Параметры освещения в жизнедеятельности человека

Достаточный уровень освещения всех рабочих помещений, используемого оборудования, рабочих мест, объектов и средств труда, рабочих поверхностей является необходимым условием обеспечения не только высокой эффективности труда человека в техносфере, но и безопасности его жизнедеятельности.

Для организации комфортного освещения производственного помещения и рабочего места человека важны следующие факторы в совокупности: достаточная освещенность объекта и средства труда, рабочей поверхности, соответствующая точности производимых человеком работ; высокая контрастность наблюдения объекта труда по сравнению с его задним фоном; отсутствие слепящих источников света высокой яркости в поле зрения; отсутствие бликов отраженного света, блескости на объекте труда или рабочей поверхности; расположение источников света и дополнительной подсветки, обеспечивающее максимальную сосредоточенность человека на объекте труда; цветовая гамма объектов среды обитания, способствующая максимальной эффективности труда человека и его минимальной утомляемости.

Под влиянием освещения многие физиологические параметры человека, например такие как сердечный ритм, дыхание, давление кровообращения, активность головного мозга, работа эндокринной системы, существенно меняют свои значения, приводя к повышению или понижению жизненного тонуса, работоспособности, активности организма.

Нормальные световые условия в быту и на производстве, большое число солнечных дней в году, яркость красок природы и продуманные цветовые решения внутри помещений благотворно влияют на человека, создают у него комфортное мироощущение и хорошее настроение.

И напротив, хронический недостаток света в жизни человека, серость и тусклость красок его среды обитания весьма губительно сказываются на состоянии человеческого организма, вызывая угнетенное состояние, раздраженность, функциональные нарушения центральной нервной системы, головного мозга, пищеварения, создают предпосылки для обострения старых и появления новых заболеваний.

К числу наиболее важных параметров, характеризующих освещение среды обитания человека, относятся яркость источника освещения или объекта наблюдения, световой поток излучения, сила света от источника, спектральный состав светового излучения, освещенность поверхности световым потоком, коэффициент пульсации освещенности поверхности во времени, коэффициент отражения поверхности фона.

Каждый из перечисленных физических параметров освещения предопределяется конкретными условиями окружающей среды, которые, существуя объективно, вносят свой вклад в общую интегральную оценку человеком степени комфортности светового режима среды обитания и требуют особого учета при формировании последней.

Основными физиологическими функциями человеческого зрения, играющими важную роль при выполнении различного рода работ, являются также световая чувствительность зрения, острота зрения, контрастная чувствительность различения объекта с фоном, степень ослепленности источником светового излучения, адаптация зрения, латентный период зрения, устойчивость ясного видения.

Перечисленные физиологические параметры зрения индивидуальны для каждого человека и в этом смысле носят субъективный характер, но тем не менее могут быть усреднены для подавляющего количества работающих людей, формируя некоторое математическое ожидание этих показателей, а также их средне- квадраггическое отклонение.

Таким образом, эффективность жизнедеятельности человека и его труда одинаково тесно связана как с объективно существующими физическими параметрами освещения, так и с физиологическими особенностями субъективного восприятия этого освещения человеческим зрением и центральной нервной системой человека.

Одним из базовых понятий освещения является световой поток Фс, равный количеству световой энергии, проходящей через единицу площади в один квадратный метр, и измеряемый в люменах (лм).

Пространственная плотность светового потока, распростаня- ющегося от источника света внутри единицы телесного угла в один стерадиан, обозначается как сила света Jc и измеряется в канделах (кд).

Яркость Вс излучающей или отражающей поверхности под углом а к нормали определяется как отношение формируемой этой поверхностью силы света в этом направлении к площади S проекции этой поверхности на плоскость, перпендику

лярную этому направлению, и измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м2):

Яркость горящей свечи примерно равна 1 кд/м2. Обычное облачное дневное освещение соответствует яркости около 10 кд/м2. Яркость полуденного солнца достигает 15 - I04 кд/м2. Наконец, абсолютная слепящая яркость для человеческого зрения соответствует величине 22,5 • 10^ кд/м2. Нормальными и даже комфортными для жизнедеятельности человека считаются значения яркости в диапазоне от 50 до 1500 кд/м2, оптимальное — 500 кд/м2.

