Заданная освещенность как ее найти

Если матчасть знакома: коэффициенты поглощения и отражения света, индекс цветопередачи, почему высота потолка ― это важно и т. д., то сразу переходите к пункту 5. Там мы собрали быстрые способы расчета освещенности. Если незнакомые слова все же встретились, то потратьте 30 минут на знакомство с темой сейчас, чтобы не потратить сверх бюджета на ремонт потом. 

Почему это важно? Не говоря уже о том, что тусклый свет портит зрение, а слишком яркий нервирует, освещение ― это еще и вдохновитель пространства. Представьте, вы две недели выбираете диван определенного алебастрового оттенка. Еще две недели ждете доставку, потому что на складе такого дивана, разумеется, нет. Наконец, диван дома. Вы доводите последние штрихи: вкручиваете лампочку в торшер возле дивана, включаете его. И тут ваш алебастровый диван превращается в пятно цвета грязной лужи.

Шаг 1. План освещения

Лист бумаги, ручка и примерный план, где и как будет стоять (или уже стоит) мебель ― достаточно для плана освещения. Начните с того, что в каждой комнате должно быть три вида освещения: 

1. общее ― равномерно освещает все пространство. 
2. рабочее ― над рабочей поверхностью, столом и т. д. С таким светом не нужно щуриться, когда моешь посуду или режешь овощи. 
3. декоративное ― подсветка карнизов, ступеней и т. д. Такой свет делает атмосферу в пространстве.

Теперь вопрос, почему именно 3 вида ― разве одной люстры в центре мало. Возьмем например, гостиную, место многофункциональное ― кто-то читает книжку, кто-то собирает лего, а кто-то моет пол. Это все разные сценарии освещения. 

Теперь вернемся к одной люстре в центре комнаты ― ни в одном случае этого света не хватит. Люстра подсветит центр гостиной, но при этом создаст тени в углах, особенно если гостиная большая. При любом сценарии все будут щуриться и напрягать зрение. А если заранее нарисовать примерный план, станет понятно, что у вольтеровского кресла нужно поставить торшер (рабочее освещение), потому что в нем обычно проводят время за книгой. Над журнальным столиком собирают лего ― значит тоже нужна акцентная люстра. Сценариев множество.

Тут же нужно помнить, что такие сценарии освещения у каждого свои в зависимости от образа жизни. Возможно, вам хватит только встроенных светильников и торшера. Но в любом случае продуманный план освещения перед походом в магазин поможет понять,  где конкретно в вашем случае нужен свет, где его будет мало или наоборот много и т. д.

Шаг 2. Коэффициент поглощения света (анализ интерьера)

Оранжевый, красный, темно-коричневый и черный цвета поглощают свет. Так, если в интерьере синие стены, серая половая доска, красный яркий диван, то высчитывая необходимое кол-во света ― закладывайте коэффициент поглощения света. Как его применять в формуле рассказали в пункте 5. Если без формулы, то предусмотрите в таком помещении на парочку светильников больше и торшер про запас.

Шаг 3. Характеристики на упаковках ламп

Цветовая температура света ― K

Для глаз приятнее всего значение от 2600 до 3600 К (тепло-белый свет). Такая температура подойдет для общего освещения. А показатель от 3600 до 5500 K (нейтрально-белый свет) подойдет для функционального света, например, над рабочей поверхностью. Все, что более 6600 К ― очень холодное освещение и чаще используется для офисов.

Люмены, люксы и ватт ― Лм, Лк, Вт

Сначала разберемся в чем разница.

Теперь подробнее, чем отличаются Люксы от Люменов? Грубо говоря, 100 люменов направленных на 1 кв.м. будут равны 100 люксам, в то время как 100 люменов направленных на 10 кв.м. будут равны 10 люксам. Другими словами ― поверхность освещенности (Лк) с увеличением площади становится меньше, в то время как яркость света (Лм) остается неизменной.

