Производственное освещение

Освещение –важнейший фактор создания нормальных условий труда, влияющий на состояние органов зрения, самочувствие человека, качество работы и работоспособность человека. Освещение может быть естественное, искусственное, совмещенное.

Излучение видимое –электромагнитное излучение, лежащее в диапазоне 400-750 нм. При избыточных уровнях энергии может представлять опасность для кожных покровов и органов зрения. Пульсации яркого света вызывают сужение полей зрения, оказывают негативное влияние на состояние зрительных функций, нервной системы, общую работоспособность.

Излучение инфракрасное (ИК) –диапазон энергии в инфракрасной области спектра ограничен длиной волн от 750 до 1000 нм, называют «тепловым» излучением, так как ИК от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. Наблюдается при работе у горячих печей с расплавленными материалами, а также при технологических процессах с применением электрической дуги. Для защиты используют удаление источников на безопасное для человека расстояние, ограждения, экраны и СИЗ (светофильтры для защиты глаз, спецодежда).

Излучение ультрафиолетовое (УФИ) – не видимое глазом электромагнитное излучение с длинной волны 100-400нм. Биологическое действие ультрафиолета (УФ) зависит от длины волны, различают диапазон (нм): А - от 400 до 320 (ближний); В – от 320 до 280 (средний загарный); С – от 280 до 100 (далекий коротковолновой или бактерицидный УФ). При прохождении солнечного света через земную атмосферу УФИ поглощается. Поверхности Земли достигает ближний УФ (A), и, в небольшой доле, средний (B). Излучение повышает тонус симпатико-адреналиновой системы, активирует защитные механизмы, повышает уровень неспецифического иммунитета, а также увеличивает секрецию ряда гормонов, способствует образованию гистамина, обладающего сосудорасширяющим действием, повышает проницаемость кожных сосудов, влияет на углеводный и белковый обмен веществ в организме, способствует выработке организмом витамина Д, укрепляющего костно-мышечную систему и обладающего антирахитным действием. Действие ультрафиолетового облучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи (загар) приводит к ожогам, способствует фотостарению, развитию меланомы, различных видов рака кожи. Вредно для глаз, вызывает типично радиационное поражение - ожог сетчатки.

Освещение естественное –освещение помещений светом неба через световые проемы в ограждающих конструкциях. Естественное освещение может быть боковое - через световые проемы в стенах или верхнее - через фонари или световые проемы в стенах в местах перепада высот. Боковое, в отличие от верхнего, не может обеспечить равномерность освещения на всю глубину помещения, но дает возможность связи с окружающей средой, создавая более благоприятные психологические условия. Это особенно важно для помещений с длительным пребыванием людей. Характеризуется коэффициентом естественной освещенности (КЕО) и неравномерностью освещения.

Освещение искусственное –создается источниками света и осветительными установками – светильниками, применяется при недостаточном естественном освещении или при его отсутствии. Может быть общим и комбинированным. Общее освещение наиболее благоприятно, т.к. способствует: наилучшему восприятию окружающей обстановки и ориентации в пространстве. Использование только местного освещения нецелесообразно, т.к.: обосабливает рабочее место, создавая ощущение угнетения, одиночества; создает неравномерную освещенность, напрягая органы зрения и нервную систему; может привести к травматизму из-за медленной адаптации глаза. Освещение характеризуется: освещенностью, световым потоком, силой света, яркостью, коэффициентом пульсации и др. Основным для расчета освещения на горизонтальной рабочей поверхности при равномерном расположении светильников является метод коэффициента использования светового потока. При локализованном и местном освещении горизонтальных и наклонных поверхностей применяют точечный метод. Приближенный расчет необходимого количества светильников выполняют методом расчета освещенности по удельной мощности.

Требования к производственному освещению: освещенность на рабочих обеспечивается в соответствии с характером зрительной работы; яркость на рабочей поверхности должна быть равномерной без резких теней, без блесткости; постоянство освещенности во времени за счет выбора соответствующих источников света и стабилизации напряжения; исключение стробоскопического эффекта, особенно при наличии оборудования с мелкими подвижными деталями; обеспечение правильной цветопередачи (где это необходимо: выставочные залы, мастерские художников, дизайнеров и т.п.) достигается использованием источников света с улучшенной цветопередачей: люминесцентных - ЛДЦ, ЛЕ и кварцевых галогенные, светодиодных ламп; электро-, взрыво- и пожаробезопасность за счет выбора соответствующих светильников; экономичность.

