Виробниче освітлення. Основні світлотехнічні величини

За своєю природою світло – це видиме випромінювання електромагнітних хвиль довжиною λ=380…780 нм. Видиме світло (біле) є складовою цілого ряду кольорів, які залежать від довжини електромагнітних хвиль: фіолетовий 380…450 нм, синій 450…510 нм, зелений 510…575 нм, жовтий 575…620 нм, червоний 620…750 нм. Випромінювання вище 780 нм називають інфрачервоним, нижче 380 нм – ультрафіолетовим. Чутливість зору максимальна до λ=555 нм (жовто-зелений колір).

Освітлення відіграє важливу роль у житті людини. Біля 90% інформації сприймається через зоровий канал, до 5% травм можна пояснити недостатнім або нераціональним освітленням, а у 20% воно сприяло виникненню травм, тому правильно виконане раціональне освітлення має важливе значення для виконання всіх видів робіт.

Раціональне освітлення повинно відповідати таким умовам:

- бути достатнім (відповідним нормі);

- рівномірним;

- не утворювати тіней на робочій поверхні;

- не засліплювати працюючого;

- напрямок світлового потоку повинен відповідати зручному виконанню роботи.

Організація раціонального освітлення на робочих місцях – одна з умов забезпечення нормальної виробничої діяльності людини, збереження її здоров’я та зменшення професійної захворюваності і травматизму.

Залежно від джерела світла виробниче освітлення може бути трьох видів:

1) Природне – це пряме або відбите світло сонця (небосхилу), що освітлює приміщення через світлові прорізи в зовнішніх огороджувальних конструкціях;

2) Штучне – здійснюється штучними джерелами світла (лампами розжарювання або газорозрядними) і призначене для освітлення приміщень у темні години доби, або таких приміщень, які не мають природного освітлення;

3) Сполучене (суміщене) – одночасне поєднання природного і штучного освітлення.

Освітлення характеризується кількісними та якісними показниками, при цьому застосовуються поняття системи світлотехнічних одиниць і величин.

Світловий потік (Ф) – це потужність світлового видимого випромінювання, що оцінюється оком людини за світловим відчуттям. Одиниця світлового потоку – люмен (лм) – дорівнює потоку, який створюється в одиничному тілесному куті w, рівному 1 стерадіану, точковим джерелом світла в 1 канделу. Стерадіан – одиничний тілесний кут w з вершиною у центрі сфери, який вирізає на поверхні сфери радіусом 1 м площину, рівну 1 м². Значення w=S/R² (рис. 1).

Джерела світла випромінюють світловий потік у різних напрямках неоднаково. Тому, щоб дати характеристику інтенсивності випромінювання, застосовуємо поняття "просторова або кутова щільність світлового потоку", яку називають силою світла (І), тобто світловий потік (Ф), віднесений до тілесного кута (w), в межах якого він рівномірно розподіляється: І=Ф/w. За одиницю сили світла приймають канделу (кд), яка дорівнює 1 лм/стер.

Освітленість (Е) – поверхнева густина світлового потоку: Е=Ф/S. Одиницею освітленості є люкс (лк) – рівень освітленості поверхні площею 1 м², на яку падає рівномірно розподіляючись, світловий потік в 1 люмен. Освітленість в 1 лк – дуже мала. Освітленість поверхні землі в місячну ніч ~ 0,2 лк, а в сонячний день ~ 100000 лк.

Рисунок 1

До якісних показників умов зорової роботи належать фон, контраст об’єкта з фоном, видимість, показник осліпленості та ін.

Фон характеризується коефіцієнтом відбиття ρ – це відношення відбитого від поверхні світлового потоку Ф_від до падаючого на неї світлового потоку Ф_пад, тобто

ρ = Ф_від/Ф_пад.

При ρ > 0,4 фон вважають світлим, ρ = 0,4…0,2 фон вважається середнім, а при ρ < 0,2 – темним.

Качественные показатели освещения:

1) Фон – поверхность, на которой происходит различение объекта (объект различения – минимальный элемент рассматриваемого предмета, который необходимо выделить для зрительной работы). Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток – коэффициентом отражения ρ. При ρ>0,4 – фон считается светлым, ρ=0,2-0,4 – средним, ρ<0,2 – темным.

2) Контраст объекта с фоном – степень различения объекта и фона.

3) Видимость – характеризует способность глаза воспринимать объект, зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном.

4) Показатель ослепленности – критерий оценки слепящего действия источников света.

5) Спектральный состав света.

Природне освітлення

Особливо велике гігієнічне значення має природне освітлення. Природне освітлення в приміщеннях створюється світловими прорізами й поверхнями, що відбивають світло. Утворене в результаті взаємодії прямого й відбитого світла дифузійне освітлення приміщень створює сприятливий розподіл яскравості, що позитивно впливає на зір. Крім цього природне освітлення має сильну тонізуючу й психологічну дію на людину, тому що створює відчуття безпосереднього зв'язку з навколишнім світом і заспокійливо діє на нервову систему.

