Как найти освещенность рабочей поверхности

Как измеряют освещенность (естественное и искусственное освещение)

Отличие Освещенности и Светового потока

Сегодня на рынке освещения большая путаница с техническими параметрами, такими как световой поток (измеряемый в люменах (Лм) и освещенность (измеряемый в люксах (Лк). Большинство, при подборе светильников обращают внимание на световой поток (Лм – указывается на упаковке каждого светодиодного светильника), а не на требования освещенности.Чаще всего, в расчет берется суммированный световой поток лампы или светодиодов, без световых и тепловых потерь.

Световой поток, можно измерить только в специальной лаборатории,самомуэто сделать с подручными прибораминевозможно! В нормативных документах существует понятие светового потока, но нет определенных требований к нему.

Освещенность любой человек может измерить самостоятельно, без сложного оборудования.Что такое освещённость?

Освещённость– это величина отношения светового потока к площади, на которую он падает. Причём падать он должен на эту плоскость именно перпендикулярно. Измеряется в люксах, lux (лк).

Зачем измерять освещённость?

Учеными доказано, что плохой (или, наоборот, слишком хороший) свет через сетчатку глаза воздействуют на рабочие процессы нашего мозга.

Как следствие, свет влияет на психологическое состояние человека: если света недостаточно — он чувствует угнетенность, пониженную работоспособность, сонливость; если свет слишком яркий, он способствует возбуждению, подключению дополнительных ресурсов организма, вызывая их повышенный износ. И то и другое – одинаково вредно.

Если же свет подобран правильно, то благодаря улучшению освещенности производительность на рабочем месте может быть повышена на 25—30%.

Нормативы

До недавнего времени в России для измерения освещённости руководствовались межгосударственным стандартом измерения освещённости — ГОСТ 24940-96. В этом ГОСТе используются такие понятия, как: освещённость, средняя, минимальная и максимальная освещённость, цилиндрическая освещённость, коэффициент естественной освещенности (КЕО), коэффициент запаса, относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения.

В 2012 году Россия ввела собственный, национальный стандарт измерения освещённости, ГОСТ Р 54944-2012 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности».

В этом ГОСТе к тем понятиям, что были раньше, добавлены новые: полуцилиндрическая освещённость, аварийное освещение, резервное освещение, эвакуационное освещение, охранное освещение, рабочее освещение.

В 2016 году был откорректирован Свод правил — СП 52.13330.2016, который после актуализации 2011 года потерпел незначительные изменения, такие как:

• согласно пункту4.1теперь нормируется именно средняя освещенность, а не наименьшая;
• в пункте7.3.1говориться, что в учебных заведениях запрещено применять осветительные приборы на светодиодах;
• в пункте7.6.9определены новые нормы размещения эвакуационных знаков безопасности;
• и др.

Параметры для оценки освещенности

Световые волны как один из видов электромагнитных волн различают по длине и частоте колебаний, которые связаны между собой следующей математической зависимостью:

Ь = с/&

где А, — длина волны; м;с —скорость распространения света, 300 000 км/ч; частота колебаний, Гц(1 Гц равен одному колебанию в 1 с). Силу светаизмеряют в канделах (кд). 1 кд соответствует У₆₀силы света, излучаемого в перпендикулярном направлении поверхностью абсолютного черного тела площадью 1 см²при температуре затвердевания платины 1760°С.

Освещенностьизмеряется в люксах. Люкс (лк) есть освещенность поверхности, на каждый квадратный метр которой падает световой поток, равный одному люмену (лм):

1 лк = 1 лм/1 м².

Люмен —это световой поток, излучаемый в пределах телесного угла в 1 стер источником, сила света которого равна 1 св; находится как отношение площади освещенности к квадрату расстояния до источника света. Если поверхность освещается несколькими источниками, создающими на ней освещенности ?,,Е₂и т. д., то полная освещенность поверхности Е будет равна их сумме.

Коэффициент пульсации. Изменение условий освещения помещений вызывает адаптацию органов зрения, в основе которой лежат физиологические и фотохимические процессы, приводящие к изменению чувствительности зрения. Частые и резкие изменения условий освещения отражаются на физическом состоянии человеческого организма.

Скорость различения и устойчивость ясного видения предметов зависят также от уровня освещенности. Скорость различения особенно велика при уровне освещенности 400—500 лк, устойчивость ясного видения соответствует уровню освещенности 130— 150 лк.

Важными факторами, которые необходимо принимать во внимание при определении освещенности помещений, являются цветовые решения интерьеров и различие яркости наблюдаемого предмета и фона, на котором рассматривается предмет. Таким образом, яркостной контраст зависит от уровня освещенности: чем меньше освещенность, тем должна быть больше контрастность. Яркость фона определяется количеством отраженного света, воспринимаемого человеческим глазом.

Виды освещения

Освещенность обеспечивается путем устройства окон и установки светильников.

В одних случаях требуется равномерная освещенность помещения, в других — нормативной должна быть освещенность рабочих мест, а освещенность всего помещения может быть в два-три раза меньше. Это зависит от назначения помещений и достигается использованием определенных типов светильников и их размещением, что предусматривается проектом. Освещение бывает естественным и искусственным.

Естественное освещение

Источниками естественного освещения являются:

• солнце,
• луна (точнее отражённый ею свет),
• рассеянный свет небосвода (это не просто поэтическое название , термин используемый в протоколах по измерению освещенности).

Естественное освещение помещений зависит:

• от местности, где расположено здание. В СНИП определено понятие световой климат — так называется характер изменения освещенности на открытом воздухе в течение суток, месяца, года. Световой климат напрямую зависит от географической широты местности и высоты стояния солнца.
• от ориентации здания,
• от расстояния здания от затемняющих объектов;
• от расположения световых проемов и их размеров:

  Расположение: Для лучшего освещения самых удаленных точек помещений необходимо, чтобы верхняя граница светового проема была поднята как можно выше над уровнем пола, а наиболее удаленная от окна точка находилась на расстоянии, не превышающем двойной высоты верхнего края проема над полом.

  Размер: В жилых и служебных помещениях требования к размеру световых проемов разные: в жилых — 1:8 по отношению к площади освещаемого пола, в служебных и административных — не менее 1:10. Размер светового проема равен площади проема за вычетом 15% площади, приходящейся на оконные устройства.

На основании всех этих факторов помещение имеет определенный уровень освещенности, который характеризуется коэффициентом естественной освещенности (КЕО), представляющим собой отношение освещенности внутри помещения (Лк) к одномоментной освещенности снаружи (Лк), измеряется КЕО в процентах ( %)

Коэффициент естественной освещенности для жилых и общественных зданий и производственных помещений с боковым освещением зависит от точности выполняемых работ и колеблется от 1,5 до 2, а для помещений с грубыми работами КЕО =0,5. При верхнем и комбинированном освещении в соответствии со СНиП этот коэффициент колеблется от 2 до 7.

Искусственное освещение

Источниками искусственного освещения – являются любые осветительные приборы (лампы, светильники, светодиодные ленты)

При определении эксплуатационных характеристик искусственного освещения необходимо обращать внимание на

• мощность света,
• равномерность освещения,
• отсутствие резких теней и блескости.

Нормы освещенности установлены СНиП в зависимости от назначения помещений и проводимых там работ.

Подробную информацию можно изучить в статьях:

«Нормы освещенности по Нормативным документам»

«Нормы пульсации по Нормативным документам»

Коэффициент эксплуатации

(обратно пропорционален коэффициенту запаса , КЗ, использовавшемуся ранее)

При планировании освещенности на этапе проекта важно не забывать, что в процессе эксплуатации любой осветительный прибор может уменьшить создаваемую им освещенность. Для компенсации этого спада при проектировании вводится коэффициент эксплуатации (КЭ).

КЭ для искусственного освещения учитывает:

• загрязнение
• не восстанавливаемое изменение отражающих и пропускающий свойств оптических элементов
• спад светового потока
• выход из строя источников света
• загрязнение поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы.

КЭ для естественного освещения учитывает:

• загрязнение и старение светопрозрачных заполнений в световых проемах,
• снижение отражающих свойств поверхностей помещения. Как пример, при запылении ограждающих поверхностей в лабораториях освещенность снижается на 10% за год, в деревообрабатывающих цехах на 30% за полгода.

Измерение освещённости рабочих мест проводят вместе с замерами уровня шума, пыле- и загрязнённости, вибрации — в соответствии с СанПин (санитарные правила и нормы).

Измерение освещённости производят ЛЮКСОМЕТРОМ( от Люкс)

Люксометр — это мобильный, портативный прибор для измерения освещенности, принцип работы которого идентичен фотометру.

Правила использования:

• прибор всегда находится в горизонтальном положении;
• его устанавливают в точках, место положение которых рассчитываются согласно методике, указанной в Госстандартах. Количество контрольных точек должно быть не менее 10;
• все люксометры сертифицируются, и погрешность люксметра, согласно ГОСТ должна быть не больше 10%.

Люксметры бывают субъективные и объективные.

Субъективный люксметр основан на уравнивании яркости двух полей освещения (освещенность одного поля известна). Он состоит из вентильного фотоэлемента и измерительного устройства. Электрический ток, который дает фотоэлемент при освещении его поверхности, пропорционален ее освещенности. Поэтому измерительное устройство, проградуированное в люксах, показывает сразу значение освещенности.

