Гигиеническая оценка искусственного и естественного

ЯРОСЛАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра общей гигиены с экологией
Гигиеническая оценка искусственного
и естественного освещения
Методическая разработка для студентов III курса
стоматологического факультета
Ярославль 2012
Вопросы к занятию
1. Естественное освещение.
2. Факторы, определяющие уровень естественного освещения помещений.
3. Нормирование естественной освещенности и методы ее исследования (коэффициент глубины заложения, угол падения, угол отверстия, световой коэффициент, коэффициент естественной освещенности – КЕО).
4. Гигиенические требования, предъявляемые к искусственному освещению.
5. Системы искусственного освещения и их характеристика (источники – лампы накаливания, люминесцентные лампы, размещение, светотехнические
понятия и единицы).
6. Обоснование норм искусственного освещения в жилых и общественных помещениях.
7. Зависимость функции зрения от освещенности (контрастная чувствительность, острота зрения, скорость различения, устойчивость ясного видения,
равномерность).
8. Методы исследования искусственного освещения, определение освещенности различными методами. Устройство люксметра и работа с ним.
Цель занятия
Ознакомление студентов с приборами для измерения освещенности и методами исследования естественного и искусственного освещения.
Указания для самостоятельной работы студентов
1. Разобрать устройство люксметра
2. Дать гигиеническую оценку естественного освещения в помещении, для
чего:
а. Определить коэффициент естественной освещенности (КЕО);
2
б. Определить световой коэффициент;
в. Определить угол падения;
г. Определить угол отверстия;
д. Определить глубину заложения.
3. Дать гигиеническую оценку искусственного освещения помещений, для
чего:
а. Описать искусственную осветительную установку, вид источника, систему освещения, тип осветительных приборов, высоту их подвеса,
порядок размещения и санитарное состояние ламп и осветительной
аппаратуры;
б. Произвести прямое определение освещенности на рабочем месте
люксметром;
в. Определить расчетным методом освещенность в учебной комнате с
использованием установленной мощности ламп накаливания;
г. Написать развернутое заключение о естественном и искусственном
освещении помещения, сравнив полученные данные с нормали.
3
1. Устройство люксметра Ю-16
Прибор для измерения освещенности работает на принципе фотоэлемента
(фотоэлектронного эффекта) называется люксметром. Для измерения освещенности применяют люксметры с селеновыми фотоэлементами, которые относятся по принципу действия к фотоэлементам с заградительным слоем. Если в
цепь селенового элемента включить чувствительный гальванометр, то показания его после предварительной градуировки могут характеризовать освещенность в люксах. При измерении высоких уровней освещенности, когда предел
основной шкалы люксметра недостаточен (стрелка прибора зашкаливает) на
фотоэлемент надевается светопоглощающая насадка из молочного стекла и отсчет производится с учетом коэффициента (К) поглощения света светопоглощающей насадкой.
Люксметр градуируется при освещении лампами накаливания. Поэтому
при определении естественной освещенности показания гальванометра в люксах нужно умножить на поправочный коэффициент 0,8; при определении искусственной освещенности от ламп дневного света – на 0,9; от люминесцентных ламп типа БС – на 1,1.
Показания люксметра зависят также от температуры, поэтому фотоэлемент нужно оберегать от возможного влияния тепловой радиации.
При измерении освещенности фотоэлемент кладется на рабочую поверхность (она может быть горизонтальной и наклонной) при этом фотоэлемент не
должен затеняться.
2. Оценка соответствия естественного освещения в помещении
гигиеническим стандартам
Для этого необходимо определить: количество и ориентацию светопроемов, площадь остеклённой поверхности окна в % от площади оконного проема,
коэффициент естественной освещенности, световой коэффициент, угол паде4
ния, угол отверстия, глубину заложения помещения, охарактеризовать санитарное состояние окон, окраску стен, потолка, мебели.
а.
КЕО
Представляет собой отношение естественной освещенности в данной точке помещения (е) к одновременно замеренной горизонтальной освещенности на
открытом месте (Е), выраженной в процентах. Для определения КЕО необходимо измерить освещенность на самом удаленном от окна рабочем месте и снаружи в защищенной от прямых солнечных лучей точке. Измерение производится в одно и то же время, рассчитывается процентное отношение.
