значение в оценке естественного освещения и норны.

7. Принцип работы люксметра и правила работы с ним.

8. Коэффициент естественной освещенности (КЕО), его значение в оценке естественного освещения, нормы для жилых помещений и детских учреждений.

9. Гигиенические требования к искусственному освещению.

10. Световые понятия и единицы (сила света, световой поток; освещен­ность, яркость, их нормы). ,

11. Световая отдача и коэффициент относительной видности (видимости).

12. Функции зрительного анализатора как основа нормирования осве­щения.

13. Сравнительная оценка ламп накаливания и люминесцентных ламп.

14. Преимущества и недостатки люминесцентных ламп.

361&. Понятие об арматуре и светильниках. Классификация светильников по характеру светораспределения.

16. Защитный угол светильника, его значение и норма,

17. Методы оценки искусственного освещения (удельной мощности, Ватт).

18. Определение остроты зрения и ее зависимости от освещенности.

19. Определение устойчивости ясного видения нее зависимости от осве­щенности.

20. Нормы освещенности от ламп накаливания и люминесцентных ламп.

21. Вопросы жилищного строительства в материалах XXVI съезда КПСС.