Объективные люксметры являются более точными, в них роль анализатора выполняет селеновый фотоэлемент, а показания регистрирует гальванометр. При попадании световых лучей на приемную часть фотоэлемента в схеме прибора возникает ЭДС, пропорциональная уровню освещенности. Шкала прибора имеет 50 делений с обозначением трех пределов измерений освещенности: 0—25, 0—100, 0—500 лк. Если освещенность превышает 50 лк, то на фотоэлементе устанавливают поглотитель, который расширяет основные пределы измерения в 100 раз, что позволяет измерять освещенность 0—50 000 лк.

Измерения проводятся отдельно по искусственному и естественному освещению. При этом нужно следить, чтобы на прибор не падала какая-либо тень, и поблизости не было источника электромагнитного излучения. Это внесёт помехи в результаты. После того как сделаны все необходимые замеры освещенности, на основе полученных результатов, по специальным формулам, рассчитываются нужные параметры, и делается общая оценка. То есть, полученные параметры сравниваются с нормативом, и делается вывод о том достаточно ли освещённость данного помещения или территории.

На каждый вид измерений в каждом помещении или участке улицы заполняется отдельный протокол. Оценочный протокол выдаётся как по каждому помещению или территории, так и по всему объекту. Этого требует «ГОСТ. Измерение освещённости» должно быть выполнено по правилам.

Рекомендации замеров освещенности для светодиодных светильников

1. Замеры освещенности светодиодных светильников необходимо проводить после их 2 часовой работы, когда они выйдут на рабочий режим (несколько раз в течение дня). Светодиоды и источники питания выделяют большое количество тепла. Оно отводится за счет теплоотводящих материалов (алюминий, компаунд и т.п) и определенной конструкции (большая радиаторная площадь и т.п.). Тем не менее повышенные температурные режимы оказывают серьезное воздействие на освещенность.
2. Чтобы не ошибиться с параметрами освещенности, лучше при проектировании сразу закладывать коэффициент падения освещенности, который зависит от типа и характеристики объекта.
3. Следите за работой светодиодных светильников и параметрами освещенности весь гарантийный срок, т.к. если производитель заявляет гарантийный срок 3 и более года, то светильники при соблюдении условий должны сохранять качественные в течение всего срока.
4. Если условия эксплуатации светильников происходят при температурных режимах свыше +45 гр, то замеры освещенности надо делать гораздо чаще, чем регламентируют нормы.

На заметку: на некоторых Интернет-ресурсах Вы можете встретить информацию: «В жилых комнатах норма освещения лампами накаливания установлена 25—30 лк, люминесцентными лампами — 75 лк.». Данная информация является устаревшей и указывает минимальную освещенность. Но, как писалось ранее,в последней редакции — СП 52.13330.2016 теперь нормируется средняя освещенность, а не наименьшая. И с учетом перехода на светодиодные источник света средняя освещенность для жилых помещений составляет 200 Лм.

Все об освещении рабочего места

Освещение рабочего места – это правильно организованное распределение света, способствующее лучшей эффективности труда и хорошему самочувствию работников. Вариант освещения зависит от специфики выполняемых работ и особенностей помещения. Важную роль играет достаточное количество окон для доступа солнечного света.

Осветительная система, выдающая недостаточный или избыточный световой поток, ухудшает работоспособность сотрудников, вызывая усталость зрения и общее переутомление. Даже настроение людей во многом зависит от оптимальной освещенности.

При создании системы освещения необходимо учитывать ряд критериев:

Световой поток

Это количество световой энергии, излучаемой осветительным прибором. Измеряется в люменах. Значение этого параметра всегда приводится в описании ламп и светильников. Недостаточное освещение рабочего места можно устранить за счет увеличения яркости источников света.

Освещенность

Характеризует уровень освещения, создаваемый нормированным световым потоком на поверхности определенной площади. Единица измерения – люксы. Один Люкс соответствует освещенности одного квадратного метра площади светом с силой в 1 Люмен.

Цветовая температура

Определяет оттенки белого свечения, используемые в светодиодных лампах. Для рабочих мест рекомендуются светодиоды с нейтральным оттенком в диапазоне 3800-5000 Кельвинов, который повышает работоспособность.

Цветопередача

Индекс цветопередачи CRI показывает насколько цвет объекта, освещаемого искусственным светом, соответствует эталонному при естественном свете. Измеряется в единицах Ra от 1 до 100. Цветовая гамма окружающего интерьера воспринимается наиболее тождественно при Ra=100. СНиП 23-05-95 регламентируют цветопередачу для рабочих мест в 70-90 единиц в зависимости от их особенностей.

Коэффициент пульсаций

Согласно СНиП 23-05-95 этот параметр на рабочих местах должен быть в пределах 10-20%, исходя из типа деятельности. В СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 нормируется коэффициент пульсаций (5%) для работы на компьютере.

Угол рассеивания

Эта характеристика показывает, насколько расширяется конус светового пучка от осветительных приборов. Led осветители могут иметь угол от 15° до 360°. При увеличении угла снижается плотность светового потока и расширяется освещаемая площадь. Наиболее равномерная освещенность достигается при 120°-360°. Светильники с малым углом применяются только для дополнительного освещения.

Системы рабочего освещения

Освещение подразделяется на системы согласно СП 52.13330.2016:

• общее равномерное – светильники одного типа и с одинаковыми параметрами распределены по всей поверхности потолочного перекрытия на одной высоте;
• общее локализованное – расположение, вид, характеристики светильников подбираются индивидуально под каждое рабочее место;
• местное – создается стационарными или переносными осветительными устройствами с небольшим углом рассеивания для точечной подсветки поверхности;
• комбинированное – сочетает общее и местное освещение.

Виды рабочего освещения

Естественное – формируется солнечным светом, поступающим через оконные проемы или застекленную крышу. Имеет первостепенное значение и высший приоритет.

Искусственное – создается при помощи осветительных приборов. Возможен выбор параметров под специфику работы.

Совмещенное – комбинируется естественным и искусственным освещением.

Светотехнические параметры светильников

По классам светораспределения

Классификацию по ГОСТ 17677-82 можно посмотреть в таблице:

По типу кривой силы света

КСС графически отражает зависимость светового потока от траектории его распространения. В соответствии с ГОСТ Р 54350-2015 для производственных и офисных помещений применяется концентрированная, глубокая и диффузная кривая.

По коррелированной цветовой температуре

Эта характеристика предназначена для определения цвета светового излучения посредством сравнения с эталонным источником при повышении температуры в диапазоне от 6500 до 2000 Кельвинов.

По световой отдаче

Светоотдача является важным показателем, демонстрирующим какое число люменов светового излучения выдает источник на один ватт потребляемой мощности. Наибольшей светоотдачей обладают светодиодные осветительные приборы.

Расчет рабочего освещения

При проектировании выполняется расчет освещенности. Приведем самую простую расчетную формулу:

• E – освещенность в люксах;
• Ф – сила (интенсивность) светового потока от 1 лампы/светильника в люменах;
• S – площадь поверхности в м2;
• n – поправочный коэффициент (усредненно равен 0,5).

К примеру, Вы получили результат 50 Лк, и хотите узнать сколько всего таких светильников понадобится, чтобы создать освещение рабочей зоны. Для этого нужна норма освещенности для данного помещения. Допустим она равна 300 Лк. Делим 300/50, получаем 6 штук.

Программа Dialux

Наиболее точным способом расчета при проектировании осветительной системы является уникальная программа Dialux. Функционал программного обеспечения позволяет учесть важные условия освещения рабочего места, которые нельзя предусмотреть в формулах.

Программа создает 3D изображение, демонстрирующее распределение градации освещенности по любому варианту количества и мест расположения светильников. В результате можно получить самое оптимальное освещение помещений и рабочих мест.

Рекомендации для оптимального освещения

Оптимальное рабочее освещение можно получить только при соблюдении норм освещенности, которые регламентируются СП 52.13330.2011 и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. Приведем нормы освещения рабочего места:

Офисы

Тип помещения	Нормы освещенности, согласно СНиП
Кабинет для чертежных работ	500 Лк
Кассовый/операционный зал	400 Лк
Комната для посетителей	300 Лк
Кабинет с компьютерами	200-300 Лк
Конференц-зал	200 Лк
Лестничные пролеты	50-100 Лк
Архив	75 Лк
Кладовая	50 Лк

Производство

Точность работы в помещении	Нужное кол-во света, Лк
Очень высокая точность	Не менее 1 200 Лк
Высокая точность	Не менее 750 Лк
Средняя точность	200-300 Лк
Грубая точность	150-200 Лк

При создании освещения на рабочих местах следует учитывать:

• равномерность и достаточность света по всей площади; 
• диапазон цветовой температуры; 
• оптимальность получаемой яркости; 
• отсутствие поверхностей, создающих блики; 
• естественность передачи цветовой гаммы; 
• комфортность освещенности для сотрудников.

Требования к освещению рабочего места

• функциональность по виду трудовой деятельности;
• адаптация под особенности выполняемых работ;
• наилучшие условия для зрительной работы;
• возможность индивидуального управления освещением;
• максимальное использование естественного света в дневное время;
• опция по регулировке направления и силы светового потока;
• использование энергоэффективных осветительных приборов;
• экологичность оборудования для окружающих.

