Система искусственного освещения помещений может быть общей или комбинированной.

При общей системе освещения светильники размещают на потолке. Их располагают симметрично или локализованно. Симметричное расположение светильников применяется с целью создания более или менее равномерной освещенности по всему помещению и рекомендуется при равномерном размещении рабочих мест, локализованное - при неравномерном размещении рабочих мест и оборудования; в этом случае преследуется цель создания наиболее выгодного направления светового потока на рабочую поверхность, следовательно, размещение светильников будет зависеть от расположения рабочего места и характера оборудования (например, над ассистентским столом в аптеке).

При комбинированной системе освещения в помещении, кроме общего освещения, имеется местное освещение - непосредственно на рабочем месте. Эта система преследует цель создания высоких уровней освещенности на рабочей поверхности при малых экономических затратах.

При устройстве комбинированного освещения освещенность на рабочей поверхности от светильников общего освещения должна составлять не менее 10% освещенности, создаваемой на рабочей поверхности комбинированным освещением, чтобы не было резкого контраста между освещенностью рабочей поверхности и окружающего пространства. По этой же причине применение только местного освещения не допускается.

Одним из важных гигиенических требований, предъявляемых к искусственному освещению, является обеспечение достаточного уровня освещенности.

Работа в условиях недостаточного освещения вызывает резкое напряжение зрения, что может привести к быстрому утомлению глаз, появлению головной боли и ухудшению самочувствия работающего.

При недостаточном освещении приходится рассматривать предмет, чрезмерно приблизив его к глазам. Глаза при этом сильно конвергируют, глазное яблоко постепенно деформируется, удлиняется в передне-заднем направлении. Длительная работа в таких условиях может привести к постепенному развитию близорукости. Поэтому уровень искусственного освещения должен соответствовать существующим гигиеническим нормам. В таблице 11 приведены нормы освещенности (в люксах) для жилых помещений, предусмотренные санитарным законодательством (из СН 245-63).

Интенсивность освещенности в люксах измеряется с помощью приборов - объективных люксметров (рис. 34). Объективные люксметры существуют различной конструкции, но все они состоят из фотоэлемента и электроизмерительного прибора (гальванометра). Свет, падающий на фотоэлемент, трансформируется в нем в электрическую энергию, возникает фототок, который регистрируется гальванометром. Сила тока пропорциональна интенсивности освещения. По отклонению стрелки гальванометра судят о величине освещенности.

Рис. 34. Объективный люксметр.
1 - фотоэлемент; 2 - гальванометр.

Минимальную величину освещенности в люксах при искусственном освещении помещения можно определить без прибора приближенным методом. Для этого находят удельную мощность ламп в ваттах на 1, м 2 площади помещения и умножают ее на коэффициент «е», указанный в таблице 12.

Важное значение имеет равномерность освещения. Она характеризуется коэффициентом неравномерности, под которым подразумевается отношение наименьшей освещенности к наибольшей в одной плоскости. При переводе взгляда с более освещенной поверхности на менее освещенную поверхность и наоборот глазам приходится адаптироваться, т. е. приспосабливаться к изменению яркости поверхности. Частый переход от одной яркости к другой вызывает утомление органа зрения за счет смены адаптации. Поэтому не допускается резкая разница в освещенности рабочего места и окружающих предметов (что наблюдается при одном местном освещении).

Коэффициент неравномерности должен быть не менее 1: 3 в плоскости на протяжении 5 м и не менее 1:2 в плоскости на протяжении 0,75 м.

Необходимо также защищать орган зрения от вредного слепящего действия источника света. Это достигается помещением источника света в арматуру и регламентацией высоты подвеса светильников над полом. Чем выше подвешен светильник, тем меньше слепящее действие источника света. С этой точки зрения наиболее целесообразны светильники отраженного света, направляющие весь световой поток в верхнюю зону помещения и полностью защищающие глаза от действия слепящих яркостей. В светильниках рассеянного света защита от блескости осуществляется при помощи светорассеивающих колпаков.

В светильниках прямого света попадание в глаза светового потока лампы ограничивается арматурой с большим защитным углом. Защитный угол - это угол, образуемый горизонтальной линией, проходящей через нить накала лампы, и линией, идущей от нити накаливания к нижнему краю арматуры светильника (рис. 35). В пределах защитного угла глаз полностью защищен от прямых световых лучей лампы. Для местного освещения должны применяться светильники прямого света, имеющие арматуру с защитным углом не менее 30°. В качестве светильника местного освещения можно рекомендовать светильник типа «Альфа», в котором лампа заключена в глубокий металлический колпак, покрытый сверху темной, внутри белой эмалью. В светильниках с люминесцентными лампами ограничение слепящего действия источников достигается установкой экранирующих решеток.

