Охрана труда. Производственное освещение

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Под производственным освещением понимают систему устройств и мер, обеспечивающую благоприятную рабо­ту зрения человека и исключающую вредное или опасное влияние на него в процессе труда.

Свет представляет собой поток лучистой энергии с длинами волн 740... 400 нм.

Сила света характеризует пространственную плотность светового потока. Единица силы света – кандела (кд) – представляет собой силу света точечного источника, испускаемую в перпендикулярном направлении с пло­щади в 1/600000 м² черного тела при температуре затвердевания платины Т-2042 К и давлении 101,325 КПа.

Световой поток – мощность лучистой энергии, оцениваемой по производимому ею зри­тельному ощущению, выражают в лю­менах (лм). Люмен соответствует све­товому потоку, излучаемому внутри единич­ного телесного угла точечным источником с силой света 1 кандела.

Падая на поверхность, световой по­ток создает ее освещенность. За единицу освещенности – люкс (лк) – принята освещенность поверхности пло­щадью 1 м² световым потоком 1 лм.

Яркостью является отношение силы света, излучаемой в рассматри­ваемом направлении, к площади светя­щейся плоскости. Выражают в едини­цах: кандела на квадратный метр (кд/м²).

Основ­ными показателями работоспособности глаза являются

контрастность,

острота зрения,

вероятность различения,

время зрительного восприятия,

поле зрения

ослепленность.

Количественно контра­стность определяют, как отношение раз­ности яркости предметами фона к яр­кости предмета (фона):

К_пр = (В_ф — В_п)/В_ф или К_обр = (В_п — В_ф) /В_п.

Оптимальным значением контраст­ности считают 0,6...0,9.

Размеры предмета выражают в угло­вых величинах, которые связаны с ли­нейным соотношением tg α = α/2 = h/(2l); где α – угловой размер предмета раз­личения; h – его линейный размер; l – расстояние от глаз до предмета.

Порог остроты зрения при нормальной освещенности соответствует примерно 1'. Оптимальные условия различения пред­метов будут при α ≥ 30'...40'.

Латентным периодом назы­вают промежуток времени от момента подачи сигнала до возникновения ощу­щения. Для большинства людей t_лат = 160...240 мс.

Критическая частота слияния мельканий — мини­мальная частота сигналов, при которой возникает их слитое восприятие. При нормальной яркости f_кр = 20...25 Гц.

Адаптация глаза. При переходе от высоких яркостей к практической темноте процесс адаптации происходит медленно и составляет 60...90 сек. Об­ратный процесс происходит быстрее – 5...10 сек.

Все поле зрения человека принято разбивать на три зоны:

центрального зрения (α ~ 2°), где детали различаются четко;

ясного видения (α ~ 30...35⁰), где при неподвиж­ном глазе можно опознать предмет без различения мелких деталей;

периферическое зрение (α ~ 75...90⁰), где пред­меты только обнаруживаются.

Слепящее действие света на глаза человека называют блескостью. Чем больше блескость, тем больше те­ряет человек зрительные функции, т. е. перестает различать предметы.

Одним из основных фак­торов благоприятного функциониро­вания зрения является достаточная освещенность рабочих по­верхностей и участков.

На рис. 9.1 приведен пример изме­нения эффективности осветительной установки от освещенности рабочей по­верхности. При увеличении освещен­ности значительно возрастает произво­дительность труда и уменьшается утом­ление. В рассматриваемом случае уве­личение освещенности от 30 до 300 лк дает существенный рост производитель­ности труда. В дальнейшем возраста­ние освещенности приводит к незна­чительному росту производительности труда. При 1000 лк утомление имеет минимальное значение.

Рис. 9.1. График эффективности освети­тельной установки в зависимости от освещенности: 1 – производительность труда; 2 – утом­ление.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОИЗВОДСТВЕННОМУ ОСВЕЩЕНИЮ

Освещенность на рабочих местах должна соответствовать разряду зри­тельной работы. Увеличение освещенно­сти рабочих поверхностей улучшает условия видения объектов, повышает производительность труда.

Равномерное распреде­ление яркости и отсутствие резких теней на рабочей поверх­ности.

Отсутствие блескости.

Постоянство освещенности в пространстве и во вре­мени.

Правильная цветопередача. Спект­ральный состав света должен соответствовать (приближаться) спектру дневного света.

Обеспечение электро-, взрыво- и по-жаробезопасности.

