Лекция 8. Требования к освещению производственных помещений

8.1. Основные светотехнические параметры и характеристики

Правильно спроектированное и рационально выполненное производственное освещение оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, их работоспособность, степень утомляемости, а следовательно снижает вероятность травматизма, т.е. создает благоприятные условия труда.

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

- световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая зрением человека как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);

- освещенность Е – поверхностная плотность светового потока; определя- ется как отношение светового потока dФ, равномерно падающего на освещенную поверхность dS (м²) к ее площади, т.е. E = dФ/dS; измеряется в люксах (лк).

Яркость В служит мерой оценки уровня светового ощущения:

В = I/cosa^.S,

где В - яркость светящейся поверхности по направлению, составляющему угол a с перпендикуляром к поверхности, нт (нит); I - сила света по тому же направлению, кд (кандела); cosa^.S - проекция светящейся поверхности на плоскость, м².

Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели, как фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослепленности, спектральный состав света.

Фон - это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения r) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_отр. к падающему на нее световому потоку Ф_пад., т.е. r= Ф_отр./Ф_пад.. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения фон может быть светлым (r > 0,4), средним (r = 0,2...0,4) и темным (r < 0,2).

Контраст объекта с фоном К характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта В_о (точка, риска, линия, пятно, трещинка или другие элементы, которые требуется различить в процессе работы) и фона В_ф, определяется по формуле

и считается большим, если К > 0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при К=0,2-0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при К < 0,2 (объект слабо заметен на фоне).

8.2. Системы и виды производственного освещения

При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющимся в зависимости от географической широты, времени года, суток, степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.

Конструктивно естественное освещение подразделяется на боковое (одно и двухстороннее), осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее, осуществляемое через аэрационные и защитные фонари, проемы в кровле и перекрытиях; комбинированное - сочетание верхнего и бокового освещения.

Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов - общее и комбинированное. Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади помещения без учета расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест). При выполнении точных зрительных работ наряду с общим освещением применяют местное освещение. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, глаза быстро утомляются и создается опасность производственного травматизма. Освещенность общего освещения в системе комбинированного должна составлять не менее 10% от комбинированного освещения.

По функциональному назначению искусственное освещение (СНиП 23.05-95 "Естественное и искусственное освещение") подразделяют на рабочее, аварийное (освещение безопасности и эвакуационное), охранное и дежурное.

Устройство рабочего освещения обязательно во всех производственных помещениях для создания оптимальных рабочих условий и безопасного прохода людей и движения транспорта.

Освещение безопасности предусматривается для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения в помещениях, где существуют повышенная пожароопасность, опасность травмирования, отравления и т.п.

Минимальная освещенность рабочих поверхностей при этом освещении должна составлять 5% от нормируемой освещенности рабочего освещения, но не менее 2 лк. Светильники аварийного освещения подключают к автономному источнику питания. Включение их может производиться как автоматически, так и вручную.

Эвакуационное освещение, предназначенное для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения или мест производства работ вне зданий при авариях, устраивается вдоль основных проходов, на лестничных клетках, в местах, опасных для прохода.

На уровне пола и лестничных проходов освещенность должна быть не менее 0,5 лк, а на открытых территориях - не менее 0,2 лк.

Светильники для эвакуационных путей также подключаются к отдельной сети, начиная от щита подстанции.

Охранное освещение устраивается вдоль границ территории. Наименьшая освещенность в ночное время 0,5 лк.

Дежурное освещение предусматривается для использования в вечернее время в помещениях, через которые осуществляется проход к рабочим местам.

8.3. Совмещенное освещение

Совмещенное освещение (сочетание естественного и искусственного) следует предусматривать для производственных помещений, в которых выполняются работы I, II, III разрядов; для производственных и других помещений в случае, когда по условиям технологии, организации производства или климата в месте строительства требуются объемно-планировочные решения, которые не позволяют обеспечить нормированное значение кео (многоэтажное здание большой ширины, одноэтажные многопролетные здания с пролетами большой ширины и т.п.).

Нормированные значения кео для производственных помещений должны приниматься по СНиП 23.05.95 (табл.1), допускается принимать их в соответст- вии с табл.5. При этом освещенность от системы общего освещения должна составлять не менее 200 лк при разрядных лампах и 100 лк при лампах накаливания.

8.4. Нормирование и расчет естественного освещения

В зависимости от географической широты, времени года и дня, состояния погоды уровень естественного освещения может резко изменяться за очень короткий промежуток времени и в довольно широких пределах. Основной величиной для расчета и нормирования естественного освещения внутри помещений принят коэффициент естественной освещенности (кео) - отношение (в процентах) освещенности в данной точке помещения Е_вн к наблюдаемой одновременно освещенности под открытым небом Е_нар:

.

Нормы естественного освещения промышленных зданий, сведенные к нормированию кео, представлены в СНиП 23.05-95.

Для облегчения нормирования освещенности рабочих мест все зрительные работы по степени точности делятся на 8 разрядов.

