Электроснабжение, электрические сети - Нормирование осветительных установок

ГЛАВА XVII
НОРМИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

§ 17.1. Общие положения и принципы нормирования искусственного освещения

При проектировании светотехнической части осветительной установки выбирают:
а)  источники света;
б) освещенности и коэффициенты запаса;
в)  системы и виды освещения;
г)  светильники, их расположение и высоту подвеса;
д)  определяют установленную мощность каждого помещения.
Вопросы выбора источников света и типов светильников в зависимости от назначения помещения, характера производственного процесса и условий среды освещены в гл. XV и XVI.
В целом осветительная установка должна обеспечить нормальные и безопасные условия освещения для выполнения производственного процесса.
Важнейшим фактором, определяющим качество осветительной установки, является хорошая видимость освещаемых предметов.
Опытом установлено, что условия видения улучшаются при увеличении контраста рассматриваемого предмета с фоном.
Количественное различие яркости объектов и фона можно выразить формулой
(17.1)
где Вф — яркость фона;
Во — яркость объекта наблюдения.
Для зрительного обнаружения объекта необходимо обеспечить минимальное значение контраста, называемого пороговым контрастом:
(17.2)
Величину, обратную пороговому контрасту, называют контрастной чувствительностью глаза.
Пороговый контраст зависит от размеров объекта, яркости фона и времени наблюдения.
Если время наблюдения мало, то контраст должен быть увеличен, так как глаз не успевает зафиксировать наблюдаемый объект.

Уровень видимости оценивается как отношение контраста объекта с фоном к пороговому контрасту

.     (17.3)
Часто пользуются понятием относительной видимости (Vо), которая представляет собой отношение видимости объекта при заданных осветительных условиях к ее наибольшему значению. Следовательно, значение относительной видимости характеризует степень приближения осветительных условий к оптимальным.
Экспериментальными работами было установлено, что при неравномерном распределении яркостей в поле зрения, т. е. при наличии ярких пятен при малой яркости окружающего пространства, пороговый контраст резко возрастает. Это свойство называют блескостью, а вызываемое ею физиологическое воздействие на глаз человека именуется ослепленностью.
Уровень ослепленности выражается коэффициентом ослепленности s, который численно равен отношению пороговых разностей яркостей при наличии блеского источника ΔВс и его отсутствии ΔΒ:
(17.4)
Для определения коэффициента ослепленности проф. В. В. Мешковым предложены эмпирические формулы, которыми пользуются при расчетах. В этих формулах коэффициент s зависит от силы света яркостей блеского источника, фона и высоты расположения источника света над уровнем глаза наблюдателя.
При переводе взгляда с объекта одной яркости на объект другой яркости глаз для различения этих предметов вынужден приспосабливаться. Это свойство глаза называют адаптацией. При частой вынужденной переадаптации зрение быстро утомляется, что сказывается на качестве выполняемой работы. Поэтому при проектировании осветительных установок стремятся избежать резких изменений яркостей в поле зрения.
В СССР действуют обязательные для всех организаций правила и нормы по устройству искусственного освещения. Нормы определяют размеры наименьшей освещенности в зависимости от размера объектов различения, степени контраста рассматриваемых предметов с фоном, разряда выполняемой работы и некоторых других факторов.
Нормы составлены не для определенных производственных помещений и рабочих мест, а общие. В целях единообразного применения норм для производственных помещений и правильного их толкования для основных отраслей промышленности разработаны отраслевые нормы освещенности, которыми и надлежит пользоваться при проектировании осветительных установок.

Излагаемые дальше методы светотехнических расчетов исходят из задач, которые ставятся действующими нормами при проектировании искусственного освещения. Однако эти нормы уже не вполне удовлетворяют санитарно-гигиеническим и другим требованиям, предъявляемым к осветительным установкам современных высокомеханизированных и автоматизированных предприятий, а также условиям создания достаточного зрительного комфорта. В связи с этим Всесоюзный научно-исследовательский светотехнический, Московский энергетический и другие проектные и исследовательские институты подготавливают новые нормы проектирования искусственного освещения, в которых устраняются недостатки действующих норм.
В самых общих чертах нормы пересматриваются в следующих направлениях.