Экономичность.

ВЫБОР ТИПА И СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

По назначению освещение делят на:

рабочее

аварийное

охранное

дежурное

По типу рабочее освещение принято делить на естественное, искусственное и сме­шанное.

Естественное освещение не тре­бует затрат энергии, но оно пе­ременно в течение суток, зависит от климатических и сезонных условий.

Естественное освещение в производст­венных зданиях может быть боковым, верхним или комбини­рованным. Верхнее освещение создают размещением световых фонарей в кры­ше зданий.

Искусственное освещение создают электрическими источниками света. Такое освещение требует затрат элект­роэнергии и отличается по спектру от естественного света.

Смешанное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Систе­мы искусственного осве­щения: общего или комбинированного.

Общим называют освещение, которое освещает всю площадь помеще­ния, строительной площадки. При необходимости до­полнительной подсветки отдельных зон и участков строительных работ прибе­гают к локализованному размещению осветительных приборов.

Система ком­бинированного освещения включает общее и местное освещение. Местное ос­вещение предназначено для освещения только лишь поверхностей рабочего места.

ВЫБОР ТРЕБУЕМОГО УРОВНЯ ОСВЕЩЕННОСТИ

При создании системы производ­ственного освещения руководствуются СНиП 23-05-95* «Естественное и искус­ственное освещение» и ГОСТ 12.1.046-85.

Нормирование естественного осве­щения. Непостоянство естественного ос­вещения потребовало в качестве основ­ного показателя освещенности принять относительную величину, называемую коэффициентом естественной освещен­ности (КЕО).

Коэффициентом естественной освещен­ности (КЕО) – отношение освещенности в данной точке помещения (Е_г) к одновременному значению наружной гори­зонтальной освещенности (Е_н), созда­ваемой светом полностью открытого неба (%):

При выборе нормы КЕО учитывают: тип освещения – (естественное или совмещенное); направление освещения (верхнее, комбинированное и боковое); разряд зрительной работы, определяе­мый размером различаемых деталей; солнечный климат; световой климат.

Нормированные значения КЕО, е_N, для зданий, располагаемых в различных районах определяют по формуле: e_N = е_H m_N где: N - номер группы обеспеченности естественным светом; е_H - значение КЕО; т_N - коэффициент светового климата (все величины определяют по соответствующим таблицам СНиП 23-05-95

Нормирование искусственного ос­вещения.

Нормативные значения освещенности при естественном, искусственном и сме­шанном освещении зависят от разрядов и подразрядов (контрастность объекта и фона, характеристик фона) зрительных работ, от систем освещения (комбинированного, общего), от сочетания нормируемых величин показателя ослепленности и коэффициента пульсации. Значения требуемой освещенности при искусственном освещении в зависимости от разрядов и подразрядов зрительных работ приведены в следующей таблице

Характеристика зрительной работы	Наименьший или эквивалентный размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	Подразряд зрительной работы	Контраст объекта с фоном	Характеристика фона	Искусственное освещение
Освещенность, лк
при системе комбинированного освещения	при системе общего освещения
всего	в том числе от общего
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Наивысшей точности	Менее 0,15	I	а	Малый	Темный	5000 4500	500 500	- -
			б	Малый Средний	Средний Темный	4000 3500	400 400	1250 1000
			в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	2500 2000	300 200	750 600
			г	Средний Большой «	Светлый « Средний	1500 1250	200 200	400 300
Очень высокой точности	От 0,15 до 0,30	II	а	Малый	Темный	4000 3500	400 400	- -
			б	Малый Средний	Средний Темный	3000 2500	300 300	750 600
			в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	2000 1500	200 200	500 400
			г	Средний Большой «	Светлый Светлый Средний	1000 750	200 200	300 200
Высокой точности	От 0,30 до 0,50	III	а	Малый	Темный	2000 1500	200 200	500 400
			б	Малый Средний	Средний Темный	1000 750	200 200	300 200
			в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	750 600	200 200	300 200
			г	Средний Большой «	Светлый « Средний	400	200	200
Средней точности	Св. 0,5 до 1,0	IV	а	Малый	Темный	750	200	300
			б	Малый Средний	Средний Темный	500	200	200
			в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	400	200	200
			г	Средний Большой «	Светлый « Средний	-	-	200
Малой точности	Св. 1 до 5	V	а	Малый	Темный	400	200	300
			б	Малый Средний	Средний Темный	-	-	200
			в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	-	-	200
			г	Средний Большой «	Светлый « Средний	-	-	200
Грубая (очень малой точности)	Более 5	VI		Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном	-	-	200
Работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах	Более 0,5	VII		То же	-	-	200
Общее наблюдение за ходом производственного процесса:		VIII
постоянное	а	«	-	-	200
периодическое при постоянном пребывании людей в помещении			б	«	-	-	75
периодическое при периодическом пребывании людей в помещении			в	Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном	-	-	50
Общее наблюдение за инженерными коммуникациями			г	То же	-	-	20

