Значение освещения в производственных помещениях. Исполнитель

Значение освещения в производственных помещениях.

План:

1. Видимое излучение. Естественное и искусственное освещение.

2. Обобщенный закон освещенности.

3. Естественное освещение.

4. Искусственное освещение.

5. Гигиенические требования, отражающие качество производственного освещения.

 {spoiler=Подробнее}

Цель занятия: Установить какие виды  освещенности существуют в производственных условиях, какие из этих видов подходят  по гигиеническим требованиям. Научиться правильно определять степень освещенности в помещениях и анализировать ее пригодность для глаз человека.

1. Видимое излучение. Естественное и искусственное освещение.

Свет является естественным условием жизни человека, необходимым для сохранения здоровья и высокой производительности труда и основанным на работе зрительного анализатора – самого тонкого и универсального органа чувств.

Свет представляет собой видимые глазом электромагнитные волны оптического диапазона длиной 380-760 нм, воспринимаемые сетчатой оболочкой зрительного анализатора.

Для характеристики освещения рабочих мест внутри и вне помещений используется ряд светотехнических величин; в их числе – сила света, световой поток, освещенность. Сила света I – характеризует свечение источника видимого излучения в некотором направлении. Единица ее измерения в СИ – кандела (кд). Световой поток Ф – мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. В системе СИ измеряется в люменах (лм). Численно световой поток – это произведение силы света I (кд) на телесный угол Ω (в стерадианах - ср), в котором распространяется поток:

Ф=I/Ω.        (2.17)

С точки зрения гигиены труда основной светотехнической характеристикой является освещенность Е в люксах (лк), которая представляет собой распределение светового потока Ф на поверхности площадью S в м² и может быть выражена формулой

Е = Ф/S.     (2.18)

В физиологии зрительного восприятия важное значение придается не падающему потоку, а уровню яркости освещаемых производственных и других объектов, которая отражается от освещаемой поверхности в направлении глаза. Зрительное восприятие определяется не освещенностью, а яркостью, под которой понимают характеристику светящихся тел, равную отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению. Яркость измеряется в кд/м². Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, степени освещенности и угла, под которым поверхность рассматривается.

2. Обобщенный закон освещенности.

Если освещаемая поверхность находится на расстоянии r от источника света силой I и наклонена под углом падения лучей α, то освещенность этой поверхности вычисляется по формуле

,          (2.19)

где I измеряется в канделах (кд), r – в метрах (м), Е – в люксах (лк).

Световой поток, падающий на поверхность, частично отражается, поглощается или пропускается сквозь освещаемое тело. Поэтому световые свойства освещаемой поверхности характеризуются также следующими коэффициентами:

• коэффициент отражения – отношение отраженного телом светового потока к падающему;
• коэффициент пропускания – отношение светового потока, прошедшего через среду, к падающему;
• коэффициент поглощения – отношение поглощенного телом светового потока к падающему.

По источнику излучения светового потока различают естественное, совмещенное и искусственное освещение.

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. Дефицит естественного света и денатурация световой среды в городах отнесены к факторам, неблагоприятным для деятельности человека. Особое значение имеет качество световой среды внутри помещения, где человеку должен быть обеспечен не только зрительный комфорт, но и необходимый биологический эффект от освещения.

Результаты многочисленных экспериментов позволили показать биологическую неадекватность естественного и искусственного света одинаковой интенсивности. Для обеспечения биологического эффекта от искусственного освещения, соизмеримого с биологическим эффектом естественного света при освещенности в 500 лк необходимо повысить освещенность не менее чем до 2000-2500 лк при максимальном приближении спектрального состава искусственного света к естественному. Однако это нерационально ни с экономической, ни с гигиенической позиций.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение.

В производственных помещениях используются следующие виды естественного освещения: боковое – через окна в наружных стенах; верхнее – через световые фонари в перекрытиях; комбинированное – через световые фонари и окна.

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.

Искусственное освещение на промышленных предприятиях осуществляется лампами накаливания и газоразрядными лампами и предназначено для освещения рабочих поверхностей при недостаточности естественного освещения и в темное время суток.

