Тема 2.3 Освещение производственных помещений

Влияние освещенности рабочего места на безопасность и производительность труда. Рациональное освещение рабочих мест является одним из элементов благоприятных условий труда. Неправильное и недостаточное освещение может приводить к возникновению опасных и вредных производственных факторов на производстве. Наиболее комфортные условия труда обеспечиваются только естественным солнечным светом.

Для создания оптимальных условий зрительной работы расчетные характеристики системы освещения должны быть увязаны с цветовым окружением. Так, при светлой окраске интерьера благодаря увеличению количества отраженного света уровень освещенности повышается на 20 – 50% (при той же мощности источников света), резкость теней уменьшается, яркостной контраст между светильниками и поверхностями, на которых они размещаются, снижается, световые потоки равномерно распределяются по помещению.

Если интерьер окрашен в темные тона, то для создания хорошей освещенности необходимо использовать более мощные источники света, т.к. темные поверхности поглощают значительную часть светового потока. В результате создаются контрастные светотени, утомляющие глаза. Причиной утомляемости может быть также чрезмерная яркость поверхностей окружающих конструкций. Блестящие поверхности образуют световые блики, которые могут вызывать временное ослепление.

При чрезмерной яркости источников света и окружающих предметов появляются головные боли, резь в глазах, расстройство зрения. Неравномерность освещения и разная яркость окружающих предметов приводят к частой переадаптации глаз во время работы, и, как следствие, к быстрому утомлению органов зрения. Поэтому хорошо освещенные поверхности, находящиеся в поле зрения, лучше окрашивать в светлые тона, коэффициент отражения которых находился бы в пределах 30 – 60%.

Известно, что полное отсутствие оттенков в помещении, наличие только белого – черного также утомляет зрение, как и множество ярких цветов. Поэтому, прежде чем проектировать цветовое оформление помещения, необходимо знать вид деятельности, который будет в нем осуществляться. После чего для каждого конкретного помещения определяется одна из цветовых гамм (А, Б, В,).

В зависимости от спектрального состава светового потока, излучаемого источником света, цвета окружающих поверхностей воспринимаются по разному. В связи с этим, при создании комфортного светоцветового климата в помещении наряду с правильным решением цветового окружения большое значение имеет правильный выбор источников света.

Основные светотехнические величины и единицы их измерения. Для гигиенической оценки освещенности используются качественные и количественные светотехнические показатели, принятые в физике.

К основным количественным показателям относятся лучистый и световой потоки, сила света, видность, освещенность, коэффициент отражения и яркость. К качественным показателям следует отнести фон, видимость, контраст.

Видимое излучение – участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм, воспринимаемый человеческим глазом.

Лучистый поток (Ф) – это мощность лучистой энергии электромагнитного поля в оптическом диапазоне волн и измеряется в ваттах.

Световой поток (F). Видимое излучение, оцениваемое по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз, называется световым излучением, а мощность такого излучения – световым потоком. За единицу светового потока принят люмен (лм), который имеет размерность кандела ґ стерадиан (кдґср).

Видность (В) – отношение светового потока к лучистому. Максимальная видность Вмакс при длине волны 554 нм составляет 683 лм/ Вт. Видность излучения характеризует чувствительность глаза человека к различным составляющим светового спектра.

Сила света (J). Обычно источники света излучают световой поток неодинаково в различных направлениях. Для оценки светового потока в определенном направлении используется понятие силы света, которая представляет собой отношение светового потока к телесному углу. За единицу силы света принимается кандела (кд), которая равна 1 лм/ср. Кандела является основной светотехнической единицей, устанавливаемой по специальному эталону.

Оба приведенных показателя (световой поток и сила света) являются пространственными величинами.

Яркость поверхности (L). Видимость предмета человеческим глазом зависит от той части светового потока, которая, отражаясь от освещаемой поверхности, падает на сетчатку глаза.

Яркость поверхности в данном направлении – это отношение силы света, излучаемого поверхностью в этом же направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. За величину яркости принят нит (нт), который имеет размерность 1 кд/м2.

Яркость поверхности зависит от силы света, угла падения светового потока на плоскость, цвета поверхности и т.д.

Установки искусственного освещения имеют такие дополнительные характеристики, как степень слепящего действия источника света, пульсация, спектр света.

Освещенность (Е). Этот показатель характеризуется плотностью светового потока на единицу площади и выражается в люксах (лк). Световой поток в 1 лм на 1 м2 плоской поверхности равен 1 лк. Освещенность в 1 лк не позволяет выполнять большинство видов работ (для сравнения – освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет примерно 0,2лк, а в солнечный день доходит до 100000 лк).

