Естественное освещение

Естественное освещение создаётся прямыми солнечными лучами и лучами, рассеянными атмосферой (диффузный свет). Различают три системы естественного освещения: верхнее (фонари, купола); боковое (световые проёмы в стенах); комбинированное. Последнее является наиболее рациональным.

Являясь наиболее благоприятным для зрения, естественное освещение в то же время меняется в помещении в широких пределах в зависимости от времени года, суток, метеоусловий.

На естественное освещение влияют местонахождение и устройство зданий, величина застекленной поверхности, форма и расположение окон, расстояние между зданиями и др. Качество естественного освещения внутри помещений характеризует световой коэффициент (СК), который рассчитывается как отношение площади остекленной поверхности к площади пола и определяется по формуле СК = S_оc / S_п,

где S_оc – площадь остекленной световой поверхности, м²;

S_п – площадь пола, м².

Освещение помещений нормируется. Нормы естественного освещения для различных зданий и помещений разрабатываются с учетом их назначения. К примеру, для торговых залов магазинов этот показатель не должен быть меньше 0,2 (1:5), а для подсобных помещений и торговых складов – 0,1-0,125 (1:10 и 1:8).

В дополнение к световому коэффициенту для оценки естественной освещенности используют коэффициент естественной освещенности КЕО. Он представляет собой отношение горизонтальной освещенности внутри здания к горизонтальной освещенности под открытым небом. Рассчитывается по формуле:

КЕО= Е_вн / Е_нар х 100%, где

Е_вн- освещенность горизонтальной поверхности в помещении, лк;

Е_нар- освещенность горизонтальной поверхности под открытым небом, лк.

Установлено, что удовлетворительное освещение дневным светом в обычных жилых помещениях с боковым освещением может быть достигнуто, если оно составляет в самых темных точках помещения не менее 0,5-0,75% одновременной освещенности снаружи, то есть при коэффициенте естественной освещенности не менее 0,5– 0,75%. Минимальный КЕО в классах, библиотеках, читальнях, лабораториях должен быть не менее 1,25%; в операционных и чертежных – не менее 2%. Выбор величины КЕО по нормам определяется степенью точности выполняемых работ и видом естественного освещения - верхнее, боковое или комбинированное.

Для соблюдения норм естественной освещённости большое значение имеет мытьё стёкол и побелка потолков, стен, так как грязные окна задерживают до 70% света, а закопчённые стены и потолок отражают мало света и уменьшают освещённость помещения на 30%.

3. Искусственное освещение

Естественное освещение не может в полной мере обеспечить необходимую освещенность производственных помещений, поэтому в практической деятельности широко используется искусственное освещение, при котором используются искусственные источники света.

Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть общее, местное и комбинированное. Общее освещение, когда светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно. Местное освещение создается светильником, концентрирующим световой поток непосредственно на рабочем месте. Комбинированное освещение – сочетание общего и местного.

Для рационального освещения помещений необходимо создавать общее и местное освещение. Уровень освещенности искусственным светом нормируется. Санитарные нормы проектирования и строительства (СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение») предусматривают минимальные нормы искусственной освещенности. Необходимую величину освещенности в рабочем помещении и на рабочем месте устанавливают в зависимости от размера объекта различения расположенного на расстоянии не более 0,5 м от глаз работающего. В зависимости от размера объекта различения зрительные работы по степени точности разбиты на 8 разрядов, каждому из которых соответствует свое значение уровня освещенности.

Уровень освещенности определяется люксметром, измеряющим освещенность рабочей поверхности в люксах. При отсутствии люксметра для определения освещенности на практике руководствуются нормами электрического освещения, выраженными в ваттах на м² площади.

Расчет освещения по удельной мощности (W_у) производится отношением мощности W источника света всех осветительных установок к освещаемой площади S_n по формуле:

W_у = W/ S_n.

Например, для торговых залов магазинов норматив равен 25-30 ватт мощности на м² площади.

Освещение искусственным светом осуществляется электрическими источниками света, основанными на принципе теплового излучения (лампы накаливания) и люминесцентного излучения.

