Нормирование освещения по рекомендациям Световых технологий
Да пребудет счастье со всеми осилившими эту статью!
Серьёзно, многие вещи перекликаются с нормированием освещенности, и хоть требования заказчика, часто к нормированию не имеют никакого отношения, для магазинов это брендбуки, для коттеджей пожелания их хозяев, которые могут быть в несколько раз завышены в первом случае и совершенно необоснованны во втором, знать что к чему и почему, бывает очень и очень полезно.
Очевидно, что работа наших глаз напрямую зависит от условий освещения, а от работы глаз зависят и скорость, и качество любой деятельности, в которой зрение принимает хоть какое-то участие. Поэтому человек с незапамятных времен пытался хоть как-то осветить те места, где ему приходилось работать в темное время суток при отсутствии природного источника света — Солнца. С доисторических времен и до конца 19-го века единственным искусственным источником света был огонь — костра, факела, лучины, свечи, керосиновой или газовой лампы. Света от таких источников было явно недостаточно, хотя он и позволял кое-как выполнять многие виды работ. Ни о каком измерении параметров освещения, а тем более об их нормировании не могло быть и речи.
Положение коренным образом изменилось после изобретения электрических источников света в 70-е годы 19-го века. Наблюдательные предприниматели быстро заметили, что с улучшением освещения у рабочих повышается производительность труда и снижается количество брака, при этом, чем сложнее была работа, тем большей была отдача от улучшения освещения. Получалось, что вкладывать средства в освещение — дело выгодное, и электрический свет начал свое триумфальное шествие по заводам и фабрикам, вытесняя свечи и керосиновые лампы. Но тут же встал вопрос — а сколько надо света, чтобы хорошо выполнять работу и не делать лишних затрат на строительство новых электростанций и установку все большего количества ламп. Другими словами, появилась необходимость нормирования освещения, то есть определения конкретных параметров света, которые должны быть обеспечены на рабочих местах.
Вопрос нормирования освещения возник более ста лет назад, но до сих пор его нельзя считать окончательно решенным. В 1999 году Европейский комитет по стандартизации после двенадцатилетней работы принял новые нормы освещенности EN 12464-1, получившие статус общеевропейских, и с 2003-го года началось введение этих норм в действие в странах Европейского Союза. Международная комиссия по стандартизации (ISO) на основе этих норм приняла международные нормы внутреннего освещения ISO 8995:2002.
В связи с готовящимся вступлением России во Всемирную торговую организацию (ВТО) проводится работа по согласованию российских и международных стандартов, и требования международных норм рано или поздно будут внедряться и у нас. Поэтому при рассмотрении вопросов нормирования освещения мы, по возможности, будем приводить требования как российских, так и европейских норм.
В России главным документом, устанавливающим параметры освещения, являются Строительные нормы и правила СНиП 23-05-95. Кроме этих норм, имеются Санитарные правила и нормы СанПиН 2.21/2.1.1.1278-03, Московские городские строительные нормы МГСН 2.06-99 и множество отраслевых документов, в которых подробно расписаны требования к освещению различных рабочих мест.
В Европе, кроме недавно принятых новых европейских норм освещенности, имеется несколько десятков специализированных норм (например, для дорожного, уличного и туннельного освещения, для освещения спортивных сооружений и т.п.), а также многие Национальные нормы и правила. Но во всех нормативных документах регламентируются те же параметры, что и в России. Нормируемые величины различаются в разных странах, но эти различия не носят принципиального характера.
В СНиП 23-05-95 даны нормы освещенности в зависимости от класса зрительных работ. Этот класс определяется по минимальным размерам деталей, с которыми приходится работать на данном рабочем месте, и по контрасту деталей и фона. Контраст — это отношение яркостей предметов, которые нужно видеть, к яркости поверхности (фона), на которой эти предметы находятся. Очевидно, что чем меньше угловые размеры рассматриваемых деталей и чем меньше контраст, тем выше должна быть освещенность, обеспечивающая нормальную работу.
По характеру работы, выполняемой внутри помещений, выделено 7 классов точности: наивысшей, очень высокой, высокой, средней и малой точности, грубая работа и работа с самосветящимися или раскаленными объектами. Нормируемые уровни освещенности для этих классов — от 5000 до 100 лк.
Работы, выполняемые на открытых местах, относятся к 9 – 14 классам. Конкретные значения нормируемой освещенности для конкретных рабочих мест приводятся не в СНиП, а в многочисленных отраслевых нормах.
Для общественных помещений в СНиП даются значения нормируемой освещенности в зависимости от назначения помещений и характера выполняемых в них работ.
В европейских нормах EN 12464 приведен список более 280 конкретных рабочих мест и требования к их освещению. Освещение общественных помещений нормируется аналогично СНиП.
Какие же параметры освещения сейчас нормируются?
Для всех рабочих мест внутри помещений и для рабочих мест вне помещений, на которых выполняется конкретная работа {железнодорожные станции, аэропорты, карьеры и т.п.), основной нормируемой величиной является освещенность на рабочем месте. Хотя глаз, как уже было сказано, реагирует не на освещенность, а на яркость предметов, нормируемой величиной является именно освещенность, так как она значительно проще рассчитывается и измеряется.
При освещении улиц, автомобильных туннелей, проезжих дорог основной нормируемой величиной служит яркость дорожного покрытия. Она устанавливается в зависимости от категории улиц (дорог), интенсивности движения, характера окружающей обстановки. Освещенность и яркость характеризуют количественную сторону освещения. Остальные нормируемые параметры определяют качество освещения.
Одна и та же освещенность может быть создана множеством разных способов, которые будут различаться между собой весьма существенно. Каждый человек знает, что присутствие в поле его зрения каких-либо ярких предметов (лампочек, Солнца) или их отражений («зайчиков») сильно затрудняет работу глаза, а иногда делает ее просто невозможной — глаз перестает видеть нужные предметы и особенно их детали. Как говорится в научно-технической литературе, в таких случаях у людей возникает ощущение дискомфорта, то есть зрительного неудобства, а в особо неблагоприятных случаях — чувство ослепленности. Эти ощущения зависят от яркости мешающих «зайчиков», их размеров и расположения относительно линии зрения. А свойство ярких предметов вызывать у глаза неприятные ощущения называется блескостью. Имеются различные методики оценки блескости, создаваемой яркими источниками света или их отражениями.
В осветительных установках промышленных предприятий нормируется показатель ослепленности 5, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения. Для расчета показателя ослепленности разработаны инженерные методики, которые приведены в СНиП в виде приложения.
Для общественных зданий вместо коэффициента ослепленности нормируется показатель дискомфорта Л/. Величина М зависит от характера выполняемой работы и может принимать значения от 15 до 90.
Величина допустимого значения дискомфорта или ослепленности является вторым нормируемым параметром освещения.
В новых европейских нормах освещенности нормируется обобщенный показатель дискомфорта UGR. В таблице 24 приведены соотношения между показателями дискомфорта по российским и европейским нормам.
Соотношение между показателями дискомфорта
|
M |
15 |
25 |
40 |
60 |
90 |
|
UGR |
14 |
19 |
22 |
25 |
27 |
В ряде случаев род работы требует четкого различения цвета предметов и их деталей. Это особенно необходимо там, где именно цвет является важнейшим критерием качества продукции — в полиграфии, текстильной промышленности, в некоторых магазинах и т.п. Поэтому для целого ряда рабочих мест (а в новых Европейских нормах освещенности — практически для всех рабочих мест) нормируется еще один качественный показатель освещения — общий индекс цветопередачи (в литературе обозначается Ra).
Что же это за параметр?
