4.2. Производственное освещение

Освещение играет исключительно важную роль в жизни человека. Более 90 % информации об окружающем мире человек получает через органы зрения. Освещение на рабочих местах является важнейшим показателем гигиены труда, неотъемлемой частью его научной организации и культуры производства. Рациональное производственное освещение обеспечивает психологический комфорт, предупреждает развитие зрительного и общего утомления, исключает профессиональные заболевания глаз, способствует увеличению производительности и улучшению качества труда, снижает опасность травматизма.

Рисунок 4.11 – Механизированная тележка для уборки полов помещений от грязи и пыли: 1 – приемник; 2 – вентилятор; 3 – пункт управления; 4 – рукоятка тележки; 5 – съемный мешок для улавливания грязи и пыли; 6 – рама тележки; 7 – пневматическое колесо тележки; 8 – электродвигатель; 9 – цилиндрическая щетка.

Степень усталости глаза зависит от напряженности трудового процесса. Для сохранения надлежащей чувствительности органам зрения приходится приспосабливаться к изменяющейся освещенности, что возможно благодаря особым свойствам глаза – аккомодации и адаптации.

Аккомодация – способность глаза ясно видеть предметы, находящиеся от него на различных расстояниях. Это достигается посредством изменения кривизны хрусталика глаза.

Адаптация – свойство глаза приспосабливаться к восприятию света при различных его яркостях. При переходе от света к темноте возникает состояние слепоты, а от темноты к свету – ослепления, и лишь постепенно человек начинает различать окружающие предметы. Время адаптации – 2…10 мин от темного к светлому и до 45 мин от светлого к темному. Конечно, это приводит к неправильным действиям человека, создает большую опасность.

Для обеспечения рационального освещения необходимо знать основы светотехники, учитывать специфические особенности производственного процесса, правильно применять действующие нормы и уметь проводить надлежащие расчеты.

К числу основных светотехнических величин, используемых для оценки качества освещения, относятся световой поток Ф, сила света J, освещенность Е.

Мощность лучистой энергии оценивается световым потоком Ф и измеряется в люменах (лм).

Световой поток, отнесенный к телесному углу  в один стерадиан, называется силой света J:

(4.23)

За единицу силы света принята канделла (кд) – сила света, испускаемого с поверхности в 1/60000 м² полного излучателя в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины 2046,6 К, при давлении 10132,5 Па (760 мм. рт. ст.).

Освещенность – плотность светового потока на освещаемой поверхности:

(4.24)

где S – площадь поверхности, на которую падает световой поток.

Единица освещенности – люкс, световой поток в 1 лм на площади 1 м².

В качестве производственного на предприятиях применяется освещение естественное, искусственное, совмещенное (в светлое время суток наряду с естественным применяется искусственное освещение).

а) Естественное освещение

В соответствии с санитарными нормами все производственные помещения должны иметь естественное освещение, т.к. оно оказывает наиболее благоприятное физиологическое воздействие на зрение. Замена естественного освещения искусственным допускается в исключительных случаях.

В зависимости от конструкции производственных помещений различают следующие системы естественного освещения: 1) боковое – через окна в наружных стенах здания: одностороннее; двухстороннее; 2) верхнее – через световые фонари; 3) комбинированное – через окна и световые фонари.

Распределение освещенности по помещению в зависимости от вида освещения характеризуется кривыми, показанными на рисунке 4.12.

Рисунок 4.12 – Виды естественного освещения

Источником дневного света являются солнце и рассеянный свет (небосвод), яркость которого зависит от многих факторов (положения солнца, облачности, времени дня и года, чистоты воздуха и т.д.). Освещенность, создаваемая дневным светом, не постоянна. Поэтому естественное освещение принято характеризовать не абсолютными единицами (люксами), а относительной величиной – коэффициентом естественной освещенности (сокращенно к.е.о., обозначается буквой е):

(4.25)

где Е – освещенность в данной точке внутри помещения, лк; Е_н – освещенность снаружи рассеянным светом небосвода, лк.

Коэффициент естественной освещенности показывает в процентах, на сколько используется освещенность всего небосвода (рисунок 4.13). При боковом освещении коэффициент естественной освещенности нормируется как минимальный (е_min), а при верхнем и комбинированном – как средний (е_ср).

Рисунок 4.13 – К расчету к.е.о.

Расчет естественной освещенности сводится к определению площади окон F_о или фонарей F_ф. Для бокового освещения:

(4.26)

для верхнего освещения:

(4.27)

где е_min, е_ср – нормированные значения к.е.о., %; S – площадь пола помещения, м²; η_о, η_ф – световая характеристика окна, фонаря (зависит от размеров помещения); к – коэффициент запаса (зависит от степени загрязненности воздушной среды); _о, _ф – коэффициенты светопропускания; r_о, r_ф – коэффициенты, учитывающие отраженный свет.