Освещенность рабочих поверхностей мест производства работ, расположенных вне зданий, на этажерках вне зданий и под навесом, должна приниматься:

Разряд зрительной работы	Отношение минимального размера объекта различения к расстоянию от этого объекта до глаз работающего	Минимальная освещенность в горизонтальной плоскости, лк
IX	Менее 0,05 × 10-2	50
X	От 0,5 × 10-2 до 1× 10-2	30
XI	Св. 1 × 10-2 до 2 × 10-2	20
XII	Св. 2 × 10-2 до 5 × 10-2	10
XIII	Св. 5 × 10-2 до 10 × 10-2	5
XIV	Св. 10 × 10-2	2
Примечание - При опасности травматизма для работ XI-XIV разрядов освещенность следует принимать по смежному, более высокому разряду.

Общее равномернее освещение строительной площадки должно не менее 2 лк.

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.

Освещение безопасности следует предусматривать в случаях, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов может вызвать:

взрыв, пожар, отравление людей;

длительное нарушение технологического процесса;

нарушение работы таких объектов, как электрические станции, узлы радио- и телевизионных передач и связи, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения, канализации и теплофикации, установки вентиляции и кондиционирования воздуха для производственных помещений, в которых недопустимо прекращение работ и т.п.;

нарушение режима детских учреждений.

Эвакуационное освещение в помещениях или в местах производства работ вне зданий следует предусматривать:

в местах, опасных для прохода людей;

в проходах и на лестницах при числе эвакуирующихся более 50 чел.;

по основным проходам производственных помещений, в которых работают более 50 чел.;

в лестничных клетках жилых зданий высотой 6 этажей и более;

в производственных помещениях, где выход людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения связан с опасностью травматизма из-за продолжения работы производственного оборудования;

в производственных помещениях без естественного света.

Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов и на ступенях лестниц: в помещениях - 0,5 лк, на открытых территориях - 0,2 лк.

Для охраны строительной площад­ки из рабочего освещения выделяют часть осветительных установок, обеспе­чивающих горизонтальную на уровне земли или вертикальную на плоскости ограждения освещенность, равную 0,5 лк.

Аварийное освещение устраивают в местах производства работ по бетонированию особенно ответственных кон­струкций; и в тех случаях, когда перерыв в укладке бетона недопустим. При этом освещенность бетонирования железобе­тонных конструкций должна быть 3 лк, а на участках бетонирования масси­вов – 1 лк.

ВЫБОР ИСТОЧНИКА СВЕТА

Для освещения помещений следует использовать, как правило, наиболее экономичные разрядные лампы.

Искусственное освещение создают с помощью осветительных установок, представляющих собой в общем случае сочетание источника света, осветитель­ной арматуры и опоры.

Источник света является устрой­ством для превращения какого-либо ви­да энергии в оптическое излучение. По природе различают два вида опти­ческого излучения: тепловое и люмине­сцентное.

Тепловое оптическое излуче­ние возникает при нагреве тел, на этом принципе основаны лампы накалива­ния (ЛН) и галогенные лампы накали­вания (ГЛН). Галогенные лампы по сравнению с ЛН имеют более стабильный по времени световой поток и повышенный срок службы.

Люмине­сцентное оптическое излучение созда­ется в газоразрядных лампах в резуль­тате электрического разряда в газах, парах или их смесях. Газоразрядные лампы выпускают следующих типов: люминесцентные лампы (ЛЛ), дуговые ртутные лампы (ДРЛ), дуговые ртутные с излучающими добавками (ДРИ), дуговые нат­риевые лампы трубчатые (ДНаТ) и ду­говые неоновые трубчатые или шаровые лампы (ДКсТ или ДКсШ).