КЕО = е / Е × 100%
Коэффициент естественного освещения (КЕО) в жилых помещениях 0,5 0,75 %. Минимальный КЕО в классах, библиотеках, читальных залах, врачебном
кабинете, в классах рисования, ручного труда и в лабораториях должен быть не
менее 1,25%. В перевязочных, родильных, манипуляционных, зубоврачебных
кабинетах – не менее 1,5%, в операционных и чертежных – не менее 2%.
Для определения продолжительности использования естественного освещения в помещениях различного назначения вводится понятие о критической
наружной освещенности Екр, то есть такой освещенности, при которой включается искусственное освещение в помещениях. Величина наружной критической освещенности принимается за 5000 лк.
б.
Определение светового коэффициента
Световой коэффициент выражает отношение световой (застекленной) поверхности всех окон к площади пола. Его лучше выражать простой дробью
(например: световой коэффициент равен 1/4 или 1/6).
В жилых комнатах в условиях холодного, умеренного, теплового климата, это отношение должно составлять 1/8, для жаркого климата - 1/10, в палатах
и врачебных кабинета 1/5 - 1/6, в школьных классах 1/4 - 1/5, в операционных 1/3.
5
в.
Определение угла падения
Угол падения показывает под каким углом падают лучи света на данную
горизонтальную поверхность (стол); ясно, что чем больше угол, тем значительнее освещенность.
Угол падения образуется двумя линиями, одна из которых горизонтальная, проводится от места определения (поверхности стола) к оконной
раме, другой из той же точки к верхнему краю окна. Для определения угла падения измеряют высоту стола, на котором хотят произвести измерение. На
окне, у окна делают отметку найденной высоты и определяют расстояние по
горизонтали до центральной точки рабочего места и по вертикали – до верхнего
края окна (т.е. находим два катета треугольника). Отношение одного катета
(вертикального) к другому (горизонтальному) есть тангенс искомого угла. С
помощью таблиц натуральных значений тригонометрических функций (тангенсов) определяют угол падения (табл. 1).
Угол падения в норме 270 на самом удаленном от окна рабочем месте.
г.
Измерение угла отверстия
Угол отверстия дает представление о величине небесного свода, непосредственно освещающего рабочее место (исследуемое). Для его определения проводят в уме прямую линию от исследуемой поверхности крышки стола; к высшей точке противоположного дома, дерева и делают отметку на косяке окна в
месте прохождения этой линии.
Угол отверстия в норме 5°.
д.
Определение глубины заложения
Глубина заложения помещения – это отношение глубины помещения
(расстояние от наружной до внутренней стены) к расстоянию от верхнего края
окна до пола. Глубина заложения в норме 1:2.
6
3. Оценка искусственного освещения
а.
Для этого необходимо прежде всего дать описание осветительной
установки: вид источников света (лампами накаливания или люминесцентное),
тип осветительных приборов (светильники прямого света, рассеянного, отраженного), высоту их подвеса, порядок размещения и санитарное состояние
ламп и арматуры.
б.
Производится прямое определение освещенности на рабочих ме-
стах объективным люксметром (таблица 2).
в.
Приближенный метод определения освещенности лампами на-
каливания.
Для этой цели подсчитывается общая мощность ламп, имеющихся в помещении ( в ваттах), и полученная величина делится на площадь пола (в м2).
Получаем удельную мощность ламп в вт/м2. Для нахождения освещенности в
люксах для ламп накаливания удельную мощность в вт/м2 умножают на коэффициент, который при лампах мощностью до 100 вт и напряжением в сети 220
V равен 2,0(2,4); при лампах мощностью более 100 вт и напряжением 220 V равен 2,5 (3,2).
4. Заключение
Написать развернутое заключение о естественном и искусственном освещении помещения, сравнив полученные данные с гигиеническими нормативами.