Рис. 35. Защитный угол светильника (эмалированный глубокоизлучатель).

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСВЕЩЕННОСТИ

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

Санкт Петербург

Составители: Б.Ю.Кольцов, Т.А.Пожарова, С.С.Симонов

Рецензенты: кафедра технологии приборостроения

Санкт-Петербургского государственного

университета аэрокосмического приборостроения;

канд. техн. наук доц. А. И. Панферов

Предназначены для студентов всех специальностей университета, изучающих курс “Экология и безопасность жизнедеятельности”.

Подготовлены к публикации кафедрой промышленной и экологической безопасности.

Подписано к печати Формат 60х84 1/16 Бумага тип №3. Печать офсетная

Усл.печ.л. 0,93 Уч.-изд.л. 1,0 Тираж 250 экз.

Редакционно-издательский отдел

Отдел оперативной полиграфии СПбГУАП

190000, С.-Петербург, ул. Б. Морская, 67

Цель работы: ознакомление с основными светотехническими характеристиками, определяющими условия работы в производственных помещениях, с видами и системами производственного освещения, требованиями санитарных норм на производственное освещение, методами и приборами для исследования светотехнических характеристик источников света, светильников и систем освещения.

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Освещение в производственных помещениях характеризуется целым рядом количественных и качественных показателей. К количественным показателям относятся длина волны излучения, световой поток, сила света, яркость и освещенность. К качественным показателям зрительных условий работы относятся фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности.

Длина волны l равна расстоянию, пройденному электромагнитным излучением за время полного периода колебаний. Область электромагнитных излучений, лежащая между областями рентгеновских и радиоизлучений, носит название области оптических излучений. Часть области оптических излучений в пределах волн от 0,38 до 0,76 мкм занята излучениями, которые, воздействуя на глаз, вызывают ощущение света. Максимальная спектральная чувствительность глаза человека имеет место при освещении сетчатки монохроматическим излучением с длиной волны 0,554 мкм.

Световой поток F - это лучистый поток, оцениваемый по его действию на селективный приемник - глаз.

Единица светового потока - люмен - принята совершенно условно. Между условной единицей светового потока - люменом и энергетической - ваттом имеется следующее соотношение: 1лм = 0,00161Вт.

Сила света I - пространственная плоскость светового потока,равная отношению светового потока к величине телесного углаw , вкотором равномерно распределено излучение. Единица силы света -кандела.

,кд, (1)

где R - расстояние от источника до поверхности, м; E - освещенность, лк.

Телесный угол w =S/R 2 , где S - облучаемая поверхность, м 2 .

Освещенность E - плотность светового потока по освещаемойповерхности. Единица измерения освещенности - люкс. Освещенностьэлемента поверхности может быть определена по формуле

, лк,

где dS - элемент поверхности, освещаемой источником, м 2 ;J a - сила света в направлении элемента поверхности, кд; b - угол между нормалью к элементу поверхности и направлением силы света; R - расстояние между источником и освещаемым элементом поверхности, м.

Для наклонной поверхности освещенность от точечного источника света может быть определена через горизонтальную освещенность

по формуле

(2)

где q - угол наклона расчетной плоскости по отношению к горизонтальной плоскости. Знак минус при условии,
, где a угол между направлением к расчетной точке A и осью симметрии источника; P - расстояние от источника света до точки A по горизонтали; H - расстояние от источника до точки A по вертикали.

Яркость B - поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.

Единицей яркости является кд/м 2 .

Коэффициент отражения r - отношение отраженного световогопотока F отр к падающему F пад на поверхность

.

Различные предметы видны потому, что световой поток, отраженный ими, частично воспринимается глазом. Величина r в зависимости от цвета поверхности колеблется в пределах от 0,2 до 0,85.

Объект различения - рассматриваемый предмет, отдельная его часть или различимый дефект (например, точка, линия, знак, пятно, трещина, риска, раковина, выводы микросхем и других радиодеталей, а также другие элементы или дефекты изделия, которые требуется различать в процессе работы).

Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым при r >0,4, средним при r = 0,2 - 0,4 и темным - при значениях r , меньших 0,2.

