Производственное освещение

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ   Основные светотехнические единицы   Видимый свет – это электромагнитные излучения длиной волны от 380 до 780 нм. Он обеспечивает восприятие 90 % информации, влияет на тонус, на обмен веществ, на иммунные и аллергические реакции, на работоспособность и самочувствие человека. Недостаточное освещение затрудняет длительную работу, вызывает повышенное утомление, увеличивает опасность травм и способствует развитию близорукости. Излишне яркий свет слепит, приводит к перевозбуждению нервной системы, уменьшает работоспособность. Чрезмерная яркость может вызвать фотоожоги глаз и кожи, катаракты и др. нарушения. Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным относятся: Лучистый поток (Ф) – это мощность лучистой энергии электромагнитного поля в оптическом диапазоне волн, Вт. Световой поток (F) – это мощность световой энергии, оцениваемой по зрительному восприятию, измеряется в люменах (лм). Сила света (J) – это пространственная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока dF к величине телесного углаdΩ, кандела (кд): J = dF / dΩ . Освещенность (Е) – поверхностная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока dF к площади освещаемой поверхности, люкс (лк): dS: Е = dF / dS . Яркость (L) поверхности под углом α  к нормали –  это отношение силы света dJα , излучаемой поверхностью в этом направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению, кд/м2: Lα = dJα / dS соs α . Для качественной оценки условий зрительной работы используют  ряд показателей. Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта. Под объектом различения понимается минимальный элемент рассматриваемого предмета. Фон характеризуется коэффициентом отражения (ρ) – способностью отражать падающий на него свет, он определяется как отношение отраженного светового потока Fотр к падающему Fпад ;   ρ = Fотр / Fпад.   Коэффициент отражения меняется от 0,02 до 0,95.  При ρ ‹ 0,2  фон считается темным, при ρ = 0,2 – 0,4 – средним; Fa при ρ › 0,4 - светлым. Контраст объекта с фоном (К) – степень различения объекта и фона– определяется из соотношения яркостей или коэффициентов отражения объекта и фона: К = (Lф –Lо )/ LФ = (ρф – ρо )/ ρФ .   Контраст считается большим при К › 0,5 (объект резко выделяется на фоне) ; при К = 0,2 – 0,5 - средним (объект и фон заметно отличаются); при К ‹ 0,2 - малым (объект слабо заметен на фоне). Коэффициент пульсации (kП) - изменение освещенности поверхности вследствие периодического изменения во времени светового потока источника света: kП = [(ЕМАХ – ЕMIN) / 2ЕСР] 100%,   где Еmax, Еmin и Еср – максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп kП=(25–65) %, для ламп накаливания - kП = 7 %, для галогенных ламп- kП = 1 %. Показатель ослепленности (Ро) - критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой: Ро = 1000 (V1 / V2 – 1), где V1 и V2 – видимость объекта различения соответственно при экранированном и разэкранированном источнике света. Видимость (V) –  характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость оценивается числом пороговых контрастов (Кпор), содержащихся в действительном контрасте (Кд): V =  КД / Кпор.   Пороговый контраст (Кпор) - наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым на этом фоне.   5.2. Системы производственного освещения   При освещении производственных помещений используется естественное – за счет солнечного излучения (прямого и диффузного рассеянного света небосвода), искусственное – за счет источников искусственного света, и совмещенное освещение. Естественное освещение имеет широкий спектральный состав, включая ультрафиолетовый, высокую диффузность, однако, оно зависит от погодных условий, изменяется по времени, возможно тенеобразование и ослепление при ярком свете. Естественное освещение подразделяют на боковое (одно- и двухстороннее), осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее– через световые фонари, проемы в кровле и перекрытиях; комбинированное – сочетание верхнего и бокового освещения. Искусственное освещение может быть общим (равномерным или локализованным) и комбинированным (общее и местное). По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др. Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормальной работы и является обязательным для всех производственных помещений. Аварийное освещение устраивается для продолжения работы в помещениях, где отключение рабочего освещения может привести к пожарам, взрывам, отравлениям и др. Минимальная освещенность рабочих поверхностей должна составлять 5% от нормируемой рабочей освещенности, но не менее 2 лк. Эвакуационное освещение  предназначено для эвакуации людей из производственных помещений при авариях или отключении рабочего освещения. Оно организуется в опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работают более 50 человек. Минимальная освещенность на полу должна составлять в помещениях не менее 0,5 лк, на открытых территориях – не менее 0,2 лк. Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Наименьшая освещенность 0,5 лк. Сигнальное освещение применяется для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации. Бактерицидное облучение (освещение) создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания. Наибольшей бактериоцидной способностью обладают ультрафиолетовые лучи длиной волны (254 – 257) нм. Эритемое облучение создается в помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения). Максимальное эритемное воздействие оказывают электромагнитные лучи с длиной волны 297 нм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма.   5.3. Источники света и осветительные приборы   Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на газоразрядные и лампы накаливания. В лампах накаливания видимое излучение получается за счет нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах  свечение люминофора возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов. При выборе источника света учитывают номинальное напряжение (В), мощность лампы (вт), максимальную силу света (кд), световую отдачу (лм/вт), спектральный состав. Лампы накаливания имеют широкое распространение в промышленности. Они просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, надежны при колебаниях напряжения и метеорологических условий. Их недостатками являются низкая светоотдача (7 – 20 лм / вт), малым сроком службы (до 2,5 тыс.ч), в их спектре преобладают желтые и красные лучи, что сильно отличается от солнечного света. В последние годы широко распространены галогеновые лампы - лампы накаливания с йодным циклом, светоотдачей до 40 лм/вт. Пары вольфрама, испаряющиеся с нити накала, соединяются с йодом, превращаясь в йодистый вольфрам, вновь оседают на вольфрамовую спираль, восстанавливают ее, увеличивая срок службы до 3 тыс. ч. Спектр галогеновых ламп близок к естественному. Газоразрядные лампы имеют преимущества по сравнению с лампами накаливания. У них большая светоотдача (40 - 100 лм/вт), срок службы 8 - 12 тыс. ч. Газоразрядные лампы бывают низкого давления - люминесцентные и высокого давления. С помощью люминесцентных ламп, подбирая люминофор, инертные газы и металл, можно получить желаемый спектр. По спектральному составу различают лампы дневного света (ЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ), белого (ЛБ), дневного света с улучшенной светоотдачей (ЛДЦ). Основным недостатком газоразрядных ламп является пульсация светового потока, что может привести к появлению стробоскопического эффекта - искажения зрительного восприятия, когда вместо одного предмета видны несколько. К недостаткам газоразрядных ламп относят длительный период их разгорания, необходимость применения специальных пусковых приспособлений, зависимость работоспособности от температуры окружающей среды. Газоразрядные лампы высокого давления: ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные); ДРИ (дуговые ртутные с йодидами); ЛКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые) - в основном применяются для освещения территорий предприятий;  ДНсТ (дуговые натриевые трубчатые) используются для освещения высоких цехов. Светильники - специальные устройства для перераспределения светового потока и защиты ламп от воздействия окружающей среды. Важной характеристикой светильника является коэффициент полезного действия - отношение светового потока светильника к световому потоку лампы. По конструктивному исполнению светильники делятся на открытые, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывозащищенные и взрывобезопасные. По распределению светового потока - прямого, преимущественно прямого, рассеянного и отраженного света. Основные типы светильников приведены на рисунке.     Рис. Промышленные типы светильников с лампами накаливания   Нормирование освещения   Освещенность нормируется СНиП 23-05-95 (см. табл. 1.) Для искусственного освещения нормируемым параметром является минимальная освещенность (Емин) на рабочей поверхности в горизонтальной плоскости на расстоянии 0,8 м от пола. Все работы делятся на VIII разрядов, а I –  Vразряды делятся на подразряды. ЕМИН  выбирается в зависимости от точности зрительной работы, коэффициента отражения зрительной поверхности и контраста объекта с фоном. В нормах приведены значения освещенности для газоразрядных ламп. Для ламп накаливания нормы снижаются  по шкале освещенности на одну ступень: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 4; 5; 6; 7; 10; 15; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4500; 5000. Таблица 1 Нормируемая освещенность по СНиП 23.05-95   Характеристика зрительной работы Наименьший или эквивалентный размер объекта различения, мм   Разряд зрительной работы Подразряд зрительной работы Контраст объекта с фоном Характеристика фона   Искусственное освещение Естественное освещение Совмещенное освещение   Освещенность, лк Сочетание показателя ослеплености и коэф. пульсации   КЕО, (ен,)% при системе комбинированногоосвещения при системе общего освещения     Р     Кп,5 при верхнем или комбинированном освещении при боковом освещении при верхнем или комбинированном освещении при боковом освещении всего в  т. ч.  