Глава 5. Освещение производственных помещений

5.1. Влияние цветосветового климата на безопасность труда

Рациональное освещение рабочих мест является одним из элементов благоприятных условий труда. Неправильное и недостаточное освещение может приводить к возникновению опасных и вредных производственных факторов на производстве. Наиболее комфортные условия труда обеспечиваются только естественным солнечным светом. Недостаточное освещение вызывает зрительный дискомфорт, выражающийся в ощущении неудобства или  напряженности. Длительное пребывание в условиях зрительного дискомфорта приводит к отвлечению внимания, уменьшению сосредоточенности, зрительному и общему утомлению. Кроме создания зрительного комфорта свет оказывает на человека психологическое, физиологическое и эстетическое воздействие.

Свет – один из важнейших элементов организации пространства и главный посредник между человеком и окружающим его миром. Неудовлетворительная освещенность в рабочей зоне может являться причиной снижения производительности и качества труда, получения травм.

Для создания оптимальных условий зрительной работы расчетные характеристики системы освещения должны быть увязаны с цветовым окружением. Так, при светлой окраске интерьера благодаря увеличению количества отраженного света уровень освещенности повышается на 20- 50% (при той же мощности источников света), резкость теней уменьшается, яркостной контраст между светильниками и поверхностями, на которых они размещаются, снижается, световые потоки равномерно распределяются по помещению.

Если интерьер окрашен в темные тона, то для создания хорошей освещенности необходимо использовать более мощные источники света, т.к. темные поверхности поглощают значительную часть светового потока. В результате создаются контрастные светотени, утомляющие глаза. Причиной утомляемости может быть также чрезмерная яркость поверхностей окружающих конструкций. Блестящие поверхности образуют световые блики, которые могут вызывать временное ослепление.

При чрезмерной яркости источников света и окружающих предметов появляются головные боли, резь в глазах, расстройство зрения. Неравномерность освещения и разная яркость окружающих предметов приводят к частой переадаптации глаз во время работы, и, как следствие, к быстрому утомлению органов зрения. Поэтому хорошо освещенные поверхности, находящиеся в поле зрения, лучше окрашивать в светлые тона, коэффициент отражения которых находился бы в пределах 30-60%.

Известно, что полное отсутствие оттенков в помещении, наличие только белого  и черного также утомляет зрение, как и множество ярких цветов. Поэтому, прежде чем проектировать цветовое оформление помещения, необходимо знать вид деятельности, который будет в нем осуществляться. И только после этого для каждого конкретного помещения определяется одна из цветовых гамм (А, Б, В,).

Цветовая гамма А содержит возбуждающие цвета (в основном красные) и используется в тех помещениях, где необходимо взбодрить человека, восполнить дефицит эмоций, двигательной активности.

Гамма Б включает в свой состав тонизирующие цвета – оранжевый, желтый, травяные и лиственные оттенки зеленого  и применяется там, где не требуется духовно воздействовать на человека, но нужно добиться максимальной его работоспособности, деловой активности.

Гамму В представляют успокаивающие цвета – синий, зелено-голубой, голубой. В эти цвета следует оформлять деловые помещения (кабинеты администрации, приемные, вестибюли).

Цветом можно также сбалансировать некоторые недостатки помещения, например, избыток теплоты компенсируют синий и голубой цвета; в холодных помещениях желательно присутствие теплой гаммы цветов; белый цвет рекомендуется для помещений с избыточной влажностью; более насыщенные и контрастные цвета нужны для пыльных помещений, т.к. пыль «съедает» цвет, делает его мягче; в многолюдных помещениях желательна спокойная гамма цветов, способствующая снижению утомляемости. Запахи также можно нейтрализовать цветом, например, зеленый, синий, голубой с белым и черным приглушают сладкие запахи, горькие нейтрализуются теплой цветовой гаммой, очень неприятный запах «тонет» в белом, светло-голубом, светло-сером.

