Практическая работа № 4 «Исследование освещенности производственных помещений и рабочих мест» Цель и задачи работы Цель работы: Научиться определять состояние освещенности рабочих мест и ее соответствие санитарным нормам. Цель и задачи  работы:

1. Изучить теоретические основы нормирования Производственного освещения.
2. Освоить методику измерение освещенности рабочих мест люксметром.
3. Освоить метод расчета естественного освещения.
4. Изучить виды и способы формирования искусственного освещения.
5. Обоснование исследования

Свет обеспечивает связь организма с внешней средой, обладает высоким биологическим и тонизирующим действием. Свет влияет на физиологические процессы, происходящие в организме человека. Плохое и неправильно подобранное освещение не только ухудшает условия зрительной работы, угнетает организм отрицательно действуя на нервную систему человека, но и приводит к быстрой утомляемости и снижению работоспособности, может стать причиной несчастного случая или заболевания. Ошибки допущенные при выборе светильников для пожаро- и взрывоопасных помещений, могут привести к пожарам, взрывам, причиняющих производству  большой материальный ущерб. Особенно важно иметь рациональное освещение в тех про­изводственных помещениях или на тех рабочих местах, где трудовая деятельность связана с различением мелких предметов или дета­лей. Основными понятиями, характеризующими свет, являются световой поток, сила света, освещенность и яркость. Световым потоком называют поток лучистой энергии, оцени­ваемый глазом по световому ощущению. Единица светового потока является люмен (лм).^{1 1}Люмен (пм\ — световой поток, излучаемый точечным источником света силой в одну канделу, помещенным в вершину телесного угла в один стерадиан. Один световой поток еще не может являться исчерпывающей характеристикой источника излучения, поэтому необходимо знать характеристику распределения светового потока в пространстве. Пространственную плотность светового потока принято на­зывать силой света. Единицей силы света является кандела² (кд). Кандела является основной светотехнической единицей, устанавли­ваемой по специальному эталону. Освещенность Е рабочих поверхностей представляет собой поверхностную плотность светового потока Ф в данной точке и опре­деляется отношением светового потока, падающего на поверхность, к ее площади S: где Е — освещенность, лк; Ф — световой поток, лм; S — площадь, м². Единицей освещенности является люкс (лк). Один люкс ра­вен освещенности поверхности площадью в один м², по которой рав­номерно распределен световой поток, равный 1 лм. Следует отметить, что основное значение для зрения имеет не освещенность какой-то поверхности, а световой поток, отражен­ный от этой поверхности и падающей на зрачок. То есть человек различает окружающие предметы только благодаря тому, что они имеют разную яркость. Яркостью L называется величина, равная отношению сила света, излучаемого элемента поверхности в данном направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикуляр­ную к тому же направлению: где I — сила света, излучаемая поверхностью в заданном на­правлении, кд; ² Кандела — сила света точечного источника испускающего световой поток в один люмен, равномерно распределенный внутри телесного угла в один  стерадиан. S — площадь поверхности, м²; а — угол к нормали светящейся поверхности. Многочисленными исследованиями установлено большое влияние освещенности рабочих поверхностей на производитель­ность труда, особенно для технологических процессов с большим объемом зрительных работ. Правильно устроенное освещение должно обеспечивать достаточную освещенность наименьших объектов различения³, отсутствие на них теней и бликов в зависимости  от характера выполняемой работы. Гигиенические требования к производственному освещению, основаны на психофизиологических особенностях восприятия света и его влияния на организм человека, и могут быть сведены к следующему: -спектральный состав света, создаваемый искусственными источниками, должен  приближаться к солнечному; — уровень освещенности должен быть достаточным и соот­ветствовать гигиеническим нормам, учитывающим усло­вия здоровой работы; -должна быть обеспечена равномерность и устойчивость уровня освещенности в помещении во избежание частой пере адаптации и утомления зрения. Освещение не должно создавать блеклости, как самих источников, так и других предметов в пределах рабочей зоны⁴.

