 |
И с к у с с т в е н н о е о с в е щ е н и е
|
|
|
|
Искусственное освещение является необходимым условием продолжения активной деятельности человека в темное время суток или в помещении, в котором не имеется светопроемов для естественного освещения. Для искусстенного освещения используются электрические и неэлектрические источники света.
Неэлектрические источники света применяются в современных жилищах при аварийных ситуациях и для создания экзотических условий. К ним относятся свечи, керосиновые лампы различных конструкций, газовые горелки и др. Большинство из них дают свет небольшой и часто непостоянной силы, значительно отличающийся от солнечного, выделяют значительное количество тепла, углекислоты, оксида углерода, акролеин, копоть и другие вредные вещества, которые могут оказывать неблагоприятное действие на организм людей.
Электрические источники света лишены большинства перечисленных недостатков. Они достаточно эффективны, не поглощают кислород из воздуха и не загрязняют окружающую среду продуктами сгорания. Однако многие из них излучают свет, также значительно отличающийся по спектру от дневного света.
К электрическим источникам света относятся лампы накаливания и газоразрядные люминесцентные осветительные устройства.
Лампы накаливания наиболее распространенные источники электрического света. Световая энергия в них образуется за счет накала вольфрамовой нити при прохождении через нее электрического тока. С целью уменьшения распыления вольфрама и повышения температуры нити колба лампы наполняется инертными газами: аргоном с азотом, криптоново-ксеноновой смесью или криптоном.
Лампы накаливания изготавливают различной мощности, напряжения и типов, они компактны, просты в использовании, надежны в эксплуатации, практически независимы от условий окружающей среды. Их недостатками являются: малая экономичность; выделение тепла; неполная адекватность спектра излучения световой чувствительности зрительного анализатора; большая яркость нити накала; наличие блесткости и слепящего действия; малые размеры светящихся элементов, создающие большую неравномерность освещения при использовании единичных ламп; отсутствие в световом потоке ультрафиолетовых лучей, вследствие чего он не оказывает биологического действия, свойственного солнечному свету; ограниченный срок службы (не более 1000 час. горения).
|
|
|
Из общего количества электрической энергии, которая подается на нить накаливания, только 7-13% превращается в световую, а остальная часть выделяется в виде инфракрасных тепловых лучей. При этом излучаемый свет сдвинут в красную область, к которой глаз малочувствителен, вследствие чего прямое использование энергии для осветительных целей, определяемое световым КПД, в лучшем случае составляет около 3,2%, а световая отдача (отношение излучаемого лампой светового потока к ее электрической мощности) - от 7 до 20 лм/Вт.
Лампы накаливания рекомендуется применять там, где не требуется большого освещения (до 100 лк), тонкого восприятия оттенков цвета и где температура внешней среды может резко и значительно изменяться. Для устранения или уменьшения слепящего действия регламентируется высота подвеса и применяются светильники рассеянного и отраженного света с большим защитным углом.
Люминесцентные лампы бывают низкого и высокого давления. От температурных источников они отличаются тем, что в них свет получается не в результате нагревания тела, в результате люминесценции, "холодного" свечения. Лампы представляют собой газоразрядные трубки, содержащие ртуть и покрытые изнутри специальными составами - люминофорами (силикаты цинка и бериллия, вольфраматы, молибдаты, фосфаты, бораты и др.). При электрическом разряде пары ртути высвечивают ультрафиолетовые и отчасти видимые лучи. Электроны атомов люминофоров под воздействием квантов ультрафиолетового излучения приходят в возбужденное состояние и дают вторичное излучение, но уже в видимой части спектра. Каждому люминофору свойственно излучение определенного цвета; подбором люминофоров достигается получение любого света, в том числе и дневного.
|
|
|
Для освещения помещений широкое применение получили люминесцентные лампы низкого давления (лампы высокого давления применяются для освещения больших помещений, а также улиц и площадей). В зависимости от состава люминофоров различают 4 стандартных типа люминесцентных ламп - дневного света (ЛД), белого света (ЛБ), холодного белого света (ЛХБ) и теплого белого света (ЛТБ) и 4 типа ламп класса "делюкс" с улучшенной цветопередачей - ЛДЦ (дневного света с улучшенной цветопередачей), ЛЕ (естественного света), ЛХЕ (холодного естественного света) и ЛТБЦ (теплого белого света с улучшенной цветопередачей).
Вследствие высокой светоотдачи (до 80 лм/Вт), меньшего стробоскопического эффекта наиболее широко используются лампы ЛБ. При работах, требующих более точной цветопередачи, следует рекомендовать лампы типа ЛД, а при более высоких требованиях цветопередачи - лампы ЛДЦ.
Основными гигиеническими преимуществами люминесцентного освещения перед освещением лампами накаливания являются отсутствие теней и бликов, излучение мягкого рассеянного света, близкого по спектру к дневному и обладающего, хотя и слабым, антирахитическим действием.
К числу достоинств люминесцентных ламп, по сравнению с лампами накаливания, следует также отнести: более высокий коэффициент полезного действия (больше в 3-4 раза), вследствие чего они являются более экономичными; более высокую световую отдачу; стойкость к сотрясениям; взрывобезопасность; больший срок службы (до 5000 час. и более); меньшую яркость (у люминесцентных ламп от 3000 до 9000 нт, у ламп накаливания мощностью 75 Вт - 56,3 х 105 нт); значительную площадь светящейся поверхности, повышающей равномерность освещения.
|
|
|
К недостаткам люминесцентных ламп относятся: сложность схемы включения; недостаточная компактность; ненадежность работы при колебаниях температуры окружающей среды и напряжения в сети; пульсация светового потока (изменение во времени светового потока при питании газоразрядных ламп переменным током, достигающее 55%), в результате чего наступает зрительное утомление и возникает стробоскопический эффект (кажущееся изменение или прекращение движения предмета при освещении его светом, периодически изменяющимся по интенсивности с определенной частотой); наличие "сумеречного эффекта" при низких значениях освещенности (освещенность в 75 лк и ниже субъективно воспринимается как недостаточная); шум, исходящий от дросселей.