от общего 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Наивысшей точности Менее 0,15 I а Малый Темный 5000 4500 500 500 - - 20 10 10 10 - - 6 2 б Малый Средн. 4000 400 1250 20 10 Средн. Темн. 3500 400 1000 10 10 в Малый Светл. 2500 300 750 20 10 Средн. Средн. Больш. Темн. 2000 200 600 10 10 г Средн. Светл. 1500 200 400 20 10 Больш. Светл. Больш. Средн. 1250 200 300 10 10 Очень высокой точности От 0,15   до 0,30 II а Малый Темн. 4000 3500 400 400 - - 20 10 10 10 4,2 1,5 б Малый Средн. 3000 300 750 20 10 Средн. Темн. 2500 300 600 10 10 в Малый Светл. 2000 200 500 20 10 Средн. Средн. Больш. Темн. 1500 200 400 10 10 г Средн. Светл. 1000 200 300 20 10 Больш. Средн. 750 200 200 10 10 Высокой точности От   0,3    до   0,5 III а Малый Темный 2000 200 500 40 15     3 1,2 0,9   1500 200 400 20 15 б Малый Средн. 1000 200 300 40 15 Средн. Темн. 750 200 200 20 15 в Малый Светл. 750 200 300 40 15 Средн, Средн.           Больш. Темн. 600 200 200 20 15 г Средн. Светл. 400 200 200 40 15 Больш. Светл. Больш. Средн. Средней точности свыше 0,5    до   1,0 IV а Малый Темн. 750 200 300 40 20 4 1,5 2,4 б Малый Средн. 500 200 200 40 20 Средн. Темн.           в Малый Светл. 400 200 200 40 20 Средн. Светл.           Больш. Темн.           г Средн. Светл. - - 200 40 20 Больш. Светл.           Больш. Средн.           Малой точности       свыше 1,0    до   5,0       V     а Малый Темн. 400 200 300 40 20 3 1 1,8 0,6 б Малый Средн. - - 200 40 20 Средн. Темн.           в Малый Светл. - - 200 40 20         Средн. Средн. Больш. Темн. г Средн. Светл. - - 200 40 20           Больш. Светл.                     Больш. Средн.                   Грубая (очень малой точности) Более 5,0 VI   Независимо от характеристик фона и котраста объекта с фоном - - 200 40 20 3 1 1,8 0,6 Работа со светящимися материалами в горячих цехах Более  0,5 VII         То же - - 200 40 20 3 1 1,8 0,6 Общее наблюдение за ходом производственного процесса: постоянное периодическое при постоянном пребывании людей Периодическое при периодическом пребывании людей Общее наблюдение за инженерными коммуникациями             VIII             а       б       в           г       То же             -       -       -           -             -       -       -           -               200           75           50               30               40       -       -           -             20       -       -           -             3       1       0,7           0,3             1       0,3       0,2           0,1             1,8       0,7       0,5           0,2             0,6       0,2       0,2             0,1 Для систем естественного освещения нормируемым параметром является коэффициент естественного освещения КЕО (еН), %.   КЕО = еН = ( ЕВН / ЕНАР )100%,   где  ЕВН и ЕНАР - соответственно освещенность внутри помещения и снаружи здания рассеянным светом небосвода. При боковом одностороннем освещении КЕО нормируется по наиболее удаленной точке рабочей поверхности на расстоянии 1 м от противостоящей окну стены, при двухстороннем освещении - в середине помещения. Россия делится на 5 районов по ресурсам светового климата табл. 2.   Таблица.2 Группы административных районов по ресурсам светового климата   Номер группы Административные районы 1 Московская, Смоленская, Свердловская, Пермская, Челябинская, Курганская, Новосибирская, Кемеровская области, Татарстан, Красноярский край (севернее 63о с.ш), Хабаровский край (сев 55о с.ш), Башкортостан,  Чукотский нац. округ, Удмуртия. 2 Брянская, Курская, Оренбургская,  Саратовская, Читинская область, Ханты-Мансийский национальный округ, Алтайский край . 3 Калининградская, Псковская, Ленинградская, Кировская области, Ямало-Ненецкий национальный округ. 4 Архангельская, Мурманская области. 5 Астраханская, Ростовская области, Ставропольский край, Приморский край.   Таблица 3 Коэффициент светового климата       Световые проемы Ориентация световых проемов по сторонам горизонта Коэффициент светового климата, m Номер группы административных районов, N 1 2 3 4 5 В наружных стенах С 1 0,90 1,1 1,2 0,80 СВ, СЗ 1 0,90 1,1 1,2 0,80 З, В 1 0,90 1,1 1,1 0,80 ЮВ, ЮЗ 1 0,85 1,0 1,1 0,80 Ю 1 0,85 1,0 1,1 0,75 В прямоугольных и трапецеидальных фонарях С - Ю   0,90 1,1 1,2 0,75 СВ - ЮЗ 1 0,90 1,1 1,2 0,70 ЮВ - СЗ 1 0,90 1,1 1,2 0,70 В - З           В фонарях типа "Шед" С 1 0,90 1,2 1,2 0,70 В зенитных фонарях - 1 0,90 1,2 1,2 0,75   В СНиП 23-05-95 нормативные значения КЕО приведены для зданий, расположенных в первой группе светового климата (Москва, Свердловск, Тюмень, Якутск и др.). Для зданий, расположенных во 2 - 5 группах светового климата КЕО определяется по формуле:   еN = еН mN,   где m - коэффициент светового климата (см. табл. 5.3);  N - номер группы обеспеченности естественным светом для административного района.