Естественная и искусственная освещенность помещений

Освещение – это использование световой энергии солнца и искусственных источников света для обеспечения зрительного восприятия.

Выделяют естественное, искусственное и совмещенное (недостаток естественного света компенсируется искусственным) освещение.

Естественное освещение обязательно предусматривается в помещениях для длительного пребывания людей (кухни и комнаты жилых домов, школы, ДДУ, ЛПУ), совмещенное и искусственное – только в тех помещениях, где это требуется условиями технологии.

Инсоляционный режим и естественное освещение помещений обусловлены интенсивностью и продолжительностью дневного освещения и зависят от:

• климатических условий местности,
• системы застройки,
• ориентации окон по сторонам горизонта,
• затенения окон соседними домами, деревьями,
• от количества, размеров, конфигурации, конструкции и расположения окон, толщины оконных рам,
• планирования помещений, в частности их глубины,
• качества и чистоты стекла, плотности занавесок, штор, жалюзи,
• цвета и отражающей способности потолка, стен и т.п.

Естественное и искусственное освещение помещений оценивается освещенностью - плотностью светового потока на освещаемой поверхности.

За единицу освещенности принят люкс (лк) - освещенность поверхности площадью 1 м², перпендикулярной к направлению светового потока интенсивностью 1 люмен (лм), при равномерном на ней распределении.

Люмен - единица светового потока, излучаемого точечным источником с силой света 1 кандела (кд) в телесном углу 1 стерадиан.

Кандела - единица силы света, излучаемого из площади 1/600000 м² разреза полного излучателя (специального эталона) при температуре твердения платины (2042"К) и давлении 101325 Па.

Естественное освещение помещений. Гигиеническая оценка естественного освещения помещений осуществляется светотехническими (инструментальными) и геометрическими (расчетными) методами.

Основным светотехническим показателем естественного освещения помещений, который учитывает большинство внешних и внутренних факторов, которые влияют на уровень освещения, является коэффициент естественной освещенности (КЕО) - процентное отношение естественной освещенности горизонтальной поверхности в помещении (Еп) к одновременной освещенности рассеянным светом небосклона под открытым небом (Ео на той же горизонтали с защитой от прямых солнечных лучей):

КЕО= Еп *100

Ео

Фактический КЕО вычисляют по формуле после измерения внешней и внутренней освещенности с помощью объективных люксметров.

Люксметр состоит из селенового фотоэлемента, который присоединен к гальванометру. Принцип действия прибора основан на явлении фотоэффекта: при падении световых лучей на фотоэлемент в селене возникает поток электронов, который образовывает фототок в цепи, силу которого измеряют гальванометром.

Люксметр Ю-116 (рис. 6) имеет две градуированные в люксах шкалы: верхнюю на 100, нижнюю на 30 делений. С целью расширения диапазона измерений люксметр укомплектован 4 насадками к фотоэлементу. Полусферическая насадка из белой светорассеивательной пластмассы (К), которая используется лишь вместе с одной из трех плоских насадок (М, Р, Т). При применении объединений насадок КМ, КР или КТ световой поток, который попадает на фотоэлемент, ослабляется соответственно в 10, 100 или 1000 раз, а верхняя граница диапазона измерений расширяется в такое же количество раз. В зависимости от функционального назначения помещений фактический КЕО определяют на полу или на рабочей поверхности или на условно-рабочей поверхности - горизонтальной плоскости, расположенной на высоте 0,8 м от пола. В помещениях с односторонним освещением определяют минимальное значение КЕО в точках с наиболее плохим просвещением на расстоянии 1 м от внутренних стен; при двустороннем освещении - по средней линии помещения.

Рис. 6. Люксметр Ю-116:

1- фотоэлемент; 2 - гальванометр; 3 - полусферическая насадка К; 4 - насадки М, Р,Т; 5 - корректор.

Люксметр-яркомер «Аргус-12» предназначен для измерения освещенности, создаваемой естественным светом и различными источниками искусственного освещения в диапазоне от 0,1 до 200000 лк и яркости самосветящихся объектов в диапазоне 1-200000 кд/м² в спектральном диапазоне от 0,38 до 0,80 мкм.