Контраст объекта различия с фоном (К) характеризуется как процентное отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта различения и фона к яркости фона. Оценивается контраст как малый – до 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости); средний – 0,2-0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и большой – свыше 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости).

Коэффициент отражения (ρ) характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Он определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.

При работе газоразрядных ламп обычно их световой поток пульсирует. Критерием оценки изменения освещенности поверхности вследствие периодического изменения во времени светового потока источника света является коэффициент пульсации освещенности (Кп), который можно определить по формуле

Кп = 100( Емакс –-Емин )/2Еср,

где Емакс, Емин, Еср – соответственно максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебаний.

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности более 0,4; средним – при коэффициенте отражения поверхности 0,2-0,4; темным – менее 0,2.

Показатель ослепленности (Р) – это критерий оценки слепящего действия источников света, вычисляется по формуле:

Р =1000 (V1/V2 - 1),

где V1 – видимость объекта различения при экранированном источнике света; V2 – видимость при разэкранированном источнике света.

Видимость V - величина, комплексно характеризующая зрительные условия работы. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном и др. Оценивается видимость числом пороговых контрастов Кпор, содержащихся в действительном Кд контрасте:

V = Кд / Кпор

Пороговый контраст – наименьший различимый глазом контраст.

Следует отметить, что на глаз действуют совместно как качественная, так и количественная характеристики света, обеспечивающие определенную степень работоспособности человека.

Естественное освещение и его нормирование. Для проведения большинства видов работ наиболее рациональным является естественный дневной свет, т. к. он обладает в отличие от искусственного биологической активностью, т.е. способен активизировать биохимические процессы в организме, тонизировать его, убивать патогенные организмы.

Естественное освещение производственных помещений может быть следующих видов :

- боковым (одно, -двух и многосторонним) – через окна в наружных стенах;

- верхним – через световые фонари в перекрытии или кровле;

- комбинированным – через световые фонари и окна.

Верхнее освещение используется главным образом в многопролетных зданиях, где с помощью бокового освещения удается осветить лишь прилегающие к наружным стенам участки производства.

Для освещения рабочих мест, удаленных от оконных световых проемов, а также для естественной вентиляции помещений цехов устраивают специальные фонари - остекленные надстройки покрытия.

Кроме световых фонарей на многих промышленных предприятиях в настоящее время используются специальные светопрозрачные покрытия в кровле здания. Они могут выполняться в виде стеклоблоков, светопрозрачных колпаков, линз и т. п.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны, как правило, обеспечиваться естественным освещением.

Следует отметить, что естественное освещение имеет резкие колебания уровня освещенности, меняющегося в течение светового дня и по временам года, в зависимости от погодных условий и ряда других факторов. Непостоянство естественного освещения во времени вызывает необходимость введения КЕО (коэффициент естественной освещенности).

КЕО является величиной постоянной и в упрощенном виде представляет собой процентное отношение освещенности определенной точки помещения к одновременной освещенности точки, находящейся на горизонтальной плоскости вне помещения и освещенной рассеянным светом всего небосвода.

Естественное освещение производственных помещений нормируется величиной КЕО в зависимости от характера зрительной работы (разряда зрительной работы) и вида освещения.

Нормативные значения КЕО для каждого разряда зрительной работы приведены в СНБ 2.04.05-98. Величина КЕО используется при расчетах величины световых проемов в проектируемых зданиях. Кроме того, он применяется в качестве оценки пригодности помещения для выполнения работ заданной точности.

В соответствии с СанПиН 9 – 94 РБ 98 организация постоянных рабочих мест без естественного освещения, если это не определяется требованиями технологии, запрещается. Очистка стекол световых проемов должна осуществляться в сроки: не реже 2 раз в год для помещений с незначительными выделениями пыли, дыма и копоти и не реже 4 раз в год для помещений со значительными их выделениями. Световые проемы не допускается загромождать производственным оборудованием, готовыми изделиями, полуфабрикатами и т.п. как внутри, так и вне зданий.

Искусственное освещение, его нормирование и расчет. Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, дежурное и охранное.

Рабочее освещение – освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.

Аварийное освещение, в свою очередь, подразделяется на эвакуационное и освещение безопасности.

Эвакуационное освещение – освещение, предназначенное для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения. Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов и на ступенях лестниц: в помещениях – 0,5 лк, на открытых территориях – 0,2 лк.

Освещение безопасности – освещение, необходимое для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Оно предусматривается в случаях, когда отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов может вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительный сбой технологического процесса, нарушение работы объектов, обеспечивающих жизнедеятельность населения. Освещение безопасности должно обеспечивать на рабочих поверхностях наименьшую освещенность в размере 5 % от рабочего, но не менее 2 лк внутри здания и 1 лк – на территории предприятия.

