Освещение и здоровье человека

Освещение для человека играет исключительно важную роль. С помощью зрения человек получает около 90 % информации из окружающего мира. Видимый свет – это электромагнитные волны оптического диапазона в видимой области спектра (излучение с длиной волны от 0,38 до 0,76 мкм или 380…760 нм). Видимый свет служит возбудителем зрительного анализатора и оказывает влияние на тонус центральной и периферической нервной системы, обмен веществ в организме, его иммунные и аллергические реакции, на работоспособность и самочувствие человека.

Глаз человека различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. Относительная чувствительность глаза к излучению видимой области спектра и соответствующие им ощущения цвета следующие: фиолетовый – 380…455 нм, синий – 455…470, голубой – 470…500, зеленый – 500…540, желтый – 540…590, оранжевый – 590…610, красный – 610…770 нм. Наибольшая чувствительность органов зрения человека приходится на излучение с длиной волны 555нм (желто-зеленый цвет).

Определенный интерес представляет психологическое восприятие различных цветов: красный и оранжевый цвета оказывают возбуждающий эффект, голубой, синий и фиолетовый – успокаивающий. Голубой цвет создает ощущение холода, а зеленый считается «нейтральным». Цветовая сенсорика весьма тесно связана с эмоциональным состоянием человека, а именно – она позволяет объективизировать уровень тревожности, степень уверенности в себе, выраженность агрессивных черт, наличие скрытых устремлений и т.п.

Формируемые в производственной среде опасные и вредные факторы оказывают существенное воздействие на зрительный анализатор. Например, при воздействии на орган зрения различных химических соединений характерными являются выраженные воспаления век, роговицы глаза, а также поражения сосудов глаза, зрительного и глазодвигательных нервов. Функциональные расстройства проявляются в снижении остроты зрения, световой чувствительности, цветовосприятия и сужении границ поля зрения. Зрительный анализатор обладает большой чувствительностью к недостатку кислорода. Так называемая высотная или горная болезнь проявляется снижением всех зрительных функций: снижается острота зрения, световая чувствительность, ухудшается контрастная чувствительность, цветоощущение, сужается поле зрения, уменьшается критическая частота слияния мельканий, возникают зрительные иллюзии. Все вышеуказанные явления обратимы. При вдыхании кислорода зрительные функции быстро восстанавливаются.

Под воздействием светового излучения видимого диапазона происходят функциональные и органические изменения в органе зрения. Яркая световая вспышка, воздействие прямых солнечных лучей могут приводить к временному ослеплению – нарушению зрительного восприятия, сопровождающегося резким снижением световой чувствительности, разрешающей способности глаза, нарушением цветоощущения. Неполный перечень воздействия опасных и вредных производственных факторов на зрительный анализатор показывает, что с точки зрения безопасности труда зрительная способность и зрительный комфорт чрезвычайно важны.

Основные санитарно-гигиенические требования, предъявляемые к производственному освещению, следующие:

· соответствие освещённости на рабочих местах нормативным значениям;

· равномерность освещенности и яркости рабочей поверхности в пространстве, в том числе и во времени;

· отсутствие резких теней на рабочей поверхности и блёсткости предметов в пределах рабочей зоны;

· оптимальная направленность светового потока, способствующая улучшению различения рельефности элементов поверхностей;

· отсутствие стробоскопического эффекта или пульсации света;

· электро-, пожаро- и взрывобезопасность источников света;

· экономичность и экологичность.

По виду используемой энергии освещение бывает: естественное, искусственное и совмещенное.

По конструктивному исполнению естественное освещение может быть верхнее (свет проникает в помещение через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях), боковое (через оконные проемы) и комбинированное (к верхнему освещению добавляется боковое).

Искусственное освещение по конструктивному исполнению бывает двух видов: общее и комбинированное. Общее – когда светильники расположены в верхней (потолочной) зоне. Оно подразделяется на общее равномерное и общее локализованное. Комбинированным называют такое искусственное освещение, когда к общему добавляется местное.

По функциональному назначению искусственное освещение делят на рабочее, аварийное, дежурное, охранное и эвакуационное. Рабочее освещение устраивают во всех помещениях и на территориях для обеспечения нормальной работы и прохода людей. Аварийное освещение необходимо для продолжения работ при внезапном отключении рабочего, что может вызвать нарушение обслуживания оборудования или непрерывного технологического процесса. Дежурным считают освещение производственных объектов в нерабочее время. Искусственное освещение, создаваемое вдоль границ охраняемых в ночное время территорий, называют охранным. Эвакуационное освещение устраивают в местах, опасных для прохода людей, а также в основных проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей из производственных зданий при численности работающих более 50. Эвакуационное освещение должно обеспечивать минимальную освещённость основных проходов и на ступенях лестниц: в помещениях 0,5 лк, на открытых территориях 0,2 лк.

Освещение и световая среда характеризуются следующими количественными и качественными показателями. К количественным относят: световой поток, силу света, освещенность, яркость.

Световой поток (Ф) – это часть лучистой энергии, вызывающей световое ощущение. Единица светового потока – люмен (лм) – световой поток, излучаемый точечным источником с телесным углом в 1 стерадиан при силе света, равной одной канделе. Величина Ф является не только физической, но и физиологической.