Принцип работы прибора основан на преобразовании светового потока, создаваемого протяженными объектами, в непрерывный электрический сигнал, пропорциональный освещенности светового потока, который затем преобразуется аналого-цифровым преобразователем в цифровой код, индицируемый на цифровом табло индикаторного блока. В измерительной головке установлен первичный преобразователь излучения – полупроводниковый кремниевый фотодиод с системой светофильтров, формирующих спектральную чувствительность, соответствующую кривой видности. На передней панели индикаторного блока прибора размещен переключатель пределов измерений от 1 до 200000 и в нижнем правом углу размещен переключатель измерений освещенности или яркости, соответственно LxbCd/m².

Коэффициент естественной освещенности в жилых и общественных помещениях нормируется с учетом их назначения, характера и точности работы, которая выполняется, соответственно СНиПу П-4-79 "Естественная и искусственная освещенность. Нормы проектирования". Нормы КЕО в ІІІ поясе светового климата для помещений, где выполняется точная работа, должны быть не ниже 1,5-2%, средней и малой точности - 0,5-1%, грубая работа - 0,3%, для вспомогательных помещений - 0,1-0,2% при оптимальной ориентации домов и минимальной продолжительности инсоляции их фасадов прямыми солнечными лучами. В частности, норма КЕО для жилья (комнаты, кухни) составляет 0,5% на уровне пола.

Геометрические методы оценки естественной освещенности помещений используются при невозможности определения КЕО, и дают возможность лишь ориентировочно судить об уровне освещенности. Эти методы предусматривают вычисление светового коэффициента (СК), угла падения световых лучей на рабочую поверхность (УП), угла отверстия (УО), коэффициента углубления помещения (КУП) и коэффициента затенения окон домами напротив (КЗ).

Световой коэффициент - это отношение площади застекленной поверхности окон (без рам) к площади пола. Результат вычислений записывают в виде простой дроби, в числителе которой всегда стоит единица. В помещениях, где выполняют точную работу, СК должен составлять 1/2-1/4, средней точности - 1/6-1/8, в жилых помещениях - 1/8-1/10, во вспомогательных, складских - 1/10-1/14.

Углом падения световых лучей называют угол между горизонтальной линией, проведенной от центра рабочего места к окну, и линией из той же точки на поверхности стола к верхнему краю окна (рис. 7).

Рис. 7. Углы освещения: α - угол падения; β - угол затенения; γ - угол отверстия; А - рабочее место.

Угол падения ищут таким образом. Измеряют высоту рабочего стола, на стене возле окна отмечают найденную высоту С и определяют расстояние от этой точки по горизонтали к центру рабочего места АС и по вертикали к верхнему краю окна ВС. Отрезки горизонтальной и вертикальной линий наносят на бумагу в уменьшенном масштабе и крайние точки соединяют диагональю АВ. Угол САВ, что лежит напротив вертикали ВС, и есть углом падения α. Его можно вычислить с помощью транспортира или таблицы натуральных тангенсов (табл. 5), зная, что тангенс α равняется отношению вертикального отрезка ВС к горизонтального АС. Угол падения световых лучей на рабочее место должен составлять не менее 27°.

Табл.5.

Тангенс α	α	Тангенс α	α	Тангенс α	α	Тангенс α	α	Тангенс α	α	Тангенс α	α
0,0175		0,1944		0,3839		0,6009		0,8693		1,4826
0,0349		0,2126		0,4040		0,6249		0,9004		1,6003
0,0524		0,2309		0,4245		0,6494		0,9325		1,732
0,0699		0,2493		0,4452		0,6745		0,9657		1,881
0,0875		0,2679		0,4663		0,7002		1,0000		2,050
0,1051		0,2867		0,4877		0,7265		1,0355		2,246
0,1228		0,3057		0,5095		0,7536		1,1106		2,475
0,1405		0,3249		0,5317		0,7813		1,1918		2,747
0,1584		0,3443		0,5543		0,8098		1,2799		3,078
0,1763		0,3640		0,5774		0,8391		1,3764		3,487

Угол отверстия представляет собой угол между прямой, проведенной от центра рабочего места к верхнему внешнему краю окна, и прямой из той же точки на поверхности стола к верхней точке затеняющего объекта (дома, дерева, горы, и т.п.). Этот угол характеризует границы небосвода, который непосредственно освещает исследуемое место. Чем больше видимый из окна участок неба, тем лучше освещение.

Для определения угла отверстия проводят мысленную прямую от точки на поверхности стола к высочайшей точке затеняющего объекта и отмечают на стекле окна точку Д, через которую эта линия проходит. Угол САД называется углом затенения. Его также вычисляют с помощью транспортира или табл. 1.