Контраст объекта различения с фоном K , характеризуемый соотношением яркостей рассматриваемого объекта и фона, определяется по формуле

,

где B о и B ф - соответственно яркости объекта и фона, контраст объекта различения с фоном считается большим при K > 0,5, средним при K = 0,2-0,5 и малым при K < 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).

Коэффициент пульсации освещенности K п - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током. Коэффициент пульсации освещенности (в %) определяется по формуле

,

где E max , E min , E ср - соответственно максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период ее колебаний, лк.

В производственных помещениях применяют три вида освещения: естественное, искусственное, совмещенное.

Естественное освещение имеет большое гигиеническое и психологическое значение для человека. Естественный свет в производственных помещениях создает у работников ощущение непосредственной связи с окружающей природой, повышает обмен веществ, способствует лучшему развитию организма.

В действующих нормах на освещение (СНиП 23-05-95) определено, что помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение. Без естественного освещения допускается проектировать помещения, которые определены нормативными документами по строительству зданий и сооружений отдельных отраслей промышленности, утвержденными в установленном порядке, а также помещения, размещение которых разрешено в подвальных и цокольных этажах зданий и сооружений.

Естественное освещение помещения оценивают по величине коэффициента естественной освещенности (КЕО), равного отношению естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственно или после отражений) E в к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, E н

(3)

Для освещения помещений естественным светом в стенах или перекрытиях здания предусматриваются световые проемы, через которые световой поток проникает внутрь помещения. В зависимости от типа применяемых световых проемов естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее, верхнее и боковое (комбинированное).

Нормируемая величина КЕО, в соответствии с нормами СНиП 23-05-95, зависит от характера зрительной работы, наименьшего размера объекта различения и типа световых проемов. Значения КЕО, регламентируемые нормами, приведены в справочных данных к лабораторной работе.

Совмещенное освещение - освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Согласно действующим нормам при применении совмещенного освещения нормируются как величина КЕО, так и освещенность, создаваемая одновременно искусственным освещением.

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, вкоторых недостаточно естественного света, или для освещения помещений в те часы суток, когда естественный свет отсутствует. Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное. Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.

В действующих нормах 23-05-95 в качестве нормируемого показателя искусственного освещения определена освещенность.

Величина нормированной освещенности устанавливается в зависимости от типа применяемого источника света, системы освещения, точности зрительной работы, наименьшего размера объекта различения, характеристики фона и контраста объекта различения с фоном. Нормы освещенности производственных помещений (СНиП

23-05-95) в зависимости от размера объекта различения разделены на восемь разрядов. Разряды от I до V разбиты на четыре подразряда в зависимости от контраста объекта различения с фоном и характеристики фона.

Источники искусственного света по принципу преобразования электрической энергии в энергию видимых излучений, т.е. в световую, делятся на две основные группы: тепловые и разрядные. К тепловым источникам относятся лампы накаливания, в том числе галогенные, а к разрядным - лампы люминесцентные (высокого и низкого давления), натриевые, ксеноновые. При сравнении источников света, используемых в производственных зданиях, наиболее важное значение имеют следующие показатели:

1. Световая отдача, т.е. излучаемый световой поток на единицу потребляемой мощности, лм/Вт.

2. Срок службы лампы, ч.

3. Единичная мощность лампы, Вт.

4. Цветность (спектральный состав) излучения.

Кроме указанных показателей имеют значение способность ламп быстро загораться после погасания вследствие отключения питания, уменьшение светового потока к концу срока службы, влияние на световые характеристики уровня и колебаний напряжений, влияние температуры на работу ламп, стоимость ламп и другие.

Несмотря на усовершенствование ламп накаливания, до настоящего времени не удалось устранить целый ряд присущих им недостатков. К их числу относятся низкая световая отдача (7 - 22 лм/Вт), небольшой срок службы (1 - 2,5 тыс.час), сильное влияние напряжения питания на срок службы и световой поток. Только 1 - 3% потребляемой лампами накаливания электрической энергии превращается в энергию видимых излучений.

Разрядные лампы имеют больший срок службы (до 10 тыс. часов). Световая отдача разрядных ламп также значительно выше, чем у ламп накаливания и составляет 50 - 120 лм/Вт. Однако разрядные лампы чувствительны к снижению напряжения питания, а разрядные лампы низкого давления, кроме того, чувствительны и к уменьшению температуры воздуха ниже +10 ° C.