3. Производственное освещение и его нормирование

В зависимости от источника света различают естественное, искусственное и совмещенное освещения, нормирование которых осуществляется в соответствии со СП 52.13330.2011. Свод правил. Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*. В них установлено оптимальные нормы освещенности для 8 разрядов работ в зависи­мости от их точности, наименьшего размера объекта различения, контрастности объекта различения с фоном и характеристики фона. Помещение с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правело, естественное освещение. ³ Объект различения — рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, которые требуется различать в процессе работ. ⁴ Рабочей зоной считается пространство высотой до двух метров над уровнем пола или площадки, на которой находятся рабочие места. Естественное освещение выполняется за счет использова­ния лучистой энергии солнца, рассеянной атмосферой небосвода. Естественный свет наиболее гигиеничен по всем характеристикам за исключением неудовлетворительной равномерности его во времени. В зависимости от направления, по которому естественный свет проникает внутрь помещения, различают боковое (через окна одностороннее и двустороннее), верхнее (через светопроемы в пе­рекрытии — световые фонари) и комбинированное (верхнее и боковое) освещение. Верхнее и комбинированное естественное освещение имеет то преимущество, что обеспечивает более равномерное освещение помещений. Боковое же освещение создает значительную неравно­мерность в освещении участков, расположенных вблизи окон и вдали от них. Кроме того, в этом случае возможно ухудшение освещения из-за затенения окон громоздким оборудованием. В связи с неравно­мерностью естественного света во времени освещенность в поме­щениях характеризуется не абсолютной величиной (в люксах), а от­носительным число, так называемым коэффициентом естественной освещенности (КЕО). Коэффициент естественной освещенности е представляет собой отношение абсолютной освещенности какой либо точки внутри помещения к одновременной абсолютной освещенности точки гори­зонтальной поверхности вне помещения и выражается в процентах: где Е_вн — освещенность в исследуемой точке рабочего места (РМ) внутри помещения; Е_н — освещенность на открытой площадке от рассеянного света всего небосвода. При верхнем или комбинированном естественном освещении нормируется среднее значение КЕС (е_ср), определяемое по формуле: где: e₁;е₂; …е_n — значение КЕО в отдельных точках помеще­ния при  равных расстояниях между ними; n – число измерений Обычно при определении вер должно быть не менее пяти то­чек, т.е. должно выполняться условие n > 5. Нормы естественного освещения производственных поме­щений сводится к нормированию коэффициента освещенности. Вся территория страны разделена по световому климату⁵ на пять зон. Оренбургская область относится к 3 зоне (поясу светового климата). Нормированное значение КЕО (е) зависит от характера зрительной работы, наименьшего размера объекта различения, разряда зрительной работы, вида освещения (естественное или совмещенное), устойчивости снежного покрова и пояса светового климата, где расположено здание на территории Р.Ф. (рис. 1). Установленные нормы приведены в СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение», представлены в таблице 1 методического указания [27].  ⁵Световой климат — совокупность условий естественного освещения в той или иной местности (освещенность и количество освещения на горизонтальной и раз­лично ориентированных по сторонам горизонта вертикальных поверхностям соз­даваемых рассеянным светом неба и прямым светом солнца) за период более десяти лет.  Таблица 1 Нормированные значения коэффициентов естественной освещенности (КЕО) в помещениях

Характеристика зрительной работы	Наименьший размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	КЕО 111l пояс, %
			При верхнем или комбинированном освещении	При боковом освещении
				В зоне с устойчивым снежным покровом	На остальной территории РФ
Наивысшей точности	Менее 0,15	I	10	2,8	3,5
Очень высокой точности	От 0,15 до 0,30	II	7	2	2,5
Высокой точности	Св. 0,30 до 0,50	III	5	1,6	2,0
Средней точности	Св. 0,50 ДО 1,0	IV	4	1,2	1,5
Малой точности	Св. 1,0 ДО 5,0	V	3	0,8	1,0
Грубая (очень малой точности)	Более 5,0	VI	2	0,4	0,5
Работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах	Более 0,5	VII	3	0,8	1,0
Общее наблюдение за ходом производственного процесса: постоянное			1	0,2	0,3
периодическое при постоянном пребывании людей в помещении		VIII	0,6	0,2	0,2
периодическое при периодическом пребывании людей в помещении			0,5	0,1	0,1

