3.2. Вибір норм освітленості робочих місць
Рівень освітленості на робочому місці визначається розрядом і підрозрядом зорової роботи, яка виконується. Розряд і підрозряд зорової роботи - величина об’єкта роботи, його контраст з фоном і яскравістю (додаток 2, табл. 8).
Всі роботи, які виконуються в промисловості СНиП поділяє на 8 розрядів; з них перші шість належать до робіт, пов’язаних з визначенням розміру деталей і з врахуванням розмірів об’єкта.
Якщо об’єкт розташований не далі ніж 0,5 м від очей, розряд вибирається за мінімальною шириною. При віддаленні об’єкта більш як на метр розряд вибирають, виходячи із співвідношення мінімальної ширини об’єкта до відстані до очей. Для робіт, де відстань об’єкта до ока знаходиться в межах 0,5-1 м, освітленість вибирають на ступінь вище порівняно з нормою для робіт з об’єктами, розташованими ближче 0,5 м.
Освітленість робочих місць, яка створюється світильниками загального освіт-лення при системі комбінованого освітлення, повинна становити 10 відсотків нормо-ваної освітленості, але не менше ніж 150 лк при освітленні люмінісцентними лампами і 50 лк при лампах розжарювання. При цьому освітленість від світильників загального освітлення більша від 500 лк при лампах люмінісцентних і 100 лк при лампах розжарювання дозволяється створювати лише при наявності відповідних розрахунків.
При освітленні приміщень без природного освітлення норма загального освітлення в системі комбінованого підвищується до 20 відсотків.
Дуже часто визначити розмір об’єкта і його контрасту з фоном неможливо, (наприклад, через малі розміри, розмитості контрасту з фоном, тощо), тоді експери-ментально визначають еквівалентні реальні об’єкти і контрасти.
Норми освітленості робочих поверхонь у виробничих, службових і допоміжних приміщеннях приміщеннях наведені в таблиці 8 (додаток 2) і регламентуються СНиП II-4-79.
У вищих навчальних закладах мінімальна нормована освітленість: в аудиторіях – 300 лк ; в обчислювальних центрах - 400 лк ; у коридорах, переходах, на сходових клітках – 50 лк.
3.3. Джерела штучного освітлення
Для штучного освітлення використовують лампи розжарювання і газорозрядні лампи.
Переваги ламп розжарювання: виготовлення їх в широкому асортименті, різної потужності (15-1500 Вт), напруги (12, 36, 42, 127, 220 В) і різних типів, в залежності від умов експлуатації; безпосереднє включення в електромережу, експлуатація при значних коливаннях напруги мережі, комплектність, тощо.
Недоліки ламп розжарювання : низька світлова віддача, перевага випромінювання в жовто-червоній частині спектра, обмеженний термін дії (1000 год), менш економічні.
Для освітлення виробничих приміщень рекомендується використовувати газорозрядні лампи (ГРЛ) високого та низького тиску.
ГРЛ високого тиску застосовуються у випадках, коли необхідна висока світлова віддача при компактності джерел світла та стійкості до умов зовнішнього середовища Серед цих типів ламп найчастіше використовуються :
дугові ртутні люмінесцентні (ДРЛ),
дугові ртутні з іодитами (ДРІ),
металогалогенні (МГЛ),
дугові натрієві трубчаті (ДнаТ),
дугові ксенонові трубчаті: з натуральним охолодженням (ДКсТ) та з водяним охолодженням (ДКсТВ).
Найбільш придатними з гігієнічної точки зору є ГРЛ низького тиску (люмінес-центні). До того ж вони більш економічні. Серійно випускають декілька типів таких ламп, які розрізняються спектральним складом світла.
Залежно від розподілу світлового потоку за спектром, люмінісцентні лампи поділяють на лампи денного (ЛД), білого (ЛБ), холодно-білого (ЛХБ), тепло-білого (ЛТБ) світла.
Лампи денного світла (ЛД) і денного світла з покращеною світловіддачею (ЛДЦ) мають голубоватий відтінок світіння, який по спектру найближчий до денного. В них переважають синє-фіолетова і жовто-зелена частини спектра, менша інтенсивність червоної частини. Термін експлуатації люмінесцентних ламп - до 10000 годин.
Перспективними є металогалогенні лампи типу МГЛ, які мають високу світловіддачу (до 100 лм/Вт) і значно кращий спектральний склад, ніж попередні, але термін служби їх значно менший (до 5000 год).
