Природне освітлення

Природне освітлення має важливе фізіолого-гігієнічне значення для працюючих. Воно сприятливо впливає на органи зору, стимулює фізіологічні процеси, підвищує обмін речовин та покращує розвиток організму в цілому. Сонячне випромінювання зігріває та знезаражує повітря, очищуючи його від збудників багатьох хвороб (наприклад, вірусу грипу). Окрім того, природне світло має і психологічну дію, створюючи в приміщенні для працівників відчуття безпосереднього зв'язку з довкіллям.

Природному освітленню властиві і недоліки: воно непостійне в різні періоди доби та року, в різну погоду; нерівномірно розподіляється по площі виробничого приміщення; при незадовільній його організації може викликати засліплення органів зору.

На рівень освітленості приміщення при природному освітленні впливають наступні чинники: світловий клімат; площа та орієнтація світлових отворів; ступінь чистоти скла в світлових отворах; пофарбування стін та стелі приміщення; глибина приміщення; наявність предметів, що заступають вікно як зсередини так і з зовні приміщення.

Оскільки природне освітлення непостійне впродовж дня, кількісна оцінка цього виду освітлення проводиться за відносним показником — коефіцієнтом природнього освітлення (КПО)

КПО=е=Е_вн/Е_зовн100%

деЕ_вн— освітленість в даній точці всередині приміщення, що створюється світлом неба (безпосереднім чи відбитим);

Е_зовн— освітленість горизонтальної поверхні, що створюється в той самий час ззовні світлом повністю відкритого небосхилу

Згідно з вимогами _{ДБН В.2.5-28-2006 «}Природне і штучне освітлення_» приміщення з постійним перебуванням людей повинно мати, як правило, природне освітлення. Без природного освітлення допускається проектування приміщень, які визначені державними будівельними нормами на проектування будинків і споруд, нормативними документами з будівельного проектування будинків і споруд окремих галузей промисловості, затвердженими в установленому порядку, а також приміщення, розміщення яких дозволено в підвальних поверхах будинків.

Природне освітлення поділяється на бокове, верхнє і комбіноване (верхнє і бокове).

Нормоване значення КПО, е_N, для будинків, розташованих в різних районах, слід визначати за формулою

е_N = е_н ^. m_N

де е_н - значення КПО за таблицями ДБН в залежності від розряду зорової роботи, контрасту та фону;

m_N - коефіцієнт світлового клімату за таблицею;

N- номер групи забезпеченості природним світлом за таблицею.

Світлові прорізи N	Орієнтація світлових прорізів за сторонами горизонту	Коефіцієнт світлового клімату, т
		Автономна республіка Крим, Одеська обл.	Решта території України
В зовнішніх стінах будинків	ПН	0,85	0,90
	ПНС, ПНЗ	0,85	0,90
	3, С	0,80	0,85
	ПДС, ПДЗ	0,80	0,85
	ПД	0,75	0,85
В прямокутних і трапецієподібних ліхтарях	ПН - ПД	0,80	0,80
	ПНС - ПДЗ ПДЗ - ПНЗ	0,75	0,80
	С - З	0,70	0,75
В ліхтарях типу "Шед"	ПН	0,80	0,80
В зенітних ліхтарях	—	0,70	0,80
Примітка. ПН - північ; ПНС - північ-схід; ПНЗ - північ-захід; С - схід; 3 - захід; ПН-ПД - північ-південь; С-3 - схід-захід; ПД - південь; ПДС - південь-схід; ПДЗ - південь-захід

Розрахунок природного освітлення полягає у визначенні площі світлових отворів (вікон, ліхтарів) у відповідності до Додатку Л ДБН.

У виробничих приміщеннях із зоровою роботою І-ІП розрядів слід використовувати суміщене освітлення.

ШТУЧНЕ ОСВІТЛЕННЯ

Штучне освітлення передбачається у всіх виробничих та побутових приміщеннях, де недостатньо природного світла, а також для освітлення приміщень в темний період доби. При організації штучного освітлення необхідно забезпечити сприятливі гігієнічні умови для зорової роботи і одночасно враховувати економічні показники.

Штучне освітлення поділяється на робоче, аварійне, охоронне, чергове.

Аварійне освітлення поділяється на освітлення безпеки і евакуаційне.

Штучне освітлення може бути двох систем – загальне, місцеве та комбіноване.

Система загального освітлення призначена для освітлення всього приміщення, вона може бути рівномірною та локалізова­ною. Загальне рівномірне освітлення встановлюють у цехах, де ви­конуються однотипні роботи невисокої точності по усій площі при­міщення при великій щільності робочих місць. Загальне локалізо­ване освітлення встановлюють на поточних лініях, при виконанні робіт, різноманітних за характером, на певних робочих місцях, при наявності стаціонарного затемнюючого обладнання, та якщо тре­ба створити спрямованість світлового потоку.