Гигиеническое нормирование освещения осуществляется: для видимого света, согласно СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» и СП 23-102-2003 «Естественное освещение жилых и общественных зданий», устанавливают минимальные значения коэффициента естественной освещенности, требуемой освещенности при искусственном освещении, величина которой зависит от величины объекта различения, коэффициента отражения фона, контраста объекта с фоном. ИК – излучения по СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»; УФИ – излучения по СН 4557-88 «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях».

Световой поток Ф –часть лучистого тепла, воспринимаемая человеком как свет. Измеряется в люменах.

Люмен –единица светового потока в СИ (лм). 1лм – световой поток, испускаемый точечным изотропным источником в телесном угле 1 стерадиан при силе света в 1 свечу.

Сила света I –пространственная плотность светового потока, измеряется в канделах.

Кандела –единица силы света в СИ. Обозначение: русское – кд, международное – с.К. 1 кд – сила света, испускаемого с площади 1/600 000 м2 сечения полного излучателя в перпендикулярном этому сечению направлении при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины (2042 К) при давлении 101325 Н/м2.

Освещённость Е –поверхностная плотность светового потока. Измеряется в люксах. Качество производственного освещения принято характеризовать требуемой освещённостью рабочих поверхностей и участков в зависимости от разряда зрительных работ (определяется наименьшим размером объекта различения), системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном.

Люкс –единица измерения освещённости. За 1 люкс (1лк) принята освещенность поверхности площадью 1м2 световым потоком 1лм.

Фон – поверхность, на которой происходит различение объекта. Характеризуется коэффициентом отражения фона r: где Фотр - отражённоый от поверхности световой поток; Фпад - падающий на неё световой поток. Если r> 0, 4 – фон считается светлым, при 0, 2< r< 0, 4 – фон средний и, если r< 0, 2, – фон тёмный.

Коэффициент пульсации kЕ – это критерий глубины колебаний освещённости в результате изменения во времени светового потока.

Контраст объекта различения с фоном k –определяют отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона k=(Lф –Lо /Lф). Контраст объекта с фоном считается большим при значениях k> 0, 5 (объект и фон резко различаются по яркости), средним при значениях k=0, 2…0, 5 (объект и фон заметно различаются по яркости), малым – при значениях k< 0, 2 (объект и фон мало различаются по яркости).

Яркость –отношение силы света, излучаемой в рассматриваемом направлении, к площади светящейся плоскости. Единица измерения яркости – кд/м2.

Лампа накаливания –источник света с излучателем в виде проволоки из тугоплавкого металла. Световая отдача 10-35 лм/Вт, срок службы от 5 до 1000 часов. Проста в изготовлении, надежна, не зависит от условий внешней среды, имеет малую пульсацию, но обладает преимущественно желто-красным спектром, не содержит в спектре ультрафиолетовых лучей, имеет малую световую отдачу, недолговечна.

Лампа кварцевая галогенная– разновидность лампы накаливания с йодным циклом. Наличие в колбе паров йода позволяет повысить температуру накала нити. Световая отдача увеличивается до 38 лм/Вт, срок службы достигает 2500 часов, спектр лампы приближается к естественному, улучшается цветопередача.

Лампа люминесцентная –газоразрядный источник света низкого давления. Световая отдача до 85 лм/Вт, срок службы более 10 000 часов. Основными недостатками газоразрядных ламп является пульсация светового потока, приводящая к стробоскопическому эффекту, длительный период разгорания, зависимость работоспособности от температуры окружающей среды, а также способность создавать радиопомехи, исключение которых требует специальных устройств. Люминесцентное освещение одинакового уровня с лампами накаливания воспринимается человеком, как сумеречное.При этом снижается настроение, производительность труда, повышается утомляемость. Поэтому при нормируемой освещенности ниже 500 лк освещение выполняют лампами накаливания или люминисцентными, но с освещеностью не ниже 500 лк.

Газоразрядные лампы высокого давления: дуговые ртутные, металлогалогенные, ксеноновые и натриевые лампы.

Дуговые ртутные лампы (ДРЛ)имеют высокую световую отдачу (до 55 лм/Вт), большой срок службы (10000 ч), компактны, некритичны к условиям окружающей среды (кроме очень низких температур), но в их спектре преобладают сине-зеленые лучи, цветопередача искажена, при включении долго разгораются (~7 минут), повторное зажигание после кратковременного перерыва в питании лампы возможно лишь после остывания лампы (~10 мин), требуют особых условий работы (только переменный ток, включение через балластный дроссель), имеют большую пульсацию и значительно уменьшают световой поток к концу службы.