Рациональной считают такую цветовую окраску, которая позволяет обеспечить: гармоническое единство производственного помещения и оборудования; снизить утомляемость глаз работающих; сократить время адаптации зрения; исключить отблески от окрашенных поверхностей при естественном и искусственном освещении. Это позволяет создать оптимальный зрительный комфорт, что способствует повышению работоспособности и безопасности труда.

Цветовая окраска используется также для повышения безопасности эксплуатации потенциально опасного оборудования – трубопроводов, баллонов, открытых частей электроустановок, ограждений, а также знаков безопасности.

В зависимости от спектрального состава светового потока, излучаемого источником света, цвета окружающих поверхностей воспринимаются по-разному. В связи с этим, при создании комфортного светоцветового климата в помещении наряду с правильным решением цветового окружения большое значение имеет правильный выбор источников света.

Необходимая освещенность может быть достигнута за счет регулирования светового потока источника освещения, включения и выключения части ламп в осветительных приборах, изменения спектрального состава света, применения осветительных приборов подвижной конструкции, позволяющей изменять направление светового потока.

 

5.2. Основные светотехнические понятия и определения

Для гигиенической оценки освещенности используются качественные и количественные светотехнические показатели, принятые в физике.

К основным количественным показателям относятся лучистый и световой потоки, сила света, видность, освещенность, коэффициент отражения и яркость. К качественным показателям следует отнести фон, видимость, контраст.

Видимое излучение – участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм, воспринимаемый человеческим глазом.

Лучистый поток (Ф) – это мощность лучистой энергии электромагнитного поля в оптическом диапазоне волн и измеряется в ваттах.

Световой поток (F). Видимое излучение, оцениваемое по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз, называется световым излучением, а мощность такого излучения – световым потоком. За единицу светового потока принят люмен (лм), который имеет размерность кандела ´ стерадиан (кд´ср).

Видность (В) – отношение светового потока к лучистому. Максимальная видность В_макс при длине волны 554 нм составляет 683 лм/ Вт. Видность излучения характеризует чувствительность глаза человека к различным составляющим светового спектра.

Сила света (J). Обычно источники света излучают световой поток неодинаково в различных направлениях. Для оценки светового потока в определенном направлении используется понятие силы света, которая представляет собой отношение светового потока к телесному углу

 ,

где Ф – световой поток, лм; w – телесный угол (угол с площадью круга на поверхности сферы, равной квадрату радиуса данной сферы), стерадиан, (ср).

За единицу силы света принимается кандела (кд), которая равна 1 лм/ср. Кандела является основной светотехнической единицей, устанавливаемой по специальному эталону.

Оба приведенных показателя (световой поток и сила света) являются пространственными величинами.

 Видимость предмета человеческим глазом зависит от той части светового потока, которая, отражаясь от освещаемой поверхности, падает на сетчатку глаза.

Яркость поверхности (L) в данном направлении – это отношение силы света, излучаемого поверхностью в этом же направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. За величину яркости принят нит (нт), который имеет размерность 1 кд/м²:

,

где J – сила света, кд;  – угол между нормалью к светящейся поверхности и данным направлением, град; S – площадь, м².

         Яркость поверхности зависит от силы света, угла падения светового потока на плоскость, цвета поверхности и т.д.

Установки искусственного освещения имеют такие дополнительные характеристики, как степень слепящего действия источника света, пульсация, спектр света.

Освещенность (Е). Этот показатель характеризуется плотностью светового потока на единицу площади и выражается в люксах (лк). Световой поток в 1 лм на 1 м² плоской поверхности равен 1 лк:

.

Освещенность в 1 лк не позволяет выполнять большинство видов работ (для сравнения – освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет примерно 0,2лк, а в солнечный день доходит до 100000 лк).

Контраст объекта различения с фоном (К) характеризуется как процентное отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта различения и фона к яркости фона. Оценивается контраст как малый – до 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости); средний – 0,2-0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и большой – свыше 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости).