Безынерционность излучения газоразрядных ламп может привести к пульсации светового потока и появлению так называемого стробоскопического эффекта, заключающегося в искажении зрительного восприятия вращающихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающем при совпадении или кратности частотных характеристик объекта и источника.

В действующих нормах указано, что для освещения производственных и складских помещений, следует использовать, как правило, наиболее экономичные разрядные лампы низкого и высокого давления (люминесцентные ЛБ, ЛДЦ, ЛБЦТ, дуговые ртутные ДРЛ, металлогалогенные МГЛ, натриевые высокого давления НЛВД). В случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности применения разрядных источников света допускается использование ламп накаливания. Для местного освещения кроме разрядных источников следует использовать лампы накаливания, в том числе галогенные лампы МГЛ. Применение ксеноновых ламп внутри помещения не допускается. Сравнительная характеристика источников света приведена в справочных данных к лабораторной работе.

Существующие источники искусственного освещения существенно отличаются по спектральному составу излучения. Характеристикой распределения излучения по спектру является спектральная плотность лучистого потока

.

Спектральную плотность лучистого потока источника j
можно определить по формуле

(4)

Величину U F можно измерить фотоприемником, установленным за монохроматором, который выделяет только ту часть излучения источника, которая приходится на определенную длину волны. Функция g о (l ) при выполнении лабораторной работы задается в исходных данных.

На приборостроительных предприятиях для искусственного освещения используют различные светильники , представляющие собой комбинацию источника света с осветительной арматурой. Осветительная арматура предназначена для перераспределения и направления светового потока в необходимом направлении для защиты глаз от чрезмерной яркости источника света, предохранения источника от механических повреждений и загрязнения, а также для крепления источника и подведения к нему электрического тока.

Основными светотехническими характеристиками светильника являются: коэффициент полезного действия, защитный угол, светораспределение и кривая силы света.

Кривая силы света показывает распределение силы света от источника в пространстве. Распределение силы света обычно представляют в виде таблиц или графиков (рис.1), на которых кривые изменения силы света представлены в полярной системе координат.

Распределение силы света светильников возможно определитьэкспериментальным путем (рис.2). Если величина телесного угла w сохраняется постоянной, то в соответствии с формулой (1) силасвета будет пропорциональна величине светового потока d F , которуюможно измерить фотоприемником.

Рис. 1. Типовые кривые силы света светильников: К - концентрированная; Г - глубокая; Д - косинусная; Л - полуширокая; М - равномерная; Ш - широкая; С - синусная

Рис. 2. Схема измерения распределения силы света

В практике проектирования осветительных установок промышленных предприятий используются две системы освещения : система общего и система комбинированного освещения.

Система общего освещения предназначена не только для освещения рабочих поверхностей, но и всего помещения в целом, а поэтомусветильники общего освещения обычно размещаются под потолком помещения на достаточно большом расстоянии от рабочих поверхностей.

Система комбинированного освещения включает в себя как светильники, расположенные непосредственно у рабочего места и предназначенные для освещения только лишь рабочей поверхности (местное освещение), так и светильники общего освещения, предназначенные для выравнивания распределения яркости в поле зрения и создания необходимой освещенности по проходам помещения. Система комбинированного освещения обычно характеризуется повышенными первоначальными затратами на оборудование по сравнению с системой общего освещения. Так как установленная мощность источников света в системе комбинированного освещения обычно значительно меньше мощности источников при одном общем освещении, в особенности при высоких значениях нормированной освещенности, то расход электроэнергии в условиях системы комбинированного освещения меньше, чем в условиях системы общего освещения.

2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Для экспериментального исследования естественной и искусственной освещенности на рабочей поверхности в зависимости от различных факторов применяется специальная установка. Установкавключает в себя исследуемый светильник с лампой накаливания, светильник с люминесцентными лампами, измерительный блок люксметра, селеновый фотоэлемент люксметра, штатив для крепления фотоэлемента, угломер для установки и закрепления фотоэлемента под заданным угломотносительно исследуемого светильника, регулируемую рабочую поверхность, которая может быть установлена под нужным углом наклона q , горизонтальную рабочую поверхность.

