ОСНОВНЫЕ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важных факторов повышения безопасности труда является организация правильного освещения рабо­чих мест.

По материалам обследования, проведенного в производственных условиях, установле­но, что только за счет улучшения освещения может быть достигнуто повышение производи­тельности труда на 5 % и более. Рациональное устройство искусственного освещения на текстильных предприятиях способствует уменьшению брака продукции и сохранению работоспособности органов зре­ния работающих. При недостаточном или нерациональном освещении трудно различить опасные места и части оборудования, что может привести к несчастному случаю. Хорошее освещение содействует поддержанию чистоты и порядка в помещении, дает возможность производить любые работы в темное время суток с такой же интенсивностью, как и при ес­тественном дневном свете.

Видимая— область электромагнитного излучения. Наиболее важной Областью оптического спектра электромагнитных излучений является видимый свет (излучение с длиной волны от 0,38...0,4 до 0,75...0,78 мкм).Глаз воспринимает различные частоты света по разному, так если чувствительность глаза к лучам с длиной волны 0, 56мкм при­нять за единицу, то чувствительность к видимым лучам другой длиной волны выразится некоторой величиной, всегда меньшей единицы. Он обеспечивает зрительное восприятие, дающее около 90 % информации об окружающей среде, влияет на тонус центральной и периферийной нервной системы, на обмен веществ в организме, его иммунные и аллергические реакции, на работоспособность и самочувствие человека. Оптимальные параметры видимого света по интенсивности, спектральному составу и режиму освещения зависят от требо­ваний организма к условиям конкретной деятельности, а также от характера и интенсивности одновременно воздействующих других факторов среды—акустических, цветовых, пространственно-плани­ровочных и др.

Недостаточное освещение рабочего места затрудняет длительную работу, вызывает повышенное утомление и способствует развитию близорукости. Слишком низкие уровни освещенности вызывают апа­тию и сонливость, а в некоторых случаях способствуют развитию чувства тревоги. Длительное пребывание в условиях недостаточного освещения сопровождаются снижением интенсивности обмена ве­ществ в организме и ослаблением его реактивности. К таким же последствиям приводит длительное пребывание в световой среде с ограниченным спектральным составом света и монотонным режимом освещения.

Излишне яркий свет слепит, снижает зрительные функции, при­водит к перевозбуждению нервной системы, уменьшает работоспособ­ность, нарушает механизм сумеречного зрения. Воздействие чрезмерной яркости может вызывать фотоожоги глаз и кожи, кератиты, катаракты и другие нарушения.

 

ОСНОВНЫЕ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

Наиболее распространенным способом получения света является пользование излучения раскаленных тел. Световую среду формируют следующие составляющие:

Качественные показатели систем производственного освещения являются комплексными и определяют условия зрительной работы. К ним относятся:

Лучистый поток Ф — это мощность лучистой энергии электромаг­нитного поля в оптическом диапазоне волн, Вт.

Видимая лучистая энергия оценивается по световому ощущению и называется световым потоком F, который измеряется в люменах (лм).

Освещенность Е — плотность светового потока на освещаемой поверхности. Освещенность поверхности Е измеряется в люксах (лк) и представляет собой отноше­ние светового потока, равномерно падающего на поверхность, к величине этой поверхности, т.е.

d (1)

где dS - бесконечно малая поверхность, освещаемая световым потоком dF.

При неравномерном освещении поверхности освещенность будет меняться от точки к точке. Поэтому возникает необходимость определять плотность светового потока в заданном направлении. Эта пространственная плотность (густота) светового потока определяется силой света измеряемой в канделах (кд).

Световой поток F — это мощность световой энергии, оцениваемой по зрительному восприятию, т.е. величина F является не только физической, но и физиологической, лм.

Сила света J — пространственная объективная плотность светово­го потока в пределах телесного угла, (кд-кандела). Под силой света понимают отношение светового по­тока F к телесному углу - W, в котором он распространяется, т. е.

I=F/W или в точке dI=dF/dW

Если поместить точечный источник света и центр полого шара, радиус которого значи­тельно превышает размеры светящегося тела, то весь излучаемый световой поток будет рас­пределяться на внутренней поверхности шара. Выделим на шаровой поверхности бесконеч­но малую площадку dS, на которую падает световой поток dF, имеющий одинаковую плот­ность. Тогда световой поток dF, падающий на элементарную площадку, будет заключен внутри конуса, вершина которого расположена в центре, а основанием служит выбранный участок шаровой поверхности dS. Этот конус называется телесным углом, и величину его условно определяют отношением:

dW = dS cos /R²

где R - радиус шара;

dS - элементарная площадка, на которую опираются стороны телесного угла;

- угол, образованный между световым лучом и перпендикуляром к площадке dS.

dS =dW R²/cos (2)

Подставив в формулу (1) значение dS из формулы (2) получим:

dE= или E=

Так как cos 1, то освещенность будет максимальной в том случае, если лучи будут падать перпендикулярно к освещаемой поверхности ( = 0),

Е=I/R²

Т.е освещенность может быть определена как отношение силы света, по­сылаемого излучателем перпендикулярно освещаемой площади, к квадрату расстояния меж­ду ними.