Деление на разряды и подразряды дает возможность более оптимально выбрать освещенность для каждой зрительной работы. Необходимый уровень освещенности тем выше, чем темнее фон, меньше объект различения и контраст объекта с фоном. СНиП 23.05-95 устанавливают требуемую величину кео в зависимости от точности работ, вида освещения и географического расположения производства.

В производственных помещениях при одностороннем боковом естествен- ном освещении нормируется минимальное значение кео в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, а при двустороннем боковом освещении - в точке посередине помещения.

При верхнем или комбинированном естественном освещении нормируется среднее значение кео в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости и условной рабочей поверхности (или пола).Первая и последняя точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен (перегородок ) или осей колонн.

Нормированные значения кео, l_N для зданий, располагаемых в различных районах, следует определять по формуле

l_N = l_Н m_N,

где l_Н - значение кео по табл 1 и 2 [4]; m_N - коэффициент светового климата по табл.4 [4]; N - номер группы обеспеченности естественным светом по табл.4.

Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов для помещения.

Расчет ведут по следующим формулам:

при боковом освещении

,

при верхнем

,

где S_o,S_ф - площадь окон и фонарей, м²; S_п - площадь пола, м²; l_N - нормированное значение кео для бокового, верхнего или комбинированного освещения [1]. K_з - коэффициент запаса (K_з= 1,2-2,0); h_о, h_ф - световые характеристики окна, фонаря; t_о- общий коэффициент светопропускания; r₁, r₂ - коэффициенты, учитывающие отражение света при боковом и верхнем освещении; K_зд - 1-1,7 - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями; K_ф - коэффициент, учитывающий тип фонаря.

Значения коэффициентов для расчета естественного освещения принимают по таблицам [4].

8.5. Нормирование и расчет искусственного освещения

Нормирование искусственного освещения производится по СНиП 23.05-95, которые устанавливают минимальное значение освещенности на рабочем месте в зависимости от минимального размера объекта различения, характеристики фона и контраста объекта с фоном, вида системы искусственного освещения.

Необходимое количество светильников, обеспечивающих нормированное значение освещенности, для искусственного освещения рассчитывается по формуле

, шт.,

где Е- нормированная освещенность, лк, принимается по таблицам СНиП 23.05-95; S_п - площадь помещения, м² ; K - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности, зависящий от типа источников света и вида технологического процесса (наличие выделений дыма, пыли, копоти), обычно K = 1,3 - 1,8; F - световой поток лампы выбранной мощности и типа, лм; Z- коэффициент освещенности, представляющий собой отношение средней освещенности в помещении к минимальной. При лампах накаливания и ДРЛ Z = 1,5, при люминесцентных – 1,1; N - число светильников в помещении; h - коэффициент использования осветительной системы, зависящий от величины индекса помещения i=АБ/h (А+Б), где А и Б - размеры помещения в плане, м, а также от значений коэффициентов отражения стен r_с и потолка r_п [5]; h - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м; m - количество ламп в светильнике.

Тип светильника выбирается с учетом обеспечения требуемого направления светового потока на рабочие поверхности, защиты глаз от слепящего действия ламп, предохранения ламп от загрязнения и механических повреждений, а также с учетом требований взрывопожароопасности.

По окончании монтажа cистемы освещения обязательно проверяют ос-вещенность. Если фактическая освещенность отличается от расчетной более чем на -10 и +20%, то изменяют схему расположения светильников или мощность ламп.

8.6. Освещение площадок предприятий и мест производства работ вне зданий

Освещенность рабочих поверхностей мест производства работ, расположенных вне зданий, на этажерках вне зданий и под навесом должна приниматься по табл.7,8 (СНиП 23.05-95).

Наружное освещение должно иметь управление, независимое от управления освещением внутри зданий.

Для ограничения слепящего действия установок наружного освещения высота установки светильников над уровнем земли выбирается по табл.9 [4].

Высота установки светильников рассеянного света должна быть не менее 3м при световом потоке источника света до 6000 лм и не менее 4 м при световом потоке более 6000 лм.

8.7.Источники света, типы светильников

Источники света, применяемые для искусственного освещения, делятся на две группы: лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити.

В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металла, а также за счет явления люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

Основными характеристиками источников света являются электрическая мощность лампы, напряжение электропитания, световой поток или сила света, световая отдача, срок службы и спектральный состав света.

Лампы накаливания по сравнению с другими существующими источ-никами просты в изготовлении и эксплуатации, надежны при колебаниях напряжения и различных метеорологических условий окружающей среды, имеют низкую инерционность при включении. Их недостатки: низкая световая отдача (до 20 лм/Вт), сравнительно малый срок службы (до 2500 ч), спектр свечения сильно отличается от спектра дневного света (преобладают желтые и красные лучи), что приводит к искажению цветопередачи.

К группе ламп накаливания относятся и галоидные лампы со световой отдачей до 40 лм/Вт, сроком службы лампы до 3000 ч, спектром излучения, более близким к естественному, чем обычных ламп накаливания.