Нельзя забывать также о проблемах утилизации таких ламп, являющихся дополнительным, наряду с промышленностью, источником загрязнения внешней среды ртутью.
Электрические осветительные приборы (светильники). Для обеспечения необходимого качества искусственного освещения в помещении применяют осветительные установки, которые состоят из источника света и осветительной арматуры. Основное предназначение последней - перераспределять световой поток в необходимом направлении, защищать глаза от слепящего действия источника света, предохранять лампы от механических повреждений и загрязнений.
Промышленность выпускает светильники различных типов. По способу установки различают светильники подвесные или потолочные (люстры), настенные (бра), настольные и напольные лампы (торшеры). По конструкции их можно разделить на открытые и закрытые, среди которых различают влагозащищенные, взрывобезопасные, пыленепроницаемые и др. В зависимости от характера распределения светового потока светильники делят на три основные группы: прямого, отраженного и равномерно рассеянного света.
Светильники прямого света отбрасывают не менее 90% светового потока вниз.
Светильники отраженного света отбрасывают подавляющую часть светового потока вверх.
|
|
|
Светильники равномерно рассеянного света пропускают световой поток равномерно во всех направлениях (шар из молочного стекла).
Важным гигиеническим требованием к светильникам является защита глаз от слепящего действия слишком яркого света, идущего непосредственно от его источника. Степень защиты глаз от слепящей яркости ламп зависит от защитного угла светильника.
Защитным углом светильника называется угол, образуемый горизонталью, проходящей через нить накала лампы накаливания или по нижней границе светящейся поверхности люминесцентных ламп (ламп накаливания с колбой из молочного или матового стекла), и линией, соединяющей крайнюю точку нити накала (светящейся поверхности) с противоположным краем отражателя (плафона, абажура).
Для местного освещения используют светильники с непросвечивающими отражателями, имеющими защитный угол не менее 300.
Расчет величины защитного угла (
) светильника производят по формуле:
,
где h- высота расположения нити лампы над нижней кромкой светильника; R - радиус нижней кромки светильника; r - радиус тела накала.
Применение светильников с отражателями, имеющими защитный угол до 300, допустимо лишь при расположении их ниже глаз работающего (читающего) человека.
С увеличением защитного угла светильника повышаются защитные свойства осветительной арматуры и увеличивается способность ее ограничивать блесткость. Для светильников, лампы которых снизу покрыты матовым стеклом, защитный угол составляет 900.
Искусственное освещение может быть общим, местным и комбинированным.
Общее освещение — освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение). (СНиП 23-05-95)
Местное освещение — освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах. (СНиП 23-05-95)
Комбинированное освещение — освещение, при котором к общему освещению добавляется местное. (СНиП 23-05-95)
Равномерность освещения (в пространстве и во времени). Для обеспечения равномерного освещения отношение наименьшей освещенности к наибольшей на протяжении 5 м должно быть не менее 0,3, а на протяжении 0,75 м - не менее 0,5. Чтобы снизить контрастность, исключить возможность образования резких теней при использовании комбинированного освещения, не менее 10% нормируемой освещенности (но не менее 150 лк при газоразрядных лампах и 50 лк при лампах накаливания) должно создаваться за счет светильников общего освещения.
|
|
|
Рабочее освещение — освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий. (СНиП 23-05-95)
Рабочая поверхность — поверхность, на которой производится работа и нормируется или измеряется освещенность. (СНиП 23-05-95)
Дежурное освещение — освещение в нерабочее время. (СНиП 23-05-95)
Эвакуационное освещение — освещение для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения. (СНиП 23-05-95)
Освещение безопасности — освещение для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. (СНиП 23-05-95)
Измерение искусственного освещения. Искусственное освещение изучают в вечернее время. Уровень искусственной освещенности определяют для оценки достаточности освещения и его равномерности (поверхностной, временной). Для определение искусственной освещенности применяют метод объективной люксметрии и расчетный способ.
Метод объективной люксметрии основан на измерении освещенности с помощью объективных фотоэлектрических люксметров.
Равномерность освещения устанавливают путем сравнения величины освещенности двух удаленных друг от друга точек поверхности (см. выше).
По гигиеническим требованиям изменение искусственной освещенности во времени не должно падать ниже 97% от нормируемой величины для данных помещений.
Расчетный метод по удельной мощности ламп. Удельная мощность - это количество энергии, выраженное в ваттах, приходящееся на единицу освещаемой площади. По ее величине можно ориентировочно судить об освещенности. Для этого подсчитывают число ламп в помещении и суммируют их мощность. Полученную величину делят на площадь помещения, выраженную в квадратных метрах, и получают удельную мощность ламп в Вт/ м2. Найденную удельную мощность сопоставляют с установленными нормативами для помещений различного назначения.
Расчетный метод "ватт". Этот метод позволяет приближенно рассчитать освещенность в люксах при условии равномерного светораспределения в помещении (симметричное расположение и одинаковая высота подвеса светильников, при наличии в каждом из них ламп одинаковой мощности). Метод учитывает зависимость средней горизонтальной освещенности от суммарного светового потока всех источников света и размера помещения.
|
|
|