При рассмотрении плоской поверхности ее видимость характеризуется яркостью.Яркость поверхности L_a в данном направлении и определяется из отношения силы света dI_a, излучаемой поверхностью dS в этом направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, пер­пендикулярную данному направлению: Яр­кость светящейся поверхности La. - это световое ощущение, создаваемое самосветящимся или освещаемым предметом в глазу наблюдателя; она зависит от силы света L_а испускаемого предметом в направлении глаза, и величины проекции светящейся поверхности S на плос­кость, перпендикулярную этому направлению.

L_a=

где - угол между нормалью к поверхности светящегося тела и направлением к глазу наблюдателя, (град).

При = О яркость - L=I_a/S

Единицей яркости является кандела на квадратный метр (кд/м²).

Коэффициент отражения Р характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток; определяется по формуле:

P= 100%

где F_отр и F_пад – световые потоки падающие и отражающиеся от поверхности соответственно.

Р=70% - побелка стен и потолков;

Р=50% - чистая бетонная или деревянная поверхности;

Р=30% - грязный бетон;

Р=10% - кирпичные неоштукатуренные поверхности.

Фон — поверхность, непосредственно прилегающая к объекту раз­личения. Под объектом различения понимается минимальный элемент рассматриваемого предмета, который необходимо выделить для зри­тельной работы.

Контраст объекта с фоном К — определяется из соотношения яркостей рассматриваемого объекта и фона К=(L_ф –L_о)/L_ф

где L_ф и L_о – яркость поверхностей фона и объекта соответственно.

Пороговый контраст — наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличи­мым.

Видность V — отношение светового потока к лучистому. Макси­мальная видность В_mах (при длине 554 Нм) составляет 683 лм/Вт.. Видимость— величина, комплексно характеризующая зритель­ные условия работы и чувствительность глаза к различным составляющим светового спектра. Зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном и др.. Видность излучения характеризует чувствительность глаза к различным составляющим светового спектра и оценивается числом пороговых контрастов К_пор, содержащихся в действительном К_д контрасте:

V=К_д /К_пор

 

ЕСТЕСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ.

Нормами предусмотрено два вида освещения: естественное и искусственное.

Естественное освещение имеет положительные и отрицательные стороны. Более благоприятный спектральный состав (наличие ультра­фиолетовых лучей), высокая диффузность (рассеянность) света спо­собствуют улучшению зрительных условий работы. В то же время при естественном освещении освещенность во времени и пространстве непостоянна, зависит от погодных условий, возможно тенеобразование, ослепление при ярком солнечном свете.

Искусственное освещение помогает избежать многие недостатки, характерные для естественного освещения, и обеспечить оптимальный световой режим. Однако условия гигиены труда требуют максималь­ного использования естественного освещения, так как солнечный свет оказывает оздоровляющее действие на организм. Оно не используется только там, где это противопоказано технологическими условиями производства, где хранятся светочувствительные химикаты, материалы и изделия.

По типу источника света производственное освещение бывает: естественное — за счет солнечного излучения (прямого и диффузно-рассеянного света небесного купола); искусственное — за счет источ­ников искусственного света; совмещенное

Естественное освещение по конструктивному исполнению (рис.1) бывает: боковое, осуществляемое через оконные проемы; верхнее, когда свет проникает в помещение через аэрационные и зенитные фонари, про­емы в перекрытиях; комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое. Наиболее эффективно комбинированное естест­венное освещение, обеспечивающее более равномерное распределение внутри производственного помещения.

Естественное освещение текстильных предприятий (три основных вида):

Виды естественного освещения	Световые проемы
Боковое	Окна в наружных стенах
Верхнее	Световые фонари и проемы в перекрытиях, а также проемы в местах перепадов высоты смежных пролетов здании
Комбинированное	Проемы, указанные для бокового и верхне­го освещения

В бесфонарных зданиях следует, как правило, предусматривать в наружных стенах оконные проемы, используемые для освещения крайних пролетов и для притока свежего воздуха. Створки оконных проемов, используемые для вентилирования помещений, распо­ложенные выше рабочей зоны, должны открываться дистанционно(рис.1).

Естественная освещенность изменяется в зависимости от времени дня и года, внешних метеорологических условий, отражающих свойства земного покрытия и стен близлежащих зданий. Освещенность зависит от размеров проемов и их ориентации относительно частей света.