В настоящее время в системах производственного освещения используются газоразрядные лампы (люминесцентные, дуговые ртутные люминесцетные, галогенные). Их светоотдача значительно выше (до 110 лм/Вт), срок службы более продолжителен (до 12000 ч). От газоразрядных ламп можно получить световой поток практически любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары металлов, люминоформ.

По спектральному составу видимого света различают лампы дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ), белого цвета (ЛБ) и дуговые люминесцентные ртутные лампы (ДРЛ).

Существенным недостатком этих ламп кроме сложности устройства и эксплуатации (необходимости применения специальных пусковых приспособлений, облегчающих зажигание ламп, зависимости работоспособности ламп от температуры окружающей среды) является пульсация светового потока вследствие пульсации питающего напряжения с частотой 50 Гц, что может привести к появлению стробоскопического эффекта, заключающегося в искажении зрительного восприятия.

Лампы ДРЛ работают при любой температуре внешней среды, их используют для освещения открытых пространств и высоких (более 6 м) производственных помещений. Преимуществом является то, что их можно устанавливать в обычных светильниках взамен ламп накаливания. Недостаток ламп - длительное (5-7 мин) разгорание при включении.

Ведутся разработки по созданию мощных ламп, дающих спектр, близкий к спектру естественного света. Такими источниками являются дуговая кварцевая лампа ДКсТ, выполненная из кварцевого стекла и наполненная ксеноном под большим давлением, галогенные (ДРИ) и натриевые лампы (ДНаТ), они обладают высокой световой отдачей до 100 лм/Вт, правильной цветопередачей, мощностью 1-2 кВт. Такие лампы можно применять для освещения производственных помещений высотой более 10 м.

8.8. Типы светильников

Источники искусственного света помещают в специальную осветительную арматуру (осветительный прибор), которая обеспечивает требуемое направление светового потока на рабочие поверхности, защищает глаза от слепящего действия ламп, предохраняет лампы от загрязнения и механических повреждений, а также изолирует их от неблагоприятной внешней среды.

Светильники с лампами накаливания типа "Универсаль", "Глубокоизлу- чатель" (зеркальный, эмалированный), "Широкоизлучатель" широко применяют в производственных зданиях, особенно в высоких (более 10 м) помещениях.

В помещениях административных, машинописных, читальных залах используют светильники: "Шар молочного стекла", "Кольцевые" и др., они обеспечивают хорошую равномерность освещения при полном отсутствии теней.

В химической промышленности широко применяют светильник "Уни- версаль уплотненный" типа УПМ-500; СХ-60, СХ-200, СХ-500 (для химически активной окружающей среды); СПБ (пылебрызгозащитные); ПУ-100, ПУ-200 (для сырых и пыльных помещений).

Для местного освещения используется светильник "Альфа". Взрывозащищенные светильники устанавливают во взрывоопасных помещениях. Их выпускают преимущественно в двух исполнениях: взрывонепроницаемом и повышенной надежности против взрыва.

Взрывонепроницаемые светильники типа В4А, ВЗГ надежны и безопасны в помещениях с наиболее распространенными взрывоопасными смесями. Они снабжены жесткой щелевой защитой в местах крепления основных деталей и патроном для блокировочных контактов, расположенными во взрывонепроницаемой полости специальной панели.

Светильники повышенной надежности против взрыва, например, типа НОБ-300, НЗБ-150 по степени безопасности уступают взрывонепроницаемым, поэтому их используют во взрывоопасных зонах не всех классов. Повышенная надежность этих светильников достигается механической прочностью оболочки, герметичностью исполнения, термической стойкостью стеклянного колпака, металлической защитной сеткой и т.д.

Для общего освещения производственных помещений с небольшой запыленностью и нормальной влажностью применяют люминесцентные светильники типа ОД, ОДО, ОДР, ОДОР (на две или четыре лампы мощностью 30, 40, 80 Вт и более).

Светильники типа ШОД, ШЛД, ШЛП различной модификации применяют для освещения административно-конторских помещений, конструкторских и проектных бюро, лабораторий и т.п.

Пылевлагозащищенный светильник типа ПВЛМ, ПВЛ-6, ПВЛ-1 на две люминесцентные лампы мощностью 40 и 80 Вт каждая предназначен для общего освещения производственных помещений сырых, пыльных или с химически активной средой. Светильник ВЛВ на три или четыре лампы мощностью 80 Вт предназначен для производственных помещений с повышенным содержанием пыли и влаги.

Для освещения взрывоопасных зон применяют люминесцентные светильники взрывозащищенного исполнения. Светильник повышенной надежности против взрыва типа НОГЛ с люминесцентной лампой мощностью 40 или 80 Вт можно использовать для общего освещения взрывоопасных зон классов В-Iа, В-Iб, В-II, B-IIа.

Светильники аварийного освещения должны отличаться от светильников рабочего освещения типом, размером или иметь специальные знаки.

Для аварийного освещения разрешается применять как лампы накаливания, так и люминесцентные.

Тема 2. НЕГАТИВНЫЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ,