Продолжительность естественного освещения в течение суток. Нормативы естественного освещения. Сочетание норм КЕО и норм освещённости

При освещении производственных помещений используют естественное освещение , осуществляется за счет прямого и отраженного света неба.

С физиологической точки зрения естественное освещение наиболее благоприятно для человека. В течение дня оно меняется в достаточно широких пределах в зависимости от состояния атмосферы (облачность). Свет, попав в помещение, многократно отражается от стен и потолка, попадает на освещенную поверхность в исследуемую точку. Таким образом, освещенность в исследуемой точке складывается из суммы освещенностей.

Конструктивно естественное освещение подразделяют на:

боковое (одно–, двустороннее) – осуществляемое через световые проемы (окна) в наружных стенах;

верхнее – через световые проемы, расположенные в верхней части (крыше) здания;

комбинированное – сочетание верхнего и бокового освещения.

Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому в качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина – коэффициент естественной освещенности (КЕО), или е , не зависящий от вышеуказанных параметров.

Коэффициент естественной освещенности (КЕО) – отношение освещенности в данной точке внутри помещения Е вн к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Е н , создаваемой светом полностью открытого небосвода (не закрытого зданиями, сооружениями, деревьями) выраженного в процентах, т.е.:

(8) где Е вн – освещенность внутри помещения в контрольной точке, лк;

Е н – одновременно измеренная освещенность снаружи помещения, лк.

Для измерения фактического КЕО необходимо проведение одновременных замеров освещенности внутри помещения Е вн в контрольной точке и наружной освещенности на горизонтальной площадке под полностью открытым небосводом Е н , свободном от предметов (зданий, деревьев) , закрывающих отдельные части небосвода. Измерения КЕО могут проводиться только при сплошной равномерной десятибалльной облачности (сплошная облачность, просветы отсутствуют). Измерения проводятся двумя наблюдателями с помощью двух люксметров, одновременно (наблюдатели должны быть оснащены хронометрами).

Контрольные точки для замеров должны выбираться в соответствии с ГОСТ 24940–96 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности».

Величины КЕО для различных помещений лежат в пределах 0,1–12%. Нормирование естественного освещения осуществляется в соответствии со СНиП 23–05–95 «Естественное и искусственное освещение».

В небольших помещениях при одностороннем боковом освещении нормируется (т.е. измеряется фактическая освещенность и сравнивается с нормами) минимальное значение КЕО в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещений и условной рабочей поверхности на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов.

Рабочая поверхность – поверхность, на которой производится работа и на которой нормируется или измеряется освещенность.

Условная рабочая поверхность – горизонтальная поверхность на высоте 0,8м от пола.

Характерный разрез помещения – это поперечный разрез посередине помещения, плоскость которого перпендикулярна плоскости остекления световых проемов (при боковом освещении) или продольной оси пролетов помещения.

При двустороннем боковом освещении нормируют минимальное значение КЕО – в плоскости посередине помещения.

В крупногабаритных производственных помещениях при боковом освещении минимальное значение КЕО нормируется в точке, удаленной от световых проемов:

на 1,5 высоты помещения – для работ I –IV разрядов;

на 2 высоты помещения – для работ V–VII разрядов;

на 3 высоты помещения для работ VIII разряда.

При верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности или пола. Первая и последняя точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен или перегородок.

(9)

где e 1 , e 2 ,..., е n - значения КЕО в отдельных точках;

n - число точек контроля освещенности.

Допускается деление помещения на зоны с различными условиями естественного освещения, расчет естественного освещения производят в каждой зоне независимо друг от друга.

При недостаточном по нормам естественном освещении в производственных помещениях его дополняют искусственным освещением . Такое освещение называется совмещенным .

В производственных помещениях со зрительной работой I–III разрядов следует устраивать совмещенное освещение.

В крупнопролетных сборочных цехах, в которых работы выполняются в значительной части объема помещения на разных уровнях от пола и на различно ориентированных в пространстве рабочих поверхностях применяют верхнее естественное освещение.

Естественный свет должен равномерно освещать рабочие места. Для верхнего и комбинированного естественного освещения определяют неравномерность естественного освещения промышленных помещений, которая не должна превышать 3: 1 для работ I–VI разрядов по зрительным условиям, т.е.

(10)

Определенное по таблице 1 СНиП 23–05–95 значение КЕО, уточняется с учетом характеристики зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий на территории страны по формуле

, (11)

где N – номер группы обеспеченности естественным светом (Прил. Д СНиП 23–05–95);

е н – коэффициент естественного освещения (табл.1 СНиП 23–05–95);

m N – коэффициент светового климата, определяемый в зависимости от района расположения здания на территории страны и ориентации здания относительно сторон света (cм. табл. 4 СНиП 23–05–95).

Оценка естественного освещения на производстве из-за его изменчивости в зависимости от времени суток и атмосферных условий производится в относительных показателях коэффициента естественной освещенности – КЕО. KEO - отношение естественной освещенности в рассматриваемой точке внутри помещения (Ев) к одновременному значению наружной (Ен) горизонтальной освещенности без прямого солнечного света.

КЕО выражается в процентах и определяется по формуле:

На величину КЕО влияют размер и конфигурация помещения, размеры и расположение светопроемов, отражающая способность внутренних поверхностей помещения и затеняющих его объектов. КЕО не зависит от времени дня и изменчивости естественного освещения. В зависимости от назначения помещеия и расположения в нём светопроемов КЕО нормируется от 0,1 до 10%. Нормы естественного освещения помещений установлены раздельно для бокового и верхнего расположения светопроемов. При одноcтopoннeм боковом освещeнии нормируется минимальное значение КЕО на расстоянии 1 м от окон, а при двустороннем боковом освещении в середине помещения. В помещениях с верхним или комбинированным освещением нормируется среднее значение КЕО на рабочей поверхности (не ближе 1 м от стен). В бытовых помещениях производственных зданий величина КЕО должна быть не менее 0,25%.

Значения КЕО для совмещенного освещения зданий, расположенных в III поясе светового климата, составляют от 0,2 до 3%.

Уровень естественной освещенности в помещениях может снижаться вследствие загрязнения остекленных поверхностей, что уменьшает коэффициент пропускания, а загрязнение стен и потолков уменьшает коэффициент отражения. Поэтому нормы предусматривают очистку стекол световых проемов не реже 2 раз в год в помещениях с незначительным выделением пыли, дыма и копоти и не реже 4 раз при значительных загрязнениях. Побелка и окраска потолков и стен должна производиться не реже 1 раза в год.

Как известно, световые раздражители определенных участков солнечного спектра вызывают различные психологические реакции. Холодные тона в сине-фиолетовой части спектра оказывают угнетающее, тормозящее действие на организм, желто-зеленый цвет - успокаивающее, а оранжево-красная часть спектра - возбуждающее, стимулирующее влияние и усиливает чувство тепла. Это свойство спектрального состава света используется для создания светового комфорта при эстетическом оформлении цехов, окраске оборудования и стен.

При выборе цвета окраски помещений и оборудования следует пользоваться выпущенными Госстроем «Указаниями по световой отделке поверхности производственных помещений и технологического оборудования промышленных предприятий». На предприятиях, где рабочие по характеру и условиям работы или в силу географических условий (северные районы) полностью или частично лишены естественного света, необходимо предусматривать ультрафиолетовую профилактику источниками УФ-излучения (эритемные лампы), компенсирующих дефицит природных УФ-излучений и оказывающих выраженное бактерицидное и психоэмоциональное воздействие на человека. Профилактика «светового» голодания проводится ультрафиолетовыми облучательными установками длительного действия, входящими в систему общего искусственного освещения и облучающими рабочих УФ-потоком небольшой интенсивности в течение всего времени работы. Используются и ультрафиолетовые облучательные установки кратковременного действия - фотарии, в которых УФ-облучение происходит в течение нескольких минут.

Инсоляция промышленнных зданий через световые проемы с большой площадью остекления значительно повышает естественную освещенность помещений, оказывает слепящее действие за счет прямой или отраженной блескости от солнечных лучей, и для борьбы с чрезмерной инсоляцией приходится применять солнцезащитные устройства стационарного или регулируемого типа - козырьки, горизонтальные и вертикальные экраны, специальное озеленение, прозрачные жалюзи, шторы и др.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Организация рационального освещения рабочих мест является од­ним из основных вопросов безопасности труда. От правильного устрой­ства освещения во многом зависит производственный травматизм, про­изводительность и качество выполняемых работ.

Существует два вида освещения: естественное и искусственное. При их расчете необходимо руководствоваться строительными нормами и правилами СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освеще­ние».

В методических указаниях даны методики расчета различных видов естественного освещения.

В соответствии с требованиями СНиП 23-05-95 все производст­венные, складские, бытовые и административно-конторские помещения должны иметь, как правило, естественное освещение. Оно не устраива­ется в помещениях, где противопоказано фотохимическое воздействие естественного света по техническим и другим соображениям.

Естественное освещение можно не устраивать: в санитарно-бытовых помещениях; ожидальных здравпунктов; помещениях для личной ги­гиены женщин; коридорах, проходах и переходах производственных, вспомогательных и общественных здании. Естественное освещение мо­жет быть боковое, верхнее, комбинированное и совмещенное.

Боковое естественное освещение - это естественное освещение помещения светом, поступающим через световые проемы в наружных стенах здания.

При одностороннем боковом освещении нормируется значение ко­эффициента естественной освещенности {КЕО) в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены (рис. 1.1а), т. е. наиболее удаленной от све­товых проемов на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола). При боковом освещении учитывается влияние затенения от противостоящих зданий коэффициентом затенения К ЗД (рис. 1.26).

При двустороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке по середине помещения на пересечении верти­кальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабо­чей поверхности (или пола) (рис 1.16).

Верхнее естественное освещение - это естественное освещение помещения светом, проникающим через световые проемы в покрытии здания и фонари, а также через световые проемы в местах перепадов высот смежных зданий.

Рисунок 1.1 - Кривые распределения естественной освещенности: а - при одностороннем боковом освещении; б - двустороннем боковом; 1 - уровень условной рабочей поверхности; 2 - кривая, характеризующая изменение ос­вещенности в плоскости разреза помещения; РТ - точка минимальной освещенности при боковом одностороннем и двустороннем освещении e min .

При верхнем или верхнем и боковом естественном освещении нор­мируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересече­нии вертикальной плоскости характерного разреза помещения и услов­ной рабочей поверхности (или пола). Первая и последняя точки прини­маются на расстоянии 1 м от поверхности стен или перегородок или от осей рядов колонн (рис. 3.1а).

Допускается деление помещения на зоны с боковым освещением (зоны, примыкающие к наружным стенам с окнами) и зоны с верхним освещением; нормирование и расчет естественного освещения в каждой зоне производятся независимо. При этом учитывается характер зри­тельных работ. Условная рабочая поверхность - условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола.

Совмещенное освещение - это освещение, при котором в светлое время суток одновременно используется естественный и искусственный свет. При этом недостаточное по условиям зрительной работы естест­венное освещение постоянно дополняется искусственным, удовлетво­ряющим специальным требованиям к помещениям (СНиП 23-05-95 по проектированию освещения ) с недостаточным естественным осве­щением.

Рисунок 1.2 - Схема обозначения размеров здания для расчета естественного бокового освещения:

а - схема обозначения размеров для расчета естественного бокового освещения: - ширина помещения;

L PT - расстояние от наружной стены до расчетной точки (РТ);

1 м - расстояние от поверхности стены до расчетной точки (РТ);

В п - глубина помещения; h 1 - высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна;

h 2 - высота от уровня пола до условной рабочей поверхности (0,8 м);

L п - длина помещения; Н- высота помещения; d - толщина стен;

6 - схема для определения коэффициента К ЗД: Нкз- высота расположения карниза

противостоящего здания над подоконником рассматриваемого здания; Lj# - расстояние

между рассматриваемым и противостоящим зданием; М- граница затенения

Нормы минимальной освещенности помещений определяются КЕО, представляющим собой отношение естественной освещенности , создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственно или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности , создаваемой светом полностью открытого небосвода, определяемого в %.

Значения КЕО для помещений, требующих различных условий ос­вещенности, принимают в соответствии со СНиП 23-05-95 , табл. 1,1.

Проектирование естественного освещения зданий должно базиро­ваться на детальном изучении технологических или иных трудовых процессов, выполняемых в помещениях, а также на светоклиматических особенностях места строительства зданий. При этом должны быть опре­делены следующие характеристики:

Характеристика зрительной работы, определяемая в зависимости от наименьшего размера объекта различения, разряда зрительной работы;

Местонахождение здания на карте светового климата;

Нормированное значение КЕО с учетом характеристики зрительной работы и светоклиматических особенностей места расположения зданий;

Требуемая равномерность естественного освещения;

Габаритные размеры и расположение оборудования, возможное за­темнение им рабочих поверхностей;

Желательное направление падения светового потока на рабочую поверхность;

Продолжительность использования естественного освещения в те­чение суток для разных месяцев года с учетом назначения помещения, режима работы и светового климата местности;

Необходимость защиты помещения от слепящего действия прямого солнечного света;

Дополнительные требования к освещению, вытекающие из специ­фики технологического процесса и архитектурных требований к ин­терьеру.