Коэффициент отражения (ρ) характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Он определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности более 0,4; средним – при коэффициенте отражения поверхности 0,2-0,4; темным – менее 0,2.

Показатель ослепленности (Р) – это критерий оценки слепящего действия источников света, вычисляется по формуле

                                        Р =1000 (V₁/V₂  - 1),

где V₁ – видимость объекта различения при экранированном источнике света; V₂ – видимость при разэкранированном источнике света.

Видимость V  –  величина, комплексно характеризующая зрительные условия работы. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном и др.

Следует отметить, что на глаз действуют совместно как качественная, так и количественная характеристики света, обеспечивающие определенную степень работоспособности человека.

 

5.3.  Естественное освещение, его нормирование и расчет

 

Для проведения большинства видов работ наиболее рациональным является естественный дневной свет, так как он обладает в отличие от искусственного биологической активностью, т.е. способен активизировать биохимические процессы в организме человека, тонизировать его, подавлять патогенные организмы.

Естественное освещение производственных помещений может быть следующих видов (рис. 5.1):

- боковое (одно, двух- и многостороннее) – через окна в наружных стенах;

- верхнее – через световые фонари в перекрытии или кровле;

- комбинированное – через световые фонари и окна.

Верхнее освещение используется главным образом в многопролетных зданиях, где с помощью бокового освещения удается осветить лишь прилегающие к наружным стенам участки производства.

Для освещения рабочих мест, удаленных от оконных световых проемов, а также для естественной вентиляции помещений цехов устраивают специальные фонари – остекленные надстройки покрытия.

В зависимости от поперечного профиля в производственных зданиях применяются световые (аэрационные и светоаэрационные) и зенитные фонари.

Кроме фонарей также используются специальные светопрозрачные покрытия в кровле здания. Они могут выполняться в виде стеклоблоков, светопрозрачных колпаков, линз и т. п.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны, как правило, обеспечиваться естественным освещением. Следует отметить, что естественное освещение имеет резкие колебания уровня освещенности, меняющегося в течение светового дня и по временам года, в зависимости от погодных условий и ряда других факторов.

Непостоянство естественного освещения во времени вызывает необходимость введения специального показателя – коэффициента естественной освещенности (КЕО). КЕО является величиной постоянной и в упрощенном виде представляет собой процентное отношение освещенности определенной точки помещения к одновременной освещенности точки, находящейся на горизонтальной плоскости вне помещения и освещенной рассеянным светом всего небосвода.

Естественное освещение производственных помещений нормируется величиной КЕО в зависимости от характера зрительной работы (разряда зрительной работы) и вида освещения.

Нормативные значения КЕО для каждого разряда зрительной работы приведены в ТКП 45-2.04-153-2009 «Естественное и искусственное освещение. Строительные нормы проектирования». Величина КЕО используется при расчетах величины световых проемов в проектируемых зданиях. Кроме того, он применяется в качестве оценки пригодности помещения для выполнения работ заданной точности.

В небольших помещениях при одностороннем боковом естественном освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, а при двустороннем боковом освещении – в точке по середине помещения. В крупногабаритных производственных помещениях при боковом освещении минимальное значение КЕО нормируется в точке, удаленной от световых проемов:

– на 1,5 высоты помещения для работ I-IV разрядов;

– на 2 высоты помещения для работ V-VII разрядов;

– на 3 высоты помещения для работ VIII разряда.

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

В производственных помещениях со зрительной работой разрядов I – III следует устраивать совмещенное освещение. Допустимо применение верхнего естественного освещения в многопролетных цехах, в которых работы выполняются в значительной части объема помещения на разных уровнях от пола и на различно ориентированных в пространстве рабочих поверхностях. При этом нормированные значения КЕО принимаются для разрядов 1-III соответственно 6 и 3%.