В табл. 9.1 показаны основные типы ламп и их характеристики. Газоразряд­ные лампы по сравнению с ЛН имеют значительно лучшую светоотдачу, а сле­довательно, и более экономичны, могут обеспечивать цветопередачу, близкую к дневному свету, а также имеют в основном на порядок выше срок служ­бы.

Тип лампы	Мощность лампы, Вт	Световая отдача лампы, лм/Вт	Цветоизлучение	Срок службы, ч
ЛН	10...20000	6,7... 19,1	Желто-красный спектр	103
ГЛН	1000...20000	22...26	Тоже	2·103...3·103
ЛЛ	4...150	25., .75	Удовлетворительное	1,2·104...1,5·104
ДРЛ	250...3500	45...60	Хуже, чем у ЛЛ	1,2·104... 1,5·104
ДРИ	250...3500	76...100	Удовлетворительное	3·103…10·103
ДНаТ	250, 400	100...117	Желтый спектр	104...1,5·104
ДКсТ	2000...50000	18...42	Сине-зеленый спектр	0,3·103... 0,8·103
ДКсШ	200...10000	15.. .40	Тоже	0,125·103...1,25·103

В ГОСТ 12.1.046—85 даны рекомендации по ис­пользованию источников света.

ВЫБОР ОСВЕТИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА

Осветительный прибор представля­ет собой сочетание источника света и арматуры. Осветительная арматура обеспечивает крепление ИС и светораспределение в пространстве. В за­висимости от светораспределяющих свойств различают светильники и про­жекторы.

Светильники — световые приборы, перераспределяющие свет источника внутри больших телесных углов (до 4л).

Важнейшей светотехнической характеристикой све­тильников является светораспределение, которое принято характеризовать кривой силы света, коэффициентами светораспределения и формы.

Кривые силы света (КСС) представ­ляют собой изображение в полярных координатах в меридиональной плоско­сти линий постоянной силы света. Обыч­но эти кривые строят для условного источника света со световым потоком 1000 лм (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Типы кривых силы света: К — концентрированная; Г — глубокая; Д — косинусная; Л — полуши­рокая; Ш — широкая; С — синусная; М — равномер­ная;

По коэффициенту светораспреде­ления (К_с), равному отношению свето­вого потока, направляемого в нижнюю полусферу и полного светового потока лампы Ф_л все светильники делятся на пять классов: прямого света (П) – К_с> 80%; преимущественно пря­мого света (Н) – К_с = 60...80%; рас­сеянного света (Р) – К_с = 40...60 %, преимущественно отраженного света (В) – К_с = 20...40% и отраженного света (О) – К_с <20%.

Под коэффициентом формы светово­го прибора СП (Кф) понимают отноше­ние максимальной силы света I_mах в меридиональной плоскости к условному среднеарифметическому значению силы света I_ср. Для КСС коэффициент фор­мы равен К_ф > 3, для Г– 2<К_ф<3, Д –1,3<К_ф<2.

Важной характеристикой освети­тельного прибора является блескость, обычно оцениваемая защитным углом γ, создаваемым отражателем или экрани­рующей решеткой осветительного прибора (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Коэффициент блескости: а – лампа накаливания; б – люминесцентная лампа

Прожекторы – световые приборы, перераспределяющие свет внутри ма­лых телесных углов и обеспечивающие угловую концентрацию светового пото­ка. Применение прожекторов на строи­тельных площадках имеет ряд преимуществ: экономич­ность, благоприятное для объемного видения соотношение вертикальной и горизонтальной освещенности, меньшая загруженность территории столбами и воздушной проводкой.

Отношение осевой силы света I_макс, кд, одного прибора (прожектора или наклонно расположенного осветительного прибора прожекторного типа) к квадрату высоты установки этих приборов Н, м², в зависимости от нормируемой освещенности не должно превышать значений, указанных в таблице

Нормируемая освещенность, лк	0,5	1	2	3	5	10	20	30	50
Iмакс/Н2	100	150	250	300	400	700	1400	2100	3500

РАЗМЕЩЕНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКЕ

Размещение осветительных прибо­ров влияет на экономичность и каче­ство освещения, а также на удобство их эксплуатации. При размещении све­тильников в зданиях определяется от­ношение расстояния между светильни­ками к высоте подвеса λ = а/h. Умень­шение этой величины удорожает осве­тительную систему, а увеличение – к не­равномерность освещения.