Проектирование естественного освещения осуществляется в опреде­ленной последовательности:

1-й этап - определение требований к естественному освещению по­мещений; определение нормативного значения КЕО по разряду преоб­ладающих в помещении зрительных работ:

Выбор системы освещения;

Выбор типов светового проема и светопропускающего материала;

Выбор средств для ограничения ослепляющего действия прямого солнечного света;

Учет ориентации зданий и световых проемов по сторонам гори­зонта;

2-й этап - выполнение предварительного расчета естественного ос­вещения помещений; т. е. расчет площади остекления Soc:

Уточнение параметров световых проемов и помещении;

3-й этап - выполнение проверочного расчета естественного освеще­ния помещений:

Определение помещений, зон и участков, имеющих недостаточное по нормам естественное освещение;

Определение требований к дополнительному искусственному ос­вещению помещений, зонам и участкам с недостаточным естественным освещением;

4-й этап - внесение необходимых коррективов в проект естественно­го освещения и повторный проверочный расчет (при необходимости).

РАСЧЕТ БОКОВОГО ОДНОСТОРОННЕГО ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

В большинстве случаев естественное освещение промышленных и административно-конторских помещений осуществляется боковым од­носторонним освещением (рис. 1.1а; рис. 1.2а).

Методика расчета естественного бокового освещения может быть сведена к следующему.

1.1.Определяется разряд зрительной работы и нормативное значе­ние коэффициента естественной освещенности .

Разряд зрительной работы определяется в зависимости от величины наименьшего размера объекта различения (по заданию) и в соответст­вии с этим по СНиП 23-05-95 (табл. 1.1) устанавливается нормативная величина коэффициента естественной освещенности , %.

Объект различения - это рассматриваемый предмет, отдельные его части или дефект, который требуется различить в процессе работы.

1.2. Рассчитывается необходимая площадь остекления Soc:

где - нормированное значение КЕО для зданий, располагаемых в раз­личных районах;

Световая характеристика окна;

Коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящи­ми зданиями;

- площадь пола, м 2 ;

Общий коэффициент светопропускания;

Коэффициент, учитывающий отражение света от поверхностей в помещении.

Значения параметров, входящих в формулу (1.1), определяются по формулам, таблицам и графикам в определенной последовательности.

Нормированное значение КЕО e N для зданий, располагаемых в раз­личных районах, следует определять по формуле

e N =e H -m N (%), (1.2)

где - значение КЕО, %, определяется по табл. 1.1;

m N - коэффициент светового климата (табл. 1.2), принимается с уче­том группы административных районов по ресурсам светового климата (табл. 1.3).

Полученное по формуле (1.2) значение КЕО округлить до десятых долей.

1,5%; m N = 1,1

где - длина помещения (по заданию прил. 1);

Глубина помещения, м, при боковом одностороннем освещении равная +d, (рис. 1.2а);

Ширина помещения (по заданию прил. 1);

d- толщина стен (по заданию прил. 1);

- высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна, м (прил. 1).

Зная величины отношений (1.3), по табл. 1.4 находят значение све­товой характеристики окна

Для вычисления коэффициента , учитывающего затемнение окон соседним зданием (рис. 1.26), необходимо определить отношение

где - расстояние между рассматриваемым и противостоящим здани­ем, м;

Высота расположения карниза противостоящего здания над подоконником рассматриваемого окна, м.

В зависимости от значения по табл. 1.5 находят коэффициент

Общий коэффициент светопропускания определяют по выражению

где - коэффициент светопропускания материала (табл. 1.6);

Коэффициент, учитывающий потери света в оконных переплетах световых проемов (табл. 1.7);

Коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструк­циях, при боковом естественном освещении = 1;

- коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (табл. 1.8).

При определении коэффициента учитывающего отражение света от поверхностей в помещении, необходимо вычислить:

а) средневзвешенный коэффициент отражения света от стен, потолка и пола:

где - площади стен, потолка, пола, м 2 , определяют по формулам:

где - ширина, длина и высота стен помещения соответственно (по заданию прил. 1).

