Освещение производственных помещений

Освещение производственных помещений

В производственных помещениях используется три вида освещения:

  • естественное (источником его является солнце);
  • искусственное (использование только искусственных источников света);
  • совмещенное, или смешанное (сочетание естественного и искусственного освещения).

Естественное освещение помещений

Естественное освещение создается природными источниками света — прямыми солнечными лучами и диффузным светом небосвода (от солнечных лучей, рассеянных атмосферой). Естественное освещение является биологически наиболее ценным видом освещения, к которому максимально приспособлен глаз человека.

В производственных помещениях используются следующие виды естественного освещения:

  • боковое - через светопроемы (окна) в наружных стенах;
  • верхнее - через световые фонари в перекрытиях;
  • комбинированное - через световые фонари и окна.

Искусственное освещение помещений

Искусственное освещение на промышленных предприятиях осуществляется лампами накаливания и газоразрядными лампами, которые являются источниками искусственного света.

В зданиях с недостаточным естественным освещением применяют совмещенное освещение - сочетание естественного и искусственного света. Искусственное освещение в системе совмещенного освещения может функционировать постоянно (в зонах с недостаточным естественным освещением) или включаться с наступлением сумерек.

Необходимые уровни освещенности нормируются в соответствии со СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» в зависимости от точности выполняемых производственных операций, световых свойств рабочей поверхности и рассматриваемой детали, системы освещения.

В производственных помещениях применяется общее и комбинированное (общее и местное) освещение:

  • общее - для освещения всего помещения;
  • комбинированное - для увеличения освещения только рабочих поверхностей или отдельных частей оборудования.

Применение одного только местного освещения внутри зданий не допускается.

В зависимости от функционального назначения искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное и дежурное.

Рабочее освещение обязательно для всех помещений и освещаемых территорий для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение устраивается для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при аварии) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса и т.п., т.е. те ситуации, в которых недопустимо прекращение работ. Аварийное освещение должно обеспечивать не менее 5% освещенности рабочих поверхностей от нормируемой при системе общего освещения, но не менее 2 лк (люкс) внутри здания и 1 лк для территорий предприятия.

Эвакуационное освещение следует предусматривать для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения в местах, опасных для прохода людей, на лестничных клетках, вдоль основных проходов в производственных помещениях, в которых работают более 50 человек.

Эвакуационное освещение должно обеспечивать освещенность в помещениях, освещенность пола основных проходов и ступенек не менее 0,5 лк. а на открытых территориях — 0,2 лк. Выходные двери общественных помещений общественного назначения, в которых могут находиться более 100 человек, должны быть отмечены световыми сигналами-указателями.

Светильники аварийного освещения для продолжения работы присоединяются к независимому источнику, а светильники для эвакуации людей — к сети независимо от рабочего освещения.

В нерабочее время, совпадающее с темным временем суток, зачастую необходимо обеспечить минимальное искусственное освещение для несения дежурств и охраны.

Для охранного освещения площадок предприятий и дежурного освещения помещений выделяется часть светильников рабочего или аварийного освещения. Наименьшая освещенность в ночное время — 0,5 лк.

Электрическими источниками света являются лампы накачивания, энергосберегающие (рис. 1) и газоразрядные лампы (рис. 2).

Основными параметрами электрических источников света являются номинальные значения напряжения (В), мощности (Вт), светового потока (лм), световой отдачи (лм/Вт) и срока службы (ч). Эти параметры устанавливаются соответствующими ГОСТами.