Индекс цветопередачи ― Ra или CRI

Эта величина на упаковке лампочки характеризует настолько точно освещаемый предмет будет сохранять свои естественные оттенки. Чем ниже это значение, тем хуже цветопередача. Например, ваш алебастровый диван с цветопередачей Ra ― 52 будет смотреться блеклым пятном. Также для наглядности, вспомните парковку в ночное время ― все машины кажутся серыми, потому что цветопередача лампочек в фонарях низкая.

Индекс энергоэффективности ламп ― A-G

Этот показатель поможет снизить расходы на электричество. 

Всего существует 7 классов энергоэффективности: «A», «B», «C», «D», «E», «F», «G».

Самый высокий класс – это «А», самый низкий – «G».

Класс «А» и «В» ― это энергосберегающие, люминесцентные, а также светодиодные лампы. 

Класс «C» и «D» ― галогенные лампы. 

Класс «E», «F», «G» ― лампы накаливания. 

Тут важно понимать, что лампа накаливания ― самая дешевая из всех (от 42 рублей), но живет она всего 1000 часов. В то время как светодиодная в 3 раза дороже (от 250 рублей), зато срок службы у нее 50000 часов.

Шаг 4. Нормы освещенности жилых помещений

Существует стандарт по нормам освещенности в жилых и нежилых помещениях ― СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Нормы освещенности указываются в Люксах (Лк). Эти нормы понадобятся нам в след. пункте для расчета освещенности.

Шаг 5. Расчет освещенности

Самостоятельный расчет освещенности ― это всегда примерная цифра. Нюансов в этом деле много: форма помещения, высота потолка, цвет интерьера, зонирование пространства светом, личное восприятие, тип выбранных светильников и т. д. Так, покупая лампочки или светильники лучше перестрахуйтесь и уточните правильность расчетов у консультанта в магазине. И не забудьте взять с собой план комнаты и примерный план освещения в ней. 

Про самостоятельный расчет освещения по площади комнаты мы рассказали в нашем материале о люстрах (см. пункт 3). Там же вы найдете информацию, как пересчитать количество ламп накаливания на галогенные и люминесцентные лампы.

Быстрая прикидка «на глаз»

Способ 1. Если комната стандартная по размерах и зонированию, а потолки привычные 2,7 м, то используйте примерную формулу ― на 1 кв. м – одна лампочка мощностью 25 Вт. Практика показывает такая формула дает нормальную степень освещенности ― не тускло и не ярко. 

Способ 2. Консультанты в магазинах светотехники советуют рассчитывать освещенность комнаты с учетом 400-500 люмен на квадратный метр. Так, если гостиная занимает 15 кв.м умножаем площадь на 500 и получаем 7500 Лм. Теперь берем лампочку, например, на 1247 люменов делим это значение: 7500/1247 и получаем примерно 6 светильников. Именно столько нужно, чтобы в комнате 15 кв.м было комфортно. 

Коэффициент поглощения света и погрешности в таких способах закладывайте в количество светильников. Например, 6 светильников по 1247 люменов нужно комнате, чтобы ее осветить. Значит, добавьте еще пару бра или торшер. 

Однако, если хочется более вдумчивого подхода, то воспользуйтесь калькулятором ниже.

Онлайн-калькулятор для расчета общей освещенности в комнате

В видео мастер-классе разбор и ссылка на онлайн-калькулятор, который рассчитает примерную освещенность по нормам освещенности в Люкс. Подробную текстовую инструкцию, как пользоваться калькулятором оставили ниже.

• В поле длина и ширина укажите соответствующие параметры комнаты, в которой вы рассчитываете освещенность.
• Затем укажите точную высоту потолка. Это важно ведь высокие потолки «съедают» свет, поэтому мощность лампочек увеличивается на 1,5 раза от рекомендуемой стандартной мощности.
• Рабочая поверхность ― это поверхность, до которой вам важно, чтобы доходил свет. Для дивана, кресла, журнального столика стандартную величину ― 0,8 можно не менять.
• Коэффициент отражение ― это то насколько поверхности в интерьере отражают или, наоборот, поглощают свет. Например, для интерьера с белым потолком, серым стенами и темным полом выбирайте среднее значение ― 70 50 20. Для очень светлого интерьера ― белый потолок, светлые стены и слегка серый пол подойдет ― 80 80 30. В комнате с полностью темных интерьеров ― 30 30 10.
• Коэффициент запаса ― это, грубо говоря, закладка погрешностей. Например, в комнате маленькое окно или сомневаетесь в коэффициенте отражения ― заложите 1,4.
• Уровень освещенности ― это как раз нормы СНиП в люксах. Для гостиной, например, закладывайте 150 ― 250. Зависит также от вашего восприятия. 
• Дальше в правом верхнем углу нажимайте «+» и выбирайте тип освещения. Удобнее всего мерить освещенность в светодиодной ленте. Поэтому выбираем интерьерное освещение, затем светодиодную ленту, стандартная модель для жилого помещения по всем характеристикам ―  LED STRIP FLEXLINE 98/10.0/1050 3000K. 

Если открыть эту светодиодную модель в отдельной вкладке, то можно увидеть, что 1 метр этой ленты дает 1050 лм. Нажимаем «рассчитать». Т.е. если калькулятор посчитает, что таких светодиодных лент нам нужно 7, то 7*1000=7000 Лм необходимо чтобы осветить наше пространство. Отсюда подбираем кол-во лампочек и светильников под кол-во Лм.

Расчет освещенности помещений врукопашную

Постараюсь очень кратко и просто изложить метод ручного расчета освещения в помещениях, которому меня научили на курсе «Расчет освещения» школы светодизайна LiDS.

Какой должна быть освещенность
При планировании освещения, в первую очередь нужно определить соответствующую нормам целевую освещенность и посчитать общий световой поток, который должны давать светильники в помещении.
С нормативами определиться просто – либо ищем свой тип помещения в таблицах СанПиН 2.21/2.1.1/1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий» и СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение», либо соглашаемся с основным требованием по освещенности жилых помещений – 150лк или офисных помещений с компьютерами – 400лк.

Грубая оценка необходимого светового потока
По умолчанию расчет освещенности делается в программе Dialux. Но результат хотя бы приблизительно нужно знать заранее, чтобы сверить данные с оценкой «на глазок».
Как написано даже в Википедии, средняя освещенность поверхности — это отношение падающего на нее светового потока к площади. Но в реальном помещении часть светового потока светильника рабочих плоскостей не достигает, пропадая на стенах. Освещенность в помещении – это отношение общего светового потока светильников к площади помещения с поправочным коэффициентом «η».

Долю света «η», который доходит до рабочих поверхностей, можно оценить на глазок. В самом общем приближении для некоего очень среднего помещения с какими-то там светильниками до рабочих поверхностей доходит примерно половина света, а значит для очень грубой оценки можно использовать коэффициент η = 0,5.
Например, в комнате площадью 20м² светильник со световым потоком 700лм (эквивалент лампы накаливания 60Вт) создаст освещенность Е = 0,5 × 700лм / 20м² = 18лк. А это значит, что для достижения норматива в 150лк, нужно F = 700лм × (150лк / 18лк) =5800лм, или эквивалент 8-ми лампочек накаливания по 60Вт!
(Полкиловатта ламп накаливания на небольшую комнату! Понятно, почему нормы освещенности для жилых помещений гораздо ниже, чем для учреждений, и почему учреждения уже давно никто лампами накаливания не освещает.)

Более точный метод ручного расчета
Но так как помещения бывают с разными стенами, разной формы, с высокими или низкими потолками, поправочный коэффициент не обязательно равен 0,5 и для каждого случая свой: на практике, от 0,1 до 0,9. При том, что разница между η = 0,3 и η = 0,6 уже означает разбег результатов в два раза.
Точное значение η нужно брать из таблиц коэффициента использования светового потока, разработанных еще в СССР. В полном виде с пояснениями таблицы привожу в отдельном документе. Здесь же воспользуемся выдержкой из таблиц для самого популярного случая. Для стандартного светлого помещения с коэффициентами отражения потолка стен и пола в 70%, 50%, 30%. И для смонтированных на потолок светильников, которые светят под себя и немного вбок (то есть имеют стандартную, так называемую, «косинусную» кривую силы света).

Табл. 1 Коэффициенты использования светового потока для потолочных светильников с косинусной диаграммой в комнате с коэффициентами отражения потолка, стен и пола – 70%, 50% и 30% соответственно.

В левой колонке таблицы указан индекс помещения, который считается по формуле:

, где S — площадь помещения в м², A и B — длина и ширина помещения, h — расстояние между светильником и горизонтальной поверхностью, на которой рассчитываем освещенность.
Если нас интересует средняя освещенность рабочих поверхностей (стола) в комнате площадью 20м² со стенами 4м и 5м, и высоте подвеса светильника над столами 2м, индекс помещения будет равен i = 20м² / ( ( 4м + 5м ) × 2,0м ) = 1,1. Удостоверившись, что помещение и лампы соответствуют указанным в подписи к таблице, получаем коэффициент использования светового потока – 46%. Множитель η = 0,46 очень близок к предположенному навскидку η = 0,5. Средняя освещенность рабочих поверхностей при общем световом потоке 700лм составит 16лк, а для достижения целевых 150лк, потребуется F = 700лм × ( 150лк / 16лк ) = 6500лм.
Но если бы потолки в комнате были выше на полметра, а комната была не «светлым», а «стандартным» помещением с коэффициентами отражения потолка, стен и пола 50%, 30% и 10%, коэффициент использования светового потока η составил бы (см. расширенную версию таблицы) η = 0,23, и освещенность была бы ровно вдвое меньше!

Проверяем расчеты в диалюксе
Построим в диалюксе комнату 4 × 5м, высотой 2,8м, с высотой рабочих поверхностей 0,8м и теми же коэффициентами отражения, что и при ручном счете. И повесим 9шт мелких светильников с классической косинусной диаграммой по 720лм каждый (6480лм на круг).

Рис. 1 Взятый для примера светильник Philips BWG201 со световым потоком 720лм, и его классическое «косинусное» светораспределение

Получится ли у нас средняя освещенность рабочих поверхностей в 150лк, как мы оценили вручную? Да, результат расчета в Dialux – 143лк (см. рис2), а в пустой комнате без мебели и человеческой фигуры – 149лк. В светотехнике же значения, различающиеся менее чем на 10% считаются совпадающими.

Рис. 2 Результат расчета в диалюксе – средняя освещенность рабочей поверхности (при коэффициенте запаса 1,0) составила 143лк, что соответствует целевому значению 150лк.

Рис. 3 Красивые картинки, в которые верят люди.

Заключение:
На грубую оценку примитивным методом по формуле E = 0.5 × F / S потребуется 1 минута времени, на уточнение коэффициента использования по таблицам – еще 3 минуты, на проект в диалюксе после некоторого обучения – около 20 минут и еще 20 минут, если хочется «навести красоту». Диалюкс выдает очень красивые картинки (см. рис. 3), которые стоят потраченного труда, потому что в них верят люди. Но по соотношению эффективности и трудозатрат оценка освещенности врукопашную вне конкуренции. Ручной счет прост, надежен и эффективен как саперная лопатка, дает уверенность и понимание.

При расчете освещения определяют число и мощность ламп, необходимых для обеспечения требуемой освещенности. При проектировании освещения применяют следующие методы расчета освещения: метод удельной мощности,  метод коэффициента использования, точечный метод, метод светящихся полос.

Метод удельной мощности. Применяемый при расчете освещения метод удельной мощности является самым простым. По этому методу определяют необходимую (установленную) мощность ламп для освещения заданной площади освещаемого помещения по формуле

где  руд – удельная мощность на единицу площади; F – площадь освещаемого помещения.

Удельная мощность зависит от характеристики освещаемого помещения, типа и мощности ламп, типа светильников, высоты подвеса и размещения светильников. Поэтому значения удельной мощности приводятся в справочных материалах, размещенных в таблицах.