Люксметр Ю 116 предназначен для измерения освещенности, создаваемой естественным светом и искусственными источниками света. Шкалы прибора неравномерные, градуированы в люксах: одна шкалаимеет 100 делений, вторая - 30 делений. Отметка "5" шкалы 0 - 30 и отметка "20" шкалы 0 - 100, соответствующие начальным значениямдиапазонов измерений, отмечены точкой. На боковой стенке корпуса измерительного блока расположена вилка для присоединения селенового фотоэлемента. Для уменьшения косинусной погрешности применяется насадка на фотоэлемент, состоящая из полусферы, выполненной из белойсветорассеивающей пластмассы. Насадка обозначается буквой К. Этанасадка применяется не самостоятельно, а совместно с одной изтрех других насадок, имеющих обозначение М, Р, Т. Этитри насадки совместно с насадкой К образуют три поглотителя собщим номинальным коэффициентом ослабления 10, 100, 1000, соответственно, и применяются для расширения диапазона измерений.

Монохроматор предназначен для разложения светового потока,создаваемого исследуемым источником света, на отдельные длиныволн. Требуемая длина волны устанавливается в соответствии с градуировочной кривой при помощи микрометрического барабана. Диапазон устанавливаемых длин волн 0,36 - 0,8 мкм.

Блок питания БВ-2-2 предназначен для питания фотоэлектронного умножителяи представляет собой стабилизатор последовательного типа с управлением по выходу. На переднюю панель блока выведены выключательнапряжения сети, переключатель для включения высокого напряженияна выходе и рукоятки, с помощью которых устанавливается требуемоенапряжение на выходе.

Фотоэлектронный умножитель служит для измерения световогоизлучения. Он представляет собой фотоэлектронный прибор, преобразующий световое излучение в электрический сигнал за счет явления внешнего фотоэлектрического эффекта и вторичнойэлектронной эмиссии.

На выход фотоэлектронного умножителя включается вольтметр.

Вольтметр В7-27 предназначен для измерения постоянного и переменного напряжений, сопротивления, постоянного тока, температуры; может использоваться в качестве измерителя напряжения на выходе ФЭУ. На лицевой панели размещены выключатель сети питания,переключатель пределов и видов измерения, цифровой индикатор,клеммы для подключения входного сигнала.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Исследование естественной освещенности в зависимости от

расстояния до светового проема в наружной стене здания

Для исключения влияния на КЕО изменения во времени наружной освещенностиисследования целесообразно проводить с помощью двух люксметров. Один люксметр устанавливается снаружи здания для измеренияE н , а другой - внутри помещения для измерения E вн .

При наличии одного люксметра измерение освещенности следует проводить в следующей последовательности:

1. Выключить искусственное освещение в помещении.

2. Установить люксметр снаружи здания и измерить освещенность, создаваемую небосводом (E н ).

3. Измерить освещенность внутри помещения (E вн ) в несколькихточках. Расстояние R от светового проема до контрольных точек заданы в варианте, указанном преподавателем.

5. Результаты измерений, нормы и расчеты внести в табл. 1.

6. По полученным результатам построить график зависимости e = f(R )

Таблица 1

Результаты исследования естественной освещенности

Исследование горизонтальной освещенности на рабочей

поверхности в зависимости от системы освещения

Исследование проводится для люминесцентных источников света.Вначале измеряется освещенность на рабочем месте, создаваемаятолько светильниками общего освещения. Затем измеряют освещенность при системе комбинированного освещения.

Измерения следует проводить в следующей последовательности:

1. Включить в лаборатории общее освещение (1 или 2 ряда светильников) и измерить с помощью люксметра освещенность на рабочейповерхности при системе общего освещения. Фотоэлемент люксметрадолжен находиться в центре рабочего стола.

2. Включить дополнительно (по варианту) 1, 2, 3, или 4 люминесцентные лампы местного освещения и измерить освещенность присистеме комбинированного освещения.

3. Значение освещенности от источников местного освещенияопределить как разность E м = E комб - E общ .

4. Полученные значения E м , E комб , E общ и нормы на освещение, заданные в варианте, внести в табл.2.

Таблица 2

Результаты исследования систем освещения

Исследование освещенности в зависимости от цвета

отражающей поверхности и типа источника света

Измерения проводятся в следующем порядке:

1. Установить на горизонтальную плоскость отражающую рабочую поверхность белого цвета.

Любой источник света является источником светового потока, и чем больший световой поток попадает на поверхность освещаемого предмета, тем лучше этот предмет видно. А физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу площади освещаемой поверхности, именуется освещенностью.