, лм (26)

Сила света (I)– пространственная плотность светового потока, т.е. световой поток, отнесённый к телесному углу, в котором он излучается: I=Ф/ω, кд (кандела), где w- телесный угол (в стерадианах) или часть пространства, заключенного внутри конической поверхности. Значение w определяется отношением площади, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса r, к квадрату этого радиуса: ω=S/r²

Освещенность (Е) – отношение светового потока к площади освещаемой им поверхности:

Е=Ф/S, лк (люкс) (27)

Яркость (В) – отношение силы света в данном направлении к площади излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную к данному направлению излучения:

, кд/м² ,

где a - угол между нормалью освещаемой поверхности и направлением светового потока от источника света.

К качественным характеристикам относят: фон, контраст объекта с фоном, видимость, показатель ослеплённости, коэффициент пульсации, спектральный состав света.

Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта. Под объектом различения понимается минимальный элемент рассматриваемого предмета, который необходимо выделить для зрительной работы. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток и оценивается коэффициентом отражения (r), определяемому как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_отр к падающему на нее световому потоку Ф_пад :

ρ = Ф_отр/ Ф_пад. (28)

При ρ >0,4- фон светлый, при 0,2≤ ρ≤0,4- средний, при ρ< 0,2- темный.

Контраст объекта с фоном k(степень различения объекта и фона) характеризуется соотношением яркости рассматриваемого объекта (В_о) и фона (В_Ф):

k = |В_ф-В_о| / В_Ф (29)

Величина контраста берется по модулю. При k > 0,5 контраст большой, при 0,2≤ k≤0,5 –средний; при k < 0,2- малый.

Видимость (V) – характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном:

V = k / k_пор, (30)

где k_пор- наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становиться неразличим на этом фоне.

Показатель ослеплённости (Р) – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой:

, (31)

где k_о – коэффициент ослеплённости; k_o=V₁/V₂; V₁,V₂ – видимость объекта наблюдения соответственно при экранировании и при наличии ярких источников в поле зрения.

Коэффициент пульсации освещенности (К_П) – критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока источника света.

(32)

где Е_max, Е_min, Е_ср – максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период колебаний (для газоразрядных ламп К_П = 25…65%, обычных ламп накаливания К_П = 7%, для галогенных ламп накаливания К_П = 1%).

При освещении производственных помещений газоразрядными лампами глубина пульсации не должна превышать 10-20% в зависимости от характера выполняемой работы.

Нормирование искусственного освещения помещений промышленных предприятий производится по СНиП 23.05-95 «Естественное и искусственное освещение», а жилых и общественных зданий согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению».

Все виды зрительных работ для промышленных предприятий разбиты на VIII разрядов, в основу градации которых положен минимальный размер объекта различения, и на подразряды, дифференцированные в зависимости от контраста объекта с фоном и характеристики фона, которые обозначаются: а, б, в,г.

Для определения величины нормированного искусственного освещения необходимо знать (задать) наименьший размер объекта различения, характеристику фона, контраст объекта с фоном и систему освещения. Для расчета искусственного освещения производственных помещений применяются три метода: использования светового потока, точечный и удельной мощности.

При выборе источников света руководствуются следующими соображениями. В помещениях с высокими требованиями к качеству цветопередачи, температурой воздуха выше 10°С и отсутствии опасности травматизма в связи со стробоскопическим эффектом отдают предпочтение экономичным газоразрядным лампам. Тип светильника определяют по технологическим условиям с учётом требований к распределению яркости в поле зрения работающих. Выбор конструктивного исполнения светильников зависит от состояния воздушной среды в данном помещении (наличия пыли, влаги, пожаро- или взрывоопасных веществ).

Для ограничения слепящего действия светильников общего освещения в производственных помещениях показатель ослепленности не должен превышать 20-80 единиц в зависимости от продолжительности и разряда зрительной работы. Расположение светильников в помещении при системе общего освещения зависит от высоты их подвеса над освещаемой плоскостью (поверхностью).

Нормирование естественного освещения. Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение. Естественное освещение принято характеризовать с помощью коэффициента естественной освещённости (е), который показывает отношение освещённости в данной точке внутри помещения (Е_вн) к наружной горизонтальной освещённости (Е_нар), создаваемой светом небосвода:

е = (Е_вн/Е_нар)∙100% (33)

Коэффициент естественной освещённости (КЕО) зависит от разряда зрительных работ и вида освещения. При одностороннем боковом освещении значение КЕО нормируется в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов; при верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение КЕО.

(34)

где n – количество точек; е₁, е₂ … е_n – соответствующее значение КЕО в точках, расположенных на линии пересечения плоскости характерного разреза и рабочей плоскости.

Нормированное значение КЕО для зданий, расположенных в различных районах, определяют:

e_N = e_н × m_N, %, (35)

где N - номер группы административного района по ресурсам светового климата (1-5 групп);

e_н – нормируемое значение КЕО по СНиП 23-05-95;

m_N - коэффициент светового климата, зависящий от номера группы административного района, вида освещения и ориентации световых проёмов к сторонам горизонта.

Расчёт естественного освещения сводится к определению площади световых проёмов.