Лампы накаливания

Принцип действия ламп накаливания основан на тепловом действии электрического тока: вольфрамовая нить лампы, раскаленная до 2500-2700°С, излучает световой поток. Лампы накаливания в настоящее время являются наиболее массовым источником света. Их основные достоинства: широкий диапазон мощностей, напряжений и типов, приспособленных к определенным условиям применения; непосредственное включение в сеть без дополнительных аппаратов; работоспособность при значительных отклонениях напряжения в сети от номинального: почти полная независимость от условий окружающей среды (вплоть до возможности работать погруженными в воду) в том числе от температуры, компактность. Недостатками ламп накаливания являются низкий энергетический КПД (видимое излучение составляет не более 4% потребляемой электроэнергии); в спектре света преобладают инфракрасные лучи; изменение в сторону снижения светового потока и КПД в процессе эксплуатации; высокая температура на поверхности колбы (до 250-300°С через 10-12 мин после включения), малый срок службы (до 1000 ч) и резкое его снижение при незначительных превышениях напряжения питающей сети.

Энергосберегающие лампы

Энергосберегающая лампа - электрическая лампа, обладающая существенно большей светоотдачей (соотношением между световым потоком и потребляемой мощностью), чем лампы накаливания. Благодаря этому применение энергосберегающих ламп способствует эконом и и электроэнергии.

Помимо пониженного потребления световой энергии энергосберегающие лампы выделяют меньше тепла, чем лампы накаливания.

Срок службы энергосберегающей лампы колеблется от 6000 до 12 000 ч и превышает срок службы лампы накаливания в 6-15 раз. Благодаря этому облегчается использование энергосберегающих ламп в труднодоступных местах (например, в помещении с высокими потолками).

Еще одно преимущество энергосберегающих ламп заключается в том, что площадь поверхности излучения лампы больше плошади поверхности спирали накаливания, благодаря чему свет распределяется мягче, равномернее, чем свет лампы накаливания. Более равномерное распределение света энергосберегающих ламп снижает утомляемость глаз.

Энергосберегающие лампы могут иметь разную цветовую температуру, которая определяет цвет лампы: 2700°К — мягкий белый свет, 4200°К — дневной свет, 6400°К — холодный белый свет (цветовая температура измеряется градусами по шкале Кельвина). Чем ниже цветовая температура, тем цвет ближе к красному, чем выше — тем цвет ближе к синему.

Газоразрядные лампы

В газоразрядных лампах видимое излучение создается электрическим разрядом в газах или парах металлов. В большинстве случаев такое излучение имеет разную цветность и непосредственно для целей освещения малопригодно. Этот недостаток был устранен применением в газоразрядных лампах порошкообразных кристаллических светосоставов — люминофоров, набор которых позволяет получить излучение любой цветности.

Основными типами газоразрядных ламп являются трубчатые люминесцентные лампы низкого давления и лампы типа ДРЛ (дуговая, ртутная, люминесцентная).

Люминесцентные лампы выпускаются различной мощности, напряжения, формы и цветности излучения.

Трубчатые люминесцентные лампы имеют ряд преимуществ:

  • высокая световая отдача, достигающая 76 лм/Вт (при максимуме 18 лм/Вт у ламп накаливания);
  • большой срок службы, доходящий до 10 000 ч у стандартных ламп: возможность иметь различный спектральный состав света, в том числе и близкий к естественному дневному свету;
  • незначительный нагрев поверхности трубки (до 50°С);
  • относительно малая яркость светящей поверхности.

Основными недостатками этих ламп являются:

  • сложность схемы включения;
  • ограниченная единичная мощность и большие размеры при данной мощности;
  • зависимость характеристик ламп от температуры окружающей среды и напряжения питающей сети;
  • значительное (до 50%) снижение светового потока к концу срока службы;
  • вредные для зрения пульсации светового потока при питании лампы переменным током.

Освещение движущихся предметов пульсирующим потоком может привести к так называемому стробоскопическому эффекту, т.е. искаженному зрительному восприятию истинного характера движения. Так, в отдельных случаях движущийся предмет кажется неподвижным, в других — движущимся в противоположном направлении. Это крайне нежелательное и даже опасное явление устраняется путем включения ламп в разные фазы сети или же использования специальных схем включения.

Газоразрядная лампа ДРЛ конструктивно отличается от люминесцентных ламп. Она состоит из прямой кварцевой трубки (горелки), смонтированной в стеклянном баллоне, стенки которого изнутри покрыты люминофором. Внутри горелки находятся дозированная капелька ртути и газ аргон; в ее торцы впаяны вольфрамовые активированные электроды. Лампа имеет резьбовой цоколь.