Освещенность обозначают символом Е, и находят ее значение по формуле Е = Ф/S, где Ф - световой поток, а S - площадь освещаемой поверхности. В системе СИ освещенность измеряется в Люксах (Лк), и один Люкс — это такая освещенность, при которой световой поток, попадающий на один квадратный метр освещаемого тела, равен одному Люмену. То есть 1 Люкс = 1 Люмен / 1 Кв.м.

Для примера приведем некоторые типичные значения освещенности:

Солнечный день в средних широтах — 100000 Лк;

Пасмурный день в средних широтах — 1000 Лк;

Светлая комната, освещенная лучами солнца — 100 Лк;

Искусственное освещение на улице — до 4 Лк;

Свет ночью при полной луне — 0,2 Лк;

Свет звездного неба темной безлунной ночью — 0,0003 Лк.

Представьте, что вы сидите в темной комнате с фонариком, и пытаетесь прочесть книгу. Для чтения нужна освещенность не меньше 30 Лк. Что вы сделаете? Во-первых, вы приблизите фонарик к книге, значит освещенность связана с расстоянием от источника света до освещаемого предмета. Во-вторых, вы расположите фонарик под прямым углом к тексту, значит освещенность зависит и от угла, под которым данная поверхность освещается. В-третьих, вы можете просто достать более мощный фонарик, поскольку очевидно, что освещенность тем больше, чем выше сила света источника.

Допустим, световой поток попадает на какой-то экран, расположенный на каком-то расстоянии от источника света. Увеличим это расстояние вдвое, тогда освещаемая часть поверхности увеличится по площади в 4 раза. Так как Е = Ф/S, то и освещенность уменьшится в целых 4 раза. То есть освещенность обратнопропорциональна квадрату расстояния от точечного источника света до освещаемого предмета.

Когда пучок света падает под прямым углом к поверхности, световой поток распределен на наименьшей площади, если же угол увеличивать, то увеличится площадь, соответственно, уменьшится освещенность.

Как было отмечено выше, освещенность напрямую связана и с силой света, и чем больше сила света, тем больше и освещенность. Экспериментально давно установлено, что освещенность прямопропорциональна силе света источника.

Конечно, освещенность уменьшается, если свету препятствует туман, дым или частички пыли, но если освещаемая поверхность расположена под прямым углом к свету источника, и свет при этом распространяется через чистый, прозрачный воздух, то освещенность определяется непосредственно по формуле Е = I / R2 , где I - сила света, а R - расстояние от источника света до освещаемого предмета.

В Америке и Англии используют единицу измерения освещенности Люмен на квадратный Фут или Фут-Кандела, в качестве единицы освещенности от источника, обладающего силой света в одну канделу, и расположенного на расстоянии в один фут от освещаемой поверхности.

Исследователи доказали, что через сетчатку человеческого глаза, свет воздействует на процессы, протекающие в мозге. По этой причине недостаточная освещенность вызывает сонливость, угнетает трудоспособность, а избыточное освещение — наоборот, возбуждает, помогает включить дополнительные ресурсы организма, однако, изнашивая их, если это происходит неоправданно.

В процессе ежедневной работы осветительных установок, возможен спад освещенности, поэтому для компенсации данного недостатка, еще на стадии проектирования осветительных установок вводят специальный коэффициент запаса. Он учитывает понижение освещенности и в процессе эксплуатации осветительных приборов из-за загрязнений, утраты отражающих и пропускающих свойств отражающих, оптических, и других элементов приборов искусственного освещения. Загрязнения поверхностей, выход из строя ламп, все эти факторы учитываются.

Для естественного освещения вводят коэффициент снижения КЕО (коэффициента естественной освещенности), ведь со временем могут загрязнится светопрозрачные заполнители световых проемов, и загрязниться отражающие поверхности помещений.

Европейский стандарт определяет нормы освещенности для разных условий, так например, если в офисе не требуется рассматривать мелкие детали, то достаточно 300 Лк, если люди работают за компьютером — рекомендуется 500 Лк, если изготавливаются и читаются чертежи — 750 Лк.

Освещенность измеряют портативным прибором - люксметром. Его принцип работы аналогичен фотометру. Свет попадает на , стимулируя ток в полупроводнике, и величина получаемого тока как раз пропорциональна освещенности. Есть аналоговые и цифровые люксметры.

Часто измерительная часть соединена с прибором гибким спиральным проводом, чтобы можно было проводить измерения в самых труднодоступных, при этом важных местах. К прибору прилагается набор светофильтров, чтобы регулировать пределы измерений с учетом коэффициентов. Согласно ГОСТу, погрешность прибора должна быть не более 10%.