3.1. Расчет естественного освещения Расчет естественного освещения сводится к нахождению площади световых проемов зависящих от глубины помещения, расстояния от пола до подоконников, ширины простенков, степенью затемнения помещений соседними зданиями, сооружениями и т. д. Загрязненность стекол окон и световых фонарей влияет на освещенность помещения. Площадь световых проемов 8 при боковом освещении определяют по формуле: где: S_n— площадь пола помещения; — световая характеристика окон (таблица 2); К_з — коэффициент запаса (таблица 3); r — коэффициент, учитывающий повышение освещенности благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и земли, прилегающей к зданию (таблица 4); — коэффициент светопропускания материала (стекло оконное листовое двойное, витринное)=0,8; — коэффициент, учитывающий потери света в переплетах окна (деревянные двойные раздельные)=0,65; — коэффициент, учитывающий потери света в солнцеза­щитных устройствах (шторы)=1,0; — коэффициент, учитывающий затенение окон противо­стоящими зданиями (таблица 6); e_e— нормативное значение КЕО в зависимости от выполняе­мой зрительной работы (разряд).

Таблица 2

Значения световой характеристики окон

LII/B	При боковом освещении для значений B/h1
	1	1,5	2	3	4	5	7,5
4 и более	6,5	7	7,5	8	9	10	11
3	7,5	8	8,5	9,6	10	11	12,5
2	8,5	9	9,5	10,5	11,5	13	15
1	11	15	16	18	21	23	26,5
0,5	18	23	31	37	45	54	66

Примечание: L_II— длина помещения; В — глубина помещения (расстояние от бокового оконного проема до противоположной стены); h₁ — высота помещения от уровня условной рабочей поверхности до верха окна. Таблица 3

Значение коэффициента запаса Кз при боковом освещении

Помещения	Кз	Число чисток окон в год
Производственные с воздушной средой, содержащей в рабочей зоне свыше 5 мг/м3 пыли, дыма, копоти	1,5	4
То же, но от 1 до 5 мг/м3 пыли	1,4	3
То же, но менее 1 мг/м3 пыли	1,3	2
То же, но содержащей значительные концентрации паров, кислот, щелочей	1,5	3
Жилые и общественные	1,2	2

Примечание: значения К_з следует умножать на 1,1 при применении узорчатого стекла, стеклопластика, армопленки, матированного стекла и на 0,9 — при применении органического стекла. Таблица 4 Значение коэффициента при боковом одностороннем освещении r

B/H1	L/B	Значение коэффициента r при Qср
		0,5			0,4			0,3
		и при отношении LII /В
		0,5	1	2 и более	0,5	1	2 и более	0,5	1	2 и более
	0,1	1,05	1,05	1,05	1,05	1,05	1	1,05	1	1
1,0…1,5	0,5	1,4	1,3	1,2	1,2	1,5	1,1	1,2	1,1	1,1
	1	2,1	1,9	1,5	1,8	1,6	1,3	1,4	1,3	1,2
	0,3	1,3	1,2	1,1	1,2	1,15	1,1	1,15	1,1	1,05
1,5…2,5	0,5	1,85	1,6	1,3	1,5	1,35	1,2	1,3	1,2	1,1
	0,7	2,25	2	1,7	1,7	1,6	1,3	1,56	1,35	1,2
	1	3,8	3,3	2,4	2,8	2,4	1,8	2	1,8	1,5
	0,3	1,2	1,15	1,1	1,15	1,1	1,1	1,1	1,1	1,05
2,5…3.5	0,5	1,6	1,45	1,3	1,35	1,25	1,2	1,25	1,15	1,1
	0,7	2,6	2,2	1,7	1,9	1,7	1,4	1,6	1,5	1,3
	1	7,2	5,4	4,3	3,6	3,1	2,4	2,6	2,2	1,7
	0,3	1,75	1,5	1,3	1,4	1,3	1,2	1,25	1,2	1,1
Более	0,5	3,4	2,9	2,5	2	1,8	1,5	1,7	1,5	1,3
3,5	0,7	6	4,7	3,7	2,9	2,6	2,1	2,3	2	1,7
	1	10	7,3	5,7	5	4,1	3,5	3,5	3	2,5

