2В.2. ВИДЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ И ЕГО НОРМИРОВАНИЕ
Рабочие места могут быть освещены естественным и искусственным светом. Часто используют совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. Естественное освещение — освещение помещений рассеянным светом небосвода (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Естественное освещение может быть боковым (через световые проемы в наружных стенах), верхним (сквозь световые фонари, световые проемы в покрытиях, а также через проемы в стенах) и комбинированным (боковое освещение в сочетании с верхним). Боковое освещение создает значительную неравномерность в освещении участков, удаленных от окон и расположенных рядом с ними (рис. 28.2, а, б). Равномерное освещение помещений обеспечивается верхним (рис. 28.2, в) и особенно совмещенным естественным освещением (рис. 28.2, г). Нормирование естественного освещения осуществляют по коэффициенту естественной освещенности К, который представляет собой отношение естественной освещенности Ев в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения к освещенности Ен сна- Рис. 28.2. Изменение коэффициента естественной освещенности при одностороннем (а) и двустороннем (б) боковом освещении, верхнем освещении через защитный фонарь (в) н совмещенном (верхнем и боковом) освещении (г) ружи помещения при полностью открытом небосводе и выражается в процентах, т. е. К= 100 (Ев/ Ен). Гигиенические нормы установлены СНиП 11-4—79 в зависимости от характеристики зрительной работы, наименьшего размера объекта различения и разряда зрительной работы (табл. 28.1). Освещенность сельскохозяйственных объектов нормируется Отраслевыми нормами освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий, сооружений. Как видно из таблицы, нормами установлено восемь разрядов зрительных работ. В основу выбора К для первых семи разрядов положен размер объекта различия. Указанные в нормах значения А'вк для комбинированного и верхнего освещения больше, чем для бокового. Этс объясняется тем, что при верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение этого коэффициента Аср в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (пола). Первая и последняя точки принимаются на расстоянии 1 м от перегородок или поверхности стен. При боковом одностороннем освещении нормируется минимальное значение Kmin в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от окоп, на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности или пола При двустороннем боковом освещении нормируется в точке посередине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности или пола. Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов (окон и фонарей) в соответстьии с нормируемым значением К и проводится с использованием следующих соотношений (СНиП 11-4—79): при боковом освещении помещений 100 S0 /Sn = /н k3 По К вд /(тс *-,), при верхнем освещении 100 ?ф /5П = /„ к3 лф /(тс г2 кф ), где Sr — площадь световых проемов окон при бокивом освещении, м2; S„ — площадь пола освещаемого помещения; /„ — нормированное значение коэффициента естественной ocaei ценности, А:3 — коэффициент запаса: к2= 1,2. .2,С; ti„ — световая характеристика окон; к, ш — коэффициент, учить вающий затенение окон противостоящими зданиями; т„ — общий коэффициент светопропускания, учитывающий коэффициенты светопропускания стекол (ti), потери света в переплетах :ве- топроема (т2), в несущих конструкциях (т3), в солнцеоащктнг ix устройствах 1x4), в защитной сетке (tj) т0 = t| т2 тэ т4 Т5; г\ — коэффициент, учитывающий увеличение коэффициента естественной освещенности при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию; 5ф— площадь световых проемов фонарей при верхнем освещении; т)ф световая характеристика фонаря или светового проема в плоскости покрытия; г2 — коэффициент, учитывающий увеличение коэффициента естественной освещенности при верхнем освещении благодаря свету, отраженному от поверхности помещения; — коэффициент, учитывающий тип фонаря. Данные, необходимые для расчета, приведены в приложении 5 СНиП 11-4-79. В процессе эксплуатации зданий уровень естественной освещенности значительно понижается в связи с загрязнением остекленных поверхностей световых проемов, а также загрязнением стен и потолков, поэтому стекла следует очищать не реже 2...4 раз в год и проводить регулярную побелку стен и потолков. Искусственное освещение используют при недостаточном естественном освещении, а также для освещения рабочих поверхностей в темное время суток. Искусственное освещение может быть общим, местным и комбинированным (к общему добавляется местное). Общее освещение предназначено для освещения всего помещения и делится на равномерное и локализованное. При общем равномерном освещении создаются условия для выполнения работы в любом месте освещаемого пространства. Общее локализованное освещение предусматривает размещение светильников в соответствии с расположением оборудования. Местное освещение используют для освещения только рабочих поверхностей, его выполняют стационарным и переносным. Установка только местного освещения в производственных