Зрительный аппарат человека сформировался за многие тысячи лет эволюции в условиях, когда единственным источником света было Солнце. Мы привыкли считать правильными те цвета предметов, которые они имеют при солнечном освещении. С конца 19-го века в жизнь людей стали активно вторгаться электрические источники света. Пока были только тепловые источники света (лампы накаливания), имеющие сплошной спектр излучения, зрительный аппарат человека подсознательно вносил коррективы в восприятие цветов при искусственном освещении, и проблем с оценкой качества цветопередачи не возникало. Положение резко изменилось с массовым внедрением газоразрядных источников света, имеющих не сплошной, а линейчатый или полосчатый спектр излучения. Люди стали замечать, что при освещении таким светом цвет предметов изменяется, и иногда изменение цвета бывает настолько сильным, что предметы становятся трудноузнаваемыми. Поэтому в 70-е годы минувшего века была выработана методика оценки качества цветопередачи при освещении искусственным светом.
Международными организациями было выбрано и согласовано несколько типов предметов, цвет которых оценивался при освещении их различными источниками света: человеческая кожа, зеленые листья растений, специальные выкраски. Оценки качества цветопередачи каждого из таких предметов при освещении их оцениваемым источником света по сравнению с освещением «стандартным» источником были названы «частными индексами цветопередачи [R], R2 … ЯмК а средняя из полученных 14-ти оценок — «общим индексом цветопередачи Ra». За «стандартный» источник был принят свет тепловых излучателей, то есть ламп накаливания — их общий индекс цветопередачи по соглашению равен 100. Таким образом, у всех ламп накаливания Ra = 100; у всех газоразрядных ламп Ra меньше 100.
В мире принята такая система оценки качества цветопередачи:
- Ra > 90 — отличное;
- 90 > Ra > 80 — очень хорошее;
- 80 > Ra > 70 — хорошее;
- 70 > Ra > 60 — удовлетворительное;
- 60 > Ra > 40 — приемлемое;
- Ra < 40 — плохое.
В российских нормах освещения установлено, что для предприятий полиграфической, текстильной, лакокрасочной отраслей промышленности, а также для хирургических отделений больниц Ra должен быть не ниже 90.
В европейских нормах EN 12464 почти для всех видов работ и типов общественных помещений нормируется R3 не ниже 80; для контроля цвета в полиграфической и текстильной промышленности, для хирургических кабинетов, для некоторых торговых залов, как и в СНиП, требуется индекс цветопередачи не ниже 90. Для высоких производственных помещений допускается применение источников света с плохой цветопередачей (в частности, натриевых ламп высокого давления).
Кроме общего индекса цветопередачи, европейские нормы регламентируют и цветовую температуру источников света. По цветности излучения все источники света разделены на три группы: теплые {Тцв < 3500 К), средние {Тцв = 3500 – 5300 К) и холодные {Тцв > 5300 /С). Для большинства видов работ и помещений рекомендуются «средние» источники света (Тцв = 4000 К). В СНиП на этот счет указано, что при архитектурно-художественном освещении для «холодных» поверхностей рекомендуются источники света с Тцв не ниже 4000 К, а для «теплых» поверхностей — с Тив меньше 3500 К. Регламентируется также цветовая температура источников света для витринного освещения (для тканей, галантереи, обуви, мехов 2800 – 5000 К при Ra > 80, для посудо-хозяйственных товаров, электротоваров, хлеба, бакалеи — 2800 – 3000 К при Ra > 70, для мясных и молочных продуктов, гастрономии, овощей и фруктов — 2800 – 3500 К, для рыбных продуктов — 4500 – 6500 К при Ra также не ниже 80.
Еще одним нормируемым параметром освещения является распределение яркости в поле зрения. Так как яркость рассчитывается достаточно сложно, то и в этом случае нормируют неравномерность распределения освещенности. В зависимости от характера выполняемой работы соотношение освещенности на рабочем месте и в ближайшем окружении должно быть не более 1:0,3 – 1:0,7. Европейские нормы выделяют на рабочем месте зону выполнения задания и окружающую зону. Освещенность в этих зонах должна соотноситься примерно так же, как по СНиП освещенность рабочих мест и ближайшего окружения.
В России нормируется еще один качественный показатель освещения — коэффициент пульсации освещенности. Нормирование этого показателя также потребовалось в связи с повсеместным внедрением газоразрядных источников света, так как у света от ламп накаливания пульсации весьма незначительны и каких-либо неудобств от их существования люди не испытывали.
