Тема 7.2 ОСВІТЛЕННЯ ВИРОБНИЧИХ ПРИМІЩЕНЬ

План.

1. Значення виробничого освітлення та основні вимоги до нього.

2. Основні світлотехнічні поняття та одиниці

3. Види виробничого освітлення.

4. Джерела штучного освітлення.

5. Проектування та експлуатація систем виробничого освітлення.

1. Значення виробничого освітлення та основні вимоги до нього

Серед факторів зовнішнього середовища, що впливають на організм людини в процесі праці, світло займає одне з перших місць. Майже 90% всієї інформації про довкілля людина одержує через органи зору.

Світло впливає не лише на функцію органів зору, а й на діяльність організму в цілому. При поганому освітленні людина швидко втомлюється, працює менш продуктивно, зростає потенційна небезпека помилкових дій і нещасних випадків. Крім того, погане освітлення може призвести до професійних захворювань, наприклад робоча мнопія(короткозорість).

Освітлення виробничих приміщень характеризується кількісними та якісними показниками. До основних кількісних показників відносяться: світловий потік, сила світла, яскравість і освітленість; до якісних : фон, контраст між об’єктом і фоном, видимість. Всі ці величини є нормативними.

Для створення оптимальних умов зорової роботи слід враховувати не лише кількість та якість освітлення, а й кольорове оточення. Так, при світлому пофарбуванні інтер’єру завдяки збільшенню кількості відбитого світла рівень освітленості підвищується на 20-40%.

При надмірній яскравості джерел світла та оточуючих предметів може відбутись засліплення працівника. Нерівномірність освітлення та неоднакова яскравість оточуючих предметів призводять до частої переадаптації очей під час виконання роботи і , як наслідок цього – до швидкого втомлення органів зору.

Тому для виробничого освітлення ставляться слідуючи вимоги:

- створювати на робочій поверхні освітленість, що відповідає характеру зорової роботи і не є нижчою за встановлені норми;

- не повинно чинити засліплюючої дії як від самих джерел освітлення, так і від інших предметів, що знаходяться в полі зору;

- забезпечити достатню рівномірність та постійність рівня освітленості у виробничих приміщеннях, щоб уникнути частої переадаптації органів зору;

- не створювати на робочій поверхні різких та глибоких тіней (особливо рухомих);

- повинен бути достатній для розрізнення деталей контраст поверхонь, що освітлюються;

- не створювати небезпечних та шкідливих виробничих факторів(шум, теплові випромінювання, небезпечне ураження струмом, пожежо- та вибухонебезпека світильників);

- повинно бути надійним і простим в експлуатації, економічним та естетичним.

2. Основні світлотехнічні поняття та одиниці

Світлові випромінювання – це електромагнітні випромінювання певної частки оптичного діапазону. За довжиною хвилі оптичні випромінювання знаходяться в діапазоні довжини хвилі від 10 до 340000 нм. У цьому діапазоні видимі випромінювання займають незначну ділянку — діапазон від 380 до 760 нм. Таким чином, при однаковому енергетичному рівні оптичні випромінювання з довжиною хвилі 380-760 нм сприймаються органами зору людини, а за межами цього хвильового діапазону не сприймаються.

Основними поняттями системи світлотехнічних величин і одиниць є світловий потік, сила світла, освітленність і яскравість, фон (характерується коефіцієнтом відбиття (ρ), пропускання (τ) та поглинання (β)), яркісний контраст і видимість.

Світловий потік F ¾ це потік випромінювання, що оцінюється за його дією на людське око. За одиницю світлового потоку прийнято люмен (лм). Наприклад, лампа розжарювання потужністю 40 Вт створює світловий потік 415-460 лм, а люмінесцентна лампа ЛД 40 такої же потужності — 2340 лм.

Сила світла І ¾ просторова щільність світлового потоку, яка визначається відношенням світлового потоку F (лм) до тілесного кута w, у якому цей потік поширюється: І = F/w. За одиницю сили світла прийнято канделу (кд). Тілесний кут ¾ частина простору сфери, обмежена конусом, що спирається на поверхню сфери з вершиною у її центрі. За одиницю тілесного кута прийнято стерадіан (ср). Кут в 1 ср вирізає на поверхні сфери площину, рівну квадрату радіуса сфери. Кандела це сила світла еталонного джерела в перпендикулярному напрямку при температурі затвердіння платини 2046,65° К і тиску P=101325 Па.

Освітленість Е ¾ поверхнева щільність світлового потоку. При рівномірному розподілі світлового потоку F, перпендикулярного освітлюваній поверхні S, освітленість Е = F/S. Наприклад, освітленість поверхні у повний місяць — 0,2-0,3 лк, білої ночі 2-3 лк, опівдні (літо) — 68000–99000 лк.