В лампах накаливания свечение возникает в результате нагрева вольфрамовой нити до высоких температур. Такие лампы удобны в эксплуатации, просты в изготовлении, не требуют дополнительных устройств для включения в есть, отличаются малым временем разгорания. Однако лампы накаливания имеют существенные недостатки: низкая световая отдача (7 - 20 лм/Вт); низкий КПД, равный 10-13%; сравнительно малый срок службы (до 2500 ч). Спектр ламп отличается oт спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком цветов окружающих предметов, поэтому такие лампы не рекомендуется применять на работах, требующих различения цветов.

Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары галогена (например, йода), который повышает температуру накала нити и практически исключает испарение. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и высокую отдачу (до 30 лм/Вт).

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, (например, паров ртути), а также за счет явления люминесценции. Для освещения помещений применяются газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления.

Люминесцентные лампы в зависимости от состава люминофора, обусловливающего их различную цветность, делят на несколько типов: ЛБ – лампы белого света, ЛД – лампы дневного света, ЛДЦ – лампы дневного света с улучшенной цветопередачей, ЛE – лампы естественного солнечного света, ЛТБ – лампы тепло-белого спета, ЛХБ – лампы холодно-белого света, ЛХЕ – лампы холодно-естественного света.

Газоразрядные лампы высокого давления бывают дуговые ртутные люминесцентные (ДГЛ), дуговые ртутные с йодидами металлов (ДРИ), дуговые ксеноновые трубчатые (ДКсТ), дуговые натриевые трубчатые (ДНаТ).

Преимуществами газоразрядных ламп перед лампами накаливания являются высокая световая отдача – 40-110 лм/Вт (люминесцентные до 75, ртутные до 60, металло-галогенные до 100, ксеноновые до 40, натриевые до 110 лм/Вт), большой срок службы (до 8000-12000 ч) и возможность получения светового потока практически с любым спектром. К недостаткам относятся:

- пульсация светового потока, слепящее действие, шум дросселей, возникновение стробоскопического эффекта («рябит в глазах» и создается иллюзия движения (вращения) в обратную сторону либо полного отсутствия движения);

- длительный период разгорания (в некоторых случаях до 10-15 мин);

- сложность схемы включения;

- зависимость от температуры внешней среды.

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 светораспределению светильники подразделяются 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: 40-60 % светового потока вниз, 60 - 80 % вверх. Светильники отраженного света более 80% светового потока направляют вверх на потолок, а отражаемый от него свет направляется вниз в рабочую зону.

Для защиты глаз от блескости светящейся поверхности лампы служат экранирующие решетки, рассеиватели из прозрачной пластмассы или стекла. Степень защиты глаз от яркости источника света характеризуется защитным углом светильника – это угол, образованный горизонталью от поверхности лампы (края светящейся нити) и линией, проходящей через край арматуры. Искусственное освещение по назначению разделяют на следующие виды:

- рабочее;

- дежурное;

- аварийное;

- эвакуационное;

- охранное.

По размещению светильников различают системы освещения:

- общее (равномерное или локализованное);

- местное;

- комбинированное.

Общее искусственное освещение предназначается для освещения всего помещения, местное (в системе комбинированного) – для увеличения освещения лишь рабочих поверхностей или отдельных частей оборудования. Местное освещение может быть стационарным и переносным. Для него чаще применяются лампы накаливания, так как люминесцентные лампы могут вызвать стробоскопический эффект. Общее освещение в системе комбинированного должно обеспечивать не менее 10% требуемой по нормам освещенности. Его назначение в этом случае – выравнивание яркости и устранение резких теней. Применение только местного освещения не допускается.

Общее равномерное освещение предусматривает размещение светильников (в прямоугольном или шахматном порядке) для создания рациональной освещенности при выполнении однотипных работ по всему помещению, при большой плотности рабочих мест. Общее локализованное освещение применяется для обеспечения на ряде рабочих мест освещенности в заданной плоскости, когда около каждого из них устанавливается дополнительный светильник, а также при выполнении на участках цеха различных по характеру работ или при наличии затеняющего оборудования.

3. Естественное освещение.

Необходимые уровни освещенности рабочего освещения нормируют в соответствие со СНиП 2.3.05-95 «Естественное и искусственное освещение» в зависимости от точности выполняемых производственных операций, световых свойств рабочей поверхности и рассматриваемой детали, системы освещения.

Естественное освещение изменяется в очень широких пределах и зависит от времени суток, времени года, облачности и т.д. Поэтому принято характеризовать его не абсолютным значением освещенности на рабочем месте, а относительным в виде коэффициента естественной освещенности (КЕО), показывающего, во сколько раз освещенность внутри помещения меньше освещенности снаружи; этот показатель выражают в процентах.

Коэффициент естественной освещенности (КЕО) представляет собой отношение естественной освещенности внутри помещения в точках ее минимального значения на рабочей поверхности к одновременно замеренному значению освещенности наружной горизонтальной поверхности, освещенной диффузным светом полностью открытого небосвода (непрямым солнечным светом):

       (2.20)

где Е_вн – освещенность внутри помещения, лк; Е_нар – наружная освещенность, лк.

Для каждого производственного помещения строятся кривая значения КЕО в характерном сечении (поперечный разрез посередине помещения перпендикулярно плоскости световых проемов).

При боковом освещении нормируется минимальное значение e_min: при одностороннем – в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, при двустороннем – в точке посередине помещения. При верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение е_ср. В производственных помещениях с верхним и комбинированным освещением е_ср не должно быть меньше нормированного значения при боковом освещении для аналогичной зрительной работы.

Нормируемое значение КЕО, е_N для зданий, располагаемых в различных районах, следует определять по формуле

е_N = е_н*m_N,           (2.21)

где N – номер группы обеспеченности естественным светом;

е_н – нормативное значение КЕО, соответствующее разряду зрительной работы, % (определяется по СНиП 23-05-95 в зависимости от минимального размера объекта различения); m_N – коэффициент светового климата.

При естественной освещенности нормируют также качественную характеристику – неравномерность естественного освещения, которая определяется коэффициентом неравномерности – отношением максимальной освещенности к минимальной. Чем выше точность работ, тем меньше должен быть коэффициент неравномерности: не более 2:1 для зрительных работ I и II разрядов и 3:1 для III и IV разрядов.

4. Искусственное освещение.

Рабочее освещение служит для создания нормальной освещенности при выполнении конкретной работы в зависимости от разряда зрительной работы.

Нормируемой количественной характеристикой искусственного освещения служит освещенность.

Подразряды зрительной работы определяются по значениям яркостного контраста, определяемого как отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта (I₀) и фона (I_ф) к яркости фона:

;

а) малый контраст на темном фоне;

б) малый контраст на среднем фоне или темный контраст на темном фоне;

в) малый контраст на светлом фоне или большой контраст на темном фоне;

г) средний контраст на светлом фоне, большой контраст на светлом фоне, или большой контраст на среднем фоне.

Контраст объекта различения с фоном считается:

• большим – при К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости);
• средним – при К от 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости);
• малым – при К менее 0,2 (объект и фон заметно отличаются по яркости).

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается.

Фон в зависимости от коэффициента отражения материала считается:

- светлым – при коэффициенте отражения поверхности ρ более 0,4;

- средним – то же, от 0,2 до 0,4;

- темным – то же, менее 0,2.

Для учета снижения освещенности в процессе эксплуатации от запыления и загрязнения расчетную освещенность увеличивают по сравнению с нормируемой, используя коэффициент запаса, который выбирается равным от 1,15 до 1,7 для ламп накаливания и от 1,3 до 2 для газоразрядных ламп.

Расчет искусственного освещения сводится к определению требуемого количества выбранных ламп.

5. Гигиенические требования, отражающие качество производственного освещения.

