Создание оптимальной световой среды

Системы производственного освещения и требования к ним. В производственных помещениях предусматривается естественное, искусственное и совмещенное освещение. Помещения с постоянным пре­быванием персонала должны иметь естественное освещение. При работе в темное время в производственных помещениях используют искусственное освещение. В случаях выполнения работ наивысшей точности применяют совмещенное освещение. В свою очередь, освещение естественное может быть в зависимости от расположения световых проемов (фонарей) боко­вым, верхним и комбинированным. Искусственное освещение бывает об­щим (при равномерном освещении помещения), локализованным (при рас­положении источников света с учетом размещения рабочих мест), комби­нированным (сочетание общего и местного освещения). Помимо этого, вы­деляют аварийное освещение (включаемое при внезапном отключении ра­бочего освещения). Аварийное освещение должно обеспечивать освещенность не менее 2 лк внутри здания.

В соответствии со строительными нормами и правилами СНиП 23-05-95 «Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение» освещение должно обеспечить: санитарные нормы освещенности на рабочих местах, равномерную яркость в поле зрения, отсутствие резких теней и блескости, постоянство освещенности по времени и правильность направления светового потока. Освещенность на рабочих местах и в производственных помещениях должна контролироваться не реже одного раза в год. Для измерения осве­щенности используется объективный люксметр. Принцип работы люксметра основан на измерении с помощью миллиам­перметра тока от фотоэлемента, на который падает световой поток. Откло­нение стрелки миллиамперметра пропорционально освещенности фото­элемента. Миллиамперметр проградуирован в люксах.

Фактическая освещенность в производственном помещении должна быть больше на 10 –15% или строго равна нормативной освещенности. При несоблюдении требований к освещению развивается утомление зрения, понижается общая работоспособность и производительность труда, возрастает количество брака и опасность производственного травматизма. Низкая освещенность способствует развитию близорукости. Изменения освещенности вызывают частую переадаптацию, ведущую к развитию утомления зрения. Блескость вызывает ослепленность, утомление зрения и может привести к несчаст­ным случаям.

При выборе источников искусственного освещения должны учиты­ваться их электрические, светотехнические, конструктивные, эксплуатаци­онные и экономические показатели. На практике используются два вида источников освещения: лампы накаливания и газоразрядные. Лампы нака­ливания просты по конструкции, обладают быстротой разгорания. Но све­товая отдача их (количество излучаемого света на единицу потребляемой мощности) низкая – 13-15 лм/вт; у галогенных – 20-30 лм/вт, но срок службы небольшой. Газоразрядные лампы имеют световую отдачу 80-85 лм/вт, а натриевые лампы 115-125 лм/вт и срок службы 15-20 тыс.часов, они могут обеспечить любой спектр. Недостатками газоразрядных ламп является необходимость специального пускорегулирующего аппарата, дли­тельное время разгорания, пульсация светового потока, неустойчивая рабо­та при температуре ниже 0°С. Спектр излучения люминесцентных ламп дискретный в отличие от сплошного спектра Солнечного излучения. Поэтому разработано несколько марок люминесцентных ламп, обеспечивающих цветовосприятие в той или иной степени соответствующее солнечному свету. Широко распространены лампы марок ЛБ – лампы белого света, ЛД – лампы дневного света, ЛХБ – лампы холодного белого света, ЛТБ – лампы теплого белого света. Наиболее приближаются к солнечному свету по цветопередаче лампы ЛДЦ – лампы дневного света с улучшенной цветопередачей и ЛЕ – лампы естественного света. После марки на лампе указывается цисловое значение потребляемой электрической мощности этой лампы в Вт, например ЛБ40, ЛДЦ80.

Для освещения производственных помещений используются светиль­ники, представляющие собой совокупность источника и арматуры. Назначением арматуры является перераспределение светового потока, защита работающих от ослепленности, а источника от загрязнения. Основ­ными характеристиками арматуры являются: кривая распределения силы света, защитный угол и коэффициент полезного действия. В зависимо­сти от светового потока, излучаемого светильником в нижнюю полусферу, различают светильники: прямого света (п), у которых световой поток, на­правленный в нижнюю сферу, составляет более 80%; преимущественно прямого света (Н) 60-80%; рассеянного света (Р) 40-60%; преимущественно отраженного света (В) 20-40%; отраженного света (О) менее 20 %. На рис. 15 показаны некоторые виды светильников.

