СВЕТОТЕХНИКА

НОРМИРОВАНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ

Очевидно, что работа нашего глаза напрямую зависит от усло­вий освещения, а от работы глаза 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 принял новые нормы осве­щенности, получившие статус общеевропейских, и с 2003-го года на­чалось введение этих норм в действие в странах Европейского Союза.

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. Вели­чина нормируемой освещенности зависит, прежде всего, от характе­ра выполняемой работы: размеров предметов, которые надо разли­чать, фона, на котором находятся эти предметы, разницы яркостей предметов и окружающего их фона.

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 таких случаях в научно-технической литературе, 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 дискомфорта, создавае­мого яркими источниками света или их отражениями. Величина допу­стимого значения дискомфорта или ослепленности является вторым нормируемым параметром освещения.

В российских нормативных документах регламентируется пока­затель дискомфорта М. Величина М зависит от характера выполняе­мой работы и может принимать значения от 15 до 90. В новых Евро­пейских нормах освещенности нормируется обобщенный пока­затель дискомфорта UGR. Значения М и UGR связаны соотно­шением:

М = 16 lg UGR - 4,8 .

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 (R1; R2 ... R14)», 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 всехламп накаливания Ra = 100; у всех газоразрядныхламп 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 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 излучения 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 этих мерцаний 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:

Kn — 2(Emax — Emin)100 %/(Emax + Emin),

где Етах и Emin — максимальное и минимальное значения осве­щенности за полупериод сетевого напряжения.

В российских нормах установлено, что глубина пульсации осве­щенности на рабочих местах не должна превышать 20 %, а для неко­торых видов производства — 15%.

Таким образом, в нормативных документах регламентируются четыре параметра — величина освещенности, показатель дискомфор­та, общий индекс цветопередачи и коэффициент пульсаций освещен­ности. Первый из этих параметров определяет количественную сто­рону освещения, три остальных — качественную.

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 норм, 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 четыре параметра, что и в России. Нормируе­мые величины различаются в разных странах, но эти различия не но­сят принципиального характера.

В новых Европейских нормах освещенности для ряда помеще­ний введен еще один нормируемый параметр: для рабочих мест, ос­нащенных дисплеями (а в современных условиях — практически для всех рабочих мест в офисах), 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.

В качестве примера в таблице 1 приведены фрагменты новых Европейских норм освещенности.

Таблица 1

Нормы освещенности EN 12464 для некоторых помещений