Отнимая от угла падения α угол затенения β, находят угол отверстия γ. Угол отверстия не должен быть менее 5°.

Коэффициент углубления помещения - отношение его глубины (максимального расстояния внутренней стены от окон) к высоте верхнего края окна над полом. Для обеспечения при одностороннем освещении помещения угла падения световых лучей предельная глубина помещений ограничивается двойной высотой верхнего края окна над полом, а коэффициент углубления не должен превышать 2. В помещениях, где выполняемая работа не требует точности, допускается коэффициент углубления до 2,5.

Коэффициент затенения окон домами напротив - отношение расстояния между домами к высоте дома напротив. Минимальное расстояние между домами с целью создания удовлетворительных условий естественной освещенности должно составлять 2,5 высоты более высокого дома напротив при коэффициенте затенения не менее 2,5.

Несовершенство оценки естественного освещения с помощью упомянутых выше углов и коэффициентов состоит в том, что при их определении не берутся во внимание конфигурация, расположение, санитарное состояние и особенности застекления окон.

Искусственное освещение помещений. Гигиеническая оценка искусственного освещения помещений осуществляется инструментальными и расчетными методами.

Инструментальная оценка искусственного освещения проводится по уровню освещенности горизонтальной поверхности (пола, рабочего места, условно-рабочей поверхности в зависимости от назначения помещения) с помощью объективного люксметра. Измерение освещенности наилучшее осуществлять при включенных светильниках в вечернее время в начале осенне-зимнего сезона. Если определение проводится днем, то сначала измеряют освещенность, создаваемую совмещенным естественным и искусственным освещением, а потом при отключенном искусственном освещении. Разность между полученными данными составляет величину освещенности, создаваемую искусственным освещением.

Освещенность измеряют в 8-10 точках при площади помещения 15-20 м² и в 3-4 точках в помещениях меньшей площади, как под светильниками, так и в промежутках между ними. Из полученных данных вычисляют среднее значение искусственной освещенности. Искусственную освещенность при отсутствии люксметра определяют расчетными методами, в частности методом "ватт", который основан на зависимости средней горизонтальной освещенности от суммарного светового потока всех источников света и размеров помещений. При этом находят удельную мощность, то есть количество энергии в ваттах, которая приходится на единицу освещаемой площади, поскольку световой поток зависит от мощности источников света.

Сначала подсчитывают количество ламп в помещении и подытоживают их мощность. Полученную величину делят на площадь помещения и получают удельную мощность (Вт/м²). Далее вычисляют горизонтальную освещенность по формуле:

Е = P*В/К,

где Е - искомая горизонтальная освещенность, лк; Р - вычисленная удельная мощность проектированной или эксплуатируемой осветительной системы, Вт/м²; В - освещенность, создаваемая лампой накаливания определенной мощности при удельной затрате энергии 10 Вт/м² (определяется по табл.6); К - коэффициент запаса, который составляет для жилых и общественных сооружений 1,3.

Табл. 6.

Освещенность (лк) при затрате энергии 10 Вт/м2

Мощность электроламп	Напряжение, Вт
Прямой свет (1)	Отраженный свет (2)
	110-127		110-127
			16,5	19,5
	35,5
	39,5			26,5
	41,5		35,5	29,5

Таблица 7. Нормы общего искусственного освещения

Помещение	Наименьшая освещенность, лк
Люминисцентные лампы	Лампы накаливания
Комнаты и кухни жилых домов		-
Учебные классы		-
Кабинеты технического черчения		-
Школьные мастерские		-
Приемочные, групповые, игровые комнаты ДДУ		-
Читальные залы		-
Операционная, секционная
Родовая, перевязочная, процедурная
Предоперационная
Кабинеты хирургов, акушеров, гинекологов, педиатров, инфекционистов, стоматологов
Кабинеты функциональной диагностики	-
Рентгендиагностический кабинет	-
Палаты детских отделений для новорожденных, послеоперационные палаты, ПИТы
Другие палаты

При вычислении освещенности, которая создается люминесцентными лампами, считают, что удельная мощность 10 Вт/м² отвечает освещенности 100 лк.