Яскравість поверхні В ¾ поверхнева щільність сили світла, визначається як відношення сили світла І у даному напрямі до проекції поверхні, що світиться, на площину, перпендикулярну до напряму спостереження.
В = І/S×cos a, де a ¾ кут між нормаллю до поверхні і напрямом зору. За одиницю яскравості прийнято канделу на квадратний метр (кд/м² або ніт ). Наприклад, яскравість люмінесцентних ламп – 5×10³- 10⁵ кд/м², лампи розжарювання – 5,5×10⁶ кд/м². Око людини спроможне нормально функціонувати у діапазоні 10^-6–10⁴ кд/м². Осліплююча яскравість залежить від розміру поверхні, яка світиться, яскравості сигналу та рівня адаптації зору і має розбіг 6,4×10–15,9×10⁴ кд/м². Для ефективного бачення об‘єкту фонова яскравість повинна знаходитися у діапазоні 10-500 кд/м².

Коефіцієнти відбиття r, пропускання t та поглинання b поверхонь вимірюються у процентах або частках одиниці (r + t + b = 1): r = F_r/F; t = F_t/F; b = F_b/F, де F_r, F_t, F_b ¾ відповідно відбитий, поглинений та той, що пройшов через поверхню, світлові потоки; F – світловий потік, що падає на поверхню. Наприклад, коефіцієнт відбиття білої поверхні дорівнюється 0,8 – 0,75 , світло синьої – 0,55, коричневої – 0,23, чорної – 0,1 – 0,07.

Фон – поверхня, що безпосередньо прилягає до об`єкта. Він оцінюється коефіцієнтом відбиття. Фон вважають світлим при r>0,4, середнім ¾ при 0,4 ³r>0,2 та темним при r<0,2.

КонтрастK об`єкта спостереження та фону визначається різницею між їх яскравостями: К= (В<sub>о</sub> – В<sub>ф</sub>)/В<sub>ф</sub>, де В<sub>о</sub> та В<sub>ф</sub> ¾ відповідно яскравості об`єкта та фону. Контраст вважають великим при К>0,5, середнім при 0,2< K<0,5, малим при K < 0,2.

Видимість V характеризує здатність ока сприймати об’єкт. Видимість залежить від освітлення, розміру об’єкта розпізнавання, його яскравості, контрасту між об’єктом і фоном, тривалості експозиції: V = К/К_пор , де К — контраст між об’єктом і фоном; К_пор – пороговий контраст, тобто найменший контраст, що розрізняється оком за даних умов. Для нормального зорового сприйняття V повинна бути рівною 10–15.

Час зберігання зорового відчуття — 0,2-0,3 с. Сприйняття мерехтливого світла має специфічні особливості. Серія світлових імпульсів сприймається як безупинний сигнал, якщо інтервали між імпульсами порівняні з часом інерції зору. Критична частота мерехтіння дорівнює 15-70 Гц. Таким чином, для забезпечення стабільного зображення частота регенерації сигналу повинна бути не нижчою 70 Гц. Наприклад, у сучасних моніторах частота регенерації зображення складає 85 Гц і вище.

Для вимірювання рівнів освітленості на робочих поверхнях використовують люксметри (наприклад, Ю-116), які складаються з фотоелемента та увімкненого до нього міліамперметра. При надходженні світлового потоку на фотоелемент у колі приладу виникає фотострум, пропорційний світловому потоку, що падає. Шкала приладу градуюється в одиницях освітленості – люксах, що дає змогу за показаннями приладу оцінити освітленість поверхні.

3. Види виробничого освітлення

Залежно від джерела світла виробниче освітлення може бути: природним, що створюється прямими сонячними променями та розсіяним світлом небосхилу; штучним, що створюється електричними джерелами світла та суміщеним, при якому недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним.

Природне освітлення поділяється на: бокове (одно- або двостороннє), що здійснюється через світлові отвори(вікна) в зовнішніх стінах; верхнє, здійснюване через ліхтарі та отвори в дахах і перекриттях; комбіноване – поєднання верхнього та бокового 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 повітря знезаражує та зігріває повітря, очищуючи його від збудників багатьох хвороб. Але йому властиві і недоліки: воно непостійне в різні періоди доби та року, в різну погоду; нерівномірно розподіляється по площі виробничого приміщення; при незадовільній 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 зовні приміщення.