У газоразрядных источников света — люминесцентных, металлогалогенных, натриевых ламп — величина светового потока изменяется с удвоенной частотой тока сети. В России, странах СНГ, Европы и Азии частота переменного тока в электрических сетях равна 50 Гц; в США, Канаде и ряде других стран — 60 Гц. Следовательно, световой поток ламп изменяется («пульсирует») 100 или 120 раз в секунду
— все газоразрядные лампы как бы мерцают с такой частотой. Глаз эти мерцания не замечает, но они воспринимаются организмом и на подсознательном уровне могут вызывать неприятные явления — повышенную утомляемость, головную боль и даже (по последним сообщениям зарубежной печати) стрессы. Кроме этого, при освещении пульсирующим светом вращающихся или вибрирующих предметов возникает так называемый «стробоскопический эффект», когда при совпадении частоты вращения или вибрации с частотой пульсаций света предметы кажутся неподвижными, а при неполном совпадении
— вращающимися с очень малыми скоростями. Это вызывает у людей ошибочные реакции и является одной из серьезных причин травматизма на производстве.
Глубина пульсаций измеряется коэффициентом пульсации освещенности Кп:
где Еmах и Emin — максимальное и минимальное значения освещенности за полупериод сетевого напряжения.
Российскими нормами установлено, что глубина пульсации освещенности на рабочих местах не должна превышать 20 %, а для некоторых видов производства — 15 %. По Санитарным правилам и нормам СанПиН 2.21/2.1.1/1278-03 в помещениях, оснащенных компьютерами, глубина пульсаций освещенности на рабочих местах должна быть не более 5 %.
В европейских нормах EN 12464 нет количественных показателей пульсации освещенности, хотя этому явлению посвящен специальный раздел. Вместо значений коэффициента пульсации в этом разделе просто сказано, что в помещениях с длительным пребыванием людей пульсации освещенности и возникновение стробоскопического эффекта не допускаются.
Таким образом, в нормативных документах регламентируются пять параметров — величина освещенности, показатель дискомфорта, общий индекс цветопередачи, неравномерность освещенности и коэффициент пульсаций освещенности. Первый из этих параметров определяет количественную сторону освещения, четыре остальных — качественную.
В европейских нормах освещенности для ряда помещений введен еще один нормируемый параметр: для рабочих мест, оснащенных дисплеями, устанавливаются требования к максимальной яркости тех поверхностей светильников, которые могут отражаться в экранах. Для компьютеров 90-х годов эта яркость не должна превышать 200 кд/м2] для современных мониторов с антибликовыми покрытиями экранов электронно-лучевых трубок или с жидкокристаллическими экранами яркость отражающихся в них светильников должна быть не более 1000 кд/м2.
Кроме светотехнических величин, СНиП и другие российские нормативные документы регламентируют и энергетические параметры осветительных установок. С целью максимальной экономии электроэнергии нормируется удельная установленная мощность осветительной установки, то есть полная электрическая мощность (с учетом потерь в аппаратуре включения), деленная на площадь освещаемого помещения. Например, максимальная удельная установленная мощность осветительных установок административных зданий при нормируемой освещенности 500 лк составляет 42 Вт/м2. С этой же целью прямо оговариваются и параметры источников света. Так, указано, что для общего освещения должны использоваться газоразрядные лампы со световой отдачей не ниже 55 лм/Вт; использование ламп накаливания допускается только для удовлетворения архитектурно-художественных требований и для освещения некоторых взрывоопасных помещений. Установлена взаимосвязь между общим индексом цветопередачи и световой отдачей источников света.
В СНиП для некоторых типов помещений, кроме освещенности на рабочей плоскости, нормируется еще цилиндрическая освещенность, характеризующая насыщенность помещения светом. В европейских нормах такого показателя нет.