Расчет естественного освещения в производственном помещении заключается в определении требуемой площади боковых проемов (окон) или верхних фонарей, которая бы обеспечивала нормативную освещенность (величину КЕО) для выполнения определенного разряда зрительной работы. Для этого могут быть использованы следующие формулы:

- для расчета бокового освещения

S_о = S_пе_минКη_оk_з/100τ_оr₁;

- для расчета верхнего освещения

S_ф = S_пе_срη_фk_з/100τ_оr₂;

где S_о и S_ф – площадь окон и фонарей соответственно, м²;

S_п - площадь освещаемой поверхности (пола), м²;

е_мин – нормированное минимальное значение КЕО для данного помещения при боковом освещении, %;

е_ср – нормированное  среднее  значение  КЕО  при  верхнем освещении, %;

К – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, (1,1-1,7);

η_о и η_ф – соответственно световая характеристика окна и фонаря;

k_з – коэффициент запаса;

τ_о – общий коэффициент светопропускания, выбирается в пределах значений 0,2–0,6 в зависимости от вида помещений и их характеристики по условиям загрязнения воздуха, а также от типа переплетов и их остекления;

r₁ – коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при боковом освещении, (1,2–4);

r₂ – коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при верхнем освещении, (1,1–1,9).

Организация постоянных рабочих мест без естественного освещения, если это не определяется требованиями технологии, запрещается. Световые проемы не допускается загромождать производственным оборудованием, готовыми изделиями, полуфабрикатами и т.п. как внутри, так и вне зданий.

 

5.4. Искусственное освещение, его нормирование и расчет

 

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует. Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, дежурное и охранное.

Рабочее освещение – освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.

Аварийное освещение, в свою очередь, подразделяется на эвакуационное и освещение безопасности.

Эвакуационное освещение – освещение, предназначенное для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения. Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов и на ступенях лестниц: в помещениях – 0,5 лк, на открытых территориях – 0,2 лк.

Освещение безопасности (резервное освещение) – освещение, необходимое для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Оно предусматривается в случаях, когда отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов может вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительный сбой технологического процесса, нарушение работы объектов, обеспечивающих жизнедеятельность населения. Освещение безопасности должно обеспечивать на рабочих поверхностях наименьшую освещенность в размере 5% от рабочего, но не менее 2 лк внутри здания и 1 лк - на территории предприятия.

Дежурное освещение предназначено для освещения помещений в нерабочее время.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ территории предприятия, охраняемой в ночное время. При этом освещенность должна быть не менее 0,5 лк.

Локальное освещение  - это освещение части здания или сооружения, а также отдельных архитектурных элементов при отсутствии заливающего освещения.

Искусственное освещение обеспечивается системами общего или комбинированного освещения.

Общее освещение подразделяется на общее равномерное, которое устраивается без учета расположения рабочих мест, и общее локализованное, при котором размещение светильников связано с расположением оборудования и рабочих мест. При первом – высота подвески светильников, тип светильников, мощность ламп и т.д. принимаются одинаковыми, при втором – перечисленные характеристики могут быть различными.

Если по характеру выполняемой работы требуется усиленное освещение рабочего места, а общего освещения недостаточно, то в этом случае устраивается дополнительное местное освещение. Одновременное общее и местное освещение называется комбинированным.

При искусственном освещении рабочих мест нормируется минимальная освещенность рабочей поверхности в зависимости от разряда и подразряда выполняемой работы. Нормативные значения минимальной освещенности приведены в ТКП 45-2.04-153-2009.

При выполнении в помещениях работ разрядов I-III, IVа–IVв, Vа следует применять систему комбинированного освещения. Предусматривать систему общего освещения допускается при технической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения, что конкретизируется в отраслевых нормах освещения, согласованных с органами Государственного санитарного надзора.

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, должна составлять не менее 10% нормируемой для комбинированного освещения при тех источниках света, которые применяются для местного освещения. При этом освещенность должна быть не менее 200 лк при газоразрядных лампах и не менее 75 лк при лампах накаливания.