Определенную инструментальным или расчетным методом искусственную освещенность сопоставляют с соответствующими гигиеническими нормами. Из-за низкой чувствительности зрения к свету люминесцентных ламп (так же, как и дневного) по сравнению с лампами накаливания освещенность от люминесцентных ламп должна быть в 2-3 раза выше.

Гигиеническое нормирование искусственной освещенности в помещениях разного функционального назначения осуществляется с учетом характера и точности работы.

При оценке искусственного освещения определяют его равномерность - путем измерения освещенности в нескольких точках исследуемой поверхности. Освещение считается равномерным, если отношение минимальной освещенности к максимальной на расстояния 0,75 м исследуемой поверхности не ниже 0,5, на расстоянии 5 м - не ниже 0,3.

Одновременно с количественной оценкой искусственного освещения проводится качественная его оценка, которая включает определение вида источника (лампы накаливания, люминесцентные), системы освещения (общее, местное, комбинированное), типы светильников (прямого, рассеянного, отраженного света), их количества, высоты подвеса и порядка расположения, мощности ламп, санитарного состояния светильников и т.п..

Для искусственного освещения помещений преимущество предоставляют люминесцентным лампам, которые характеризуются высокой экономичностью и светоотдачей, спектром излучения, которое приближается к дневному и облегчает различение цветов. Большая поверхность свечения уменьшает их яркость, которая предотвращает возникновение эффекта ослепления, обеспечивает равномерное освещение поверхностей, предотвращает нагревание помещения или рабочего места, даже если лампа висит низко.

Недостатком люминесцентных ламп является пульсация света вследствие питания их переменным током, который предопределяет стробоскопический эффект - множественное изображение предметов, которые движутся. Во избежание этого эффекта в помещениях, где происходит различение объектов, определяют коэффициент пульсации освещенности - выраженное в процентах отношения разности между максимальной и минимальной освещенностью за период ее колебаний к среднему значению освещенности за этот же период, который должен составлять для разных помещений 10-20 %.

Жилые и общественные помещения оборудуются светильниками общего и местного освещения.

Оценку светильников осуществляют по направлению, в котором распределяется световой поток, и защитному углу, который защищает глаза от ослепления, связанного с чрезмерной яркостью источников. С гигиенических позиций наиболее приемлемы светильники рассеянного света, которые равномерно освещают помещение и не создают резких теней в отличие от светильников прямого света. Светильники полностью отраженного света малоэкономичны и используются редко.

Защитный угол светильника - это угол между горизонталью, которая проходит через нить накаливания, и прямой, которая соединяет ее с противоположным краем нижней кромки светильника (рис. 8). С повышением защитного угла светильника возрастает способность его ограничивать чрезмерную яркость источника света. Для светильников, покрытых матовым стеклом, защитный угол составляет 90°.

Рис.8. Защитный угол светильника

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСВЕЩЕНИЯ НА ЗРИТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦ ИИ

Зрительные функции в значительной мере зависят от условий освещения. Динамика их изменений в зависимости от количественных и качественных характеристик освещения является важным критерием гигиенической оценки освещения помещений. Вместе с тем исследование зрительных функций служит основой для разработки гигиенических норм освещения, которые предусматривают создание оптимальных условий для работы глаз, обеспечивают их максимальную трудоспособность и предотвращают развитию зрительного утомления.

Недостаточное, чрезмерное или нерациональное освещение приводит к снижению остроты центрального и периферического зрения, функции цветного различения, ухудшение аккомодации и адаптации глаза и, как следствие, возникновение зрительного утомления.

Острота зрения (остроту различение) - способность глаза различать наименьшие детали объекта, характеризуется наименьшим углом, под которым две сопредельные точки воспринимаются как отдельные. Исследуют остроту зрения с помощью таблицы Головина-Сивцева. Таблица состоит из двух частей: левое - буквы НКИБ М Ш ЬІ, правое - кольца Ландольта в четырех позициях. Буквы и кольца расположенные в произвольном порядке в 12 строках. Размеры их (сверху вниз) отвечают остроте зрения 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,5; 2,0

С увеличением освещенности до 100-150 лк острота различения быстро возрастает, при дальнейшем увеличении освещенности ее рост замедляется.