Місцеве освітлення призначається для освітлення тільки ро­бочих поверхонь, воно може бути стаціонарним (наприклад, для контролю за якістю продукції на поточних лініях) та переносним (для тимчасового збільшення освітленості окремих місць або зміни напрямку світлового потоку при огляді, контролі пара­метрів, ремонті).

Світильники місцевого освітлення повинні бути зручними у ко­ристуванні, а, головне, безпечними при експлуатації.

Категорично забороняється застосовувати лише місцеве освіт­лення, оскільки воно створює значну нерівномірність освітленос­ті, яка підвищує втомленість зору та призводить до розладу нер­вової системи. Таке освітлення на виробництві є допоміжним до загального.

Комбіноване освітлення складається з загального та місцево­го. Його передбачають для робіт І-VIII розрядів точності за зоро­вими параметрами, та коли необхідно створити концентроване ос­вітлення без утворення різких тіней.

Робоче освітлення слід передбачати для всіх приміщень будинків, а також ділянок відкритих просторів, призначених для роботи, проходу людей та руху транспорту.

Нормування штучного освітлення виробничих приміщень передбачає встановлення мінімально допустими величин освітленості виробничих та допоміжних приміщень, житлових та громадських будівель, територій виробничих підприємств, відкри­тих просторів та залізничних шляхів. Мінімальна освітленість встановлюється залежно від характеру зорової роботи за наймен­шим розміром об'єкта розрізнення, контрастом об'єкта з фоном і характеристикою фону. Згідно з нормами всі роботи в залежності від розміру об'єкта розрізнення поділяються на 8 розрядів, більшість з яких ділиться на 4 підрозряди (а, б, в, г) за характером фону та величиною кон­трасту об'єкта з фоном.

У Додатку К до ДБН наведені Нормовані показники освітлення основних приміщень в залежності від їх призначення

У розрахунку штучного освітлення для конкретних умов вироб­ництва виникає потреба дослідити існуючу освітлювальну установку або спроектувати нову для даного виду робіт. У першому випадку роз­раховують освітленість, яку повинна створити освітлювальна установ­ка, вимірюють дійсну освітленість та порівнюють її з нормованою. У другому випадку обирають систему освітлення, тип джерела світла, визначають нормовану освітленість І розраховують кількість світильників або ламп, які забезпечують нормовану освітленість.

Для цього застосовують методи: питомої потужності, коефіці­єнта використання світлового потоку і точковий.

Для цього застосовують методи: питомої потужності, коефіці­єнта використання світлового потоку і точковий.

1. Метод питомої потужності - найбільш простий, але є при­ близним (орієнтовним) методом розрахунку. Він базується на виз­ наченні за світлотехнічними довідниками питомої потужності ос­ вітлювальної установки, яка залежить від коефіцієнтів відбиття стелі, стін та підлоги приміщення і коефіцієнтів запасу для світиль­ ників з різними джерелами світла. Таблиці для визначення питомої потужності складені для різних показників освітленості та кое­ фіцієнтів, тому для розрахунку необхідно їх мати.

Знайдену в таблиці питому потужність перемножують на площу і отримують запальну необхідну потужність. Поділивши загальну по­тужність на кількість ламп, одержують потужність однієї лампи і, на­впаки, поділивши на потужність однієї лампи - одержують їх кількість

2. Метод світлового потоку призначений для розрахунку загального рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь. Цей метод дозволяє врахувати як прямий світловий потік, так і відбитий від стін та стелі.

3. Точковий метод призначений для розрахунку локалізованого та комбінованого освітлення, а також освітлення похилих площин.

Витяг з ДБН

Характе­ристика зорової роботи	Наймен­ший або еквіва­лентний розмір об'єкта розріз­нення, мм	Розряд зоро­вої роботи	Під-роз-ряд зоро­вої робо­ти	Контраст об'єкта з фоном	Характе­ристика фону	Штучне освітлення					Природне освітлення		Суміщене освітлення
						Освітленість, лк			сукупність нормованих величин показника осліпленості і коефіцієнта пульсації		КПО, ен, %
						при системі комбінованого освітлення		при системі загаль­ного освіт­лення			при верхньому або комбі­нованому освітленні	при боковому освітленні	при верхньому або комбі­нованому освітленні	при боковому освітленні
						всього	ут. ч. від загального		Ρ	Кп, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Найвищої точності	Менше 0,15	І	а	Малий	Темний	5000 4500	500 500	—	20 10	10 10	—	—	6,0	2,0
			б	Малий Середній	Середній Темний	4000 3500	400 400	1200 1000	20 10	10 10
			в	Малий Середній Великий	Світлий Середній Темний	2500 2000	300 200	750 600	20 10	10 10
			г	Середній Великий Великий	Світлий Світлий Середній	1500 1250	200 200	400 300	20 10	10 10