В помещениях без естественного света освещенность рабочей поверхности, создаваемую светильниками общего освещения в системе комбинированного, следует повышать на одну ступень. Отношение максимальной освещенности к минимальной не должно превышать для работ разрядов I-III при люминесцентных лампах 1,3; при других источниках света – 1,5; для работ разрядов IV–VII – 1,5 и 2,0 соответственно.

В производственных помещениях освещенность проходов и участков, где работа не производится, должна составлять не более 25% от нормируемой освещенности, создаваемой светильниками общего освещения, но не менее 30 лк при лампах накаливания.

Совмещенное освещение предполагает одновременное использование для освещения рабочих поверхностей в течение светового дня естественного и искусственного освещения. Оно применяется в помещениях, в которых выполняются работы разрядов I–III, а также в помещениях, где естественного освещения недостаточно, а фактический коэффициент естественной освещенности составляет 80% и менее от нормативного при боковом освещении, 50% и менее – при верхнем освещении. При совмещенном освещении используется система общего искусственного освещения. Освещенность рабочих поверхностей при совмещенном освещении должна быть не ниже нормативных значений соответствующего искусственного освещения.

Существует несколько методов расчета искусственного освещения – метод удельной мощности (метод ватт), точечный метод (метод изолюкс) и метод коэффициента использования.

Метод удельной мощности используется для ориентировочной оценки искусственного освещения в производственном помещении, а также для расчета аварийного освещения. Он применяется при условии оптимального размещения светильников в помещении.

Удельную мощность определяют по формуле

W = nP/S,

где n – число светильников;  Р – мощность лампы, Вт;

S – освещаемая площадь, м².

Значения удельной мощности приводятся в справочниках по светотехнике в зависимости от типа светильника, высоты его подвеса, площади пола и требуемой освещенности.

Так как точные данные зависимости освещенности от удельной мощности люминесцентных ламп отсутствуют, при их использовании можно применять следующие ориентировочные данные: освещенность в 100 лк соответствует удельной мощности 10 Вт/м², а в больших помещениях она несколько меньше, порядка 7 Вт/м².

Точечный метод используют, рассчитывая освещенность при равномерном распределении светильников разной мощности по помещению, а также при локализованном размещении светильников. Принцип расчета заключается в использовании графиков пространственных изолюкс условной горизонтальной освещенности, т. е. кривых одинаковой освещенности. Указанные графики позволяют определить условную относительную освещенность, т. е. освещенность, которая может создаваться светильником на заданной высоте подвеса с лампой в 1000 лм.

Для определения освещенности на горизонтальных рабочих поверхностях при равномерном распределении светильников с симметричной светоотдачей расчет может быть проведен методом коэффициента использования.

Расчет осветительных установок по этому методу с лампами накаливания производится по следующей формуле

F = ESKz / Nη;

для установок с люминесцентными лампами используется та же формула, но с учетом количества ламп в каждом светильнике

N = ESKz / Fnη;

где F – световой поток одной лампы, лм; Е – минимальная освещенность, лк;

S – площадь помещения, м²; К – коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности при эксплуатации (1,1-1,3); z – поправочный коэффициент светильника (для стандартных светильников 1,1-1,3); N – количество светильников, шт.; η – коэффициент использования осветительной установки, зависящий от типа светильников, индекса помещения, степени отражения света от стен, пола и потолка; n –количество ламп в светильнике (для люминесцентных ламп).

 

5.5. Характеристика источников света и светильников

 

В качестве источников света в современных осветительных установках используются лампы накаливания, галогенные и газоразрядные лампы.

В лампах накаливания свечение возникает при нагревании вольфрамовой нити накала до высокой температуры. Производятся различные типы ламп накаливания: вакуумные (НВ), газонаполненные (как правило, наполнителем является смесь аргона и азота), биспиральные (НБ), с криптоноксеноновым наполнением (НБК), зеркальные с диффузно отражающим слоем и др.

Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть. Недостатками их являются низкая световая отдача (от 7 до 22 лм/Вт) при большой яркости нити накала, высокая температура поверхности колбы лампы, низкий КПД (10-13%), ограниченный срок службы (от 1 до 2 тыс. ч). Лампы дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком окружающих предметов. Изменение напряжения в сети оказывает существенное влияние на срок службы и величину светового потока ламп накаливания (на каждые 5% изменения напряжения эти характеристики меняются на ±50% и ±1,5%соответственно). Лампы накаливания изготавливаются мощностью от 15 до 1500 Вт. В настоящее время многие страны принимают программы об отказе от ламп накаливания и переходе на другие энергосберегающие источники света. Например, конгресс США принял такое решение и с 2013г. лампы накаливания на территории страны не будут использоваться, что позволит сэкономить до 2/3 электроэнергии.

Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары того или иного галогена, например йода, что позволяет повысить температуру накала нити и практически исключить испарение вольфрама. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и более высокую светоотдачу (до 40 лм/Вт). Светильники с галогенными лампами дают яркий свет, обеспечивающий высокую цветопередачу.

Галогенные лампы накаливания с йодным циклом имеют лучший спектральный состав света и хорошие экономические характеристики и поэтому получают все большее распространение. Образующиеся при работе такой лампы пары вольфрама соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя ее распылению. В осветительных установках производственных зданий применяют лампы типа КГ 220-1000, КГ 220-1500, КГ 220-2000 мощностью до 2 кВт. Эти лампы отличаются большой стабильностью светового потока, который снижается к концу срока службы только на несколько процентов.

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрического разряда в парах и газах. На внутреннюю поверхность стеклянной трубки наносится тонкий слой люминофора, который преобразует ультрафиолетовое излучение газового электрического разряда в видимый свет. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давлений.

Люминесцентные лампы создают в помещениях искусственный свет, приближающийся по спектру к естественному, они более благоприятны для человека с гигиенической точки зрения.

Кроме того, такие лампы имеют высокую светоотдачу (до 110 лм/Вт), т.е. они  в  3-3,5  раза экономичнее ламп накаливания, и большой срок службы (до 14 000 ч). Свечение происходит со всей поверхности трубки, а, следовательно, яркость и слепящее действие люминесцентных ламп значительно ниже, чем ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы делает лампу относительно пожаробезопасной.

Однако газоразрядные лампы имеют свои недостатки: пульсация светового потока, вызывающая стробоскопический эффект (искажение зрительного восприятия объектов различения – вместо одного предмета видны изображения нескольких, а также искажаются направление и скорость движения, что повышает вероятность производственного травматизма и делает невозможным выполнение некоторых производственных операций); дорогостоящая и относительно сложная схема включения лампы в сеть, требующая регулирующих пусковых устройств (дроссели, стартеры); значительная отраженная блескость; чувствительность к колебаниям температуры окружающей среды (оптимальная температура 20-25 °С, повышение и понижение температуры вызывает снижение светового потока); чувствительность к колебаниям напряжения в сети (снижение напряжения в сети на 10-15% резко снижает световой поток либо гасит лампу).

От газоразрядных ламп можно получить световой поток практически в любой части спектра. Это достигается соответствующим подбором люминофора и состава инертных газов и паров металлов, в атмосфере которых происходит разряд.

В зависимости от состава люминофора и особенностей конструкции различают несколько типов ламп с разным спектральным составом света: лампы белого света (ЛБ), дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), тепло-белого света (ЛТБ), холодного света (ЛХБ) и др. Лампы ЛХБ, ЛД и особенно ЛДЦ используются в случаях, когда выполняемая работа требует высокого уровня цветоразличения.

В настоящее время  широко применяются энергосберегающие флуоресцентные лампы (ЭФЛ), представляющие собой трубку, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором и наполнена парами ртути  под низким давлением. В трубку с обоих концов впаяны электроды. При включении лампы в сеть в трубке образуется газовый разряд, генерирующий коротковолновое ультрафиолетовое излучение, при этом происходит возбуждение атомов люминофора, преобразующееся в видимое излучение.