Источником естественного освещения является лучистая энергия солнца. Естественная средняя наружная освещенность в течение года по месяцам и часам резко колеблется, достигая в средней полосе нашей страны максимума в июне и минимума в декабре. Кроме того, в течение суток освещенность сначала возрастает - до 12 ч, затем снижается - в период от 12 до 14 ч и постепенно падает - до 20 ч.

Естественное освещение имеет как положительные, так и отрицательные стороны.

Солнечное излучение сильно влияет на кожу, внутренние органы и ткани и, прежде всего, на центральную нервную систему. Интересно, что это влияние не ограничивается временем, когда человек находится на солнце, а продолжается и после того, как он уходит в помещение или наступает ночь. Медики называют его рефлекторным.

Действие солнечного света начинается с влияния на кожный покров. Незащищенная одеждой кожа человека отражает от 20 до 40 % упавших на нее видимых и ближайших к ним по длине волн невидимых инфракрасных лучей (20% отражает кожа загорелого человека, а 40% - самая незагорелая, белая кожа). Поглощенная часть (60...65 %) лучистой энергии проникает под внешний кожный покров и влияет на более глубокие слои тела.

Ультрафиолетовые и некоторые инфракрасные лучи отражаются кожей в меньшей степени и сильнее поглощаются роговым, более грубым слоем кожи.

У людей, длительное время работающих на Севере, в шахтах, метро или просто в городах в средней полосе России, у тех, которые в дневное время большей частью находятся в помещениях, а по улицам перемещаются на транспорте, развивается солнечное голодание. Дело в том, что обычные оконные стекла зданий в незначительной степени пропускают физиологически активные ультрафиолетовые лучи, а в городах их и без того мало доходит до поверхности Земли в результате загрязнения воздуха пылью, дымом, выхлопными газами.

При солнечном голодании кожа становится бледной, холодной, теряет свежесть. Она плохо снабжается питательными веществами и кислородом. В ней слабее циркулируют кровь и лимфа, из нее плохо выводятся продукты распада шлаки и начинается отравление организма отработанными веществами. Кроме того, капилляры делаются более ломкими, в связи с чем увеличивается склонность к кровоизлияниям.

У тех, кто испытывает солнечное голодание, происходят болезненные, неприятные метаморфозы, затрагивающие как сферу психики, так и физическое состояние. Прежде всего, появляются нарушения деятельности нервной системы: ухудшаются память и сон, усиливается возбудимость у одних и безучастность, заторможенность у других. С ухудшением кальциевого обмена (появлением затруднений при усвоении пищевого кальция и фосфора, которые продолжают выводиться из организма, а следовательно, наступает обеднение тканей этими необходимыми веществами) начинают усиленно разрушаться зубы, увеличивается ломкость костей. Таким образом, при длительном солнечном голодании снижаются умственные способности и работоспособность, очень быстро наступают утомление и раздражение, уменьшается подвижность, ухудшаются возможности борьбы с попадающими в организм микробами (снижается иммунитет). Несомненно, человек, испытывающий солнечное голодание, чаще заболевает простудными и другими инфекционными заболеваниями, и болезнь носит затяжной характер. В этих случаях медленно и плохо заживают переломы, порезы и любые ранения. Появляется склонность к гнойничковым заболеваниям у тех, кто раньше этим не страдал, а также ухудшается течение хронических заболеваний у тех, кто их уже имеет, тяжелее протекают воспалительные процессы, что связанно с повышением проницаемости стенок сосудов, усиливается склонность к отекам.

Учитывая степень благотворного влияния естественного света на организм человека, гигиена труда требует максимального использования естественного освещения. Оно не устраивается только там, где это противопоказано технологическими условиями производства, например, при хранении светочувствительных химикатов и изделий.

Так, солнечное освещение увеличивает производительность труда до 10 %, а создание рационального искусственного освещения - до 13 %, при этом в ряде производств брак снижается до 20…25%. Рациональное освещение обеспечивает психологический комфорт, способствует уменьшению зрительного и общего утомления, снижает опасность производственного травматизма.

По конструктивному исполнению естественное освещение подразделяют на:

Боковое, осуществляемое через оконные проемы, одно- или двустороннее (рис. 4.3 а , б );

Верхнее, когда свет проникает в помещение через аэрационныеили зенитные фонари, проемы в перекрытиях (рис. 4.3 в );

Комбинированное, когда к верхнему освещению добавляетсябоковое (рис. 4.3 г ).