Таблиця K.I - Нормовані показники освітлення основних приміщень громадських, житлових, допоміжних будинків(Витяг)

Приміщення	Площина (Г - горизон­тальна, В - верти­кальна), нормування освітленості і КПО, висота площини над підлогою, м	Розряд ι підрозряд зорової роботи	Штучне освітлення					Природне освітлення		Сумісне освітлення
			Освітленість робочих поверхонь, лк		цилінд­рична освітле­ність, лк	показник диском­форту, не більше	коефіцієнт пульсації, %, не більше	КПО ен , %		КПО ен , %
			при комбіно­ваному освітленні	при загальному освітленні				при верхньому або комбі­нованому освітленні	при боковому освітленні	при верхньому або комбі­нованому освітленні	при боковому освітленні
1. Кабінети й робочі кімнати	Г-0,8	Б-1	400/200	300	—	40	15	3,0	1,0	1,8	0,6

Головними джерелами світла для промислового освітлення є лампи розжарювання та газорозрядні лампи різноманітних типів. Кожен із типів ламп має свої недоліки та переваги.

Лампи розжа­рювання (ЛР) належать до джерел світла теплового випроміню­вання, їх світлова віддача складає 10... 15 лм/Вт. Вони створюють безперервний спектр випромінювання, який найбільш багатий жовтими та червоними (тобто інфрачервоними) променями та бідніший у зоні синіх та зелених спектрів випромінювання, ніж спектр природнього світла неба, що погіршує розрізнення ко­льорів. У цих ламп низький коефіцієнт корисної дії, малий термін служби (до 1000 годин), висока температура на поверхні колби (250...300 °С). Водночас вони мають деякі переваги: широкий діапазон потужностей і типів, порівняно з газорозрядними лам­пами, незалежність експлуатації від навколишнього середо­вища (вологості, запиленості і т. д.), простота світильників та компактність.

Останнім часом набули поширення галоїдні лампи розжарювання з йодним циклом. Наявність в колбі лампи парів йоду дозволяє підвищити температуру розжарення нитки, тобто світлову віддачу лампи до 40 лм/Вт. Пари вольфраму, що випаровуються з нитки розжарення з’єднуються з йодом і знову осідають на вольфрамовій спіралі, запобігаючи розпиленню вольфрамової нитки та збільшуючи термін служби лампи до 3 тис. год. Спектр випромінювання галоїдної лампи більш близький до природного.

Окрім звичайних ламп розжарювання випускають також криптонові і біспіральні лампи. Криптонові лампи, наповнені інертним газом криптоном, мають підвищену світлову віддачу при однаковому, в порівнянні із звичайними лампами розжарювання, вжитку електроенергії. Біспіральні лампи мають товщу на вигляд нитку розжарення і є яскравішими, ніж звичайні лампочки.

Газорозрядні лампи (люмінесцентні, ртутні, високого тиску ду­гові типу ДРЛ та ін.) випромінюють світло, близьке до природного, поверхня колби цих ламп холодна, вони більш економні, дозво­ляють створювати високу освітленість. Такі лампи випускають­ся в асортименті. За спектром їх випромінювання передача ко­льорів має велике значення для промисловості, оскільки дає мож­ливість визначити дійсну якість продукції, здійснювати контроль сировини, напівфабрикатів та готових виробів. Люмінесцентні лампи в 2,5...3 рази економніші від ламп розжарювання, пра­цюють протягом 5-10 тис. годин, їх світловіддача становить 30...80 лм/Вт.

Основною перевагою газорозрядних ламп перед лампами озжарювання є велика світлова віддача (до 40…110 лм/Вт ). Термін служби – 8…12 тис.год. Газорозрядні лампи забезпечують світловий потік практично будь-якого спекру шляхом підбирання відповідним чином інертних газів, парів металу, люмінофору. За спекральним складом видного світла розрізняють лампи денного світла (ЛД), денного світла з покращеною передачею кольорів (ЛДЦ), холодного білого (ЛХБ), теплого білого (ЛТБ) та білого (ЛБ) кольорів. Основним недоліком газорозрядних ламп є пульсація світлового потоку, що може зумовити винекнення стробоскопічного ефекту, котрий полягає у спотворенні зорового сприйняття. До недоліків цих ламп можна віднести також тривалий час розгорання., необхідність застосування спеціальних пускових пристроїв, котрі полегшують запалювання ламп, залежність працездатності відж температури оточуючого середовища. Газорозрядні лампи можуть створювати радіоперешкоди, запобігання котрим вимагає використання спеціальних пристроїв.