Металлогалогенные лампы - характеризуются высокой световой отдачей (до 100 лм/Вт) и значительно лучшим спектральным составом света, но срок их службы существенно меньше, чем у ламп ДРЛ, а схема включения сложнее. Световой поток не зависит от температуры окружающей среды, но при низких температурах окружающей среды (до -50 °С) необходимо использовать специальные устройства зажигания.

Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ)- являются одной из самых эффективных групп источников видимого излучения: световая отдача (100 - 130 лм/Вт), незначительное снижение светового потока при длительном сроке службы, продолжительность работы – 10 -15 тыс. часов. Но желтый свет и искаженная цветопередача позволяют использовать их преимущественно для наружного освещения.

Ксеноновые лампы (ДКсТ): при низкой световой отдаче и ограниченном сроке службы отличаются наиболее близким к дневному спектром и большой единичной мощностью. Но внутри зданий не применяются из-за очень больших пульсаций светового потока, избытка в спектре ультрафиолетовых лучей и сложности схемы зажигания

Светодиодные лампы на базе светодиодов отличаются низким энергопотреблением, высокой устойчивостью к механическому воздействию, отсутствием мерцания, ядовитых составляющих, нечувствительностью к низким и очень низким температурам, безопасностью (работают при низких напряжениях), в их спектре отсутствуют УФ и ИК излучения, срок службы до 45000 часов. Светодио́ д или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава полупроводника.

Стробоскопический эффект –искажение зрительного восприятия. В мелькающем свете при совпадении частоты пульсации источника света и обрабатываемых изделий вместо одного предмета видны несколько, искажается скорость и направление движения, что может привести к травматизму.

Метод коэффициента использования светового потока. При этом методе расчета искусственного освещения учитывается, как световой поток источников света, так и отраженный от потолка, стен и других поверхностей световой поток. При расчете необходимый световой поток одной лампы определяется по формуле: где Еmin - минимальная нормированная освещенность, лк; k - коэффициент запаса; S - освещаемая площадь, м2; Z - коэффициент минимальной освещенности (коэффициент неравномерности освещения); N - число светильников; n - число ламп в светильнике; - коэффициент использования светового потока в долях единицы.

Точечный метод используется для расчета локализованного и местного освещения горизонтальных и наклонных поверхностей, когда отраженным светом можно пренебречь. Для расчета используют формулу: где a - угол между нормалью к рабочей поверхности и направлениям светового потока на источник; hp – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.

Метод расчета освещенности по удельной мощностиявляется наиболее приближенным, основан на определении по светотехническим справочникам удельной мощности осветительной установки в зависимости от заданных параметров и числа светильников. Требуемую мощность подсчитывают по выражению: где Рл – мощность одной лампы, Вт; N – число светильников; Руд – удельная мощность, Вт/м2, при прожекторном освещении мощность прожекторной установки определяют по формуле: где Е – норма освещенности, лк; К – коэффициент запаса; 0, 25 – статический коэффициент. Требуемое количество прожекторов определяют по формуле: где S – освещаемая площадь; Рл – мощность лампы.

Литература: [24, 33]

Вопросы для подготовки к тестированию:

1. Какие параметры определяют микроклимат в рабочей зоне?

2. Какие характеристики условий труда учитывают при выборе оптимальных параметров микроклимата?

3. Как осуществляется терморегуляция организма?

4. Что такое ТНС-индекс?

5. Какие документы осуществляют санитарно-гигиеническое нормирование?

6. Какие условия (охлаждающего или нагревающего) микроклимата характеризуют и нормируют ТНС-индексом?

7. При каких сочетания параметров микроклимата в холодное время года работы на открытом воздухе в Красноярске и прилегающих к нему районах должны быть остановлены?

8. Какие симптомы являются признаками гипотермии?

9. Какие симптомы являются признаками гипертермии?

10. Какие мероприятия способствуют защите работающих в условиях охлаждающего климата?

11. Какие мероприятия способствуют защите работающих в условиях нагревающего климата?

12. Какие средства коллективной защиты помогают поддерживать оптимальные микроклиматические условия в помещениях?

13. Какие требования предъявляют к освещению на рабочем месте?

14. Какой параметр световой среды должен быть обеспечен при расчете естественного освещения помещений?

15. Какие параметры световой среды должны быть обеспечены при расчете искусственного освещения на рабочем месте?

16. Какие условия работы учитывают при выборе уровня освещенности на рабочем месте?

17. Чем опасен стробоскопический эффект?

18. Какие источники света могут привести к стробоскопическому эффекту?

19. В спектре каких источников света имеется ультрафиолетовое излучение?

20. Какие источники искусственного освещения способствуют улучшенной цветопередаче?