Типи та характеристики джерел штучного світла наведені у табл. 9, 10 (додаток 2).
Істотний недолік люмінесцентних ламп - значне коливання світлового потоку внаслідок малої інерції світіння люмінофора. Тому, при кожній зміні напруги в електричній мережі, світловий потік від однієї лампи знижується (до 50%). При цьому спотворюється сприйняття рухомих або обертових частин обладнання. Таке явище називається стробоскопічним ефектом і може бути причиною травматизму. Крім цього, пульсація світлового потоку несприятливо діє на центральну нервову систему, спричиняє втому та захворювання очей. Для зменшення коливань світлового потоку лампи необхідно під'єднувати до різних фаз або передбачати в двохлампових світильниках пускорегулюючі пристрої з випереджаючим запалюванням однієї лампи. Другий недолік - більш висока їх вартість порівняно з лампами розжарювання, а також висока вартість світильників (внаслідок наявної пускорегулюючої апаратури).
Світильники - це прилади ближньої дії, призначені для освітлення об'єктів, які знаходяться на відстані не більше 20-30 метрів. Вони складаються із джерела світла і освітлювальної арматури. Основним призначенням освітлювальної арматури є перерозподіл світлового потоку джерела світла. Крім цього, освітлювальна арматура виконує і інші важливі функції: захищає зір працюючого від надмірної яскравості джерела світла, захищає джерело світла від механічних пошкоджень і від дії навколишнього середовища, служить для кріплення джерела світла і провідників. Типи та розміри світильників наведені в табл.11 (додаток 2 ).
Освітлювальна арматура складається з корпуса, відбивача, розсіювача або за-хисного скла, ламповдержувача (патрона), пускорегулюючого пристрою і конструк-тивних вузлів кріплення деталей і самої арматури.
ГОСТ 13828-74 розподіляє світильники на групи в залежності від того, яку долю світлового потоку світильника складає потік нижньої півсфери. Світильники відно-сяться до класу прямого світла (П), якщо ця доля більше 80%, переважно прямого світла (Н), якщо вона складає 60-80%, розсіяного світла (Р) - 40-60%, переважно від-битого світла (В) - 20-40% і відбитого світла (О) - менше 20%.
Цей же ГОСТ встановлює сім типів кривих світла (додаток1, рис.7): концентро-вана (К), глибока (Г), косинусна (Д), напівширока (Л), широка (Ш), рівномірна (М), синусна (С). Основною ознакою, яка визначає тип кривої, є коефіцієнт Кф, тобто від-ношення максимальної сили світла світильника до середньої арифметичної для даної площини.
Для виробничих приміщень при необхідності створення освітленості в горизонтальній площині найбільш доцільні світильники прямого світла (класу П), а в приміщеннях із світлою стелею і стінами - світильники переважно прямого світла (класу Н). Чим вищі приміщення і більша нормована освітленість, тим більш концентровані криві світла повинні мати світильники. Для дуже високих приміщень найбільш вигідні світильники з концентрованою кривою типу К, і по мірі зменшення висоти - з кривими Г і Д.
В приміщеннях, де робочі поверхні знаходяться в довільно розміщених вертикальних площинах, використовуються світильники розсіяного світла (класу Р) з напівширокою (Л) або рівномірною (М) кривими сил світла. Якщо ж вертикально розміщені робочі поверхні знаходяться по одну сторону від ряду світильників (наприклад, збірні конвейєри автомобільних заводів), необхідно вибирати світильники спеціального одностороннього світлорозподіу або встановлювати світильники з кривими типу Г або Д в нахиленому положенні.
Основні світлотехнічні характеристики світильників: криві сили світла (криві розподілу освітленості), коефіцієнт корисної дії (ККД) і захисний кут.
В деяких виробничих приміщеннях характер зорових робіт вимагає створення достатньої освітленості від загального освітлення як в горизонтальній, так і в довільно орієнтованих нахилених і вертикальних площинах. При виборі світлорозподілу сві-тильників для таких приміщень необхідно враховувати, що відношення вертикальної освітленості до горизонтальної має бути мінімальним для кривих типів Г і Д, і є най-більш сприятливим для кривих типів М і Л.