Примечание: L_n -длина помещения; В — глубина помещения (расстояние от бокового оконного проема до противоположной стены); h_i — высота помещения от уровня условной рабочей поверхности до верха окна; L — расстояние расчетной точки от наружной стены; Q_cp — средневзвешенный коэффициент отражения света от поверх­ностей помещения и земли у здания (таблица 5). Таблица 5 Коэффициент отражения строительных и облицовочных материалов Q_ср.

Материал	Средневзвешенный коэффициент отражения Qcp
Белая фасадная краска, белый мрамор	0,7
Светло-серый бетон, белый силикатный кирпич, очень светлые фасадные краски	0,6
Серый бетон, известняк, желтый песчаник, светло-зеленая, бежевая, светло-серая фасадная краска, светлые породы мрамора	0,5
Серый офактуренный бетон, серая фасадная краска, светлое дерево	0,4
Розовый силикатный кирпич, темно-голубая, темно-бежевая, светло-коричневая фасадная краска, потемневшее дерево	0,3
Темно-серый мрамор, гранит, темно-коричневая, синяя, темно-зеленая, красная фасадная краска	0,2
Черный гранит, мрамор	0,1

Таблица 6 Значение коэффициента ,учитывающего затенение окон противостоящими зданиями.

Величина отношения L/H	К.
0,5	1,7
1,0	1,4
1,5	1,2
2,0	1,1
3,0 и более	1,0

Примечание: L- расстояние до противостоящего здания, м; Н — высота расположения карниза противостоящего здания над подоконником проектируемого светового проема, м. Естественное освещение непостоянно во времени, зависит от времени суток, времени года, состояния атмосферы и других факторов. При проектировании производственных и бытовых помещений, в месте работы под открытым небом, а также для освещения в ночное время определенных объектов устраивают искусственное освещение. 3.2. Искусственное освещение Искусственное освещение дополняет, а в вечернее и ночное время заменяет естественное освещение. Источниками света при искусственном освещении являются электрические лампы накаливания или люминесцентные лампы. В зависимости от характера расположения ламп по площади помещения искусственное освещение может быть общим, местным и комбинированным, а в зависимости от назначения может быть:

• рабочее — для выполнения работы в обычных условиях;
• аварийное — для временного выполнения работы или эвакуации людей при отключении рабочего освещения;
• дежурное — освещение в не рабочее время;
• эвакуационное — предназначенное для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения.