Лампы накаливания просты и надежны в эксплуатации. Недостатками их являются низкая световая отдача (не более 20 люмен/Вт), ограниченный срок службы (до1000 часов), преобладание излучения в желто-красной части спектра, что искажает цветовое восприятие. Кроме этого, освещённость зависит от колебания напряжения в сети.

В лампах накаливания 80% энергии электрического тока расходуется на тепло и только 10% на излучение в видимой части спектра. Источник света - нить накаливания из вольфрама. В колбе у ламп малой мощности (до 60 Вт) вакуум, а у ламп большой мощности - нейтральный газ (криптон или ксенон). Через 800 часов лампы стареют, то есть излучают световой поток на 20 - 25% меньше номинального, и подлежат замене.

Газоразрядные лампы (низкого давления) предпочтительнее в системах искусственного освещения. Они имеют высокую световую отдачу (до 100 лм/Вт) и большой срок службы (10000 – 14000 ч). Световой поток от газоразрядных ламп по спектральному составу близок к естественному освещению и поэтому более благоприятен для зрения.

Поэтому для освещения производственных помещений рекомендуются люминесцентные лампы. Состоят они из стеклянной трубки, покрытой внутри люминофором и наполненной смесью паров ртути и аргона. На концах трубки впаяны металлические электроды в виде вольфрамовых биспиралей. Прохождение тока сопровождается испусканием ультрафиолетовых лучей, которые вызывают свечение люминофора. Различный люминофор придаёт лампам различную цветность. Достоинствами этих ламп является большая световая отдача, чем у ламп накаливания; широкие возможности варьирования спектром; продолжительный срок службы (5000 часов); экономичный расход электроэнергии; небольшая яркостью; поверхность трубки мало нагревается. К недостаткам можно отнести стробоскопический эффект (вращающиеся части машин кажутся неподвижными или множественными); наличие специальной пускорегулирующей аппаратуры, необходимой для зажигания и стабилизации режима горения; большая чувствительность к изменению температуры окружающей среды (нормальный режим +18 - +25°С). При температуре +30 - +35°С эксплуатация ламп не допускается, так как могут перегореть дроссели, а это нарушает условия пожарной безопасности.

В настоящее время выпускают 5 типов люминесцентных ламп: дневные - ЛД; холодно-белые - ЛХД; белые - ЛБ; тёпло - белые - ЛТБ; с направленной цветопередачей - ЛДЦ.

При эксплуатации осветительных установок необходимо проводить регулярную их очистку от загрязнений (4-12 раз в год в зависимости от запыленности производственного помещения), своевременную замену перегоревших ламп, систематический ремонт элементов светильника. Проверка уровня освещенности в контрольных точках помещения или на отдельных рабочих местах должна производиться не реже 1 раза в 3 месяца (в год). Основным прибором для измерения освещенности является фотоэлектрический люксметр (Ю-116; Ю-117 и др), способом оценки является сравнение замеренных уровней с допустимыми уровнями.

4. Значение света для человека и основные зрительные функции

Солнечный свет, действуя на человека через зрительный анализатор, оказывает влияние на физиологические процессы в организме, изменяет обмен веществ, общий тонус, ритм сна. При облучении кожи в организме происходит ряд фото-химических реакций (к примеру –образование витамина Д), которые вызывают сложные превращения в тканях и оказывают большое влияние на обмен веществ. Недостаточность естественного освещения или его отсутствие нарушает возможность прохождения указанных реакций, что отражается на здоровье человека (рахит, замедленное и неполноценное развитие). Оно приводит к сильному напряжению глаз, быстрой утомляемости, близорукости, снижению качества работы, увеличению брака. Слишком яркое освещение раздражает сетчатку глаза, ослепляет, глаза быстро устают, растёт производственный травматизм.

Достаточное освещение положительно воздействует на организм человека и выполнение производственных заданий. Оно уменьшает количество несчастных случаев и повышает производительность труда до 15%. Неправильное освещение может быть причиной зрительного утомления, снижения умственной работоспособности, увеличению числа ошибок в производственных процессах, аварий и несчастных случаев, развитию таких заболеваний как близорукость и преждевременная старческая дальнозоркость (пресбиопия).