В зависимости от кривой силы света (КСС) рекомендуют следующие свето­технически и энергетически наивыгод­нейшие расположения.

Для косинусной КСС λ_с = 1.4, λ_э = 1.6, для полуширокой КСС – К_с = 1.6 и λ_э = 1.8; а для равномерной КСС – λ_с = 2.0, λ_э = 2.6:

При размещении светильников об­щего равномерного освещения рекомен­дуется принимать расстояние от крайних рядов светильников до стен (0.25 … 0.3) а.

Рекомендуемые схемы установки световых приборов для создания обще­го равномерного освещения показаны на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Схемы размещения светильников: а – параллельное; б – "шахматное"; в – на закруглении дорог

РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Светотехнический расчет проводит­ся в основном одним из следующих двух методов: точечным и методом светового потока (коэффициента ис­пользования).

Точечный метод. Сущность метода заключается в определении освещенности точки све­товым потоком, падающим от излучате­ля света. В случае точечного круглосимметричного излучателя освещен­ность в общем виде равна:

где: I_α – сила света по направле­нию α (рис. 9.5); α – угол, определяю­щий направление силы света в расчет­ную точку х; h – расчетная высота установки светильника от рабочей по­верхности; θ – угол наклона расчетной плоскости по отношению к горизонталь­ной поверхности (для горизонтальной плоскости θ = 0, для вертикальной θ = π/2); d – расстояние от точки до проекции светильника на горизонталь­ную поверхность.

Если для выб­ранного светильника заранее построены пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности (рис. 9.6) от источника света (лампы) со световым потоком в 1000 лм, то по заданным параметрам h и d находят условную освещенность е_услв расчетной точке

Рис. 9.5. Схема для расчета освещен­ности, создаваемой точечным источни­ком света	Рис. 9.6. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности светильника типа "Астра"

Потребный световой поток лампы равен: (9.1)

где Е_н – нормируемая освещенность, лк; k – коэффициент запаса (для ЛН k = 1,3 и ЛЛ k =1,5); μ – коэффици­ент дополнительной освещенности, соз­даваемой удаленными светильниками и отраженным светом (приближенно принимается 1...1,2); – условная осве­щенность в расчетной точке х_i от суммарного действия «ближайших» све­тильников (в качестве расчетной вы­бирают точку, с минимальной освещен­ностью поверхности); е_i – условная осве­щенность от i-го светильника (е_i можно определить по формуле (9.1) или по про­странственным условным изолюксам); m – количество «ближай­ших» светильников.

Метод светового потока позволяет обеспечить среднюю осве­щенность поверхности с учетом всех падающих на нее прямых и отражен­ных потоков света. Переход от средней освещенности к минимальной осущест­вляют приближенно. Необходимый поток лампы равен: (9.3)

где: А – освещаемая площадь, м²; z – коэффициент минимальной осве­щенности (приближенно при освещении помещения светильниками, располо­женными по вершинам квадратных по­лей, принимают z = 1,15, при освеще­нии линиями люминесцентных светиль­ников z = 1,1); η – коэффициент исполь­зования светильников, определяемый по индексу помещения i и коэффициен­там отражения потолка – р_п, стен – р_с, пола – р_р; N – количество светильников. Индекс помещения

РАСЧЕТ ПРОЖЕКТОРНОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Расчет прожекторного освещения обычно производят для определения ти­па прожектора, необходимого количест­ва, высоты, места и угла наклона оптической оси в вертикальной и гори­зонтальной плоскостях, обеспечиваю­щих заданную нормами освещенность мест производства работ.

Рекомендуемые типы прожекторов для освеще­ния строительных площадок и участков приведены в ГОСТ 12.1.046-85.

Метод расчета по мощности про­жекторной установки рекомендован ГОСТ 12.1.046—85. В качестве исход­ных данных принимают размеры строи­тельной площадки и ее нормируемую освещенность. Число прожекторов определяют по формуле: ,

где: m – коэффициент, учитывающий световую отдачу источника света, КПД прожекторов и коэффициент использования светового потока (для ЛН m=0.2-0.25, а для ГЛ m=0.12-0.16); Е_н – нормируемая освещенность горизонтальной поверхности (лк); k – коэффициент запаса (для ЛН k = 1,3 и ЛЛ k =1,5); А – освещаемая площадь строительной площадки (м²); Р_л – мощность лампы (Вт).