Общее освещение должно создавать относительно равномерную освещенность по всей площади освещения, что достигается соответствующим расположением ламп. Местное освещение должно обеспечивать необходимую освещенность на отдельных рабочих местах, при этом лампы располагаются непосредственно на рабочих местах. В производственных условиях недопустимо выполнять только местное освещение рабочих мест, по этому оно комбинируется с общим освещением. Источником искусственного света служат лампы накаливания и газоразрядные (дневного света) лампы. Лампы накаливания выпускаются напряжением 127 и 220 В, мощностью от 15 до 1500 Вт. Срок службы этих ламп составляет до 1000 ч, а световая отдача — от 7 до 20 лм/Вт. Видимые излучения ламп накаливания в желтой и красной частях спектра вызывают искажение цветопередачи, затрудняют различение оттенков цветов и делают невозможным выполнение некоторых работ. При формировании освещения лампы накаливания теряют часть полезной энергии на нагрев тела накала (спирали). Газоразрядные лампы имеют световые характеристики, полнее отвечающие гигиеническим требованиям (по спектру), Срок службы достигает 14000 ч, а световая отдача — 100 лм/Вт, при этом можно получить световой поток в любой части спектра путем подбора инертных газов и паров металлов, в атмосфере которых происходит разряд. Световой поток люминесцентных ламп колеблется с частотой, равно частоте колебания электрического тока (50 Гц.). Пульсация светового потока свойственна любому источнику излучения, питаемому от сети переменного тока. Однако у источников, основанных на тепловом изучении, оно практически не ощутимо благодаря большой тепловой инерции тела накала. Газоразрядные источники излучения, в которых не используется свечение люминофора, без инерционны — тоесть мгновенное значение светового пото­ка пропорционально изменяющемуся во времени разрядного тока. У ламп типа ЛБ коэффициент пульсации светового потока составляет 35%, а у ламп ДЛ-65%, тогда как у ламп накаливания — до 15%. Излучение люминесцентных ламп обладает некоторой инерционностью за счет явления «послесвечения» люминофора, которое выражается в том, что световой поток при переходе мгновенного значения тока через нулевое значение уменьшается не до нуля (рис.2). Рис. 2. К оценке пульсации светового потока люминесцентной лампы где: Е — освещенность; t-время. Явление «послесвечения» проявляется в различной степени от состава люминофора. При этом коэффициент пульсации освещенности К_п, % — критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током, может быть представлен зависимостью: , где E_max, E_min — соответственно максимальное и минимальное значения освещенности за период колебания, лк; Е_ср — среднее значение освещенности за этот же период,  лк. Пульсация светового потока отрицательно влияет на органы зрения, снижает работоспособность. Особо необходимо подчеркнуть, что при формировании  освещенности люминесцентными лампами, обуславливающими периодическую пульсацию светового потока, объектов совершающих вращательные или колебательные движения с частотой, равной или кратной частоте пульсации светового потока создается иллюзия не­подвижности объекта. Такое явление, выражающееся в искажении зрительного восприятия движущихся предметов, называют явлением стробоскопического эффекта. Поэтому, при люминесцентном освещении производственных и других помещений, особенно когда в поле зрения людей находятся движущиеся предметы, необходимо при­нять меры, направленные на устранение указанного эффекта. Для этой цели применяются специальные схемы включения люминес­центных ламп, позволяющие сдвинуть во времени пульсации световых потоков двух или трех ламп, освещающих одно рабочее место, так, чтобы суммарный их поток имел значительно меньшую глубину пульсации. Двух- или трехламповые схемы включения люминесцентных ламп позволяют существеннее уменьшить глубину пульсации суммарного светового потока. Следует заметить, что глубина пульсации светового потока люминесцентных ламп может быть уменьшена и путем применения специальных пускорегулирующих аппаратов или электротока повышенной частоты. Кроме пульсации светового потока, к недостаткам газоразрядных ламп можно отнести слепящее действие, сложность схемы включения, шум дросселей, зависимость от температуры внешней среды, чувствительность к снижению напряжения питающей сети. «Сумеречный эффект» этих ламп является одной из причин повышения норм освещенности.