В ТКП 45-2.04-153-2009 для производственных помещений рекомендуются следующие источники света (табл.5.1).

Таблица 5.1. Рекомендуемые источники света при системе общего освещения

 

Для освещения открытых пространств, территорий предприятий, улиц, высоких (более 6м) производственных помещений используются газоразрядные лампы высокого давления. К ним относятся дуговые ртутные люминесцентные лампы типа ДРЛ, галогенные лампы ДРИ (дуговые ртутные с йодидами), ксеноновые лампы сверхвысокого давления ДКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые), натриевые лампы ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые) и т.д. Эти лампы сосредоточивают в небольшом объеме значительную электрическую и световую мощность. Они выпускаются мощностью от 80 до 2000 Вт и могут эксплуатироваться при любой температуре окружающей среды. Их можно устанавливать в обычных светильниках взамен ламп накаливания.

Недостатком ламп типа ДРЛ является длительность разгорания (3-7 мин) при их включении. Этот недостаток отсутствует у ламп ДКсТ и ДНаТ.

В последнее время все шире начинают использоваться светоизлучающие диоды для дежурной подсветки панелей приборов, пультов управления, полов в коридорах. Они не боятся ударов, бросков тока, характеризуются низким энергопотреблением, в 100 раз меньшим, чем у соответствующих ламп накаливания, высоким сроком службы (около 10 лет), пожаробезопасны.

Качественные показатели освещения в производственных помещениях во многом определяются правильным выбором осветительных приборов, представляющих собой совокупность источников света и осветительной арматуры. Основное назначение последней заключается в перераспределении светового потока источников света в требуемых для освещения направлениях, механическом креплении источников света и подводе к ним электроэнергии, а также защите ламп, оптических и электрических элементов от воздействия окружающей среды. Осветительная арматура предохраняет источники света от загрязнения и механических повреждений и изолирует их от внешней среды. Осветительный прибор ближнего действия называется светильником, а дальнего – прожектором.

Основными светотехническими характеристиками светильников являются КПД, защитный угол и кривая силы света.

Условные обозначения светильников состоят из букв и цифр, характеризующие источник света, способ установки, назначение и другие показатели (рис. 5.2).

Рис. 5.2  Условные обозначения светильников

Климатическое исполнение светильников обозначается следующими буквами и предельной рабочей температурой: У – умеренный (от +45 до -50), УХЛ – умеренный и холодный (от +45 до -60 в зависимости от категории размещения), О – общеклиматическое исполнение (от +55 до -60), ХЛ – холодный (от +45 до -60), В – климатическое исполнение для всех районов на суше и на море, кроме районов с очень холодным климатом (от +55 до -60).

Светильники подбираются в зависимости от климатического исполнения, категории размещения электрооборудования по ГОСТ 15150, степени защиты персонала и оборудования по ГОСТ 14254, температуры воздуха и других условий эксплуатации.

Наиболее важной характеристикой светильников является КПД – отношение фактического светового потока светильника к световому потоку находящейся в нем лампы. Осветительная арматура поглощает часть светового потока, излучаемого источником, но благодаря рациональному перераспределению света в необходимом направлении увеличивается освещенность на рабочих местах.

Светораспределение светильника и установленной в нем лампы в различных направлениях неодинаково, поэтому для его характеристики используют кривую силы света светильника. Она представляет собой кривую, образуемую концами радиус-векторов, длина каждого из которых в определенном масштабе численно равняется силе света в данном направлении. В паспорте светильников в обязательном порядке приводится кривая силы света. Класс светильников по светораспределению представлен в табл. 5.2.