Цветовое зрение или восприятие цветов, которое характеризует способность человека различать цвет видимых объектов и имеет большое значение при работе с цветными объектами и фоном, исследуется пигментными и спектральными методами. К первым принадлежат исследования с помощью таблиц, в частности распространенных полихроматических таблиц Рабкина, и тест-объектов, ко вторым - исследования с использованием аномалоскопов. Суть аномалоскопических исследований состоит в сравнении цвета двухцветных тестовых полей, одно из которых освещается монохроматическим желтым цветом, а второе, освещается красным и зеленым, и может менять цвет от чисто-красного к чисто-зеленому. Обследуемый должен подобрать путем оптического объединения красного и зеленого желтый цвет, который отвечает контрольному. Нормальное цветовое зрение дает возможность правильно подобрать цвет смешиванием красного и зеленого. С помощью этого метода определяют порог или остроту цветового зрения в отдельности для красного, зеленого и синего цвета.

Глаз наиболее чувствительный к желто-зеленому участку спектра, наименее чувствительный к фиолетовому излучению. При сумеречном освещении чувствительность к цветам искажается и уменьшается к нулю.

Под полем зрения, которое характеризует периферическое зрение, понимают пространство, которое одновременно воспринимается глазом при недвижимом взгляде и фиксированном положении головы. Инструментальные исследовательские приемы полей зрения с использованием периметров разных типов основаны на фиксации момента появления тест-объекта, который предлагается обследуемому на сферической поверхности или на плоскости. Границы полей зрения суживаются при зрительной усталости, вызванной выполнением напряженной зрительной работы в условиях недостаточной освещенности.

Аккомодация - способность глаза регулировать остроту зрения изменением преломления света в оптической системе глаза за счет кривизны хрусталика. В случае недостаточного освещения для усиления остроты зрения глаза приближают к исследуемому объекту, увеличивая при этом кривизну хрусталика. Аккомодация исследуется с помощью акомодометров (оптометров) путем проектирования изображения тест-объекта (буквы, цифры или кольца Ландольта) на сетчатку глазу. Тест-объект при фиксированной голове обследуемого устанавливают на расстоянии 5 см от глаза и медленно отодвигают, пока пациент не начнет различать и правильно называть знаки (ближняя точка ясного видения). Затем перед глазами обследуемого устанавливают линзу и продолжают отодвигать тест-объект, пока его знаки не перестают выразительно различаться (дальняя точка четкого видения). Объем аккомодации равняется разности между обратными значениями дальней и ближней точек четкого видения.

Адаптация - способность глаза уменьшать свою чувствительность во время перехода от низкой освещенности к высокой (световая адаптация) и увеличивать ее при переходе от высокой освещенности к низкой (темновая адаптация). Перенесение взгляда с яркого фона или объекта на менее яркий и назад приводит к частой переадапатации зрения и часто к зрительной усталости. Темповую адаптацию исследуют с помощью адаптометров путем построения графика изменения порога световой чувствительности во времени. После предшествующей 10-20-минутной адаптации к свету разной яркости определяют скорость темповой адаптации, а также остроту зрения при низкой освещенности и после ослепления ярким светом с использованием специальных тест-объектов, яркость которых поддается регулированию.

О развитии зрительной усталости свидетельствует ухудшение контрастной чувствительности - способности глаза воспринимать минимальную разность яркостей объекта и фона, которое исследуют специальными адаптометрами. Перед экраном адаптометра расположены два источника света с оптическими системами, в одной из которых есть непрозрачный тест-объект в виде вертикального штриха. Изменяя с помощью диафрагмы световой поток одного из источников, можно создать минимальную разность яркостей, при которой тест-объект становится невидимым. В процессе исследования определяют наименьшую разность яркостей исследуемых поверхностей, какую глаз способен различить.

Зрительная усталость способствует уменьшению стойкости четкого видения - отношении времени четкого видения деталей объекта к суммарному времени его рассматривания, которая связанная с разрушением и восстановлением зрительного пурпура. Обследуемый в течении 3 мин фиксирует взгляд на мелкой детали тест-объекта (разрыв в прямой, разрыв в кольце Ландольта). При этом деталь выглядит то ясно, то расплывчато, о чем обследуемый сигнализирует нажатием на кнопку регистрационного устройства.

Показателями зрительной усталости могут служить скорость зрительного восприятия (различения) - наименьший временной промежуток, в течение которого происходит различение деталей объекта; критическая частота мигания, которая определяется временем, в течение которого в зрительном анализаторе сохраняется изображение объекта, который исчез из поля зрения, а также данные электрофизиологических исследований глаза.

Дата добавления: 2015-08-02