Дежурное освещение предназначено для освещения помещений в нерабочее время.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ территорий предприятия, охраняемых в ночное время. При этом освещенность должна быть не менее 0,5 лк.

Искусственное освещение обеспечивается системами общего или комбинированного освещения.

Общее освещение подразделяется на общее равномерное, которое устраивается без учета расположения рабочих мест, и общее локализованное, при котором размещение светильников связано с расположением оборудования и рабочих мест. При первом – высота подвески светильников, тип светильников, мощность ламп и т.д. принимаются одинаковыми, при втором – перечисленные характеристики могут быть различными.

Если по характеру выполняемой работы требуется усиленное освещение рабочего места, а общего освещения недостаточно, то в этом случае устраивается дополнительное местное освещение. Одновременное общее и местное освещение носит название "комбинированное".

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, должна составлять не менее 10 % нормируемой для комбинированного освещения при тех источниках света, которые применяются для местного освещения. При этом освещенность должна быть не менее 200 лк при газоразрядных лампах, не менее 75 лк – при лампах накаливания.

В производственных помещениях освещенность проходов и участков, где работа не производится, должна составлять не более 25 % от нормируемой освещенности, создаваемой светильниками общего освещения, но не менее 30 лк при лампах накаливания.

Совмещенное освещение представляет собой одновременное использование для освещения рабочих поверхностей в течение светового дня естественного и искусственного освещения. Оно применяется в помещениях, в которых выполняются работы I–III разрядов, а также в помещениях, где естественного освещения недостаточно, а фактический коэффициент естественной освещенности составляет 80 % и менее от нормативного при боковом освещении, 50 % и менее – при верхнем освещении. Значение КЕО для помещений с совмещенным освещением не может быть меньше определенной величины. Нормативные значения КЕО для таких помещений приведены в СНБ 2.04.05-98.

Для измерения освещенности помещений чаще всего используются люксметры типа Ю-116 и Ю-117. Принцип их действия основан на фотоэлектрическом эффекте, т.е. преобразовании световой энергии в электрическую.

Характеристика источников света и светильников. В качестве источников света в современных осветительных установках используются лампы накаливания, галогенные и газоразрядные лампы.

В лампах накаливания свечение возникает при нагревании вольфрамовой нити накала до высокой температуры. Производятся различные типы ламп накаливания: вакуумные (НВ), газонаполненные (как правило, наполнителем является смесь аргона и азота) биспиральные (НБ), с криптоноксеноновым наполнением (НБК), зеркальные с диффузно отражающим слоем и другие.

Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть. Недостатками их являются низкая световая отдача (от 7 до 20 лм/Вт) при большой яркости нити накала, высокая температура поверхности колбы лампы, низкий КПД (10 – 13%), ограниченный срок службы (до 1000ч). Лампы дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком окружающих предметов.

Галогенные (галоидные) лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары того или иного галогена, например, иода, что позволяет повысить температуру накала нити и практически исключить испарение вольфрама. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и более высокую светоотдачу (до 40 лм/Вт).

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрического разряда в парах и газах. На внутреннюю поверхность стеклянной трубки наносится тонкий слой люминофора, который преобразует ультрафиолетовое излучение газового электрического разряда в видимый свет. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления.

Люминесцентные лампы создают в помещениях искусственный свет, приближающийся по спектру к естественному, т.е. они более благоприятны для человека с гигиенической точки зрения.

Качественные показатели освещения в производственных помещениях во многом определяются правильным выбором осветительных приборов, представляющих собой совокупность источников света и осветительной арматуры. Основное назначение последней заключается в перераспределении светового потока источников света в требуемых для освещения направлениях, механическом креплении источников света и подводе к ним электроэнергии, а также защите ламп, оптических и электрических элементов от воздействия окружающей среды. Осветительная арматура предохраняет источники света от загрязнения и механических повреждений и изолирует их от внешней среды. Осветительный прибор ближнего действия называется светильником, а дальнего - прожектором.

Основными светотехническими характеристиками светильников являются КПД, защитный угол и кривая силы света.

Наиболее важной характеристикой светильников является КПД – отношение фактического светового потока светильника к световому потоку находящейся в нем лампы. Осветительная арматура поглощает часть светового потока, излучаемого источником, но благодаря рациональному перераспределению света в необходимом направлении увеличивается освещенность на рабочих местах.

По конструктивному исполнению светильники делятся на: открытые (лампа не отделена от внешней среды), защищенные (лампа отделена оболочкой, допускающей свободный проход воздуха), закрытые (оболочка защищает от проникновения внутрь крупной пыли), пыленепроницаемые (оболочка не допускает проникновения внутрь мелкодисперсной пыли), влагозащищенные, взрывозащищенные и взрывобезопасные.