7
Таблица 1
Таблицы натуральных тангенсов
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0,017
0,035
0,052
0,070
0,087
0,105
0,123
0,141
0,158
0,176
0,194
0,213
0,231
0,249
0,268
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
0,287
0,306
0,325
0,344
0,364
0,384
0,404
0,424
0,445
0,466
0,488
0,510
0,532
0,554
0,577
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
0,601
0,625
0,649
0,675
0,700
0,727
0,754
0,781
0,810
0,839
0,869
0,900
0,933
0,966
1,000
Таблица 2
Нормы общего искусственного освещения
мин. освещенность на усл. плоскостихх
Наименование помещения
Кабинеты, рабочие места
Жилые комнаты (квартиры, общежития, гостиницы)
Аудитории, учебные классы (на рабочем столе, доске)
Кабинеты преподавателей
Читальные залы библиотек
Кабинет врача, регистратура Процедурный
кабинет
Изолятор, палата
Детские сады и ясли:
игровая, столовая, приемная спальная, веранда, изолятор, вестибюль и гардеробная
(школа, концертный зал - на полу)
То же в вузах и клубах
То же в общежитиях
Сан. узлы больниц, поликлиник
лампы
люминесцентные
накаливания
х
300 75
150 30
300х
150
200х 300х 200х 150х 75х
100
150
100
75
30
х
200х 75х
150х
100х
75х
75х
100 30
75
50 30 30
Примечания: х - в указанных помещениях предусматривается
возможность дополнительного местного освещения,
хх - 0,8 м от пола в горизонтальной плоскости.
8
Приложение 1
Гигиенические требования, предъявляемые
к естественному освещению
помещений и методы его исследования
(световой коэффициент, КЕО, угол падения, угол отверстия)
Свет – один из важнейших факторов внешней среды, оказывающий разностороннее биологическое действие на организм и играющий важную роль в
сохранении здоровья и высокой работоспособности. Обычно к видимой части
солнечного спектра относят излучение с длиной волны 400-760 нм. Основными
понятиями для характеристики света являются световой поток, освещенность,
сила света и яркость.
Световой поток – лучистая энергия, вызывающая световое ощущение.
Единицей измерения его является люмен (лм) – световой поток от эталонного
точечного источника в 1 международную свечу, помещенного в вершине телесного угла в I стерадиан.
Под освещенностью понимают плотность светового потока на освещаемой поверхности.
Единица освещенности – люкс (лк) равна освещенности поверхности в 1
м2, на которую падает и равномерно распределяется световой поток в 1 люмен
(лм), получаемый с площади 0,5305 см2 расплавленной платины в момент ее затвердения.
Пространственную плотность данного светового потока в определенном
направлении называют силой света, единицей которой служит кандела (кд).
Кроме того для характеристики светового потока введено такое понятие,
как яркость (кд/м2) – величина светового потока, исходящего от освещаемой
или светящейся поверхности в сторону глаза. Определенные уровни яркости
освещаемых предметов необходимы для зрительного восприятия. Чрезмерная
яркость – так называя блескость – оказывает отрицательное влияние на орган
9
зрения, вызывая затрудненное видение. Это является причиной утомления глаза
и снижения работоспособности.
Рациональное освещение жилища, общественных и производственных
помещений способствует нормальному функционированию органа зрения, повышает жизненный тонус, увеличивает работоспособность, способствует лучшему санитарному состоянию помещений.
Чем лучше освещенность, тем выше зрительная работоспособность и
меньше зрительное утомление. Улучшение световых условий отражается на
количественной и качественной стороне труда – выработке продукции в единицу времени, количестве ошибок, брака. Рациональное освещение играет важную роль в профилактике производственного травматизма. При плохом освещении работа становится более опасной, поскольку установлено, что ответная
реакция организма на возможную опасность находится в прямой зависимости
от того, насколько быстро и легко человек может ее заметить. По данным американских авторов, около 20% несчастных случаев в промышленности и на
транспорте обусловлено плохим освещением, причем это обходится стране
ежегодно в 2 млрд. долларов.
Недостаточная освещенность отрицательно сказывается на разнообразных физиологических и биохимических процессах в организме, приводит к
снижению обмена. Многие зрительные функции: острота зрения (способность
глаза различать мелкие детали), быстрота различения (наименьшее время, необходимое для возникновения зрительного впечатления о предмете), устойчивость ясного видения (время ясного видения предмета), контрастная чувствительность (способность глаза к восприятию разницы двух смежных яркостей) и
др. находятся в прямой зависимости от освещенности. Так, при зрительной работе в течение 3 ч и освещенности рабочего места 30-50 лк устойчивость ясного видения снижается на 37%, а при освещенности 100- 200 лк – только на 1015%.