Электрический разряд в парах ртути высокого давления, возникающий в лампе под действием приложенного к ней напряжения, сопровождается интенсивным излучением света, в спектре которого почти полностью отсутствуют оранжево-красные лучи. Этот недостаток устраняется люминофором, покрывающим внутренние стенки баллона и подобранным таким образом, что он под действием ультрафиолетовых лучей разряда излучает свет оранжево-красного цвета. Смешиваясь с основным световым потоком лампы, он исправляет его интенсивность и делает лампу пригодной для целей освещения.

Лампы ДРЛ рекомендуется применять для общего освещения производственных помещений преимущественно высотой 6 м и более, если по характеру работы не требуется точное различие цветов и оттенков, основных проходов и проездов с интенсивным движением транспорта и людей на территории предприятия, других участков открытых пространств, требующих повышенной освещенности.

Осветительная арматура

Световой поток большинства источников света излучается в пространстве по всем направлениям. Для рационального освещения помещения или открытого пространства требуется обычно распределить световой поток источника света вполне определенным образом: направить его вниз (в нижнюю полусферу) или вверх (верхнюю полусферу), в одних случаях распределить его более или менее равномерно на большой площади, в других — сконцентрировать на небольшом участке (рабочем месте) и т.д. Для такого перераспределения светового потока применяют осветительную арматуру.

Основное назначение осветительной арматуры — перераспределение светового потока источника света. Кроме того, она предохраняет зрение работающих от чрезмерной яркости источников света, защищает лампу от механических повреждений, а полости расположения источника света и патрона — от воздействия окружающей среды, служит для крепления источника света, проводов, пускорегулирующих аппаратов (для газоразрядных источников) и других конструктивных узлов и деталей светового прибора.

Осветительная арматура рассчитывается на использование лампы определенной мощности, допустимой для данного типа светового прибора.

Различают две группы осветительных приборов: ближнего действия (светильники) и дальнего действия (прожекторы).

Светильники - источники света, заключенные в арматуру.- предназначены для правильного распределения светового потока и защиты глаз от чрезмерной яркости источника света. Арматура защищает источник света от механических повреждений, а также дыма, пыли, копоти, влаги, обеспечивает крепление и подключение к источнику питания.

По конструктивному исполнению светильники бывают открытыми, защищенными, закрытыми, пыленепроницаемыми, влагозащищенными, взрывозащищенными.

В зависимости от распределения светового потока светильники разделяются на светильники прямого, рассеянного и отраженного света.

  • светильники прямого света более 80% светового потока направляют в нижнюю полусферу за счет внутренней отражающей эмалевой поверхности;
  • светильники рассеянного света излучают световой поток в обе полусферы: одни — 40-60% светового потока вниз, другие — 40-60% вверх;
  • светильники отраженного света более 80% светового потока направляют вверх, на потолок, а отражаемый от него свет направляется вниз, в рабочую зону.

В помещениях с невысокими отражающими свойствами стен и потолков целесообразно применять светильники прямого света. В помещениях. стены и потолки которых обладают высокими отражающими свойствами, надлежит устанавливать светильники отраженного света. В помещениях с большой площадью и небольшой высотой целесообразно использовать светильники рассеянного света.

С помощью соответствующего размещения светильников в объеме рабочего помещения создается система освещения. Общее освещение может быть равномерным или локализованным.

Правила и нормы искусственного освещения основываются на закономерностях, определяющих работоспособность органов зрения. Глаз непосредственно реагирует на яркость, и именно яркость объекта (при прочих равных условиях) определяет условия видения. Однако расчет и измерение яркости весьма затруднительны, поэтому в качестве нормируемой величины принята освещенность, которая в большинстве случаев пропорциональна яркости.