 

Таблица 5.2. Классификация светильников по светораспределению

Класс светильников по светораспределению		Доля светового потока, направляемого в нижнюю полусферу, от светового потока светильника, %
Обозначение	Наименование
П	Прямого света	Свыше 80
Н	Преимущественно прямого света	60-80
Р	Рассеянного света	40-60
В	Преимущественно отраженного света	20-40
О	Отраженного света	Менее 20

 

Устранение слепящего действия источника света обеспечивается конструкцией светильника и характеризуется защитным углом (α) – углом между горизонталью и линией, касательной к светящемуся телу лампы и краю отражателя (рис. 5.3). Величина защитного угла определяет высоту подвеса светильников.

В зависимости от распределения светового потока в пространстве, светильники подразделяют на пять основных классов: прямого, преимущественно прямого, рассеянного, преимущественно отраженного и отраженного света. Некоторые типы светильников показаны на рис. 5.4.

Светильники прямого света направляют не менее 80% светового потока в нижнюю полусферу. Наиболее распространенные светильники этой группы - «Универсаль», «Глубокоизлучатель» (зеркальный, эмалированный), «Широкоизлучатель», «Альфа» и др.

Светильники рассеянного света направляют в каждую полусферу от 40 до 60% светового потока. Они обеспечивают хорошую равномерность освещения при полном отсутствии теней; их устанавливают в помещениях со светлыми потолками и стенами (административных, конструкторских, читальных залах и др.). К этому классу относятся «Молочный шар», «Кольцевые» и др.

Светильники отраженного света посылают в верхнюю полусферу не менее 80% всего светового потока, обеспечивают мягкое освещение без резких теней. Их используют для освещения помещений общественного назначения. Как правило, для освещения производственных помещений они не используются.

По конструктивному исполнению светильники делятся на: открытые (лампа не отделена от внешней среды), защищенные (лампа отделена оболочкой, допускающей свободный проход воздуха), закрытые (оболочка защищает от проникновения внутрь крупной пыли), пыленепроницаемые (оболочка не допускает проникновения внутрь мелкодисперсной пыли), влагозащищенные, взрывозащищенные и взрывобезопасные.

К первым трем типам светильников относятся «Универсаль», УПМ-500, СХ-60, СХ-200, СХ-500 и др. – для химически активной окружающей среды; СПБ – пылебрызгозащитные;  ПУ-100, ПУ-200, ПВЛ-1, ПВЛ-6, ЛПП и др. – для сырых и пыльных помещений.

В настоящее время ОАО «Лидский завод электроизделий», Белорусское оптико-механическое объединение, ООО «Электрет»  и другие  производят высокоэффективные светильники для промышленных, общественных и жилых помещений. В частности, выпускаются светильники типов ФПО, ЛБО – для общественных помещений и для организации аварийного освещения; ЛПО – для учебных аудиторий; ЛПП, ЛСП, ЛВО – для производственных и общественных помещений; ЛБП-20 – для организации местного освещения и др.

Все светильники оснащаются люминесцентными лампами разного типа и различной мощности, а также электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА), позволяющим на 20%  повысить светоотдачу при одновременном снижении расхода электроэнергии по сравнению с дроссельным исполнением (на 30%). Наличие ЭПРА обеспечивает мгновенное включение ламп, ровное без мерцания освещение, не утомляющее зрение, отсутствие стробоскопического эффекта. Кроме того, увеличивается срок службы ламп на 20% и более.

Взрывозащищенные светильники устанавливают во взрывоопасных помещениях. Их производят преимущественно в двух исполнениях – взрывонепроницаемом (ВЗГ-300, ВЗГ-200М, ВЗГ-100, ВЗГ-60 и др.) и повышенной надежности против взрыва (НОБ-300, НЗБ-150, НОГЛ-80 и др.).

 

Контрольные вопросы

1.   Влияние цветосветового климата на работоспособность и безопасность труда

2.   Каковы основные задачи освещений на производстве?

3.   Какие существуют виды естественного освещения, и как оно может быть организовано в производственных помещениях?

4.   Как осуществляется нормирование естественного освещения и его расчет?

5.   Виды искусственного освещения, его нормирование и методы расчета?

6.   Каковы основные характеристики источников света?