Спектральный состав светового излучения предполагает наличие в видимой человеком (оптической) части электромагнитного поля наличие семи основных цветов (фиолетового, синего, голубого, зеленого, желтого, оранжевого, красного) и более соггни различных цветовых оттенков. Невидимая человеком часть спектра электромагнитного излучения с длиной волны менее 0,38 мкм носит название ультрафиолетового излучения и граничит при длине волн 0,01 мкм с рентгеновским излучением (рис. 3.5).

С другой стороны спектра видимого светового излучения при длине волны более 0,76 мкм также располагается невидимая человеком часть электромагнитного поля, которая получила название инфракрасного излучения и, являясь характеристикой теплового выделения энергии, простирается до значения длины волны, равного 340 мкм.

Благоприятный для человека спектральный состав видимого света обозначается как комфортный световой климат и способствует достижению максимальной эффективности труда человека. Наилучшим по спектру для человека является естественное дневное освещение. В вечернее и ночное время суток для зрения благоприятны обычные лампы накаливания, спектр излучения которых близок к естественному освещению и единственным недостатком которых является их довольно малый коэффициент полезного действия (собственно на освещение расходуется лишь 8—15% потребляемой ими электроэнергии). Существенно более экономичными являются так называемые газоразрядные лампы дневного света, которые выпускаются в нескольких модификациях: ЛД — с голубоватым оттенком свечения; ПХБ — холодно-белого цвета с желтоватым оттенком свечения; ЛТБ — тепло-белого цвета с розоватым оттенком свечения. Подбор марки газоразряд-

ных ламп зависит от характера выполняемой работы и общего цветового решения рабочих помещений, обеспечивая комфортный световой климат человека.

Поэтому, говоря о составе спектра светового излучения, следует отметить комбинированный характер этого параметра. С одной стороны, разработан и активно используется объективный метод спектрального анализа на базе различных технических приборов (спектрографов, спектрометров). В то же время световой спектр освещения, воспринимаемый человеком, является важным субъективным фактором среды обитания, от восприятия которого существенно меняются многие физиологические показатели жизнедеятельности человеческого организма и настроение самого человека.

Другой важнейшей характеристикой освещения является так называемая освещенность ?с рабочей поверхности и объекта труда, под которой понимается отношение падающего на поверхность светового потока к площади Sc этой освещенной поверхности, измеряемая в люксах (лк):

4.

Именно освещенность среды обитания человека фигурирует чаще всего в различных рекомендациях и строительных нормативах по обеспечению комфортных условий трудовой деятельности.

Для нормальной жизнедеятельности человека н комфортных условий труда вполне приемлемым считается диапазон освещенности 100—700 лк, причем использование большего уровня освещенности всегда обусловлено необходимостью выполнения более мелких н точных работ.

300 лк — освещение рабочих столов аудиторий, выполнение сверления, клепки, штамповки, грубой сборки, окраски, разборка корреспонденции, работа с картотекой и т.д.; 400 лк — чтение, обработка текстов, работа с объектами средней точности, обычная конторская работа и т.д.; 500 лк — освещение доски в аудитории, бухгалтерская работа, рисование, разметка и изготовление шаблонов, работа за верстаком, обработка стекла (гранение, полирование) и т.д.; 700 лк — шитье, работа с мелкими контрастными деталями и т.д.; 1000 лк — черчение, работа с мелкими деталями высокой точности, контрольные операции, врачебный осмотр и т.д.; 2000 лк и выше — прецизионная работа с деталями наивысшей точности.

Для характеристики уровня естественного освещения производственных, учебных, торговых и жилых помещений используется коэффициент естественного освещения %, равный отношению значения освещенности Eci изучаемого участка внутри помещения к одновременно измеренному значению освещенности от рассеянного света небосвода на горизонтальном участке поверхности снаружи здания:

Величина этого коэффициента нормирована специальными Строительными нормами и правилами (СНиП*) для каждого из пяти световых поясов (поясов светового климата) Российской Федерации в соответствии с характером выполняемых внутри помещений работ и необходимым для этого уровнем освещенности.

Если уровень естественного освещения недостаточен для выполнения работ заданной категории точности, то его дополняют искусственным электрическим освещением и подучают совмещенное освещение необходимого уровня освещенности. В лю- * 1

Строительные нормы н правила СНиП 23-05—95 «Естественное н искусственное освещение».