Искусственные источники света

Для искусственного освещения применяют электрические лампы двух типов — лампы накаливания (ЛН) и газоразрядные лампы (ГЛ).

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение (свет) в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити.

В газоразрядных лампах видимое излучение возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов или паров металлов, которыми заполняется колба лампы. Газоразрядные лампы называют люминесцентными, если изнутри колбы покрыты люминофором, который под действием ультрафиолетового излучения, испускаемого электрическим разрядом, светится, преобразуя тем самым невидимое ультрафиолетовое излучение в свет.

Лампы накаливания наиболее широко распространены в быту из-за своей простоты, надежности и удобства эксплуатации. Находят они применение и на производстве, организациях и учреждениях, но в значительно меньшей степени. Это связано с их существенными недостатками: низкой светоотдачей — от 7 до 20 лм/Вт (светоотдача лампы — это отношение светового потока лампы к ее электрической мощности); небольшим сроком службы — до 2500 часов; преобладанием в спектре желтых и красных лучей, что сильно отличает спектральный состав искусственного света от солнечного. В маркировке ламп накаливания буква В обозначает вакуумные лампы, Г — газонаполненные, К — лампы с криптоновым наполнением, Б — биспиральные лампы.

Газоразрядные лампы получили наибольшее распространение на производстве, в организациях и учреждениях прежде всего из-за значительно большей светоотдачи (40... 110) лм/Вт) и срока службы (8000... 12 000 часов). Из-за этого газоразрядные лампы в основном применяются для освещения улиц, иллюминации, световой рекламы. Подбирая сочетание инертных газов, паров металлов, заполняющих колбы ламп, и люминоформа, можно получить свет практически любого спектрального диапазона — красный, зеленый, желтый и т. д. Для освещения в помещениях наибольшее распространение получили люминесцентные лампы дневного света, колба которых заполнена парами ртути. Свет, излучаемый такими лампами, близок по своему спектру к солнечному свету.

К газоразрядным относятся различные типы люминесцентных ламп низкого давления с разным распределением светового потока по спектру:

  • лампы белого света (ЛБ);
  • лампы холодно-белого света (ЛХБ);
  • лампы с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ);
  • лампы тепло-белого света (ЛТБ);
  • лампы, близкие по спектру к солнечному свету (ЛЕ);
  • лампы холодно-белого света улучшенной цветопередачи (ЛХБЦ).

К газоразрядным лампам высокого давления относятся: дуговые ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью (ДРЛ); ксеноновые (ДКсТ), основанные на излучении дугового разряда в тяжелых инертных газах; натриевые высокого давления (ДНаТ); металлогалогенные (ДРИ) с добавкой йодидов металлов.

Лампы ЛЕ, ЛДЦ применяются в случаях, когда предъявляются высокие требования к определению цвета, в остальных случаях — лампы ЛБ, как наиболее экономичные. Лампы ДРЛ рекомендуются для производственных помещений, если работа не связана с различением цветов (в высоких цехах машиностроительных предприятий и т. и.), и наружного освещения. Лампы ДРИ имеют высокую световую отдачу и улучшенную цветность, применяются для освещения помещений большой высоты и площади.

Источники света обладают различной яркостью. Максимальная переносимая человеком яркость при прямом наблюдении составляет 7500 кд/м2.

На рис. 1 представлены некоторые из приблизительных значений яркости для нескольких источников света различного вида.

Однако газоразрядные лампы наряду с преимуществами перед лампами накаливания обладают и существенными недостатками, которые пока ограничивают их распространение в быту.

Рис. 1. Значение яркости различных источников света

Это пульсация светового потока, которая искажает зрительное восприятие и отрицательно воздействует на зрение. При освещении газоразрядными лампами может возникнуть стробоскопический эффект, заключающийся в неправильном восприятии скорости движения предметов. Опасность стробоскопического эффекта при использовании газоразрядных ламп состоит в том, что вращающиеся части механизмов могут показаться неподвижными и стать причиной травматизма. Пульсации освещенности вредны и при работе с неподвижными поверхностями, вызывая быстрое утомление зрения и головную боль.