При измерении соблюдают правило, согласно которому прибор должен располагаться горизонтально. Его устанавливают поочередно в каждую необходимую точку, согласно схеме ГОСТа Р 54944-2012. В ГОСТе, кроме прочего, учитываются охранное освещение, аварийное освещение, эвакуационное освещение и полуцилиндрическая освещенность, там также описан метод проведения измерений.

Измерения по искусственному и естественному проводятся отдельно, при этом важно чтобы на прибор не попадала случайная тень. На основе полученных результатов, с использованием специальных формул делается общая оценка, и принимается решение, нужно ли что-то корректировать, или освещенность помещения или территории достаточна.

Андрей Повный

Конструктивные системы искусственного освещения : общее –источники света распределены равномерно без учета расположения рабочих мест; общее локализованное ¾ для увеличения освещения посредством размещения ламп ближе к рабочим поверхностям; местное ¾ для освещения рабочего места (настольная лампа); применение одного местного освещения внутри производственных зданий запрещено, т.к. образуются резкие тени, зрение утомляется, создается опасность травматизма; комбинированное – включает общее и местное освещение (для выполнения зрительных работ высокой точности комбинированное освещение обязательно – см. табл. 1).

4. Измерение и нормирование производственного освещения .

Нормирование – установление пределов безопасного (для организма) изменения значений и свойств воздействующих факторов.

Нормирование естественного и искусственного освещения выполняют с учетом требований гигиены труда и техники безопасности при минимальных затратах электроэнергии и других ресурсов, а также трудовых затрат на монтаж и эксплуатацию осветительных установок.

Оценку и нормирование естественного и искусственного освещения производят с учетом характера зрительной работы (определяется наименьшим размером объекта различения).

Для гигиенической оценки освещения применяют основной абсолютный показатель – освещенность Е , лк (и некоторые вспомогательные показатели: яркость, ослепленность, коэффициент пульсации) и относительный показатель – коэффициент естественной освещенности КЕО, %.

Коэффициент естественной освещенности КЕО – выраженное в процентах отношение освещенности некоторой точки заданной плоскости внутри помещения к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода.

КЕО= (2)

где Е вн – освещенность в заданной точке помещения, лк; Е н – освещенность наружной точки, лк.

КЕО показывает, какая доля естественного освещения попадает в данную точку помещения . Величина КЕО не зависит от времени суток, года, погодных условий, но определяется величиной и расположением световых проемов, прозрачностью (и чистотой) оконных стекол, окраской стен помещения и т.п. Чем дальше рабочая поверхность расположена от световых проемов, тем меньше значение КЕО на этой поверхности. Нормированные величины КЕО определяются разрядом зрительной работы: чем выше разряд, тем выше требуемое значение КЕО.

В небольших помещениях при одностороннем боковом естественном освещении нормируют минимальное значение КЕО (е мин.) в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1м от стены, наиболее удаленной от световых проемов; при двустороннем боковом естественном освещении – в точке посередине помещения.

Рабочая поверхность – поверхность, на которой производят работу и нормируют или измеряют освещенность.

Характерный разрез помещения – поперечный разрез посередине помещения, плоскость которого перпендикулярна плоскости остекления световых проемов (при боковом освещении) или к продольной оси пролетов помещения. В характерный разрез помещения должны попадать участки с наибольшим количеством рабочих мест, а также точки рабочей зоны, наиболее удаленные от световых проемов.

При верхнем или комбинированном естественном освещении нормируют среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола). Первую и последнюю точки принимают на расстоянии 1м от поверхности стен (перегородок) или осей колонн.

В производственных помещениях со зрительной работой I – III разрядов необходимо выполнять совмещенное освещение .

Нормированные значения КЕО (е N ) для зданий, расположенных в различных районах, определяют по формуле:

(3)

гдеN – номер группы обеспеченности естественным светом по табл. 2 и 3;

e H – значение КЕО(административных районов) по табл. 3;

m N – коэффициент светового климата.

Полученные по формуле (3) значения e N округляют до десятых долей.

В таблице 1 приведены значения e H (для светового пояса группы 1 административных районов России), необходимые для проектирования систем естественного, искусственного и совмещенного освещения, а также сочетания нормируемых величин показателя ослепленности и коэффициентов пульсации.