бом случае исходным параметром для проектирования зданий, производственных помещений и интерьера является именно необходимая освещенность. Исходя из нее, определяют потребные значения коэффициента естественного освещения, возможные архитектурные решения зданий, необходимое число и мощность светильников.

Другим косвенным показателем освещенности помещений, хотя и более приближенного характера, является световой коэффициент Кamp; определяемый как отношение площади остекления S„ световых проемов помещения к площади пола 5П этого помещения:

Как правило, величина этого показателя для комфортных условий труда человека находится в следующем диапазоне значений: 0, ] — для подсобных и складских помещений; 0,13 — для административных помещений; 0,17 — для аудиторий и других учебных помещений; 0,2 — для торговых помещений и спортивных залов.

Использование чисто искусственного или совмещенного освещения заставляет учитывать еще один показатель, относящийся к объективным и не зависящим от человека параметрам освещения, а именно коэффициент пульсации освещенности. Величина этого коэффициента связана с наличием перепадов напряжения в электросети при включении и выключении мощного электрооборудования, а также с физической природой самих осветительных приборов. Определяется коэффициент пульсации освещенности Kg, %, следующим образом:

где— соответственно максимальная, минималь

ная и средняя освещенность на одном и том же рабочем месте, обусловленная изменениями светового потока во времени.

Для галогенных ламп коэффициент пульсации освещенности невелик и составляет лишь 1%, для обычных ламп накаливания находится в пределах 7%, для газоразрядных ламп может достигать 25—65%. Существующие рекомендации ограничивают величину указанного коффициента для комфортных условий труда человека при выполнении различных видов работ предельно максимальными значениями не более 10—20%.

Наконец, еще один физический параметр, характеризующий оптические условия работы человека, связан с отражательной способностью фоновой поверхности, находящейся за объектом различения, и обозначается как р — коэффициент отражения поверхности фона. По своему физическому смыслу данный коэффициент выражает отношение светового потока Фс1, отраженного от фоновой поверхности, к световому потоку Фcq, изначально падающему на нее:

Диапазон значений коэффициента отражения фона может изменяться в очень широких пределах — от 0,02 до 0,95. При этом чем больше значение данного показателя, тем светлее фоновая поверхность для наблюдателя. При значениях р lt; 0,2 фон воспринимается как темный, при значениях— средний,

а при р gt; 0,4 фон считается светлым.

Как правило, для человека в техносфере имеет значение не сам фон как таковой, а контраст (степень различия по яркости) между объектбм наблюдения и фоном. Безразмерная величина контраста Кк определяется по следующей простой формуле:

где BCOi Всф — соответственно яркость объекта наблюдения и яркость фона.

При значениях! контраст считается малым, при

он оценивается как средний, а приго

ворят о большом контрасте. Для успешного выполнения рабочих операций и обеспечения комфортных условий трудовой деятельности желательно, чтобы уровень контраста был близок к значению 0,5. При этом, в зависимости от конкретной операции, бывает предпочтительно, чтобы выполнялось соотношение Всо gt; Всф, т.е. имел бы место прямой контраст (как, например, при сборке часового механизма), или, наоборот, требуется, чтобы Всо lt; Всф, что характерно для обратного контраста (как, например, при вдевании черной нитки в иголку). Наличие в последней формуле модуля разности значений яркости объекта и фона позволяет оценивать контраст только по его абсолютной величине, которая и является наиболее значимой.

Для организации аварийного, эвакуационного, охранного и сигнального видов освещения чрезвычайно важным параметром является световая чувствительность зрения человека, под которой понимается минимальная освещенность поверхности или объекта, различимая человеком в темноте. Аварийное освещение должно обеспечивать освещенность поверхностей не менее 2 лк, охранное освещение — не менее 0,5 лк, эвакуационное освещение — не менее 0,5 лк на полу проходов и не менее 0,2 лк на открытых территориях. Вообще же минимальный уровень световой различимости человеческого зрения в темноте составляет 10~^лк.

Острота зрения характеризуется способностью человека различать мелкие детали объектов наблюдения. Такого рода разрешающая способность человеческого зрения позволяет различать объект размером в одну угловую минуту, что соответствует линейному размеру объекта 1,45 мм при его наблюдении с расстояния 5 м (физиологический предельный угол зрения).