Згідно з вимогами ДБН В.2.5-28-2006 "Природне і штучне освітлення" приміщення з постійним перебуванням людей повинні мати природне освітлення, яке забезпечується боковим, верхнім та комбінованим світлом.

Бокове природне освітлення – природне освітлення приміщень крізь світлові прорізи у зовнішніх стінах.

Верхнє природне освітлення – природне освітлення приміщень крізь ліхтарі, світлові прорізи в стінах, у місцях перепаду висот будинку.

Комбіноване природне освітлення – поєднання верхнього і бокового природного освітлення – є найбільш раціональним, тому що створює рівномірне за площею освітлення приміщення.

Оскільки природне освітлення змінюється не лише протягом доби, а навіть протягом короткого проміжку часу, для нормування та розрахунку природного освітлення приміщень використовують відносний показник – коефіцієнт природної освітленості (КПО).

КПО – відношення природної освітленості, яка створюється в деякій точці заданої площини всередині приміщення світлом неба (безпосереднім або після відбивання) (Ев), до одночасного значення зовнішньої горизонтальної освітленості, яка створюється світлом повністю відкритого небосхилу (Ен); виражається у відсотках:

КПО = (Ев / Ен) × 100, (%) (1)

На значення КПО впливають розмір і конфігурація приміщення, розміри і розташування світлових прорізів, відбивна здатність внутрішніх поверхонь приміщення і об’єктів, що затінюють його.

Під час нормування природної освітленості визначається найменший розмір об’єкта розрізнення, відповідний йому розряд зорової роботи та нормований коефіцієнт природної освітленості. Зорові роботи за ступенем точності їх виконання поділяють на вісім розрядів. Розряд і характеристику зорової роботи встановлюють за найменшим розміром об’єкта розпізнавання (розрізнення). Об’єкт розрізнення – предмет, що розглядається, окрема його частина або дефект (риска, лінія), які треба розрізнити в процесі роботи. Наприклад, І розряд – зорові роботи найвищої точності (0,15 мм), ІІІ розряд – зорові роботи високої точності (0,3-0,5 мм), VI розряд – зорові роботи дуже малої точності (5 мм), VIII розряд - спостереження за ходом виробничого процесу.

Штучне освітлення

За функціональним призначенням штучне освітлення підрозділяється на такі типи:

1) Робоче освітлення створює необхідні умови для нормальної трудової діяльності людини, є обов’язковим.

2) Аварійне освітлення включають при виході з ладу робочого освітлення. Світильники аварійного освітлення живляться від автономного джерела й повинні забезпечувати освітленість не менше 5% величини робочого освітлення, але не менше 2 лк на робочих поверхнях і не менше 1 лк на території підприємства. Аварійне освітлення передбачається на підприємствах, де зупинка технологічних процесів може призвести до людських жертв або значних економічних втрат.

3) Охоронне освітлення передбачається для території підприємств, а також включається в неробочий час для освітлення приміщень. З цією метою використовується частина світильників робочого або аварійного освітлення.

4) Евакуаційне освітлення призначене для евакуації людей і матеріальних цінностей під час виникнення небезпеки. Воно передбачається у виробничих приміщеннях з кількістю працюючих більше 50 чол., а також у приміщеннях цивільних і допоміжних будинків підприємств, якщо в них одночасно знаходиться більше 100 чоловік. Така система повинна забезпечувати освітленість на полу основних переходів не менше, ніж 0,5 лк, а на відкритих територіях – не менше 0,2 лк.

За розміщенням джерел світла штучне освітлення підрозділяється на загальне, місцеве й комбіноване.

При загальному освітленні світильники розташовують у верхній зоні приміщення. Загальне освітлення, у свою чергу, підрозділяється на рівномірне, коли світильники розташовані на однаковій відстані один від одного у верхній частині приміщення, і локальне, коли щільність розміщення світильників неоднакова й відповідає розташуванню устаткування в приміщенні.

При місцевому освітленні світильники розміщують безпосередньо над робочою поверхнею. При недостатньому рівні загального освітлення, місцева освітленість робочого місця й навколишнього простору значно відрізняються, що створює несприятливі умови праці й підвищує небезпеку травматизму. Тому на підприємствах використання тільки місцевого освітлення заборонено.

Поєднання системи місцевого й загального освітлення називається комбінованим освітленням.

Нормування штучної освітленості виконують в такий спосіб. Визначають точність виконуваної зорової роботи (за найменшим розміром об’єкта розрізнення); за цією характеристикою визначають розряд і підрозряд зорових робіт з урахуванням характеристик фона й контрасту об’єкта розрізнення з фоном. Сукупність цих характеристик дозволяє визначити величину нормативної освітленості (Ен) (див. таблицю).

Розрахунок системи штучного освітлення зводиться до вибору системи освітлення, визначення типу й необхідної кількості світлових приладів (ламп) та світильників.

Приложение к теме "Освещение"

ДБН В.2.5-28-2006 "Інженерне обладнання будинків і споруд. Природне і штучне освітлення"