Значения коэффициентов светового климата и группы административных районов по ресурсам светового климата см. в табл. 2 – 3 (Ростов и Ростовская область относятся к группе № 5).

Характеристики светового климата учитывают световой поток, проникающий через светопроемы в помещение в течение года благодаря солнечному свету, архитектурно-конструктивному решению и ориентации световых проемов по сторонам горизонта.

Контроль освещенности на соответствие требованиям СНиП 23–05–95 /1/ выполняют с помощью люксметра (см. ниже, рис. 1).

Оценку естественной освещенности помещений проводят по показателю КЕО (%); с этой целью помещение полностью освобождают от мебели и других световых экранов (портьер, занавесок и т.п.), тщательно моют окна. Освещенность Е (лк) в нормируемых точках определяют люксметром. КЕО (%) рассчитывают по формуле 2. Полученное значение КЕО сравнивают с нормированным, которое определяют по табл. 1 – 3 с учетом формулы 3.

Необходимо помнить: для выполнения работ I – III разрядов обязательно применяют совмещенное освещение в связи с недостаточностью естественного освещения (см. табл. 1).

Оценку совмещенного освещения помещений и рабочих поверхностей производят по показателю КЕО (%). Освещенность Е (лк) рабочих поверхностей определяют люксметром. КЕО рассчитывают по формуле 2. Полученные значения КЕО сравнивают с нормативными по табл. 1.

Оценку искусственного освещения помещений и рабочих поверхностей выполняют по показателю освещенности (Е, лк), измеряемой люксметром. Полученные значения Е сравнивают с нормативными по табл. 1.

Фотоэлектрический люксметр (рис. 1) предназначен для измерения освещенности (лк). Принцип действия прибора основан на явлении фотоэлектрического эффекта. При освещении селенового фотоэлемента (по спектральным характеристикам близкого к чувствительности глаза человека) в замкнутой цепи, состоящей из фотоэлемента и измерителя, возникает ток, пропорциональный падающему световому потоку. Прибор оснащён затеняющими светофильтрами, расширяющими диапазон измерений освещённости от 5 до 50000 лк и более.

Рис. 1. Люксметр

Погрешность люксметра имеет максимальную величину в начале шкалы, поэтому для большей точности измерения при малых отклонениях стрелки амперметра необходимо перейти на меньший предел измерения.

5. Характеристики искусственных (электрических) источников света.

Электрическое освещение при недостаточном естественном освещении и в темное время суток выполняют с помощью ламп накаливания (ЛН) и газоразрядных ламп (ГЛ).

На качество освещения влияют: световой поток лампы; тип и свет светильника; цвет окраски помещения и оборудования; их состояние (свежесть окраски, запыленность).

Основные характеристики ламп: номинальное напряжение, электрическая мощность, световой поток, световая отдача (КПД), срок службы.

Лампы накаливания.

В лампах накаливания используют способность нагретого до высокой температуры тела излучать свет: электрический ток, проходя через тонкую нить тугоплавкого металла (вольфрама), раскаляет ее, благодаря чему она начинает ярко светиться. Вольфрамовую нить для повышения температуры и уменьшения распыления помещают в стеклянную колбу, наполненную при изготовлении инертным газом (аргоном, ксеноном, криптоном и их смесями).

Достоинства ламп накаливания: 1 - просты в изготовлении и эксплуатации; 2 - работают в широком диапазоне температур и атмосферного давления при любом положении в пространстве; 3 - в спектре света отсутствует ультрафиолетовое излучение; 4 - материалы, из которых они изготовлены, экологически безопасны.

Недостатки ламп накаливания: 1 - при создании высокого уровня освещенности возможен перегрев помещения; 2 - относительно небольшой срок службы (около 1000 часов); 3 - повышенная чувствительность к колебаниям напряжения в сети; 4 - неблагоприятный спектральный состав с преобладанием желтых и красных лучей, что значительно отличается от спектра солнечного света; 5 - низкая светоотдача – 7–20 лм/Вт (светоотдача лампы – это отношение светового потока лампы к ее электрической мощности); 6 - большая яркость (чтобы предотвратить прямое попадание света в глаза и вредное воздействие большой яркости на зрение, нить накаливания лампы необходимо закрывать); 7 - не дают равномерного распределения светового потока (при применении открытых ламп почти половина светового потока не используется для освещения рабочих поверхностей, поэтому лампы накаливания устанавливают в осветительной арматуре).