10
Уровень освещенности рабочих мест должен устанавливаться с учетом
нормального функционирования зрительного анализатора и психофизиологических особенностей восприятия света. По спектральному составу искусственное
освещение должно максимально приближаться к солнечному свету. Уровень
освещенности рабочих мест должен соответствовать гигиеническим нормам.
При этом необходимо учитывать точность работы (размер объекта), характер
фона, величину контраста (между фоном и объектом), продолжительность работы.
Освещенность в помещении должна быть равномерной и устойчивой с
целью предотвращения частой переадаптации и развития зрительного утомления. Освещаемые поверхности в пределах рабочей зоны не должны создавать
блескости.
Освещение помещений может осуществляться за счет как естественного,
так и искусственного света.
Естественное освещение
Естественное освещение помещений обеспечивается солнечными лучами
и рассеянным светом небосвода. При этом уровень освещенности в помещении
во многом зависит от ориентации световых проемов по сторонам света. Ориентация окон на южную сторону обеспечивает более высокие уровни освещенности и длительную инсоляцию по сравнению с северным направлением.
В средних широтах наилучшей ориентацией для жилых и основных производственных помещений аптек является юго-восточная и южная. На север
ориентируются помещения, в которых не требуется высокая инсоляция или
необходимо предупредить действие прямых солнечных лучей. Так, можно ориентировать вспомогательные помещения аптек, операционные больниц, кухни
жилых зданий и т. д. Западная ориентация обусловливает перегрев помещений
летом и недостаток солнечной инсоляции зимой.
11
На уровень освещенности влияют затемнение окон близлежащими зданиями, зелеными насаждениями, строительно-архитектурные факторы (конструкции светопроемов), темная окраска соседних зданий, стен внутри помещения и
др. Большие потери света могут быть обусловлены загрязненностью стекол,
формой и размерами переплетов рам. Поэтому с гигиенической точки зрения
оконные переплеты целесообразно устраивать прямоугольной формы, чтобы
верхний край их был на уровне 15-20 см от потолка. Это способствует большему проникновению света в помещение. Светлая окраска стен, потолка, мебели
также увеличивает освещенность на 20-25% за счет отраженного света.
Для гигиенической оценки уровня естественной освещенности в помещении обычно используют такие показатели, как коэффициент естественной
освещенности (КЕО), угол отверстия, угол падения, световой коэффициент
(СК).
Таблица. Показатели естественной освещенности жилых и общественных
помещений
Показатель
Нормативы
Коэффициент естественной освещенности
Не менее
0,5-0,75%
Световой коэффициент
1/6-1/8
Угол падения световых лучей
270
Угол отверстия
50
Коэффициент естественного освещения – отношение освещенности
данной точки горизонтальной поверхности внутри помещения (Е) к одновременной горизонтальной освещенности под открытым небом при освещении ее
рассеянным светом небосвода (Ео), выраженное в процентах:
КЕО=Е/Е0 х100%.
12
Для больничных палат КЕО должен быть не менее 1%, для школьных
классов – не менее 1,5%, для операционных блоков больниц и ассистентских
аптек – не менее 2,5%.
Гигиенические нормы устанавливают требуемую величину КЕО для производственных помещений в зависимости от точности работ и вида освещения.
В основу установления характера работ по степени точности положен линейный размер объекта различения (например, деления шкалы весов, величина
частиц в растворах и др.).
Достаточно объективно характеризует уровень естественного освещения
такой показатель, как угол отверстия. Он определяет величину участка небосвода, непосредственно освещающего исследуемое место. Величина угла отверстия определяется пересечением линии, проведенной из точки наблюдения к
верхнему краю окна, с линией, проведенной из этой точки к самой высокой части противостоящего здания (дерева). Освещенность увеличивается с возрастанием величины угла.
Ориентировочное представление о состоянии естественной освещенности
дают такие показатели, как световой коэффициент и угол падения. Первый
характеризуется отношением, площади остекления окна к площади пола, второй определяется углом, образованным горизонтальной поверхностью стола и
линией проведенной, с места наблюдения этой поверхности к верхнему краю
окна. Чем больше величина светового коэффициента и угол падения, тем лучше
освещение. На эту зависимость оказывают влияние световой климат местности,
глубина комнаты, величина видимой через окна части небосвода, расположение
и ориентация окон.