4. Устройство и принцип использования люксметра Ю-116

Освещенность производственных помещений и рабочих мест измеряется при помощи люксметров (субъективного и объективного) Действие субъективных люксметров основано на том, что сравнивается яркость двух полей: эталонного и измеряемого. Эти люксметры не точны и зависят от контрастности и чувствительности глаза испытателя. Объективные люксметры точные и основаны на применении фотоэлементов. Применяют люксметры типа Ю-16,  Ю-16, Ю-117, ТКА-ЛЮКС и т.п.. Фотоэлектрический люксметр типа Ю-116 (рис. 3) предназначен для измерения освещенности от 5 до 100000 лк. Рис: 3. Люксметр Ю-116 1- фотоэлемент  с  поглотителем  из выпуклого матового оргстекла; 2- гальванометр; 3- светопоглощающие фильтры. Принцип действия люксметра основан на преобразовании светового потока в электрический ток. Воспринимающая часть селеновый фотоэлектрический элемент. На фотоэлемент могут устанавливаться светопоглощающие фильтры (с коэффициентом 10, 100, 1000), позволяющие расширить пределы измерения люксметра. Фотоэлемент соединяется с гальванометром, шкала которого отградуирована в люксах. Измерение освещенности могут быть выполнены в двух диапазонах; по верхней шкале — от 0 до 100, по нижней- от 0 до 30 лк. При измерениях освещенности на интересующей поверхности рабочего места, фотоэлемент и гальванометр устанавливается горизонтально. Нужный диапазон измерения устанавливается кнопочным переключателем. Для малых уровней освещенности светофильтры не используются. Наибольшую погрешность измерений прибор дает при малых отклонениях стрелки гальванометра. Поэтому, на каждый шкале точкой обозначено допустимое начало измерения. На шкале 0…100 эта точка находится над отметкой 20 лк, а на шкале 0…30 лк — над отметкой 5 лк. Перед измерением освещенности, с целью предохранения гальванометра от поломки, которая может произойти при резком зашкаливании его стрелки необходимо установить на фотоэлемент поглотительную насадку с коэффициентом светопоглощения 1000, установить выпуклый малый поглотитель (полусферическую насадку), нажать правую клавишу прибора для работы по шкале от 0 до 100 лк. При наличии показаний менее 20 лк нажимают левую клавиша для работы по шкале от 0 до 30 лк, при наличии показаний менее 5 лк на нижней шкале — отключают прибор и меняют поглотительную насадку на насадку имеющую меньший коэффициент светопоглощения и повторяют операции работы, начиная со шкалы 0…100 лк. Надо помнить, что полусферическая насадка применяется только совместно со светопоглотительными фильтрами на 1000,100 и 10. Показания прибора при использовании насадок умножают на соответствующий коэффициент ослабления.

5. Порядок выполнения работы

Перед проведением исследования естественного освещения необходимо выключить в лаборатории искусственное освещение, измерить естественную освещенность и определить коэффициент естественной освещенности в пяти точках лаборатории по ее оси. Первое измерение провести на расстоянии 1 м от стены, следующие — на расстоянии 1-2 м друг от друга. Освещенность определяется на высоте рабочих столов (0,8 м от пола). Для определения КЕО в любой точке лаборатории необходимо одновременно измерить освещенности на улице (Е_нар) и в исследуемой точке внутри лаборатории (Е_вн). Занести в таблицу 7. Руководствуясь нормами СНиП 23-05-95 определить для выполняемого Вами вида работ наименьший размер объекта различения, разряд зрительной работы и соответствие определенного значения e_min нормируемому значению. Рассчитать необходимую площадь световых проемов лаборатории при одностороннем боковом освещении (исходные данные согласовать с преподавателем). Таблица 7 Результаты исследования естественной освещенности

№ п/п	Расстояние от окна, м	Евн, лк	Енар, лк	КЕО	Нормруемое значение КЕО	Допустимый разряд работы

Сделать выводы и дать рекомендации по результатам проводимых исследований. Контрольные вопросы: 1.Что такое освещенность? 2.Единица измерения освещенности? 3.Приимущество газоразрядных ламп? 4.Недостатки газоразрядных ламп? 5.Почему для газоразрядных ламп установлены более высокие нормы освещенности, чем для ламп накаливания при одном и том же разряде зрительной работы? 6.Какие приборы используются для определения освещенности? 7.Какие факторы влияют на естественную освещенность? 8.Какие гигиенические требования предъявляются к производственному освещению? 9.Что понимают под термином «объект различения»? 10.Что понимаем под явлением стробоскопического эффекта? 11.Что понимаем под термином «Яркость»? 12.Что понимают под термином «световой климат»? 13.Укажите формулу для определения необходимой площади световых проемов при боковом освещении? 14.Представте формулу для определения коэффициента естественной освещенности?