После
того, как выбран тип светильников,
установлена величина нормируемой
освещенности для принимаемых источников
света (ламп накаливания или люминесцентных
ламп), намечено их размещение, остается
рассчитать мощность осветительной
установки и мощность применяемого
источника света. Существуют следующие
способы определения мощности ламп:

1. метод
   удельной мощности;

2. метод
   коэффициента использования;

3. точечный
   метод.

РАСЧЕТ
ПО УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ

Этот
способ расчета наиболее прост, дает
достаточно точные результаты и широко
применяется в проектировании. Расчет
по удельной мощности применяется для
общего равномерного освещения, но не
пригоден для расчета локализованного
освещения. Им можно рассчитывать только
общее освещение помещений площадью
больше 10 м²,
не загроможденных оборудованием, при
общем равномерном расположении
светильников и нормировании по всему
помещению одинаковой освещенности на
горизонтальной плоскости.

Значения
удельной мощности W
, Вт/м²
(мощность ламп на каждый квадратный
метр площади освещаемого помещения)
находятся по таблицам удельной мощности
светильников согласно /Л-3/.

Величина удельной
мощности зависит от:

а) высоты подвеса
светильников над рабочей поверхностью
— с увеличением высоты удельная мощность
увеличивается;

б) размеров
освещаемого помещения — с увеличением
площади помещения удельная мощность
уменьшается;

в) величины
нормируемой освещенности — с увеличением
освещенности удельная мощность
увеличивается;

г) типа светильников;

д) коэффициентов
отражения потолка, стен и пола.

Последовательность
расчета методом удельной мощности при
использовании ламп накаливания следующая:

1. Намечают
   тип и число светильников (ламп) в
   помещениях исходя из расчетной высоты
   h
   и расстояния между светильниками или
   рядами светильников L1,5
   h
   .

2. По
   таблице удельной мощности светильников
   /Л-3/ принимают значение удельной мощности
   W
   .

3. Определяют
   расчетную мощность одной лампы по
   формуле

;

1. По
   таблицам /Л-3/ выбирают ближайшую по
   мощности лампу.

Если мощность
лампы значительно отличается от
расчетной, то изменяют количество
светильников или ламп.

Расчет освещения
методом удельной мощности при освещении
люминесцентными лампами производят в
такой последовательности:

1. По
   приложению /Л-3/ в зависимости от h,
   S,
   Е и типа светильника принимают значения
   удельной мощности W
   для ламп ЛБ. Удельная мощность для
   других ламп определяется умножением
   табличных данных на коэффициент: для
   ламп ЛХБ, ЛТБ — на 1,13; для ламп ЛД, ЛТБ80
   — на 1,29; для ламп ЛДЦ — на 1,68.

2. Определяется
   количество люминесцентных ламп- n.
   Мощность одной лампы Р_Л
   принимается
   по таблицам /Л-3/.

.

1. По
   количеству ламп, устанавливаемых в
   одном светильнике n₁
   и полному расчетному количеству их n
   определяется количество светильников:

.

1. Намечаются
   места установки светильников с проверкой
   расстояния между светильниками и между
   рядами. Если расстояния оказываются
   больше расчетных(L=1,5h),
   то производят перерасчет на светильники
   с меньшим количеством ламп.

Рассмотрим примеры
расчета методом удельной мощности.

Пример 1.

В
помещении площадью S
= A
B
=16х10=160 м²
с _П
= 0,5, _СТЕН
= 0,3, _pn
= 0,1 на расчетной высоте h=3,2
м предполагается установить светильники
типа ЛСП 02-2х40-10 (кривые силы света типа
Д-3, КПД=60%) с люминесцентными лампами
типа ЛБ. Требуется определить необходимое
количество светильников для создания
освещенности Ен= 300 лк при коэффициенте
запаса k_з
=1,8 и коэффициенте равномерности 
=1,1.

По
таблице находим W_100
ЛК = 2,9 Вт/м².
Но так как в таблице Е_н
= 100 лк; k_з
= 1,5 и КПД = 100%, пропорциональным перерасчетом
определяем: /Л-3/

W
= 2,9 
1,8 
300 / (1,5 
0,6 100)
= 17,4 Вт/м^2.

Количество
светильников

N
= WS / P = 17,4 160
/ 80 = 35 штук.

Таким образом,
предусматриваем 3 ряда по 12 светильников
в каждом.

Пример 2

В производственном
помещении длиной 18 м, шириной 10 м и
высотой 4 м намечено установить 8
светильников ППР-200. Высота подвеса
светильников над уровнем пола 3,5 м.
Определить мощность ламп, если
нормированная освещенность на уровне
пола помещения равна 20 лк. Напряжение
осветительной сети 220 В.

1. По
   таблице для Н_Р
   = 3,5 м, Е_Н
   = 20 лк и S
   = 18 
   10 =180 м²
   находим значение удельной мощности W
   = 6,2 Вт/м².

2. Определяем
   потребную мощность лампы:

6,2

180 / 8 = 139,5 Вт.

1. Принимаем
   лампу типа Б220-150 мощностью 150 Вт.

Для
помещений меньшей площади (меньше 10 м²⁾
и для лестничных клеток мощность ламп
накаливания выбирают по табл. 5.

Таблица 5

Помещения	Наибольшая мощность ламп, Вт
Площадью от 5 до 10 м2 при освещенности по норме, лк: 20…25 10…15 2…5	100 60 25
Площадью менее 5 м2: тамбуры, проходы душевые, уборные	15 25
Лестничные клетки (световые точки устанавливают через площадку)	25

Пример 3

Сделать
расчет освещения (определить количество
и мощность ламп) методом удельной
мощности для горячего цеха площадью S
= 10 6
= 60 м²,
высотой Н = 3,5 м. Напряжение электрической
сети 220 В; h
= 2,2 м, устанавливаемый светильник
НСП17-200-103 .

Намечаем
к установке количество светильников —
6. Размещаем их в вершинах квадратов с
L=3
м.

По
приложению находим значения удельной
мощности. При Е = 75 лк, h
= 2,2 м (2…3), S
= 60 м²
(5…150) удельная мощность W=20,5
вт/м².

Определяем расчетную
мощность одной лампы:

Выбираем
лампу мощностью 200 Вт. Полная установленная
мощность ламп Р = 6 
200 = 1200 Вт. Фактическая удельная мощность

.

РАСЧЕТ ОСВЕЩЕНИЯ
МЕТОДОМ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Коэффициент
использования осветительной установки
показывает, какая часть светового потока
ламп падает на рабочую поверхность:

;

где:
Ф — световой поток, падающий на рабочую
поверхность, лм;

n
— количество ламп;

Ф_Л
— световой поток одной лампы, лм.

Величина
коэффициента использования зависит от
типа светильников, коэффициентов
отражения потолка _П
и стен _СТ,
индекса помещения ,
учитывающего соотношение его размеров.
Коэффициенты отражения чистых побеленных
потолков и стен в сухих помещениях 70%,
во влажных — 50%, бетонных потолков и стен,
оклеенных обоями, — 30%.

,

где:
А,В — длина и ширина освещаемого помещения,
м;

h
— расчетная высота, м.

Величину
коэффициента использования определяют
в процентах. В формулу расчета освещения
коэффициент подставляют в долях единицы.

Расчет
освещения лампами накаливания заключается
в определении светового потока лампы
Ф_Л
:

,

где:
Е_Н
— нормируемая минимальная освещенность,
лк;

S-площадь
помещения, м²;

kз
— коэффициент запаса, связанный со
старением лампы и запылением светильников.

Расчет
освещения методом коэффициента
использования ( при освещении ЛЛ)
заключается в определении количества
необходимых ламп для обеспечения
нормируемой освещенности.

Расчетная
формула имеет вид:

,

где:
Z=1,15
— коэффициент минимальной освещенности,
равный отношению средней освещенности
Е_СР
к нормированной минимальной Е_Н.

Пример
4

Сделать
расчет освещения методом коэффициента
использования для горячего цеха завода
площадью S
= 10 
6 = 60 м. Высота Н = 3,5 м, напряжение
электрической сети V=220
В. Использовать лампы накаливания.

Решение:
Для горячего цеха принимаем светильники
НСП-17-200-103. Определяем расчетную высоту

h
= H
— h_Р
— h_СВ
= 3,5 — 0,8 — 0,5 = 2,2 м.

Расстояние
между светильниками

L
=1,5 h
= 1,5 
2,2 = 3,3 м.

Принимаем
L
= 3 м. При этом светильники располагаем
в вершинах квадрата 3 х 3 м. Расстояние
от стен принимаем в 2 раза меньше
расстояния между светильниками (L
/ 2=1,5 м ), т.е. 1,5 и 2 м.

Устанавливаем
6 светильников. Светильник НСП17-200-103
является одноламповым, поэтому число
ламп также будет равняться 6.

Чтобы
найти коэффициент использования,
определяем индекс помещения:

.

_П
=70 %; _СТ
=50 %

Коэффициент
использования 
=47% или 0,47 его находим по таблице.

Определяем
световой поток одной лампы для освещенности
75 лк:

.

По
таблице /Л-4/ находим лампу на 215…225 В,
световой поток которой близок к
полученному. Лампа Г215-225-200 мощностью
200 Вт имеет световой поток 2920 лм. Принимаем
6 ламп мощностью по 200 Вт. Полная
установленная мощность ламп Р = 1200 Вт
(6 
200). Удельная мощность

.

На
основании примеров 3 и 4 можно сделать
вывод, что при расчете разными методами
получаются одинаковые результаты.

a)

б)

Рис
3. Расположение светильников на плане
(а) и расчетная схема (б) к примерам 3 и
4 (расчет по удельной мощности и методом
коэффициента использования).

Пример
5

На
этаже производственного помещения
длиной А = 24 м, шириной В = 18 м и высотой
Н = 4,2 м намечено установить 16 светильников
типа НСП11-200. Высота рабочей поверхности
h_Р
= 0,8 м. Свес светильника (расстояние от
потолка до центра лампы) принят h_СВ
= 0,5 м. Напряжение питающей сети 220 В.
Ориентировочные значения коэффициентов
отражения потолка, стен и рабочей
поверхности 50; 30; 10% или _П
= 0,5; _СТ
=0,3; _РП
= 0,1.

Решение

1. Определяем
   расчетную высоту подвеса светильника
   над рабочей поверхностью

H_р
= H
— (h_св
+ h_рп)=
4,2 — (0,5 +0,8) = 2,9 м.

1. Вычисляем
   показатель (индекс) помещения (в некоторых
   работах его обозначают и i
   )

.

1. По
   принятым значениям коэффициентов
   отражения и показателю помещения 
   находим коэффициент использования
   светового потока =
   58% = 0,58.

2. Из
   норм освещенности находим Е_Н
   =30 лк и коэффициент запаса

k_З
= 1,5.

1. Приняв
   Z
   =1,1, определяем расчетный световой поток
   одной лампы

.

1. Из
   ламп накаливания общего назначения
   выбираем ЛН типа Б мощностью 200 Вт,
   номинальный световой поток которой
   Ф_Л=2920
   лм.

2. Проверяем
   расхождение расчетного и номинального
   световых потоков лампы:

%
,

что
находится в допустимых пределах.

1. Определяем
   фактическую минимальную освещенность
   рабочей поверхности с учетом выбранной
   лампы:

.

Если
в результате расчета окажется, что лампа
больше по мощности, следует увеличить
число светильников и повторить расчет
или найти необходимое число ламп,
преобразуя формулу в

.

Расстояние
между светильниками определяют по
уравнению

;

где:
L
— расстояние между светильниками (или
рядами ЛЛ), м;

_Э
= L/Н
— наивыгоднейшее относительное расстояние
между светильниками.

РАСЧЕТ
ОСВЕЩЕНИЯ ТОЧЕЧНЫМ МЕТОДОМ

Точечный
метод дает возможность определить в
любой точке помещения освещенность как
в горизонтальной, так и в вертикальной
или наклонной плоскостях. В основном
он применяется при расчете локализованного
и наружного освещения в случаях, когда
часть светильников закрывается
расположенным в помещении оборудованием,
при освещении наклонных или вертикальных
поверхностей, а также для расчета
освещения производственных помещений
с темными стенами и потолком (литейные,
кузнечные цехи, большинство цехов
металлургических заводов и т.п.).

В
основу точечного метода положено
уравнение, связывающее освещенность и
силу света:

,
(*)

где:
I_
— сила света в направлении от источника
на заданную точку рабочей поверхности
( определяют по кривым силы света или
по таблицам выбранного типа светильника);

 —
угол между нормалью к рабочей поверхности
и направлением силы света к расчетной
точке;

 —
коэффициент, учитывающий действие
удаленных от расчетной точки светильников
и отраженного светового потока от стен,
потолка, пола, оборудования, падающего
на рабочую поверхность в расчетной
точке

(
принимают в пределах 
= 1,05…1,2);

k
— коэффициент запаса;

h_p
— высота подвеса светильника над рабочей
поверхностью.

Перед
началом расчета необходимо вычертить
в масштабе схему размещения светильников
для определения геометрических
соотношений и углов.

Расчет
точечным методом более сложен, чем
расчет по удельной мощности и методом
коэффициента использования. Расчет
ведется по специальным формулам,
номограммам, графикам и вспомогательным
таблицам. Наиболее простым является
определение освещенности в горизонтальной
плоскости от светильников с ЛН с помощью
графиков пространственных изолюкс.
Такие графики строятся для светильников
каждого типа и имеются в справочных
книгах по проектированию электроосвещения.
«Изолюксой» называется линия, соединяющая
точки с одинаковой освещенностью.

На
рис.5 по вертикальной оси отложена высота
установки светильника над расчетной
поверхностью h
в метрах, а по горизонтальной оси —
расстояние d
в м. 30, 20, 15, 10, 7 … — у каждой кривой нанесена
освещенность в люксах от светильника,
имеющего лампу со световым потоком
равным 1000 лм.

Чтобы
определить освещенность в точке А,
необходимо знать величины h
и d.
Предположим, что h
= 4 м, d
= 6 м. Проведем на рис. 5 горизонтальную
линию от цифры 4 на вертикальной оси и
вертикальную линию от цифры 6 на
горизонтальной оси. Линии пересекаются
в точке, через которую проходит кривая,
обозначенная числом 1. Это означает, что
в точке А светильник С создает условную
освещенность е =1 лк.

Чтобы
понять назначение пространственных
изолюкс и сущность расчета по ним,
сделаем простой рисунок (рис.4) Пусть в
помещении установлен светильник С на
высоте h
над расчетной поверхностью, например,
над полом. Возьмем на полу точку А, в
которой необходимо определить
освещенность. Обозначим расстояние от
проекции светильника на расчетную
плоскость О до точка А через d.

Рис.4.
К расчету освещения точечным методом.
С — светильник; О — проекция светильника
на расчетную плоскость; А — контрольная
точка.

Рис.5.
Пространственные изолюксы условной
горизонтальной освещенности от
светильника с матированным стеклом.

Рис.
6 К расчету освещенности точечным
методом

Расчет
освещенности точечным методом от
светильников с симметричным
светораспределением (рис.6) рекомендуется
вести в такой последовательности:

1. По
   соотношению d
   / h_p
   определяют tg
   и, следовательно, угол 
   и cos³,
   где d
   — расстояние от расчетной точки до
   проекции оси симметрии светильника на
   плоскость, ей перпендикулярную и
   проходящую через расчетную точку.

2. По
   кривой силы света (или табличным данным)
   для выбранного типа светильников и
   угла 
   выбирают I_.

3. По
   формуле (*) подсчитывают горизонтальную
   освещенность от каждого светильника
   в расчетной точке.

4. Определяют
   суммарную освещенность в контрольной
   точке, создаваемую всеми светильниками.

5. Вычисляют
   расчетный световой поток (в люменах),
   который должен быть создан каждой
   лампой для получения в расчетной точке
   требуемой (нормированной) освещенности.

6. По
   найденному расчетному световому потоку
   подбирают лампу требуемой мощности.

Пример
6

Помещение
площадью 100 м²
высотой 5 м освещается четырьмя
светильниками типа РСП113-400 с лампами
ДРЛ мощностью 400 Вт. Светильники
расположены по углам квадрата со стороной
5 м (рис. 5). Высота подвеса светильников
над рабочей поверхностью h_p
= 4,5 м. Нормированная освещенность в
контрольной точке А равна 250 лк. Определить,
соответствует ли освещенность в
контрольной точке требуемой норме.

1. Определяем
   tg
   (рис. 6), 
   и cos³

;

=37;
cos³=0,49.

1. Определяем
   I_.
   По таблице 5 «Дискретные значения силы
   света светильников РСП13 (ДРЛ)» /3/, которая
   составлена по кривой силы света
   светильников РСП13 (ДРЛ) при условной
   лампе со световым потоком Ф_Л
   = 1000 лм, находим силу света I_
   при 
   = 37
   (интерполируя между значениями силы
   света для угла 
   = 35
   и 45),
   I_1000
   = 214 кд. Световой поток установленной в
   светильнике лампы ДРЛ мощностью 400 Вт
   равен 19000 лм. Поэтому I_=
   214 
   (19000 / 1000) = 214 
   19 = 4066 кд.

Таблица
6

, град	0	5	15	25	35	45	55	65	75
I	284	280	277	258	228	181	106	56	26

1. Рассчитываем
   освещенность от одного светильника в
   горизонтальной плоскости в контрольной
   точке А. Принимая коэффициент запаса
   k
   = 1,5 для одного светильника и 
   = 1,05 получим

лк

Так как в расчетной
точке каждый из четырех светильников
создает одинаковую освещенность, то
суммарная горизонтальная освещенность
в точке А будет

Е_А
= 4 
68,8 = 275,2 лк

Фактическая
освещенность повышает нормированную
(250 лк) примерно на 10%, что находится в
допустимых пределах.

Для
рационализации техники расчетов
освещенности точечным методом используют
справочные кривые пространственных
изолюкс, построенные для каждого типа
светильника.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ
   И РАСЧЕТ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Освещенность, что это

   Любой источник света является источником светового потока, и чем больший световой поток попадает на поверхность освещаемого предмета, тем лучше этот предмет видно. А физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу площади освещаемой поверхности, именуется освещенность.