Ослаблення пульсації досягається підключенням паралельно працюючих ламп на різні фази трифазної мережі або застосуванням високочастотного поста­чання освітлювальної установки.

Компактні люмінесцентні лампи під стандартні патрони E27 і E14 з вбудованим баластом, що дозволяє використовувати їх у звичайних світильниках замість ламп розжарювання. Перевагою компактних ламп є стійкість до механічних ушкоджень і невеликі розміри. Цокольні гнізда для таких ламп дуже прості для монтажу в звичайні світильники, термін служби таких ламп складає від 6000 до 15000 годин.

Лампи дугові ртутні високого тиску ДРЛ. Лампи високого тиску наймасовішого вжитку використовуються в світильниках зовнішнього і внутрішнього освітлення. Працюють із стандартними пускорегулювальними апаратами (баластами) для ртутних ламп високого тиску, мають вібро – та ударостійку конструкцію і високий світловий потік.

Лампи натрієві високого тиску Маючи високу світловидатність, лампи ДНаТ є зручними для внутрішнього і зовнішнього освітлення, де не потрібна висока якість перенесення кольорів. Завдяки тривалому терміну служби і стабільному світловому потоку, даний тип джерел світла є найефективнішим на сьогодення.

Лампи живляться завдяки пускорегулювальній апаратурі (ПРА) та імпульсним запалювальним пристроям (ИЗУ) від мережі змінного струму напругою 220В і частотою 50ГЦ

Найекономічнішими і довговічнішими джерелами світла на сьогодні є світлодіоди-LED і світильники на їх основі. Сучасні технології вивели ці напівпровідникові прилади з розряду індикаторних в розряд освiтлювальних. Мізерне споживання електроенергії і тривалий термін служби ( 35000-100000 годин) – основні переваги світлодіодів . Важливі так само високий ККД, в найближчий час в серію підуть світлодіоди у яких світловидатність досягає 100лм/ватт,широчайша колірна гамма,можливiсть живитись від різних джерел живлення,а також нульові експлуатаційні витрати т.ч.«поставив і забув».

Світлодіодні технології продовжують бурхливо розвиватися, перейшовши кордон, що відокремлює їх від джерел світла, які застосовуються для загального функціонального освітлення. Все більше різновидів світлотехнічних LED виробів таких, наприклад, як лінійні лампи типу T8(що використовуються замість люмінесцентних ламп денного світла) анонсуються на ринку світлотехніки.

В даний час ефективність світлодіодів, придатних для цілей функціонального освітлення, досягла 90Лм/Вт, при ефективності люмінесцентних ламп 50-100Лм/Вт (згідно з даними Департаменту енергоефективності та відновлювальної енергії Міністерства енергетики США (EERE)– див. Табл.).

Різниця в показниках ефективності люмінесцентних джерел світла обумовлена не тільки типом самої лампи, але і застосуванням різних типів пускорегулюючої апаратури (стартерів, баластів), втрати на яких варіюються в досить великих межах. Крім великого зростання ефективності, світлодіоди відрізняються збільшеним терміном служби, зменшеним енергоспоживанням і відсутністю хімічно небезпечних речовин (ртуті, важких металів, фосфоровмісних субстанцій, тощо) При цьому кожні 6 місяців виробники світлодіодів анонсують нову генерацію цього напівпровідникового джерела світла

Загальні характеристики	Типові значення ефективності світлового потоку, Лм/Вт (залежить від типу і споживаної потужності лампи)
Лампи розжарювання	10-18
Галогенні	15-20
КЛЛ – компактні люмінесцентні лампи (включаючи баласт)	35-60
Лінійні люмінесцентні лампи (включаючи баласт)	50-100
Метало-галогенні (включаючи баласт)	50-90
Світлодіоди, >4000 K (включаючи драйвер)	60-92*
* Станом на першу половину 2009р.

Світильник — це світловий прилад, що складається із джерела світла (лампи) та освітлювальної арматури. Освітлювальна арматура перерозподіляє світловий потік лампи в просторі, або перетворює його властивості (змінює спектральний склад випромінювання), захищає очі працівника від засліплюючої дії ламп. Окрім того, вона захищає джерело світла від впливу оточуючого пожежо-та вибухонебезпечного, хімічно-активного середовища, механічних ушкоджень, пилу, бруду, атмосферних опадів.

Світильники відрізняються цілою низкою світлотехнічних та конструктивних характеристик.

Основними світлотехнічними характеристиками світильників є: світлорозподілення, крива сили світла, коефіцієнт корисної дії та захисний кут.