Рис. 5.6. Размещение светильников в помещении: Н – высота помещения; hс – высота свеса (расстояние от перекрытия до светильника); hп – высота светильника над полом; hр – высота рабочей поверхности (расстояние от пола до рабочей поверхности); h – расчетная высота (расстояние от светильника до рабочей поверхности); Lа – расстояние между светильниками в ряду; Lв – расстояние между рядами светильников; l – расстояние от крайних светильников или их рядов до стены

На плане помещения, исходя из рациональных соображений с учетом высоты помещения, высоты подвеса светильников, высоты размещения рабочей поверхности, размещают светильники и определяют их количество (n). Размещение светильников в помещении показано на рис. 5.6.

Определяют мощность лампы

После этого выбирают светильники с лампами равной расчетной или большей ближайшей мощности.

Метод удельной мощности применяется только для расчета общего равномерного освещения.

Метод коэффициента использования. Метод предназначен для расчета общего освещения в закрытых помещениях при симметричном расположении светильников. Расчет освещения в помещении начинают с размещения светильников (рис. 5.6). При этом учитывают конфигурацию помещения и отражение света от стен и потолков.

Определяется расчетный световой поток одной лампы для обеспечения требуемой по нормам освещенности.

где Ен – нормированная освещенность; F – площадь освещаемой поверхности; Кзап  – коэффициент запаса, учитывающий старение и запыленность источников света и арматуры, загрязнение стен и потолка. При освещении лампами накаливания Кзап принимается равным 1,3 ÷ 1,7 и при освещении люминесцентными лампами 1,5 ÷ 2,0; z – коэффициент минимальной освещенности.

Еср – средняя освещенность. Коэффициент z зависит от размера и формы помещения, коэффициентов отражения стен и потолка и особенностей светораспределения. Значения коэффициента минимальной освещенности определяется по справочным материалам по расчету освещения. В расчетах можно принимать z = 1,1 для люминесцентных ламп и z = 1,15 для ламп накаливания и ДРЛ; n – число светильников (как правило, намечается до расчета); η – коэффициент использования светового потока источника света. Коэффициент использования светового потока зависит от индекса помещения, который определяется по формуле

Ln – длина помещения; Вn – ширина помещения.

Значения коэффициента использования для светильников различных типов в зависимости от индекса помещения определяется по справочным материалам по расчету освещения.

По расчетному световому потоку Ф выбирается светильник, световой поток лампы которого может отличаться от расчетного на (-10 ÷ +20)%. В противном случае корректируется число светильников.

Точечный метод. Метод применяется для расчета освещения при любом расположении поверхностей и размещении источников света. При расчете освещения точечным методом определяется освещенность в контрольных точках, освещение в которых обеспечивается близлежащими светильниками. Светильники могут быть расположены в один ряд, в шахматном порядке и в несколько рядов. На рис. 5.7 показаны характерные контрольные точки и варианты размещения светильников. В качестве контрольной точки выбирают точку с наихудшей освещенностью. Точки, лежащие непосредственно у стен, не учитывают.

При расчете освещения горизонтальных поверхностей пользуются формулой

где Е – заданная освещенность; Кзап  – коэффициент запаса; кд – коэффициент дополнительной освещенности; – суммарная освещенность в контрольной точке, определяемая как сумма значений условных освещенностей е от каждого светильника, рассчитанных при условном потоке ламп светильника

1000 лм. Условная освещенность е зависит от светораспределения светильников, расчетной высоты h и расстояния проекции светильника на рабочую поверхность до контрольной точки d. Для определения условной освещенности пользуются справочным материалами по расчету освещения.

Рис. 5.7. Характерные контрольные точки и варианты размещения светильников: а – однорядное; б – шахматное; в – многорядное

Метод светящихся полос. Совокупность светильников, расположенных в линию можно представить светящейся линией, полосой. Характеристикой светящихся полос является линейная плотность светового потока светильников f, равная частному от деления суммарного светового потока ламп в линии (полосе) Ф на длину этой линии Lл.

где Ф – суммарный поток ламп; Lл  – длина световой линии; lc  – длина сплошного элемента линии, если линия имеет разрывы; lp  – длина разрывов в линии. Метод светящихся полос является производным от точечного метода. Он при использовании известных формул позволяет определять освещенность при заданной плотности светового потока.

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″]