   Освещенность обозначают символом Е, и находят ее значение по формуле Е = F/S, где F — световой поток, а S – площадь освещаемой поверхности. В системе СИ освещенность измеряется в Люксах (Лк), и один Люкс — это такая освещенность, при которой световой поток, попадающий на один квадратный метр освещаемого тела, равен одному Люмену. То есть 1 Люкс = 1 Люмен / 1 Кв.м.

Для примера приведем некоторые типичные значения освещенности

• Солнечный день в средних широтах — 100000 Лк;
• Пасмурный день в средних широтах — 1000 Лк;
• Светлая комната, освещенная лучами солнца — 100 Лк;
• Искусственное освещение на улице — до 4 Лк;
• Свет ночью при полной луне — 0,2 Лк;
• Свет звездного неба темной безлунной ночью — 0,0003 Лк.

   Представьте, что вы сидите в темной комнате с фонариком, и пытаетесь прочесть книгу. Для чтения нужна освещенность не меньше 30 Лк. Что вы сделаете?

• Во-первых, вы приблизите фонарик к книге, значит освещенность связана с расстоянием от источника света до освещаемого предмета.
• Во-вторых, вы расположите фонарик под прямым углом к тексту, значит освещенность зависит и от угла, под которым данная поверхность освещается.
• В-третьих, вы можете просто достать более мощный фонарик, поскольку очевидно, что освещенность больше, если выше сила света источника.

   Допустим, световой поток попадает на какой-то экран, расположенный на каком-то расстоянии от источника света. Увеличим это расстояние вдвое, тогда освещаемая часть поверхности увеличится по площади в 4 раза. Так как Е = F/S, то и освещенность уменьшится в целых 4 раза. То есть освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния от точечного источника света до освещаемого предмета.

   Освещенность вычисляют по формуле

   Когда пучок света падает под прямым углом к поверхности, световой поток распределен на наименьшей площади, если же угол увеличивать, то увеличится площадь, соответственно, уменьшится освещенность. Как было отмечено выше, освещенность напрямую связана и с силой света, и чем больше сила света, тем больше и освещенность. Экспериментально давно установлено, что освещенность прямо пропорциональна силе света источника.

   Конечно, освещенность уменьшается, если свету препятствует туман, дым или частички пыли, но если освещаемая поверхность расположена под прямым углом к свету источника, и свет при этом распространяется через чистый, прозрачный воздух, то освещенность определяется непосредственно по формуле Е = I / R2 , где I – сила света, а R – расстояние от источника света до освещаемого предмета.

   В процессе ежедневной работы осветительных установок, возможен спад освещенности, поэтому для компенсации данного недостатка, еще на стадии проектирования осветительных установок вводят специальный коэффициент запаса. Он учитывает понижение освещенности и яркости в процессе эксплуатации осветительных приборов из-за загрязнений, утраты отражающих и пропускающих свойств отражающих, оптических, и других элементов приборов искусственного освещения. Загрязнения поверхностей, выход из строя ламп, все эти факторы учитываются. Для естественного освещения вводят коэффициент снижения КЕО (коэффициента естественной освещенности), ведь со временем могут загрязнится светопрозрачные заполнители световых проемов, и загрязниться отражающие поверхности помещений.

   Европейский стандарт определяет нормы освещенности для разных условий, так например, если в офисе не требуется рассматривать мелкие детали, то достаточно 300 Лк, если люди работают за компьютером — рекомендуется 500 Лк, если изготавливаются и читаются чертежи — 750 Лк.

Измерение освещённости

   Освещенность измеряют портативным прибором — люксметром. Его принцип работы аналогичен фотометру. Свет попадает на фотоэлемент, стимулируя ток в полупроводнике, и величина получаемого тока как раз пропорциональна освещенности. Есть аналоговые и цифровые люксметры. Часто измерительная часть соединена с прибором гибким спиральным проводом, чтобы можно было проводить измерения в самых труднодоступных, при этом важных местах. К прибору прилагается набор светофильтров, чтобы регулировать пределы измерений с учетом коэффициентов. Согласно ГОСТу, погрешность прибора должна быть не более 10%.

   Измеряем освещённость люксметром

   При измерении соблюдают правило, согласно которому прибор должен располагаться горизонтально. Его устанавливают поочередно в каждую необходимую точку, согласно схеме ГОСТа. В ГОСТе, кроме прочего, учитываются охранное освещение, аварийное освещение, эвакуационное освещение и полуцилиндрическая освещенность, там также описан метод проведения измерений. Измерения по искусственному и естественному освещению проводятся отдельно, при этом важно чтобы на прибор не попадала случайная тень. На основе полученных результатов, с использованием специальных формул делается общая оценка, и принимается решение, нужно ли что-то корректировать, или освещенность помещения и территории достаточна.

Освещенность рабочего места 

   Освещение исключительно важно для человека. С помощью зрения человек получает большую часть информации (около 90 %), поступающей из окружающего мира. Свет- это ключевой элемент нашей способности видеть, оценивать форму, цвет и перспективу окружающих нас предметов. Освещение влияет не только на функционирование зрительного аппарата, то есть определяет зрительную работоспособность, но и на психику человека, его эмоциональное состояние. Исследователями накоплено значительное количество данных по биологическому действию видимого света на организм. Сравнительная оценка естественного и искусственного освещения по его влиянию на работоспособность показывает преимущество естественного света. Ведущим фактором, определяющим биологическую неадекватность естественного и искусственного света, является разница в спектральном составе излучения, а также динамичность естественного света в течение дня. 

   Освещенность рабочего места 

   Работая при освещении плохого качества или низких уровней, люди могут ощущать усталость глаз и переутомление, что приводит к снижению работоспособности. В ряде случаев это может привести к головным болям. Причинами во многих случаях являются слишком низкие уровни освещенности, слепящее действие источников света и соотношение яркостей, которое недостаточно хорошо сбалансировано на рабочих местах. Головные боли также могут быть вызваны пульсацией освещения, что в основном является результатом использования электромагнитных пуско-регулирующих аппаратов (ПРА) для газоразрядных ламп, работающих на частоте 50 Гц. С точки зрения безопасности труда зрительная способность и зрительный комфорт чрезвычайно важны. 

   Для того чтобы обеспечить условия, необходимые для зрительного комфорта, в системе освещения должны быть реализованы следующие предварительные требования:

• достаточное и равномерное освещение
• оптимальная яркость
• отсутствие бликов и ослепленности
• соответствующий контраст
• правильная цветовая гамма
• отсутствие стробоскопического эффекта или пульсации света

   Каждый вид деятельности требует определенного уровня освещенности на том участке, где эта деятельность осуществляется. Обычно, чем сильнее затруднено зрительное восприятие, тем выше должен быть средний уровень освещенности. Важно рассматривать свет на рабочем месте, руководствуясь не только количественными, но и качественными критериями.

Можно выделить следующие качественные характеристики освещения и способы их улучшения

Прямая блескость

   Находящиеся в поле зрения человека поверхности высокой яркости могут производить неприятное, дискомфортное ощущение или вызывать состояние ослепленности. В результате резко снижается зрительная работоспособность. Источниками прямой блескости являются осветительные установки и источники света.

Уменьшение прямой блескости может быть достигнуто:

• увеличением высоты установки светильников
• уменьшением яркости светильников путем закрытия источников света светорассеивающими стеклами
• ограничением силы света в направлениях, образующих большие углы с вертикалью, например, применением светильников с необходимым защитным углом
• уменьшением мощности каждого отдельного светильника за счет соответствующего увеличения их числа

Отраженная блескость

   Возникает при больших коэффициентах отражения поверхностей, попадающих в поле зрения. Наибольшая опасность возникает при освещении поверхностей, не являющихся диффузными, когда свет падает на рабочие поверхности таким образом, что глаза находятся на направлении зеркального отражения лучей. В этом случае человек видит либо зеркальное отражение источника света, либо размытое, но очень яркое световое пятно. В обоих случаях может возникнуть состояние ослепленности, но чаще уменьшается эффективный контраст между деталью и фоном. Устранение отраженной блескости достигается правильной организацией местного и локализованного освещения и таким расположением светильников, чтобы зеркально отраженные поверхностью лучи не попадали в глаза. Для этого лучше всего делать боковое или заднебоковое направление света.

Контраст между объектом и фоном 

   Чем больше яркость объекта, тем больший световой поток от него поступает в глаз и тем сильнее сигнал, поступающий от глаза в зрительный центр. Таким образом, казалось бы, чем больше яркость, тем лучше человек видит объект. Однако это не совсем так. Если поверхность (фон), на которой располагается объект, имеет близкую к объекту по величине яркость (например, линия бледно-желтого цвета на белом листе), то интенсивность засветки участков сетчатки световым потоком, поступающим от фона и объекта, одинакова (или слабо различается), величина поступающих в мозг сигналов одинакова, и объект на фоне становится неразличимым.

   Чтобы объект был хорошо виден, яркости объекта и фона должны различаться. Разница между яркостями объекта и фона, отнесенная к яркости фона, называется контрастом. Контраст между деталями и фоном, который в наибольшей степени определяет видимость объекта, не всегда является заданным и может быть увеличен или уменьшен средствами освещения и созданием световой среды. Одним из эффективных средств для повышения контраста является искусственный фон (чаще всего светлый, если объект темный, или темный, если объект светлый). Разновидностью искусственных фонов являются световые столы, на которых поверхности просматриваются в проходящем свете.