Рис. 15. Виды светильников: 1 – " универсаль"; 2 – " глубокоизлучатель"; 3 – " люцетта"; 4 – " молочный шар"; 5 – взрывобезопасный типа ВЗГ; 6 – типа ОД; 7 – типа ПВЛП; 8 – щелевой световод: а) оптическая система; б) источник света; в) канал световода; г) щель; д) отражающее покрытие

По форме кривой распределения силы света в вертикальной плоскости светильники разделяют на семь классов Д, Л, Ш, М, С, Г, К (рис. 16).

Рис. 16. Кривые распределения силы света светильника: К – концентрированная; Г – глубокая; Д – косинусная; Л – полуширокая; Ш – широкая; М – равномерная; С - синусная

Защитный угол светильника характеризует угол, который обеспечи­вает светильник для защиты работающих от ослепленности источником (рис. 17).

Рис. 17. Защитный угол: а) создаваемый отражателем;

б) создаваемый экранирующей решеткой

Расчет искусственного освещения производственного помещения ведется в следующей последовательности.

1. Выбор типа источников света. В зависимости от конкретных усло­вий в производственном помещении (температура воздуха, особенности технологического процесса и его требований к освещению), а также свето­технических, электрических и других характеристик источников, выбира­ется нужный тип источников света.

2. Выбор системы освещения. При однородных рабочих местах, рав­номерном размещении оборудования в помещении принимается общее ос­вещение. Если оборудование громоздкое, рабочие места с разными требо­ваниями к освещению расположены неравномерно, то используется лока­лизованная система освещения. При высокой точности выполняемых ра­бот, наличии требования к направленности освещения применяется комби­нированная система (сочетание общего и местного освещения).

3. Выбор типа светильника. С учетом потребного распределения силы света, загрязненности воздуха, пожаровзрывоопасности воздуха в помеще­нии подбирается арматура.

4. Размещение светильников в помещении. Светильники с лампами накаливания можно располагать на потолочном перекрытии в шахматном порядке, по вершинам квадратных полей, рядами. Светильники с люминесцентными лампами располагают рядами. Схемы размещения светильников приведены на рис. 18.

Рис. 17. Схемы размещения светильников:
а) равномерное; б) шахматное; в) прямоугольное; г) рядами; д) параметры размещения светильника: Н – высота помещения; h – расчетная высота; h_p – высота рабочей поверхности над полом; h_c – расстояние светильника от перекрытия

При выборе схемы размещения светильников необходимо учитывать энергетические, экономические, светотехнические характеристики схем размещения. Так, высота подвеса h и расстояние между светильниками l связаны с экономическим показателем схемы размещения зависимо­стью . С помощью справочных таблиц выбирается целесообразная схема размещения светильников.

На основании принятой схемы размещения светильников определяет­ся их потребное количество.

5. Определение потребной освещенности рабочих мест. Нормирование освещенности производится в соответствии со СНиП 23-05-95, как это бы­ло изложено выше.

6. Расчет характеристик источника света. Для расчета общего равно­мерного освещения применяется метод коэффициента использования све­тового потока, а расчет освещенности общего локализованного и местного освещения производится с помощью точечного метода.

При расчете требуемого светового потока ис­точников света F методом коэффициента использования применяется формула:

,

где: Е_Н – нормативная освещенность, лк;

S – освещаемая площадь, м²;

Z – коэффициент допустимой неравномерности освещенности в пространстве ;

К – коэффициент запаса, учитывающий ухудшение характеристик ис­точников при эксплуатации;

N – число светильников;

η – коэффициент использования светового потока.

Коэффициент использования определяется по индексу помещения i_n и коэффициентам отражения потока, стен и пола по специальной таблице.

Индекс помещения рассчитывается по формуле.

,

где: а и b – длина и ширина помещения;

h – высота подвеса светильников.

В расчете освещенности точечным методом используется формула

(лк),

где: J_α – нормативная сила света на данную точку поверхности, кд;

r – расстояние от источника до точки поверхности, м;

α – угол, образованный нормалью к освещаемой поверхности и па­дающим на поверхности лучом (рис.19).

Рис. 19 К расчету освещенности точечным методом

Для ориентировочного расчета мощности потребного источника ис­пользуется метод удельных мощностей. Мощность источника определяется по формуле

,

где: Р – потребная удельная мощность осветительных приборов на единицу освещаемой поверхности, Вт/м²;

S – площадь освещаемой поверхности, м²;

N – принятое число светильников.

После определения характеристики потребного источника освещения подбирается стандартный источник. Его характеристика может иметь от­клонения в пределах от -10% до +20 % от расчетной.