13
Искусственное освещение
Большое значение в жизни человека имеет искусственное освещение. Его
роль особенно возрастает в связи с производственной деятельностью в вечернее
время, а также с культурным отдыхом.
Системы искусственного освещения по устройству могут быть разделены
на общую, комбинированную и местную. Система общего освещения обеспечивается светильниками различного типа, равномерно распределенными по помещению, чтобы создать достаточную освещенность в производственной зоне
и в проходах.
Для обеспечения более высоких уровней освещенности на рабочих местах, где выполняется требующая большого зрительного напряжения работа,
устанавливаются светильники местного освещения. Комбинированное освещение представляет собой сочетание общего и местного освещения. Оборудование только местного освещения не допускается. Система комбинированного
освещения более экономична и широко используется в помещениях самого различного назначения.
Существует несколько типов светильников. Арматура светильников
прямого света за счет внутренней отражающей эмалевой или полированной
поверхности позволяет направлять около 90% света лампы на освещаемое место. Светильники отраженного света, наоборот, большую часть светового потока направляют вверх. В результате происходит равномерное распределение
его по помещению и освещение мягким рассеянным светом. Данная арматура
позволяет создавать освещение в помещении, наиболее отвечающее гигиеническим требованиям. Однако она малоэкономична, так как теряется свыше 50%
света. В связи с этим наиболее широкое применение в жилых помещениях,
школах, больницах, аптеках находят более экономичные арматуры полуотраженного и рассеянного света, которые не дают резких теней и не обладают
слепящим свойством.
14
Для оценки равномерности освещения поверхности рабочего места используют
коэффициент
неравномерности,
составляющий
отношение
наименьшей освещенности к наибольшей в одной плоскости. Коэффициент неравномерности должен быть не менее 1:3 в плоскости на протяжении 5 м и не
менее 1:2 в плоскости 0,75 м.
Равномерность освещения, отсутствие теней и блескости создают оптимальные условия для работы органа зрения. Наличие неравномерной освещенности требует длительного (40 мин) приспособления к меньшей яркости, чем к
большей (10 мин). Отмечено, что рассматривание мелких деталей при недостаточном освещении приводит к перенапряжению зрительного анализатора. Это
обусловливает утомление светочувствительных элементов глаза, следствием
чего является значительное снижение зрительной работоспособности и производительности труда. Длительная работа в условиях нерационального освещения может привести к развитию профессиональной близорукости.
Для предохранения глаз от блескости светящейся поверхности лампы
(при местной системе освещения) большое значение имеет защитный угол
осветительной арматуры. Он образуется горизонтальной линией, проходящей
через нить накала лампы, и линией, идущей от нити накаливания к нижнему
краю арматуры светильника. В его пределах источник света полностью закрыт
от глаза работающего. Для предохранения глаз от блескости люминесцентных
ламп, помимо обеспечения защитного угла, используются экранирующие решетки и различные рассеиватели.
Для местного освещения должны применяться светильники прямого света, имеющие арматуру с защитным углом не менее 300. Этому требованию соответствуют светильники типа «Альфа» и «Бета». При устройстве комбинированного освещения с целью создания наиболее благоприятных условий для работы необходимо, чтобы светильники общего освещения обеспечивали на
уровне 1 м от пола не менее 10% освещенности рабочей поверхности. Она
15
должна быть не менее 150 лк в случае применения люминесцентных ламп и 50
лк при использовании ламп накаливания. В зависимости от размера объекта
различения, контраста его с фоном, характеристики фона (светлый, средний,
темный), характера выполняемой работы санитарными правилами установлены
различные нормы освещенности. Так, для зрительной работы наивысшей точности (объект различения меньше 0,15 мм), при малом контрасте и темном
фоне уровень освещенности рабочей поверхности при комбинированном освещении должен быть не менее 5000 лк, при системе общего освещения – 1500
лк, при работе средней точности (объект различения 0,5-1 мм) – 750 и 300 лк,
малой точности (объект 1-5 мм) – 300 и 200 лк.
Освещенность на рабочих местах определяется с помощью люксметра и
расчетным методом.
16