Тени

   Различаются собственные тени, образованные рельефом поверхности, и тени, падающие от предметов, находящихся вне рабочей поверхности — оборудования, мебели, тела и рук человека и т. д. Собственные тени в большинстве случаев полезны, так как позволяют лучше различать конфигурацию детали. Падающие тени почти всегда вредны. Их вред заключается в том, что они искажают контраст, отвлекают внимание и т. д. Особенно вредны движущиеся тени. Устранение или ограничение вредных теней осуществляется правильным выбором направления света. Например, когда человек пишет правой рукой, он смотрит на рабочую точку слева и с этой же стороны должен падать свет. Тени размазываются при увеличении размеров осветительных установок, смягчаются при достаточно высокой яркости стен и потолков и почти исчезают при отраженном освещении.

Насыщенность помещения светом

   Для создания комфортных зрительных условий для человека важна не только освещенность какой бы то ни было поверхности, на которой осуществляется работа, но и впечатление насыщенности помещения светом, которое получает человек. При достаточной яркости рабочей поверхности одновременное присутствие в поле зрения темных поверхностей (например, стен, потолков, мебели, оборудования) создает затруднения при адаптации зрения. От яркости этих поверхностей зависит впечатление насыщенности помещения светом. Если в помещении установлены подвесные светильники прямого света, верхняя зона помещения останется темной. Это производит неприятное эстетическое и психологическое впечатление. Поэтому лучше применять светлую окраску стен и потолков, а для освещения применять светильники, излучающие некоторую (желательно не менее 15 %) часть светового потока в верхнюю полусферу.

Постоянство освещенности во времени

   Изменения освещенности по времени можно подразделить на медленные и плавные, частые колебания и пульсации. Медленные изменения вызываются постепенными изменениями сетевого напряжения и факторами, изменяющими освещенность в процессе эксплуатации (загрязнением источников света, снижением светоотдачи и т. д.). Если освещенность при этом сохраняется на уровне не ниже нормативного значения, эти изменения не являются вредными. Причиной частых колебаний являются перемещения светильников, их раскачивание движением воздуха (ветер, сквозняк, вентиляционная установка и т. д.) и колебания напряжения в сети, порождаемые изменением нагрузки.

Пульсации

   Пульсации освещенности обусловлены малой инерционностью излучения газоразрядных ламп, световой поток пульсирует при переменном токе промышленной частоты (50 Гц) с удвоенной частотой — 100 Гц. Эти пульсации неразличимы при наблюдении глазом неподвижной поверхности, но легко обнаруживаются при рассматривании движущихся предметов. Если при пульсирующем освещении быстро махать карандашом на контрастирующем фоне, то карандаш приобретает ясно видимые контуры. Это явление носит название стробоскопического эффекта — явление искажения восприятия движущихся или вращающихся объектов наблюдения. Практическая опасность стробоскопического эффекта состоит в том, что вращающиеся части механизмов могут показаться неподвижными, вращающимися с более медленной скоростью, чем в действительности, или в противоположном направлении. Это может стать причинной травматизма. Однако пульсации освещенности вредны и при работе с неподвижными поверхностями, вызывая утомление зрения и головную боль.

   К пульсациям наиболее чувствительно периферическое зрение и поэтому они опасны при общем освещении. Выявлено также неблагоприятное влияние колебаний света на фоторецепторные элементы сетчатки, а также на функциональное состояние нервной системы, что связано с развитием тормозных процессов и снижением лабильности нервных процессов. Воздействие пульсации возрастает с увеличением её глубины и уменьшается при повышении частоты. Большинство исследователей отмечает отрицательное влияние пульсации освещённости на работоспособность человека как при длительном пребывании в условиях пульсирующего освещения, так и при кратковременном.

   Ограничение пульсаций достигается чередованием питания ламп от разных фаз трехфазной сети. В ряде случаев применяется питание ламп током повышенной частоты, что достигается укомплектовыванием светильников электронными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА).

Вывод

   Таким образом, становится очевидно, что неправильное освещение представляет значительную угрозу для здоровья работников. Правильная организация освещения на рабочем месте- залог здоровья, высокой производительности труда, комфортного эмоционального и психологического состояния человека. Правильная организация освещения предусматривает не только соблюдение нормативных требований по уровню освещенности и ряду других показателей, но и учет ряда качественных показателей- световой насыщенности, равномерности и однородности освещения, тенеобразования, цветовой гаммы световой среды и пр.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Нормы и стандарты освещённости

Каким должно быть правильное освещение рабочего места, определяет не сам сотрудник или его работодатель. Нормы регламентируются нормативными актами, где закреплён допустимый уровень яркости в Люксах.

Нормативные документы:

• СНиП — строительные нормы и правила проектирования освещения;
• СанПиН — санитарные правила и нормы, которые включают в себя всю гигиену труда, в том числе и гигиену света;
• ГОСТ Р 55710-2013 — регламентирует световые нормативы внутри зданий.

Уровень света отличается в зависимости от вида выполняемых работ. Виды производства делятся на труд высокой точности, средней, малой. Освещение, применяемое на рабочих местах на производстве с повышенной точностью работ, отличается от такового на местах с низкой точностью. Ниже представлены нормы яркости в зависимости от требуемой точности выполнения:

• наивысшая точность — 5000 Лк;
• очень высокая — 4000 Лк;
• высокая — 2000 Лк;
• средняя — 750 Лк;
• малая — 400 Лк;
• грубая — 200 Лк.

В таблице представлены нормы подсветки в зависимости от типа офисного помещения:

Помещение	Нормы, согласно СНиП
Кабинет с компьютерами	200-300 Лк
Серверная	400 Лк
Операционный или кассовый зал	400 Лк
Большой кабинет со свободной планировкой	400 Лк
Комната для посетителей	300 Лк
Кабинет для чертёжных работ	500 Лк
Помещение для ксерокопирования	300 Лк
Конференц-зал	200 Лк
Лестничные пролёты и эскалаторы	50-100 Лк
Холл, коридор, вестибюль	50-75 Лк
Архив	75 Лк
Кладовка	50 Лк

Расчет освещенности

Для расчёта необходимого количества осветительных приборов существует две основные формулы – простая и сложная, дающая более точный расчёт. На практике достаточно простой формулы. Она не требует серьёзных знаний и вполне решаема даже без калькулятора.

Шаг первый – рассчитать величину светового потока, требуемого для помещения (измеряется в Люменах).

Для этого стоит прибегнуть к простой формуле А * B * C, где:

1. Норма освещённости выбранного объекта.
2. Площадь объекта.
3. Коэффициент высоты потолков. При высоте потолков от 2.5 до 2.7 метров он равен 1, от 2.7 до 3 метров – 1.2, от 3 до 3.5 метров – 1.5 и от 3.5 до 4.5 метров – равен 2.

Вторым шагом будет расчёт нужного количества ламп и их мощности. Для этого необходимо разделить полученное в первых расчётах число на величину светового потока указанную на лампах в подобранных осветительных приборах

При этом важно помнить, что чем больше используется приборов, тем равномернее освещение

Пример расчёта 1

Дано: жилая комната площадью 20 квадратных метров с потолком высотой 2.7 метра и осветительными приборами, оснащёнными лампочками накаливания мощностью 60 Вт.

Сначала рассчитываем необходимый световой поток для данного помещения:

150 * 20 * 1 = 3000 Люмен.

Затем узнаем необходимое количество ламп для нормальной освещённости комнаты. Для этого сначала надо уточнить световой поток 60 Вт лампочки накаливания. В среднем они выдают от 600 до 800 Люмен.

Возьмём среднее значение в 700 Люмен:

3000 : 700 = 4.28571

Округляем в большую сторону – до 5 – это и будет необходимым количеством осветительных приборов, оснащённых одной лампочкой. Мощностью 60 Вт. Но стоит иметь ввиду, что большее количество менее мощных ламп позволяет получить более равномерную засветку.

Более сложная, но с этим и более точная формула требует перед началом расчётов собрать некоторое количество данных:

1. Первым делом надо измерить комнату, для которой рассчитывается освещение. Необходимы такие параметры, как высота, длина и ширина комнаты.
2. Затем по нормативам необходимо определить коэффициент отражения стен, потолка, и пола.
3. Следующим шагом будет нахождение коэффициента применения. Для этого рассчитывается расстояние от рабочей поверхности до светильника. Также на этом этапе необходимо определиться с типом и мощностью установленной в нём лампочки.
4. По таблице из СНиП определяем норму освещённости помещения.

Рассчитываем площадь помещения (S):

S = a * b

где:

a – длина помещения;

b – ширина помещения.

Рассчитываем индекс помещения (Ф):

Ф = S / (( h1 – h2 ) * ( a + b ))

где:

h1 – высота от пола до потолка;

h2 – высота от рабочего места до потолка.

Рассчитываем количество осветительных приборов (N):

N = ( E * S * 100 * Кз ) / ( У * p * Fi )

где:

E – освещённость помещения;

S – площадь помещения;

Кз – коэффициент запаса;

У – коэффициент использования ламп;

p – количество ламп;

Fi – поток света одной лампы.

Необходимый уровень освещения в разных комнатах

Пример расчёта 2

Дано: жилая комната размером 9 на 6 метров с потолком высотой 3.2 метра. Осветительными приборами были выбраны четыре люминесцентные лампы по 18 Вт каждая. Расстояние от рабочей поверхности до пола 0.8 метра, коэффициент запаса – 1.25, коэффициент отражения пола равен 10, стен – 30, потолка – 50.