Согласно СНиП 23-05-95 коэффициент естественной освещенности установлен для шести разрядов зрительной работы в зависимости от размеров объекта различения для пяти климатических поясов.

Для ориентировочных расчетов можно использовать и приближенные формулы (для бокового освещения):

(4.28)

где к_с – минимальный световой коэффициент; для ремонтных мастерских к_с = 0,12…0,16; для животноводческих помещений к_с = 0,06…0,10; для гаражей, складов к_с = 0,10…0,12.

б) Искусственное освещение

По назначению искусственное освещение может быть следующих видов:

• рабочее (для обеспечения нормальной работы);

• аварийное (используется при внезапных отключениях рабочего освещения. Наименьшая освещенность должна составлять 5 % нормативной освещенности, но не менее 2 лк внутри здания);

• охранное (освещение территории предприятия в ночное время);

• дежурное (для освещения помещения вне рабочего времени).

По расположению светильников искусственное освещение подразделяется на:

• общее (для помещения в целом);

• местное (для освещения рабочего места);

• комбинированное (общее + местное).

Использование только местного освещения не допускается, так как резкий контраст между ярко освещенными и мало освещенными местами вредно действует на зрение.

Для искусственного освещения применяются дампы накаливания и газоразрядные люминесцентные лампы. Лампы накаливания несложны в изготовлении, просты и надежны в эксплуатации, однако имеют существенные недостатки: спектр света отличается от спектра солнечных лучей; низкий КПД (до 12 %); малый срок службы.

Применяемые лампы накаливания могут быть следующих типов: НВ (вакуумные), НБ (газонаполненные), КГ (галогенные, т.е. с парами йода).

Основными преимуществами газоразрядных ламп являются: более близкий к солнечному спектр, большая световая отдача, больший срок службы. Недостатки: при рассмотрении быстро вращающихся деталей из-за пульсации светового потока возникает стробоскопический эффект (вместо одного предмета видно несколько, искажаются направление и скорость движения), что может привести к опасности травмирования.

Для стабилизации светового потока применяется дополнительное сопротивление. Газоразрядные лампы чувствительны к температуре (при t = 2 °C световой поток снижается в два раза). Наиболее распространены люминесцентные лампы: ЛД – дневного света, ЛБ – белого света, ЛХБ – холодно-белого света, ЛДЦ – дневного света с улучшенной цветоотдачей.

Для рационального перераспределения светового потока и защиты глаз от чрезмерной яркости лампы применяются вместе со светильниками. Для направленного распространения светового потока применяют светильники «Универсаль», «Глубокоизлучатель», для жилых помещений – «Люцетта», «Молочный шар», для взрыво- и пожароопасных помещений – ПУ-100 (200), ВЗГ.

Искусственное освещение рассчитывают в такой последовательности:

1. Выбирают тип источника света (лампы накаливания или газоразрядные).

2. Выбирают систему освещения (общее или комбинированное).

3. Выбирают тип светильника.

4. Распределяют светильники и определяют их количество.

Необходимая равномерность освещения обеспечивается при отношении расстояния между лампами к высоте подвеса Н_р, равном 1,4…1,8 (при параллельном расположении ламп) и 1,8…2,5 (при шахматном расположении ламп).

Зная расстояние между лампами, можно определить площадь f, приходящуюся на одну лампу.

Тогда количество ламп:

(4.29)

где S – площадь пола (потолка) м².

5. Устанавливают нормируемую освещенность Е_min на рабочем месте по СНиП 23-05-95.

6. Определяют потребный световой поток Ф лампы:

(4.30)

где S – площадь пола, м²; к – коэффициент запаса, к = 1,2…2,0; z – коэффициент неравномерности, z = 1,1…1,5;  – коэффициент использования осветительной установки,  = 0,2…0,6 (зависит от типа светильника, размеров помещения, высоты подвеса лампы, коэффициента отражения).

По найденному значению Ф светового потока по таблицам выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют ее мощность.

Для ориентировочных расчетов используют наиболее простой метод – метод удельной мощности. Мощность одной лампы:

(4.31)

где  – удельная мощность, Вт/м².

Можно принимать  = 10…12 Вт/м² – для участков ремонтной мастерской; 3…8 – для животноводческих помещений; 12…14 Вт/м² – для административных помещений.

В сельскохозяйственном производстве ряд полевых и транспортных работ может выполняться в ночное время с использованием искусственного освещения мобильных машин. Фактическая освещенность пространства перед машиной должна быть не менее 15 лк, а освещенность рабочего органа – 20 лк при номинальном напряжении источника тока.

Для измерения освещенности применяются люксметры Ю-16, Ю-17 и др. Принцип их действия основан на явлении фотоэлектрического эффекта. При освещении поверхности фотоэлемента возникает ток, который регистрируется измерительным устройством.