помещениях запрещается. Комбинированное освещение достигается добавлением местного освещения к общему. Его устраивают при выполнении работ высокой точности, а также при необходимости создания определенного или изменяемого в процессе работы направления света. Искусственное освещение нормируют по минимальной освещенности рабочих поверхностей в зависимости от характеристики зрительной работы (СНиП 11-4—79). Для первых пяти разрядов, имеющих по четыре подразряда (а, б, в, г), нормируемые значения освещенности зависят не только от минимального размера объекта различения, но и от контраста объекта различения с фоном и характеристики фона. Наибольшая нормируемая освещенность составляет 5000лк (разряд 1а), наименьшая — 30 лк (разряд VIIIb). Уровни нормируемой освещенности повышаются или понижаются в условиях, затрудняющих или облегчающих зрительную работу, увеличивающих опасность травматизма или требующих улучшения санитарного состояния. Для первых четырех разрядов обычно применяют комбинированную систему освещения. Осве щенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения, должна составлять 10 % нормируемой для комбинированного освещения при тех источниках света, которые применяют для местного освещения. Вместе с тем освещенность, создаваемая светильниками общего освещения, не должна выходить за пределы 500...150лк для газоразрядных ламп и Ю0...50лк для ламп накаливания. При этом неравномерность освещенности в зоне расположения рабочих мест должна быть минимальной. Отношение максимальной освещенности к минимальной не должно превышать для работ 1...Ш разрядов при люминесцентных лампах 1,5, а при других лампах —2; для работ IV...VII разрядов эти значения составляют соответственно 1,8 и 3. Освещенность проходов может быть меньше освещенности в рабочей зоне, но не менее 75 лк при газоразрядных лампах и 30 лк при лампах накаливания. Нормы регламентируют показатель ослепленности Р (%), который оценивает слепящее действие осветительной установки. Для светильников общего освещения в зависимости от разряда зрительных работ он не должен превышать 20...60 %, а при периодическом пребывании людей в помещении — 60...80 %. В ряде случаев показатель ослепленности не регламентируют. При использовании газоразрядных ламп качество освещенности оценивают также коэффициентом пульсации освещенности КПО, который характеризует амплитуду колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании переменным током и выражается в процентах: Kn.o=Emax~Emin 100, где ?тлх и /Г,™, — соответственно максимальное и минимальное значения освещенности за период ее колебания; — среднее значение освещенности за тот же период. Значения Кп о не должны превышать 10...20 % в зависимости от системы освещения и разряда зрительных работ. Кроме освещенности рабочих поверхностей, расположенных в помещениях, соответствующей восьми разрядам зрительных работ, нормы регламентируют освещенность рабочих поверхностей, расположенных вне зданий, для чего введено пять разрядов зрительных работ (IX...XIII) с требуемой освещенностью от 50 до 2 лк. При опасности травматизма во время выполнения зрительных работ XI...XIII разрядов освещенность принимают на разряд выше. Кроме рабочего освещения нормами предусмотрено также устройство аварийного, эвакуационного и охранного освещения: Аварийное освещение (в помещениях и на местах проведения нормируемых работ) предусматривают в случаях, когда отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования могут привести к взрыву, пожару, длительному нарушению технологического процесса. Минимальная освещенность, создаваемая аварийным освещением, должна составлять 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения, но не менее 2лк внутри здания и не менее 1 лк на территории предприятий. Эвакуационное освещение предусматривают: в местах, опасных для прохода людей; в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей, если их больше 50; по основным проходам производственных помещений, в которых работает более 50 челове цвета (ЛХБ) и др. К газоразрядным лампам высокого (0,03...0,08 МПа) и сверхвысокого (более 0,8 МПа) давления относят дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ), рефлекторные дуговые ртутные лампы с отражающим слоем (ДРЛР) и др. Наиболее экономичны металлогалогенные лампы, светоотдача которых достигает 80лм/Вт, что в 3...4 раза выше, чем у ламп накаливания. Их срок службы достигает 10 ООО ч. Люминесцентные лампы обладают многими гигиеническими преимуществами: спектр их излучения ближе к естественному свету; при помощи этих ламп легче создать равномерное освещение. К недостаткам газоразрядных ламп относят пульсацию светового потока, слепящее действие, шум дросселей, сложность схемы включения, зависимость от температуры внешней среды: эти лампы нельзя использовать при низких температурах, они чувствительны к снижению напряжения в сети (особенно на 10 % и более). Люминесцентные лампы должны излучать свет, приближенный к естественному не только спектрально, но и по уровню освещенности. Слабое люминесцентное освещение воспринимается как дневное в сумерках или перед грозой («сумеречный» эффект — одна из причин повышения норм освещенности). Пульсация светового потока у газоразрядных ламп, питаемых переменным током, может привести к возникновению стробоскопического эффекта (вращающийся объект кажется неподвижным или вращающимся в противоположную сторону). И тем не менее для общего освещения производственных помещений, как правило, используют газоразрядные лампы. Рекомендуемые для различных характеристик зрительных работ газоразрядные лампы указаны в СНиП 11-4-79. Светильники. Источники света располагают в осветительной арматуре — все это вместе называют светильником или осветительным прибором. Осветительная арматура перераспределяет световой поток в сторону рабочей поверхности, защищает глаза от источника света, а лампу — от повреждения и загрязнения, служит для крепления лампы и подведения к ней электрического тока. Светильники классифицируют и соответствии со светотехническими и конструктивными характеристиками. По перераспределению светового потока различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, преимущественно отраженного света. У первых в нижнюю полусферу излучается не менее 90% светового потока, у вторых — от 60 до 90 %, у третьих в каждую полусферу — от 40 до 50 % светочого потока; у четвертых в верхнюю полусферу — от 60 до 80 %. Коэффициент полезного действия светильника выражают отношением светового потока последнего к световому потоку установленной в нем лампы. О степени ограничения ослепленности сзетнльниками судят по защитному углу, создаваемому отражателем, а в светильниках с люминесцентными лампами — планками экранирующей решетки. Под защитным углом понимают угол между оризонталью и линией, проходящей через центр нити накаливания и край светильника снизу, или линией, проходящей касательно к удаленной газоразрядной лампе (снизу) и через нижний край светильника. Защитный угол должен быть не более 30°. Различают светильники герметичные, водо- и пыленезащищенные и пыле-, капле-, дожде-, брызго- и струезащищенные. Для взрывоопасных помещений предназначены светильники во взрывонепроницаемом исполнении и в исполнении повышенной надежности против взрыва. Разработаны светильники с лампами ДРЛ для освещения запыленных, взрыво- и пожароопасных помещений. В сельскохозяйственном производстве наиболее часто используются светильники, показанные на рис. 28.3. Разработаны щелевые световоды, обеспечивающие хорошее качество освещения, а также резко сокращающие число источников света. Кривые распределения силы света показаны на рис. 28.4. Методы расчета. При равномерном размещении светильников общего освещения горизонтальной рабочей поверхности для рас- Рис. 28.3. Светильники, применяемые в сельскохозяйственном производстве: а — «Универсаль*; б— ЦСХ; в —С-131 ФМ; г— ПУ-100; д — ПУ-200; е — глубокоизлучатель; / — корпус; 2, 7—отражатели; 3 — рассеиватель; 4— крышка; 5— патрон; б— кожух чета осветительной установки применяют метод коэффициента использования светового по тока. Этот метод позволяет учесть световой поток источников света и световой поток, отраженный от стен, потолка и других поверхностей помещения. Ф, = ЕИ SzkJ(N^), где Ф\ — световой поток одного светильника, лм; ?„ — нормированная освещенность, лк; S—площадь помещения, м2; z — коэффициент, учитывающий отношение средней освещенности к минимальной: г= 1,1—1,15; к3 — коэффициент запаса, учитывающий загрязнение воздуха в помещении (по СНиП 10-4—79); N— число светильников; т) — коэффициент использования светового потока. Значение TJ находят по светотехническим таблицам с учетом кривой распределения силы света, коэффициентов отражения потолка, пола и стен, высоты подвеса светильника над расчетной поверхностью и конфигурации помещения. Последнюю определяют как i = ab/[hp(a + b)], где а и Ь — соответственно ширина и длина помещения, м; Лр — высота подвеса светильника над расчетной поверхностью, м. Минимальную требуемую освещенность находят по СНиП 11 -4—79 или отраслевым нормам. Число светильников подбирают с учетом наивыгоднейшего их расположения; далее рассчитывают необходимый световой поток светильника (при лампах накаливания) или одного ряда светильников (при люминесцентных лампах). По требуемому световому потоку подбирают ближайшую стандартную лампу, определяют ее мощность, а затем мощность всей осветительной установки. Точечным методом ведут расчет локализованного и местного освещения горизонтальных и наклонных поверхностей и освещения в случаях, когда отраженным светом можно пренебречь. ' E=I cos3 a/(A|J k3), где Е— освещенность, лк; /—сила света в направлении источника на данную точку рабочей поверхности, кд; а —угол между нормалью к рабочей поверхности и направлением светового потока на источник, град; Лр — высота подвес.! светильника над рабочей поверхностью, м; к2 — коэффициент запаса. Метод удельной мощности основан на определении по светотехническим справочникам удельной мощности осветительной установки в зависимости от заданных параметров последней и числа светильников. При этом мощность лампы (Вт) Рп = PyS/ TV, где Ру — удельная мощность, Вт/м2; S—площадь помещения, м2; TV—число светильников.