Естественное освещение создается солнечным светом через световые проемы. Для определения потребных площадей световых проемов используют­ся зависимости:

для бокового освещения (площадь окон)

;

для верхнего освещения (площадь световых фонарей)

,

где: S_П – площадь пола, м;

е_Н – нормативное значение КЕО;

h_о, h_ф – световая характеристика соответственно окон и фонарей;

К – коэффициент учета затенения окон противоположными зданиями;

r₁, r₂ – коэффициенты, учитывающие повышение КЕО при боковом и верхнем освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения;

τ _о – общий коэффициент светопропускания светопроемов.

В основе расчета КЕО лежит зависимость его от прямого света небо­свода и света, отраженного от поверхностей зданий и помещений. Так, при боковом освещении

е_d = (Е_dq + E_здK)τ _оr₁,

где: Е_d, E_зд – геометрические ко­эффициенты освещенности от небосвода и противоположного здания;

q – коэффициент учета неравномерной яркости небосвода;

К – коэффициент учета относительной яркости противостоящего здания;

τ _о – коэффициент светопропускания световых проемов; коэффициент учета роста КЕО за счет отражения света от поверхностей помещения.

Геометрические коэффициенты освещенности определяются графически по методу Данилюка путем подсчета числа участников (секторов) небосвода, видимых в светопроеме в вертикальной и горизонтальной плоскости n₁, n₂ (рис.20).

КЕО определяется для характерных точек помещения. При односто­роннем боковом освещении принимается точка, расположенная на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов. При дву­стороннем боковом освещении определяется КЕО в точке посредине по­мещения.

Кроме того, применяются аварийное, эвакуационное, охранное, сигнальное освещение, а также специальное, например эритемное для помещений в районах Крайнего Севера.

Цветовое оформление оборудования и производственного помещения. В производственной среде цвет используется как средство информации и ориентации, как фактор психологического комфорта и как композиционное средство. Цвет оказывает влияние на работоспособность человека, на утомление, ориентировку, реакцию. Холодные цвета (голубой, зеленый, желтый) действуют успокаивающе на человека, теплые цвета (красный, оранжевый) действуют возбуждающе. Темные цвета оказывают угнетающее действие на психику.

Рис. 20 К определению числа участков небосвода видимых по высоте светового проема (а) и по его ширине (б)

При выборе цвета, цветовом оформлении интерьера нужно руководствоваться указаниями по рациональной цветовой отделке поверхностей производственных помещений и технологического оборудования ГОСТ 26568-85* и ГОСТ 12.4.026-76* ССБТ.

Цветовое решение интерьера характеризуется цветовой гаммой, цветовым контрастом, количеством цвета и коэффициентами отражения. Цветовая гамма – это совокупность цветов, принятая для цветового решения интерьера. Она может быть теплой, холодной и нейтральной. Для литейных, кузнечных, термических цехов целесообразна холодная цветовая гам­ма. Цветовой контраст – это мера различия цветов по их яркости и цвето­вому тону. Цветовой контраст может быть большим, средним и малым.

Количество цвета – это степень цветового ощущения, зависящая от цветового тона, насыщенности цвета объекта и фона, от соотношения их яркостей и угловых размеров.

При выборе цветового решения интерьеров нужно учитывать катего­рию работы, ее точность, санитарно-гигиенические условия. Значительная роль в интерьере принадлежит выбору коэффициентов отражения (Р) по­верхностей.

Потолки помещений окрашиваются в белый цвет или близкие к бело­му цвету. В светлые тона окрашиваются фермы, перекрытия. Нижняя часть стен окрашивается в спокойные тона (светло-зеленый, светло-синий). Ме­таллорежущие станки окрашиваются в светло-зеленый цвет, литейное обо­рудование в бежевый, термическое в серебристый, транспортные механиз­мы в зеленый.

Согласно ГОСТ ССБТ 12.4.026-76 " Цвета сигнальные", красный цвет используется для предупреждения о явной опасности, запрещении, жел­тый предупреждает об опасности, обращает внимание, зеленый цвет оз­начает предписание, безопасность, синий информацию. В желтый цвет ок­рашиваются тележки, электрокары, подъемные механизмы желтыми поло­сами на черном фоне, противопожарное оборудование – в красный цвет. В различные цвета окрашиваются трубопроводы, баллоны: воздуховоды в голубой, водопроводы для технической воды в черный, маслопроводы в коричневый, баллоны для кислорода в голубой, баллоны для углекислого газа в черный. Этим же ГОСТом введены знаки безопасности: запрещаю­щие – красный круг с белой полосой; предупреждающие – желтый тре­угольник с нанесенной на нем опасностью; предписывающие – зеленый круг, внутри которого помещен белый квадрат с предписывающей инфор­мацией; указательные – синий прямоугольник с белым квадратом в середи­не.