Для освітлення адміністративно-конторських приміщень і лабораторій рекомен-дується використовувати світильники переважно прямого і розсіяного світла (класів Н, Р) з кривими світла Д і Л. Світильники переважно відбитого світла (класу В) і від-битого світла (класу О) в виробничих приміщеннях, як правило, не використовуються. Їх використовують в основному в установках архітектурного освітлення громадських будівель. Для внутрішнього освітлення практично не використовуються світильники з кривою Ш, які доцільні для зовнішнього освітлення.
В світильниках без розсіювання осліплююча дія джерела світла обмежується відбивачами.Ступінь захисту очей від дії яскравих частин джерела світла визначається захисним кутом світильника.Захисним кутом світильника називається плоский кут між горизонталлю і лінією, яка з'єднує нижній край відбивача і тіло розжарювання лампи (додаток 1, рис.8).
Величину захисного кута для симетричного світильника визначають за формулою:
,
(3.8)
де
- захисний кут, град.;
h - відстань від тіла розжарювання до рівня вихідного отвору, м;
R - радіус вихідного отвору світильника, м;
r-радіус кільця тіла розжарювання лампи, м (при розрахунку приймаємо 0,005 м.).
Для світильників з лампами без розсіювачів, нормами приведеними в (1, 2) визначено найменше значення захисного кута світильників 150.
В залежності від величини захисного кута світильника вибирається висота їх підвісу над підлогою або робочою поверхнею.
Важливою характеристикою економічності світильника служить величина його ККД. Перерозподіл світлового потоку джерела світла пов'язаний з його втратами через поглинання у відбивачі, розсіювачі і конструктивних частинах світильника. Тому під ККД світильника прийнято розуміти відношення світлового потоку, який вийшов із світильника, до світлового потоку джерела світла, розміщеного в світильнику:
, (3.9)
де Фсв - світловий потік світильника, лм;
Фл - номінальний світловий потік лампи, лм.
Якщо в світильнику розміщуються декілька ламп, то Фсв = ΣФл.
ККД світильника залежить в основному від світлотехнічних характеристик матеріалів, з яких він виготовлений. Підвищення коефіцієнта відбиття світла і коефіцієнта пропускання світла розсіювача підвищує коефіцієнт корисної дії світильника. Дзеркальні світильники мають більш високий ККД, ніж дифузійні. На величину ККД впливає також конструкція світильника: наявність розсіювача і решіток, ступінь ущільнення, величина захисного кута (чим більший захисний кут, тим менший ККД). Кращі типи світильників, в залежності від конструкції, мають ККД близько 70-80 %).
За принципом перетворення електричної енергії в енергію світла джерела штучного освітлення поділяються на дві групи: теплові і газорозрядні.
До теплових джерел належать лампи розжарювання, а до газорозрядних – лампи люмінісцентні дугові, ртутні високого тиску, металогалогенні, натрієві та ксенонові.
При порівнянні джерел світла, які використовують у виробничих і службових приміщеннях, враховуються такі показники:
- світлова віддача, лм/Вт;
- термін горіння лампи, год;
- потужність лампи, Вт;
- колір (спектральний склад) випромінювання.
Крім вказаних показників мають значення також здатність ламп швидко загорятись, зменшення світлового потоку до кінця терміну горіння, вплив температури розжарювання спіралі на роботу ламп, вартість ламп, тощо.
Незважаючи на удосконалення ламп розжарювання, до цього часу не вдалося усунути деякі властиві їм недоліки, до яких належать: низька світлова віддача (7…22 лм/Вт), тобто лише близько 20 % енергії йде на світло, а решта на теплоту; невеликий термін експлуатації (1…2 тис.год); у спектрі переважають жовті та червоні промені, що значною мірою відрізняє їх спектральний склад від сонячного світла, спотворює сприймання кольору.
Світлова віддача газорозрядних ламп значно вища від ламп розжарювання і становить 50…120 лм/Вт, а термін екплуатації - 8…14 тис. год. Однак газорозрядні лампи також мають певні суттєві недоліки. Безінерційність випромінювання газо-розрядних ламп приводить до пульсації світлового потоку і появи так званого стробоскопічного ефекту, який виникає при накладанні частотних характеристик, об’єктів, які обертаються, і джерела світла. Тоді об’єкти сприймаються як нерухомі, що може призвести до нещасного випадку.
У випадку неможливості або техніко-економічної недоцільності використання газорозрядних ламп допускається використання ламп розжарювання.