Производим расчёт площади:

S = 9 * 6 = 54 кв. м

Далее узнаём индекс помещения:

Ф = 54 / (( 3.2 – 0.8 ) * ( 6 + 9 ) = 1.5

Коэффициент использования ламп в жилых комнатах – У – равен 51.

Производим дальнейшие, окончательные расчёты:

N = ( 300 * 54 * 100 * 1.25 ) / ( 51 * 4 * 1150 ) = 8.63

Всегда округляем в большее число – получаем 9. Это и есть необходимое для правильной организации освещения количество ламп.

2. Ен — нормированная освещенность

Измеряется в Люксах (Лк), является нормированной величиной, прописанной в своде правил строительной документации СНиП. Ниже представлена таблица норм освещенности.

Таблица №1. Рекомендуемые нормы освещенности жилых помещений, согласно СНиП 

Помещение нашего примера — жилая комната. Согласно таблицы №1 нормируемая освещенность для данного вида помещений равна 150 Люкс (Лк).

Ен = 150

Подставим значение в формулу:

Фл = (Ен * S * k * z) / (N * η * n)

Фл = (150 * S * k * z) / (N * η * n)

Это интересно: Панели для кухонного гарнитура — разъясняем детально

Лампы для системы освещения

Популярные ранее лампы накаливания и их галогеновые аналоги уже давно не считаются лучшим вариантом для системы освещения. Они отличаются высоким энергопотреблением и сравнительно небольшим сроком службы. Лампа накаливания в среднем работает не больше 1000 часов, галогеновая – около 4000 часов. Из-за этого многие выбирают светодиодные и люминесцентные светильники, отличающиеся большим списком преимуществ.

Использовать лампы накаливая экономически невыгодно

Причинами для выбора светодиодного освещения можно назвать:

• минимальный уровень пульсации – до 1%;
• небольшое энергопотребление – в 5-8 раз меньше, чем у ламп накаливания с тем же световым потоком, вдвое ниже по сравнению с люминесцентными элементами;
• длительный эксплуатационный срок – от 10 до 50 тысяч часов;
• полную безопасность использования – ни работающая, ни разбитая светодиодная лампа не угрожает окружающей среде;
• отсутствие нагрева – хотя для этого светильники должны комплектоваться эффективной системой охлаждения;
• подходящие для рабочего места характеристики излучения – цветовая температура от 3000 до 8000 К, цветопередача больше 0,75.

К недостаткам светодиодов относят высокую стоимость и дорогие источники питания. Альтернативно рабочие места можно освещать и с помощью люминесцентных ламп типа ЛБ. Цвет этих элементов ближе к естественному показателю, а стоимость не такая высокая, как у светодиодных светильников. Однако при работе люминесцентные элементы могут сильно шуметь. Также они имеют высокую инерционность, из-за которой дольше включаются и быстрее выходят из строя при частом включении.

Какие данные необходимы для расчета уровня освещенности

Существует несколько способов, с помощью которых можно рассчитать   количество и мощность светодиодных ламп. Прежде чем приступать к расчетам, необходимо разобраться, какие показатели будут в них участвовать.

Перечень переменных и постоянных величин, на основании которых производится расчет светодиодного освещения, состоит из следующих пунктов:

• Площадь помещения, то есть произведение длины на ширину комнаты. Расчеты производятся исходя из того, что помещение имеет прямоугольную форму. При более сложной архитектуре, необходимо условно разделить пространство на правильные фигуры и сложить их площади.
• Поправочный коэффициент, в котором учитывается высота потолков. Поскольку свет распространяется не только по площади, но и по всему объему помещения, яркость освещения напрямую зависит от высоты потолков.   Пользуются специальной таблицей коэффициентов. Например, высота потолков от 2.5 до 2.7 м — это коэффициент 1, до 3 м —   равен 1.2, до 3.5 м — 1.5, дальше используется корректировочный показатель — 2.
• Еще один норматив — это уровень освещенности, для расчета которого также составлены специальные таблицы для жилых, подсобных, коммерческих и производственных помещений. Показатель измеряется в Лк (люксах).

Наиболее популярные показатели выглядят следующим образом:

1. ванная, туалет, подвал, коридор приравниваются к подсобным помещениям, и уровень освещенности в них колеблется от 20 Лк (в подвале) до 50 Лк (в коридоре).
2. жилые комнаты оцениваются в пределах от 150 до 300 Лк, минимальные показатели в спальной и кухне — 150 Лк, максимальный уровень в рабочем кабинете и детской комнате — 300 Лк.

Дополнительно при расчетах могут использоваться такие показатели, как:

• чистота помещения (уровень запыленности);
• отделочные материалы и потолки (темные, светлые, глянцевые).

НАСКОЛЬКО ВАЖЕН СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

В зависимости от типа освещения, требований клиента и условий эксплуатации инженер-светотехник подбирает тип оборудования, а затем производит расчет освещенности согласно техническому заданию, нормативным документам, СНиП и ГОСТ в специализированных программных средах таких, как Dialux, Calcalux, Relux, Litestar и др. От качества светотехнического проектирования зависит как реализация концепции, так и эффективность энергозатрат при эксплуатации.

Светотехнический расчет позволяет найти оптимальное и корректное решение: выбрать тип, оптику, мощность светильников, а также определить высоту, месторасположение прибора и направление луча в пространстве, тем самым сократив мощность и стоимость осветительной установки, иными словами – повысить энергоэффективность при наименьшей стоимости первоначальных затрат.

Благодаря различным опциям программ, для сложных и массивных сооружений мы имеем возможность построить сцену освещения с деталями инженерных конструкций, ввести дополнительные элементы и предметы, т.е. точным образом воспроизвести архитектуру объекта,  чтобы на этапе разработки проекта избежать ошибок. Правильно выполненный  светотехнический расчет и грамотно скомпонованные результаты позволяют упростить настройку оборудования и тем самым сократить время сдачи объекта в эксплуатацию.

Светотехнический расчет помогает определиться с выбором экономической целесообразной системы освещения и ее характеристик. Специалисты светотехнической компании «МТ Электро» в процессе такого расчета определят тип светильников, соответствующих вашему объекту, их мощность, оптимальное количество и особенности установки источников света на указанной площади.

После реализации выполненного светотехнического проекта наши специалисты с помощью профессиональных инструментов могут выполнить замеры освещенности, составить заключение о состоянии системы освещения на измеряемых участках и провести аудит светотехнической установки на предмет соответствия нормативным показателям. Кроме того, наши клиенты всегда могут обратиться к нам за методическими указаниями по проведению замеров и практическому обучение личного состава для самостоятельного проведения светотехнических измерений.

Для полного аудита осветительной установки у компании «СТК МТ Электро» имеется своя зарегистрированная электролаборатория и допуск к энергетическому обследованию объекта.

Расчет провода

При расчете объема кабеля, который потребуется для организации бесперебойного электроснабжения, следует иметь общее представление о схеме разводки электросети, а также нужно составить  проект, в который включаются следующие моменты:

1. точное количество ламп, высота их крепления и способ подключения к сети;
2. точные места расположения осветительных приборов;

При выборе кабеля нужно обращать внимание на его сечение, выдерживаемую мощность и качество. Что касается мощности: в паспорте используемого светильника указана потребляемая мощность, которую следует умножить на количество ламп и прибавить так называемый «запас» (около 20%)

Чаще всего при монтаже архитектурного освещения используется провод с сечением 3*4 мм².

Дополнительно необходимо просчитать длину требуемого кабеля, при которой учитываются вышеуказанные показатели, к которым стоит также добавить около 10-15% «запаса» провода.

Организация рабочего места при работе с компьютером

При работе на компьютере следует учитывать не только норму освещенности в 300 лк, но и возможные помехи для пользователя со стороны светильников. Отражения на столе или экране могут привести к повышению нагрузки на зрение. Света должно быть достаточно для охвата клавиатуры и расположенного рядом пространства (где могут быть документы) – но не столько, чтобы появились блики.

Монитор не следует располагать экраном к окну – пользователь должен сидеть к оконному проему боком. Но, если другой возможности размещения дисплея нет, следует использовать шторы или жалюзи.

При использовании искусственных источников мы советуем придерживаться таких рекомендаций:

• расстояние от лампы до монитора должно более чем в 5 раз превышать размер его диагонали;
• источник света желательно располагать с левой стороны от экрана;
• свет не должен быть слишком ярким – высокая освещенность тоже приводит к напряжению зрения и усталости.

Рабочая поверхность тоже не должна отражать свет, поэтому в офисы не покупают столы с лакированной поверхностью. Если рабочее место организуется с использованием уже готовой мебели (например, в домашних условиях), и на столешнице заметны блики, ее закрывают с помощью силиконовых или матовых покрытий (салфеток, ковриков). Монитор желательно выбрать глянцевый, с лучшей цветопередачей и высокой яркостью. Но при попадании на его поверхность света от естественных или искусственных источников стоит использовать технику с матовым экраном, снижающим нагрузку на глаза и предотвращающим появление отражений на дисплее.