Оскільки природне освітлення непостійне протягом дня, кількісна оцінка цього виду освітлення проводиться за відносним показником – коефіцієнтом природнього освітлення (КПО):

КПО = Е_ВН · 100%

Е_ЗОВН

де Е_ВН – освітленість в даній точці всередині приміщення, що створюється світлом неба;

Е_ЗОВН – освітленість горизонтальної поверхні, що створюється в той самий час ззовні світлом повністю відкритого небосхилу.

Нормовані значення КПО визначаються “Будівельними нормами і правилами”

Розрахунок природного освітлення полягає у визначенні площі світлових отворів (вікон, ліхтарів) у відповідності з нормованим значенням КПО.

Штучне освітлення передбачається у всіх виробничих та побутових приміщення, де недостатньо природного світла, а також для освітлення приміщень в темний період доби. Може бути загальним або комбінованим.

Загальним називають освітлення, при якому світильники розміщуються у верхній зоні приміщення (не нижче 2,5м над підлогою) рівномірно або з врахуванням розташування робочих місць.

Комбіноване складається із загального та місцевого. Його доцільно використовувати при роботах високої точності, або коли потрібно створити певний напрямок світла.

Найменша освітленість робочих поверхонь у виробничих приміщеннях регламентується СниП ІІ-4-79 і визначається, в основному, характеристикою зорової роботи ( високої, середньої, малої точності і загальне спостереження). Також враховують розмір об’єкта розпізнавання і контраст об’єкта з фоном.

За функціональним призначенням штучне освітлення поділяється на: робоче, аварійне, евакуаційне, охоронне і чергове.

Робоче – для забезпечення виробничого процесу, переміщення людей, руху транспорту.

Аварійне – для продовження роботи у випадку раптового відключення робочого освітлення.

Евакуаційне – для забезпечення евакуації людей при аварійному відключенні робочого освітлення. Влаштовується в місцях, небезпечних для проходу людей.

Охоронне – влаштовується вздовж меж територій, які охороняються в нічний час спеціальним персоналом.

Чергове освітлення - передбачається в неробочий час.

4. Джерела штучного освітлення

В якості джерел штучного освітлення використовують лампи розжарювання та газорозрядні лампи.

Лампи розжарювання мають просту конструкцію, відносно низьку вартість, зручність експлуатації, широкий діапазон напруг. Недоліки: велика яскравість (засліплюючи дія), низька світлова віддача, відносно малий термін експлуатації, висока температура нагрівання ( до 140⁰ С), що робить їх пожежонебезпечними. Використовують їх, як правило, для місцевого освітлення та освітлення приміщень з тимчасовим перебуванням людей.

Газорозрядні лампи основною перевагою мають економічність. Світлова віддача в 3-5 раз вища від ламп розжарювання, температура нагрівання – 30-60⁰ С, довший термін експлуатації. Основні недоліки – пульсація світлового потоку, шум дроселів, відносно довге загорання, дороговизна.

Світильник – це світловий прилад, що складається з джерела світла(лампи) та освітлювальної арматури. Освітлювальна арматура перерозподіляє світловий потік лампи в просторі, захищає очі працівника від засліплюючої дії ламп. Крім того, вона захищає джерело світла від впливу оточуючого пожежо- та вибухонебезпечного, хімічно-активного середовища, механічних ушкоджень, пилу, бруду, атмосферних опадів.

5. Проектування та експлуатація систем виробничого освітлення.

При проектуванні штучного освітлення вибирають систему освітлення, тип джерела світла, тип світильників і їх потужність і кількість, визначають розташування світлових приладів в залежності від виду виробництва, об’єму приміщення, вимог санітарних норм та ін. показників.

Ретельний і регулярний догляд за устаткуванням природного та штучного освітлення має важливе значення для створення раціональних умов освітлення, а саме, — забезпечення потрібних величин освітленості без додаткових витрат електроенергії. В приладах з газорозрядними лампами необхідно слідкувати за належним станом схем вмикання та пускорегулюючих апаратів, про несправність яких свідчить значний шум дроселів та блимання світла. Терміни чищення світильників та віконного скла в залежності від рівня пилу та газів в повітряному середовищі передбачаються діючими нормами (для віконного скла від двох до чотирьох разів на рік; для світильників — від чотирьох до дванадцяти раз на рік). Своєчасно повинна проводитися заміна несправних ламп та ламп, що відпрацювали робочий строк. Після заміни ламп та чищення світильників необхідно перевіряти рівень освітленості в контрольних точках не рідше одного разу на рік. Фактично отримана освітленість повинна бути більшою або дорівнювати нормативній освітленості з урахуванням коефіцієнта запасу.

Основний прилад для вимірювання освітленості – люксметр.