Российскими нормами предусматривается общее, местное, локальное и комбинированное освещение, причем нормируемые уровни освещенности при разных системах освещения существенно различаются. Например, для работ наивысшей точности при малом контрасте объекта, различаемого на светлом фоне, нормируемая освещенность составляет: при одном общем освещении — 750 лк, при комбинированном освещении — 2500 л/с. Кроме этого, нормируемая освещенность зависит от типа источника света — при лампах накаливания или при люминесцентных лампах с отличной цветопередачей [Ra > 90) уровень освещенности должен понижаться на одну ступень. В европейских нормах такого деления нет; там нормируется освещенность в зоне выполнения задачи и в зоне непосредственного окружения. Нормируемая освещенность не зависит ни от системы освещения, ни от типа источника света.
Для наружного освещения улиц, дорог и площадей нормируемой величиной является средняя яркость дорожного покрытия, а для северных районов — средняя горизонтальная освещенность проезжей части. Улицы делятся на три категории: А — магистральные дороги и улицы общегородского значения; Б — магистральные улицы районного значения; В — улицы и дороги местного значения. Каждая из категорий делится на несколько групп в зависимости от интенсивности движения по ним автотранспорта. Для оживленных магистралей с интенсивностью движения более 3000 автомашин в час средняя яркость дорожного покрытия должна быть не менее 1,6 кд/м2, а для улиц местного значения с одиночными автомобилями — не менее 0,2 кд/м2. Кроме освещения проезжей части, нормируется освещенность тротуаров, пешеходных зон, подземных переходов, транспортных туннелей.
Помимо требовании к рабочему (функциональному) наружному освещению, в СНиП приводятся требования к архитектурному, витринному и рекламному освещению. Для архитектурного освещения нормируется средняя яркость фасадов зданий, а также средняя яркость элементов фасада, выделяемых акцентирующим светом. Для освещения зеленых насаждений и фасадов с «холодными» цветовыми оттенками рекомендуются источники света с цветовой температурой выше 4000 К, а для освещения объектов, окрашенных в «теплые» тона, — не выше 3500 К. Для освещения цветных архитектурных объектов рекомендуются источники света с Ra не менее 80.
Для витринного освещения нормируется не минимальная, а максимальная освещенность с учетом акцентирующего освещения. Это означает, что освещенность выделяемого светом объекта должна быть не более нормируемого значения, а нормируемое значение освещенности зависит от категории улиц, на которых располагается витрина.
В рекламном освещении регламентируется максимальный уровень яркости в зависимости от площади и расположения рекламных щитов и панелей. При этом требуется, чтобы уровень суммарной засветки окон жилых зданий или палат лечебных учреждений от осветительных приборов архитектурного, витринного и рекламного освещения не превышал установленных значений: 20 лк при нормируемой яркости дорожных покрытий 1,2 – 1,6 кд/м2, 10 лк при 0,6 – 1,0 кд/м2 и 7 лк при яркости покрытия меньше 0,4 кд/м2.
Нормы освещенности
Для освещения улиц и дорог с автомобильным движением предписывается применение газоразрядных ламп, прежде всего — натриевых ламп высокого давления.
Кроме рабочего освещения, в производственных, административных и других общественных зданиях и помещениях должно быть предусмотрено аварийное, дежурное и охранное освещение. В СНиП аварийное освещение делится на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности необходимо в случаях, когда отключение рабочего освещения может вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса, нарушение режима детских учреждений и т.п. Эвакуационное освещение предусматривается: в местах, опасных для прохода людей; в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации более 50 человек; в проходах производственных зданий с числом работающих более 50 человек; на лестничных клетках жилых домов выше 6 этажей; в производственных помещениях с числом работающих более 100 человек; в производственных помещениях без естественного света.
Освещение безопасности должно создавать на рабочих местах не менее 5 % от нормируемой рабочей освещенности от общего освещения, но не более 30 лк при газоразрядных лампах и не более 10 лк при лампах накаливания. Эвакуационное освещение должно обеспечивать на полу проходов среднюю освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и не менее 0,2 лк на открытых территориях. Неравномерность освещенности (отношение максимальной освещенности к минимальной) при эвакуационном освещении должна быть не более 40:1.