Освещенность какой-либо точки М в помещении можно рассчитать с помощью коэф­фициента естественной освещенности помещения:

е_н= 100%

где Ев - освещенность в точке М рабочей поверхности внутри помещения, освещаемой светом че­рез проем видимого участка небосвода (лк);

Ен - наружная освещенность в горизонтальной плоскости вне пределов здания, равномерно освещаемой диффузным (рассеянным) светом всего небосвода(лк). Рис. 1. Схемы распределения КЕО по характерному разрезу помещений:

а – одностороннее боковое освещение, б – двухстороннее боковое, в – верхнее освещение,

г – комбинированное освещение, 1- уровень рабочей поверхности.

На практике коэффициент естественной освещенности (КЕО) определяют путем одно­временных замеров люксметрами и секундомерами в заданной точке и снаружи здания. Согласно нормам наименьшая освещенность, создаваемая естественным светом в помещении, устанавливается при наружной освещённости 5000 лк.

Пример. По показаниям люксметра наружная освещенность в 12 ч. утра в феврале Ен = 5000 лк. В рабочей зоне в помещении с боковым односторонним освещением освещенность, измененная в то же самое время. Ев = 25 лк. Определить минимальное значение коэффици­ента естественной освещенности в рабочей зоне:

e_min= 100 = 25*100%/5000=0, 5 %

Коэффициент естественной освещенности определяется в зависимости от точности производимых работ, согласно СНиП 23-05-95.

В табл. 1 средний коэффициент естественной освещенности - е_ср нормируется для верхнего и комбинированного освещения, обеспечивающего более равномерное освещение. При боковом (неравномерном) освещении дается наименьший КЕО - e_min для удаленных от световых проемов точек.

При эксплуатации производственных помещений загрязненные стекла окон и световых фонарей могут в пять-семь раз снизить освещенность цехов. Поэтому обязательна регуляр­ная очистка стекол: не реже двух раз в год в помещении с незначительным выделением пы­ли, дыма и копоти, а со значительным их выделением не реже четырех раз в год.

Коэффициент естественной освещенности для производственных помещений Табл.1

Виды работ (по степени точности)	Размеры предметов или их деталей, кото­рые необходимо раз­личать, мм	Разряд зрительной работы	КЕО %
еср	еmin
Наивысшей точности	Менее 0, 15	I		3, 5
Очень высокой точности (шерстосортировоные, граверные, приборные цеха)	От 0, 15 до 0, 3	II		2, 5
Высокие точности	0, 3-0, 5	III
Средней точности (прядильно-ткацкие, ткацкие и красильные, конторские помещения)	0, 5-1	IV		1, 5
Малой точности (разрыхлительно-трепальные, чесальные цехи, бытовые поме­щения)	1-5	V
Грубые	Более 5	VI		0, 5

Гигиеническое нормирование искусственного и естественного осве­щения. Величина минимальной освещенности задается для наиболее тем­ного участка рабочей поверхности. Под рабочей поверхностью пони­мается условная горизонтальная плоскость, расположенная на расстоянии 0, 8 м от уровня пола производственного помещения. Нормируемое значение E_min выбирается (табл. 3.7) в зависимости от точности зрительной работы, коэффициента отражения рабочей по­верхности, продолжительности напряженной зрительной работы в общем бюджете времени, характеристики качества освещения и тех­нико-экономических показателей применяемой системы освещения.

Степень точности зрительных работ определяется угловыми разме­рами и яркостным контрастом объекта различения с фоном.

Угловые размеры объекта различения, выраженные в угловых ми­нутах, группируются по их линейным размерам, расстояние от объекта до глаза принимается равным 0, 35...0, 5 м. Это позволяет линейный размер 0, 1 м принять эквивалентным угловому размеру в одну угловую минуту. Объекты различения классифицируются по 9 разрядам. Первые на шесть разрядов учитывают размер объекта различения: от I наивысшей точности (< 0, 15 мм) до VI — грубые работы (> 5 мм). Последние VII, VIII, IX разряды не учитывают размеры объекта различения, поскольку к ним относятся работы, требующие общего наблюдения за ходом производственного процесса, а также работа с самосветящимися объектами.

Контраст объекта с фоном принято считать малым, если К< 0, 2, средним при 0, 2 < К <. 0, 5 и большим при К> 0, 5. Рабочие поверхно­сти, являющиеся фоном, на котором объект зрительно обнаруживается и опознается, классифицируют по значению коэффициента отражения: если P < 0, 2 — фон считается темным; если 0, 2 < Р< 0, 4 — средним; при Р > 0, 4 —светлым.

Если работа связана с повышенной опасностью травматизма, раз­мещением деталей на движущихся поверхностях и напряженная зри­тельная работа проводится непрерывно в течение рабочего дня или различаемые объекты расположены от глаз далее чем на 0, 5м, то нормы освещенности повышаются на одну степень согласно специальной шкале освещенностей.

Также нормируются показатель ослепленности и коэф­фициент пульсации.