Ограничение пульсаций до безвредных значений достигается равномерным чередованием питания ламп от различных фаз трехфазной сети, специальными схемами подключения. Однако это усложняет систему освещения. Поэтому люминесцентные лампы не нашли пока широкого применения в быту. К недостаткам газоразрядных ламп относится: длительность их разгорания, зависимость их работоспособности от температуры окружающей среды, создание радиопомех.

Другой причиной, по-видимому, является следующее обстоятельство. Психологическое и отчасти физиологическое воздействие на человека цветности излучения источников света несомненно в значительной степени связано с теми световыми условиями, к которым человечество приспособилось за время своего существования. Далекое и холодное голубое небо, создающее в течение большей части светового дня высокие освещенности, вечером — близкий и горячий желто-красный костер, а затем пришедшие ему на смену, но аналогичные по цветности «лампы сгорания», создающие, однако, низкие освещенности, — таковы световые режимы, приспособлением к которым, вероятно, объясняются следующие факты. У человека наблюдается более работоспособное состояние днем при свете преимущественно холодных оттенков, а вечером при теплом красноватом свете лучше отдыхать. Лампы накаливания дают теплый красновато-желтый цвет и способствуют успокоению и отдыху, люминесцентные лампы, наоборот, создают холодный белый цвет, который возбуждает и настраивает на работу.

От применяемого типа источников света зависит правильность цветопередачи. Например, темно-синяя ткань при свете ламп накаливания кажется черной, желтый цветок — грязно-белым. Т. е. лампы накаливания искажают правильную цветопередачу. Однако есть предметы, которые люди привыкли видеть преимущественно вечером при искусственном освещении, например, золотые украшения «естественнее» выглядят при свете ламп накаливания, чем при свете люминесцентных ламп. Если при выполнении работы важна правильность цветопередачи — например, на уроках рисования, в полиграфической промышленности, картинных галереях и т. д. — лучше применять естественное освещение, а при его недостаточности — искусственное освещение люминесцентных ламп.

Таким образом, правильный выбор цвета для рабочего места значительно способствует повышению производительности труда, безопасности и общему самочувствию работников. Отделка поверхностей и оборудования, находящегося в рабочей зоне, точно также способствует созданию приятных зрительных ощущений и приятной рабочей обстановки.

Обычный свет состоит из электромагнитных излучений с различными длинами волн, каждое из которых соответствует определенному диапазону видимого спектра. Смешивая красный, желтый и голубой свет, мы можем получить большинство видимых цветов, включая белый. Наше восприятие цвета предмета зависит от цвета света, которым он освещен и от того, каким образом сам предмет отражает цвет.

Источники света подразделяются на следующие три категории в зависимости от цвета света, который они излучают:

  • «теплого» цвета (белый красноватый свет) — рекомендуются для освещения жилых помещений;
  • промежуточного цвета (белый свет) — рекомендуются для освещения рабочих мест;
  • «холодного» цвета (белый голубоватый свет) — рекомендуются при выполнении работ, требующих высокого уровня освещенности или для жаркого климата.

Цвета также могут классифицироваться как холодный или теплый в зависимости от их тона (рис. 2).

Рис. 2. Классификация цвета

Таким образом, важной характеристикой источников света является цвет светового излучения. Для характеристики цвета излучения введено понятие цветовой температуры.

Цветовая температура. Тцв - это такая температура черного тела, при которой его излучение имеет такую же цветность, как и рассматриваемое излучение. Действительно мри нагреве черного тела его цвет изменяется от теплых оранжево-красных до холодных белых тонов. Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина (К). Связь между градусами по шкале Цельсия и по шкале Кельвина следующая: К = °С + 273. Например, О °С соответствует 273 К.

Цвета электрических ламп можно разделить на три группы, в зависимости от их цветовой температуры:

  • белый дневного цвета — около 6000 К;
  • нейтральный белый — около 4000 К;
  • теплый белый — около 3000 К.

