где I - сила света, кд; а - 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.
Показатель освещенности (Е) характеризуется плотностью светового потока на единицу площади и выражается в люксах (лк). Освещенность в 1 лк соответствует отношению светового потока в 1 лм к площади поверхности в 1 м2:
Освещенность в 1 лк не позволяет выполнять большинство видов работ (для сравнения - освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет примерно 0,2 лк, а в солнечный день доходит до 100 000 лк).
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.
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 различаются по яркости); средний -0,2-0,5 (объект и фон заметно различаются по яркости) и большой - свыше 0,5 (объект и фон резко различаются по яркости).
Коэффициент отражения характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Он определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.
Показатель ослепленности (Р) - критерий оценки слепящего действия источников света, вычисляется по формуле
где V1 - видимость объекта различения при экранированном источнике света; V2 - видимость при разэкранирован-ном 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.
2.3.2 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, убивать патогенные организмы.
Естественное освещение производственных помещений может быть следующих видов (рис. 2.1):
¦ боковое (одно, двух- и многостороннее) - через окна в наружных стенах;
верхнее - через световые фонари в перекрытии или кровле;
комбинированное - через световые фонари и окна.
Рис. 2.1 Схема расположения световых проемов и освещения помещений: а - боковое одностороннее освещение (при b < 12 м); б - боковое двухстороннее (при b > 12 м); в - верхнее (при b > 5h); г - комбинированное
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 в настоящее время используются специальные светопрозрачные покрытия в кровле здания. Они могут выполняться в виде стеклоблоков, светопроз-рачных 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 помеще
ний нормируется величиной КЕО в зависимости от харак
тера зрительной работы (разряда зрительной работы) и ви
да освещения.
Нормативные значения КЕО для каждого разряда зрительной работы приведены в СНБ 2.04.05-98. 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.
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 I--III соответственно 10,7 и 5%.
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:
где S0 и Sф - площадь окон и фонарей соответственно, м2; Sn - площадь освещаемой поверхности (пола), м2; емин -нормированное минимальное значение КЕО для данного помещения при боковом освещении,%; еср - нормированное среднее значение КЕО при верхнем освещении,%; К -коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, (1,1-1,7); n0 и nф - соответственно световая характеристика окна и фонаря; k3 -- коэффициент запаса; т0 - 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).
В соответствии с СанПиН 9-94-98 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.
2.3.3 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 - 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.
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 СНБ 2.04.05-98.
При выполнении в помещениях работ разрядов I--III, IVa-IVB, Va 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
где п - 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.