Для промышленных предприятий.

1. В действующих нормах (ПУЭ-VI и гл. II. В-6 СНиП) установлены обязательные величины наименьшей горизонтальной освещенности на рабочих поверхностях для одного и того же разряда работы, различные для освещения лампами накаливания и люминесцентными лампами. Для ламп накаливания они примерно в 2—3 раза ниже, чем при люминесцентных лампах. Разница в освещенности не вызывается какими-либо физиологическими причинами. Одна и та же освещенность, создаваемая лампами накаливания и люминесцентными лампами, воспринимается зрением примерно одинаково. Такая система нормирования позволяла с учетом повышенной светоотдачи люминесцентных ламп, которая примерно в 4—5 раз выше, чем у ламп накаливания, создать более высокую освещенность, способствующую повышению эффективности труда, при тех же или даже меньших затратах электроэнергии.

Кроме того, учитывалась дефицитность газоразрядных источников света. В настоящее время объем производства люминесцентных ламп значительно возрос. Поэтому в целях стимулирования использования люминесцентных ламп в проекте новых норм освещения предполагается установить единые нормативы наименьших величии освещенности для ламп накаливания и люминесцентных ламп¹.

¹При освещении лампами накаливания допускается в ряде случаев снижение нормируемой освещенности.

1. Устанавливается новая шкала значений освещенностей 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 750; 1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 7500; 10 000 лк.

Несколько расширяется количество разрядов и подразрядов работ, что создает большую возможность для правильного выбора величины освещенности в зависимости от условий труда, особенно для работ высокой точности.

1. Серьезное внимание уделено вопросам качества освещения. В действующих нормах это учитывалось лишь требованием к высоте подвеса в зависимости от защитного угла и светораспределения светильника (см. дальше). При установлении упомянутых требований исходили из величины коэффициента ослепленности 1,04.

Но данное требование уже не соответствует задачам создания должных гигиенических условий для работающих. В связи с этим предполагается ввести расчетную проверку коэффициента ослепленности.
Предельные значения его устанавливаются дифференцированно в пределах 1,02—1,08 в зависимости от требований к освещению и условий работы.

1. Предусмотрены специальные меры по ограничению отраженной блескости, возникающей при очень высоких уровнях освещенности достаточно светлых поверхностей.
2. Введены требования ограничения колебаний освещенности на рабочих поверхностях.

Колебания освещенности возникают как вследствие пульсации излучения газоразрядных ламп, так и при колебаниях напряжения в электрической сети.

Для жилых и общественных зданий

1. Действующими нормами установлены обязательные величины наименьшей горизонтальной освещенности от общего освещения жилых и общественных зданий.

Однако непрерывное совершенствование приемов освещения требует перехода на новые нормируемые характеристики, более объективно отражающие особенности зрительных задач, возникающих в этих помещениях.
Так, например, для многих помещений общественных зданий (концертные залы, зрительные залы театров, фойе, станции метро, вестибюли и т. д.) зрительная задача заключается в обзоре окружающего пространства. В других помещениях (музеи, магазины, спортивные залы, кабинеты, классы, канцелярские комнаты и т. д.) эта задача дополняется еще необходимостью фиксировать линию зрения на отдельных объектах.
В связи с этим для таких помещений сохраняется нормирование освещенности на рабочей поверхности и дополнительно предъявляется требование по обеспечению насыщенности светом.
Наиболее обоснованной характеристикой, отражающей насыщенность помещения светом, признана цилиндрическая освещенность.
Цилиндрическая освещенность представляет собой среднюю плотность светового потока на боковой поверхности цилиндра исчезающе малых размеров с вертикально расположенной осью.

Проект норм вводит рекомендацию о наименьшей цилиндрической освещенности ряда помещений в пределах от 50 до 200 лк.
Расчет цилиндрической освещенности производится по специальным кривым в зависимости от индекса помещения.

1. Вводится новое требование к качеству освещения, определяемое уже не величиной коэффициента ослепленности, а так называемым показателем дискомфорта.

Этот показатель характеризует момент появления впечатления потемнения фона при введении в поле зрения блеского источника.
В зависимости от характера зрительной работы для различных помещений предполагается регламентировать величину показателя дискомфорта от 10 до 65.
Математическое выражение показателя дискомфорта (ΛΪ) следующее:
Расчеты показателя дискомфорта также производятся по специальным таблицам и кривым.

1. Для освещения жилых и общественных зданий, как и для промышленных, вводится одинаковое нормирование величин освещенности лампами накаливания или люминесцентными лампами (для ламп накаливания допускается снижение нормируемой освещенности в некоторых случаях).

§ 17.2. Выбор освещенности и коэффициентов запаса

Для обеспечения высокопроизводительного труда необходима достаточная освещенность рабочего места. Уменьшение освещенности по сравнению с требуемой приводит к быстрому
утомлению глаз, снижению производительности труда и ухудшению качества продукции. В некоторых случаях при чрезмерно низкой освещенности могут возникнуть производственные травмы. Излишняя освещенность приводит к неоправданному увеличению капитальных затрат и эксплуатационных расходов.
Поэтому для получения экономичной и удовлетворяющей всем требованиям осветительной установки важно правильно выбрать освещенность рабочих мест в соответствии с выполняемой на них работой.
При выборе величин минимальной освещенности для помещений производственных и коммунальных предприятий, а также жилых и общественных зданий необходимо пользоваться ПУЭ-VI.
При выборе величины наименьшей освещенности необходимо учитывать некоторые дополнительные требования.

1. Нормы освещенности следует повышать на одну ступень по шкале освещенностей в следующих случаях:

а)  при работах Iв, Iг, IIб, IIв, IIг, III и IV разрядов для расстояния от рассматриваемого объекта до глаза более 0,5 м;
б)  при работах тех же разрядов, если приходится напрягать зрение непрерывно в течение более половины рабочего дня или когда объекты различения расположены на движущихся поверхностях и трудноразличимы;
в) для помещений без естественного света при постоянном пребывании людей:
г)  при повышенной опасности травматизма (циркульные пилы, гильотинные ножницы, пресса и т. д.);
д) в помещениях, предназначенных для обучения или работы подростков, если для этих помещений нормируется минимальная освещенность менее 150 лк при лампах накаливания и менее 300 лк при люминесцентных лампах и лампах ДРЛ.

1. Нормы освещенности можно снижать на одну ступень шкалы в производственных помещениях при кратковременном пребывании людей и в помещениях с оборудованием, не требующим постоянного обслуживания.
2. На складах громоздких предметов, в подвалах жилых домов, в водопроводных туннелях и других помещениях, где производятся работы IV разряда с эпизодическим пребыванием людей, допускается наименьшая освещенность в 5 лк.

При люминесцентном освещении не следует принимать освещенность ниже 75 лк. Такая освещенность бывает при пасмурной погоде и в сумерки. Поскольку спектр люминесцентных ламп близок к дневному свету, у людей при этом создается неприятное настроение. Такой эффект носит название сумеречного.
При неизменной мощности источника света освещенность рабочих поверхностей с течением времени уменьшается вследствие снижения светового потока ламп, по мере их работы и загрязнения ламп осветительной арматуры, стен и потолков освещаемого помещения.
Для поддержания в процессе эксплуатации осветительной установки освещенности на рабочих поверхностях на уровне нормируемой необходимо при проектировании принимать расчетную освещенность выше, чем предусматривается нормами. Это учитывается коэффициентом запаса, который представляет собой отношение между расчетным и нормированным значениями освещенности, т. е.

(17.6)
В табл. 17.1 даны рекомендуемые величины кзап в зависимости от степени загрязненности освещаемого помещения и периодичности чистки светильников с лампами накаливания и люминесцентными лампами.

Таблица 17.1