Дополнительные требования

Свет характеризуется не только интенсивностью. Другие параметры способны существенно влиять на зрение человека. Известно, что любой источник света при работе пульсирует с определённой частотой. Если частота такова, что улавливается зрительной системой, а это меньше 300 Гц, то она может влиять на концентрацию внимания, ухудшать зрение, вызывать головные боли, искажать изображение. Поэтому показатель пульсации не должен превышать 5%.

Свет имеет способность отражаться от поверхностей, причём не только от глянцевых. Коэффициент отражения есть у любой поверхности и это тоже учитывается при организации подсветки. Нормы для коэффициента отражения таковы:

• рабочая поверхность или стол — 0,2–0,7;
• стены — 0,3–0,5;
• потолок — 0,6–0,8;
• пол — 0,1–0,4.

Задача №1 — расчёт мощности светильника

Я столкнулся c первой задачей. То есть я решил, каким образом будут располагаться светильники и для осуществления моей задумки, я расположил девять светильников в виде буквы «П»:

Соответственно мне необходимо было определить, каким световым потоком должен обладать светильник, чтобы обеспечить требуемую освещённость на кухне, а по световому потоку выбрать марку и модель светильника.

Для расчёта требуемого количества светильников нам необходимо знать нормативную освещённость, которая устанавливается СНиП 23-05-95* — «Искусственное и естественное освещение». Согласно данного СНиПа для кухни Е_н=150 лк

Площадь моей кухни равна 5 кв.м, S=5

Количество светильников: N=9

Теперь осталось разобраться с коэффициентами:

К – коэффициент запаса, также как и нормативная освещённость принимается по СНиП 23-05-95 (для жилых помещений 1,4 – 1,5), я принял К=1,4

Z – коэффициент неравномерности, принимается в зависимости от типа ламп и находится в пределах 1,0-1,2, для светодиодных светильников допускается принять Z=1,0

η – коэффициент использования светового потока, зависит от индекса помещения, отражающих поверхностей и типа ламп. Вообще данный коэффициент принимается по специальным таблицам, их можно найти на сайтах производителей ламп. На данный момент, я смог найти таблицы только для люминесцентных и ртутных ламп, всё-таки светодиодные лампы только набирают обороты, и информации для расчётов практически нет, но при всём этом, одну из таких таблиц активно используют сайты, продающие светодиодное оборудование: вот один из них — http://diode-system.com/kak-rasschitat-kolichestvo-svetilnikov.html А если используют профессионалы, то почему бы не воспользоваться и нам?

Таблица коэффициентов использования светового потока:

Теперь нужно понять, как ей пользоваться. Мы видим, что коэффициент использования светового потока зависит от индекса помещения и от коэффициентов отражения поверхностей потолка, стен и пола. Для коэффициентов отражения приведены наиболее распространённые варианты. Например: схема 0,7-0,5-0,3 (четвёртый столбик таблицы) соответствует помещению с белым потолком, светлыми обоями, и напольным покрытием, которое темнее обоев (это наиболее распространённый вариант)

Примерные коэффициенты отражения приведены в таблице ниже:

Согласно таблицы, для моей кухни подойдёт схема 0,7-0,5-0,3

Теперь рассчитаем индекс помещения — i. Этот параметр напрямую зависит от габаритов помещения и высоты рабочей поверхности. Если рабочей поверхностью считают стол, то обычно hраб=0,8 м. Для кухни рабочей поверхностью является: стол, плита, столешница, мойка, а они, как правило, имеют высоту 0,8-1,0 м, поэтому я принимаю hраб=0,8 м

Теперь рассчитаем расчётную высоту. Расчётная высота – это расстояние от светильника до рабочей поверхности, в моём случае светильники точечные встраиваемые, то есть расчётная высота будет измеряться от плоскости потолка до рабочей поверхности:

Сам индекс помещения рассчитывается по формуле:

a и b – соответственно ширина и длина помещения.

Округляем индекс помещения в большую сторону из ряда: 0,6; 0,8; 1,00; 1,25 и т.д. (смотрите второй столбец таблицы). Соответственно я принимаю 0,8

Теперь у нас есть все данные, чтобы определить коэффициент использования светового потока, пользуемся таблицей и получаем, что η = 0,39

И так, подставляем все данные в формулу для определения светового потока одного светильника:

То есть световой поток одного светильника будет равен 299 люмен. Это ориентировочно светодиодные светильники мощностью 3,5-4 Вт (см. таблицу ниже)

То есть для моей кухни подойдёт 9 светодиодных ламп мощностью 3,5 — 4 Вт (≈ 299 лм). Заходим в интернет и находим светильники соответствующей мощности, на всякий случай смотрим такой параметр, как световой поток (чтобы он был не менее нашего расчётного).

Вот, что удалось найти сразу:

Самое главное не ошибитесь с типом лампы, её цоколем и патроном. В своих точечных светильниках я использовал лампы с типоразмером MR16 и цоколем GU-5.3

Требования к освещению для помещений с компьютером

Для офисных помещений, где используются компьютеры, выдвигаются особые требования. Причиной является дополнительное воздействие на глаза света от монитора, которое нужно компенсировать искусственной подсветкой.

В комнатах с использованием компьютерной техники с дисплеями яркость общего света должна быть не менее 200 Лк. Если компьютеры стоят на рабочем столе, то уровень комбинированного освещения должен составлять 500/300 Лк, а искусственного — 400 Лк.

Непрерывная работа за компьютером запрещена. В дневное время максимальное время непрерывной работы составляет 2 часа. В тёмное время суток — 1 час, после чего необходимо сделать 10-15-минутный перерыв и желательно проделать упражнения для глаз.

К лампам также выдвигаются определённые требования. Коэффициент пульсации не должен быть свыше 10%, а индекс цветопередачи — не менее 80%. Таким нормам соответствуют, например, светодиодные светильники. Светодиодные лампы располагают на расстоянии 50-60 см от монитора. Их свет не должен попадать прямо на монитор или в глаза человеку. Лучше всего применять лампы с рассеянным жёлтым светом.

Правильная подсветка рабочего места обеспечивает высокую производительность труда и удовлетворённость специалистов. Соблюдая основные нормы и правила, работодатель обеспечивает своим сотрудникам комфортные условия, которые не только повышают работоспособность каждого отдельного члена коллектива, но и способствуют поддержанию здоровья.

Разновидности освещения на потолке

Люстра – самый традиционный вариант освещения помещения, располагается непременно в центре потолка, декорируется несколькими ответвлениями или рожками, центр комнаты освещают великолепно.

Вмонтированные точечные светильники или споты крепятся в подвесных или натяжных потолочных конструкциях. Основная их конструкция визуально незаметна, так как находится внутри чистовой поверхности потолка, с внешней стороны можно наблюдать только саму лампу и её декоративное оформление.

Подсветка в виде линейных осветительных устройств, скрытых от визуального обозрения. В основном их используют на натяжных или подвесных потолочных конструкциях, но обычный потолок для этого тоже подойдет, достаточно сделать гипсокартонный короб. Главным назначением подсветки является эстетическое украшение комнаты, но не функциональность.

Однако, для обустройства современного и стильного освещения комнаты можно использовать, кроме названых, следующие виды: торшеры, настенные бра или настольные лампы с красивыми абажурами.

Метод расчета по световой мощности

Расчет в люменах, безусловно, ближе и точнее, но практичным его почему-то не считают. Многие отказываются от него из-за его сложности. Но если вникнуть в суть, то можно заметить, что сложность его заключается в единицах измерения. Измерение ведётся в люменах. То есть, этот метод показывает, сколько светового потока придется на один квадратный метр.

Вычисление происходит по тому же принципу, что и ранее. Берется площадь, умножается на нужную нам освещенность, так мы узнаем мощность светового потока, приводимую на один квадратный метр (однако, теперь она считается в люксах). Дальше, чтобы узнать общую мощность, мы умножаем площадь на уже известную мощность светового потока. Общая мощность теперь обозначается как люмен. Теперь сами видите, что метод является сложным, лишь из-за того, что измерения производятся в люменах и люксах.

Естественное освещение

Использовать естественное освещение для офиса не только эффективно, но и выгодно. В большинстве случаев, солнечные лучи создают достаточный уровень освещенности на расположенных рядом с окнами столах. При том, что работа такого источника света бесплатная – единственной проблемой могут стать облака и осадки.

При большом количестве окон в помещении для комфортной работы может быть достаточно естественного освещения

Для определения соответствия нормам освещенности от солнечных лучей пользуются коэффициентом КЕО. В южных регионах он должен быть не меньше 1,2%, в северных частях страны – 1%. Рассчитывают коэффициент путем деления уровня освещенности в комнате на показатель на открытом месте в безоблачную погоду и умножения полученного результата на 100%.

Свет может попадать на рабочие места через два вида проемов:

• световые фонари на крыше, дающие верхний свет, который считается более естественным – правда, пользоваться ими можно только в комнатах на верхних этажах здания;
• окна в стенах, обеспечивающие только боковое освещение – самый распространенный и простой вариант;
• световые трубы – способ достаточно дорогой, но позволяющий получить верхнее освещение за счет использования специального «светопровода», сделанного из светоотражающего материала.

Устанавливая оборудованию, технику и компьютеры ближе к оконным проемам, можно обеспечить рабочие места достаточным количеством солнечного света

При выборе офисного помещения стоит обратить внимание на максимально возможную по строительным нормам площадь окон