В европейских нормах EN 12464 требований к аварийному освещению нет, так как они полностью изложены в более раннем нормативном документе EN 3881. Эти требования, в основном, совпадают с требованиями российских норм, но там аварийное освещение не зависит от количества людей, работающих в помещении.
Дежурное и охранное освещение применяется при необходимости. В качестве дежурного обычно используется небольшая часть светильников рабочего освещения.
В таблице 25 приведены фрагменты норм освещенности по СНиП 23-05-95 и по европейским нормам EN 12464-1.
В процессе эксплуатации параметры осветительных установок постепенно снижаются. Это вызвано, в первую очередь, спадом светового потока источников света в течение их срока службы. Кроме того, при работе ОП неизбежно происходит их запыление, приводящее к снижению коэффициентов отражения отражающих поверхностей и коэффициентов пропускания стекол, рассеивателей и защитных колпаков. Иногда запыление бывает настолько сильным, что изменяется характер светораспределения ОП, что также ведет к ухудшению освещения.
Неизбежный в процессе эксплуатации спад освещенности на рабочих местах учитывается при нормировании и проектировании осветительных установок в виде коэффициента запаса. Величина коэффициента запаса зависит от типа помещения и от характера выполняемых в нем работ. Для общественных зданий с нормальными условиями среды коэффициент запаса равен 1,2- 1,4 в зависимости от типа применяемых ОП и их расположения; для производственных помещений с пыльной средой — 1,8 – 2,0. Для остальных помещений величина коэффициента запаса изменяется в пределах 1,4 – 1,8. Это означает, что при проектировании осветительных установок должна предусматриваться освещенность, равная нормируемому значению, умноженному на коэффициент запаса.
Коэффициент запаса показывает, какая освещенность должна быть предусмотрена при проектировании осветительных установок, чтобы в течение всего времени их эксплуатации был обеспечен нормируемый уровень. Правильный выбор коэффициента запаса — ответственный момент проектирования освещения. Завышение его приводит к увеличению требуемого количества светильников, повышает затраты на сооружение осветительной установки и увеличивает расход электроэнергии в процессе ее эксплуатации, а занижение может привести к тому, что через какое-то время после ввода установки в эксплуатацию освещенность будет ниже требуемой нормы.
В европейских нормах EN 12464-1 нормируется не коэффициент запаса, а «эксплуатационный коэффициент» — величина, обратная коэффициенту запаса. Значения этого коэффициента — от 0,5 до 0,8, что полностью соответствует российским нормам.
Требования к электрической части осветительных установок (выбор типа и сечения проводов, необходимость заземляющих и защитных устройств, прокладка электропроводки и т.п.) изложены в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).
Ну и наконец таки, выводы, может быть их и следовало написать в начале, тем не менее, они здесь:
- 1. Нормируемыми величинами при проектировании осветительных установок являются: освещенность на рабочем месте; показатель дискомфорта или коэффициент ослепленности; неравномерность освещенности; коэффициент пульсаций освещенности; общий индекс цветопередачи.
- 2. В осветительных установках функционального освещения улиц нормируемой величиной является яркость дорожного покрытия.
- 3. В России основным нормативным документом, определяющим требования к освещению, являются Строительные нормы и правила СНиП 23-05-95. Требования к освещению конкретных типов помещений, рабочих мест, видов деятельности изложены в многочисленных отраслевых нормах и в общероссийских Санитарных правилах и нормах СанПиН 2.21/2.1.1/1278-03.
- 4. В общественных зданиях, кроме рабочего освещения, должно предусматриваться аварийное и при необходимости дежурное и охранное освещение.
- 5. Необходимо учитывать спад светового потока источников света и запыление оптических деталей осветительных приборов в виде коэффициента запаса.
- 6. Европейские нормы освещенности EN 12464-1 по существу мало отличаются от российских норм — в них регламентируются те же самые параметры освещения. Имеются некоторые различия в величинах нормируемых параметров. Как правило, в европейских нормах требования несколько выше, поэтому при возможности следует ориентироваться на них.
Похожие статьи
Рубрика: Проектирование
Здравствуйте. 
Loading ...