1. Равномерное распределение яркостей в поле зрения и отсутствие резких теней. Если в поле зрения постоянно находятся поверхности, значительно отличающиеся по яркости (освещенности), то при переводе взгляда с ярко- на слабоосвещенную поверхность глаз вынужден переадаптироваться, что ведет к развитию утомления зрения и затрудняет выполнение производственных операций.

2. Ограничение прямой и отраженной блескости. Показатель ослепленности глаза Р является критерием оценки слепящего воздействия большой яркости источника света или ярких бликов, которые вызывают нарушение зрительных функций глаза – его ослепленность: P=(S – 1)*1000, где S = v₁/v₂ – коэффициент ослепленности, равный отношению видимостей объекта соответственно при наличии и отсутствии защиты глаза от слепящего воздействия источника. Видимость является показателем того, насколько хорошо глаз видит объект или световое поле; определяется в относительных единицах числом пороговых контрастов: v = k/k_порог, где k – контраст в условиях рассматриваемой зрительной работы. Нормами установлено предельно допустимое значение показателя ослепленности не более 20-80 единиц, в зависимости от характера и длительности зрительной работы. Для ограничения отраженной блескости нормируется предельная яркость рабочей поверхности не выше 500 кд/м² при ее площади более 0,2 м² и не выше 2500 кд/м² при 0,01 м² и менее.

3. Ограничение или устранение колебаний светового потока.

4. Необходимо обеспечивать оптимальную направленность светового потока. Наибольшая видимость достигается при направлении света на рабочую поверхность под углом 60° к ее нормали.

5. Освещенность должна быть постоянной во времени. Для оценки условий работы глаза в мелькающем свете, который создают газоразрядные лампы, вводится коэффициент пульсации освещенности, %, который характеризует относительную глубину изменения освещенности от Е_макс до Е_мин в течение одного периода ее колебания и определяется по формуле

,

где E_ср – среднее значение освещенности за один период ее колебания. Значения коэффициента пульсации нормируются (не более 12-25% в зависимости от характера зрительной работы). В нормах рекомендуется применять в первую очередь газоразрядные лампы, как гигиенически и экономически более выгодные, чем лампы накаливания: спектр света их близок к естественному, световая отдача в 3-4 раза больше, а срок службы более чем в 10 раз выше, чем у ламп накаливания. Но газоразрядные лампы имеют тот недостаток, что излучаемый ими световой поток пульсирует безынерционно, т.е. одинаково с колебаниями переменного тока. В мелькающем свете искажается восприятие вращающихся и движущихся предметов: возникает иллюзия их остановки или движения в обратную сторону, искажается скорость и направление движения.

Это явление называют стробоскопическим эффектом. Для стабилизации светового потока лампы включают в сеть по определенным электрическим схемам таким образом, чтобы коэффициент пульсации не превышал установленной нормы.

6. Освещение должно иметь спектр света, близкий к естественному, особенно при зрительных работах, требующих цветопередачи.

В районах за Северным Полярным кругом, а также и в других местностях при отсутствии естественного света в дополнение к обычному электрическому должно быть использовано эритемное освещение с целью компенсации ультрафиолетовой недостаточности.

Аварийное освещение устраивается в производственных помещениях и на открытой территории для временного продолжения работ в случае аварийного отключения рабочего освещения (общей сети). Оно должно обеспечивать не менее 5% освещенности от нормируемого рабочего общего освещения.

Специальное освещение применяется для освещения улиц, мостов, стадионов и в других случаях.

Заключение: Состояние и освещение рабочих мест на производстве, в карьерах оказывают существенное влияние на производительность и безопасность труда. Освещение должно быть таким, чтобы работающий мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Плохое освещение может привести к несчастным случаям или авариям.

Вопросы по теме:

1. Какие бывают виды освещений?

2. По какой формуле вычисляется освещенность данной поверхности?

3. При каких случаях устраивается аварийное освещение?

Используемая литература:

1. «Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие» А.С.Гринин, В.Н.Новиков;

2. «Охрана труда в машиностроении» Е.Я.Юдин, С.В.Белов, С.К.Баланцев.

{/spoilers}