Светильники

Для более эффективного использования светового потока и ограничения ослепленности электрические лампы устанавливают в осветительной арматуре. Ослепление происходит, когда в поле зрения находится яркий источник света; результатом его является уменьшение способности различать предметы. Рабочие, которые постоянно подвергаются ослеплению, могут страдать от глазного напряжения, а также и от функциональных расстройств, хотя часто они этого не осознают.

Ослепление может быть прямым, когда оно вызвано нахождением ярких источников света в поле зрения, или отраженным, когда свет отражается от поверхностей с высоким коэффициентом отражения. Избежать ослепления достаточно просто, и сделать это можно несколькими способами. Одним из способов, например, является установка сеток под источниками освещения; можно также использовать охватывающие диффузоры или параболические рефлекторы, которые могут направлять свет туда, куда нужно, или установить источники света так, чтобы они были вне угла зрения.

Если в светильнике используется лампа без осветительной арматуры, то вряд ли распределение света будет приемлемым, и система почти наверняка будет неэкономичной. В таких случаях эта лампа будет источником ослепления для людей, находящих-

Ограничение светового потока. Если лампа установлена в непрозрачном корпусе только с одним отверстием для выхода света, то распределение света будет очень ограничено, как показано на рис. 3.

Рис. 3. Ограничение светового потока

Отражение светового потока. Метод использует отражающие поверхности, которые могут быть самыми разнообразными, от глубоко матовых до сильно отражающих или зеркальных. Метод более эффективен, чем ограничение светового потока, т. к. световое излучение концентрируется и направляется в зону, где необходимо освещение (рис. 4).

Рассеяние светового потока. Лампа устанавливается в прозрачном материале, рассеивающим и создающим диффузный (рассеянный) световой поток. Диффузоры поглощают некоторое количество излучаемой световой энергии, что снижает общий коэффициент полезного действия светильника, однако при этом исключается ослепляющее действие источника света. На рис. 5 показан метод рассеяния светового потока.

Рефракция светового потока. Метод использует эффект призмы, где обычно стеклянный или пластмассовый материал призмы «искривляет» лучи света и таким образом перенаправляет световой поток (рис. 6). Метод очень эффективен для общего освещения, его преимущество состоит в устранении бликов на отражающих поверхностях за счет создания диффузного освещения.

Рис. 4. Отражение светового потока

Рис. 5. Рассеяние светового потока

Рис. 6. Рефракция светового потока

В светильниках может использоваться сочетание описанных методов регулирования светового потока.

На рис. 7 представлены некоторые типы светильников с лампами накаливания и люминесцентными лампами, используемыми в производственных и общественных помещениях. В бытовых целях применяются светильники более разнообразных конструкций и форм, выполняющих не только осветительную, но и декоративную функцию.

По распределению света светильники подразделяются на светильники прямого, рассеянного или отраженного света.

Светильники прямого света направляют более 80 % светового потока в нижнюю полусферу за счет внутренней отражающей эмалевой или полированной поверхности («Глубокоизлучатель», «Универсаль», «Альфа» и др.)

Светильники рассеянного света излучают световой поток в обе полусферы («Молочный шар», «Люпетта»).

Светильники отраженного света более 80 % светового потока направляют вверх на потолок, а отражаемый от него свет вниз в рабочую зону. Несмотря на их гигиенические преимущества(равномерность, отсутствие блескости и др.), в производственных условиях они применяются редко, т. к. для них требуется высокий коэффициент отражения потолка, что не всегда имеет место в условиях производства.

Рис. 7. Типы светильников: а — лампы накаливания; б — люминесцентные лампы

Для зашиты глаз от ослепления светящейся поверхностью служит защитный угол светильника - угол, образованный горизонталью от поверхности лампы (края светящейся нити) и линией, проходящей через край арматуры светильника (рис. 8). Защитный угол светильников 30...45°.

Рис. 8. Защитный угол светильника: 1 — источник света; 2 — светильник


Смежные предметы