Принципы нормирования освещенности

Уровень зрительных характеристик и психологическое восприятие окружения определяются яркостью как рабочих поверхностей, так и всего поля зрения, и, казалось бы, было правильно выбрать именно яркость в качестве основной нормируемой величины.

В практике это создало бы, однако, значительные трудности, так как в поле зрения одновременно находятся поверхности, имеющие самые различные коэффициенты яркости, к тому же обычно точно неизвестные, а в разные моменты времени могут фиксироваться рабочие поверхности, обладающие различными свойствами.

Нормирование яркости привело бы, например, к тому, что освещенность для чтения пришлось бы устанавливать в зависимости от качества бумаги, на которой отпечатана книга. Поэтому общепринятым в мировой практике является нормирование освещенности, значение которой, однако, устанавливается с учетом отражающих свойств рабочих поверхностей.

Нормирование освещения существенно отличается от нормирования других физических факторов внешней среды, например температуры. Человек чувствует себя хорошо в пределах изменения последней примерно от 18 до 22 °С, и нормирование теплового режима помещений не встречает особых затруднений, с освещенностью же дело обстоит совершенно иначе.

Можно, хотя и не рекомендуется, длительно читать книжный текст уже при освещенности 0,1 лк; можно, но также не рекомендуется, выполнять эту работу при ярком солнечном свете, когда освещенность превышает 50 000 лк. Установить в этих пределах норму освещенности — задача очень сложная, и, хотя этому вопросу посвящены сотни исследований, все реализованные до сих пор предложения в той или иной степени основаны на волевых решениях.

Вместе с тем важность нормирования освещенности неоспорима и определяется, с одной стороны, теми затратами, которых требует устройство и эксплуатация освещения, с другой — гигиеническим, производственным и экономическим эффектом, который достигается хорошим освещением. В силу этого во всех странах существуют нормы освещения, в ряде случаев имеющие силу закона или стандарта. В нашей стране в 1928 г. утверждены первые в мире обязательные нормы освещенности, составленные проф. П. М. Тиходеевым.

Обратимся снова к диапазону освещенности, в пределах которого возможно, в частности, чтение (точнее — работа, по зрительной сложности равноценная чтению, например корректура). Будем повышать освещенность начиная с 0,1 лк. Условия зрительной работы будут улучшаться, это вызовет снижение утомления, как зрительного, так и общего, и увеличение скорости работы. Настанет момент, начиная с которого утомление не будет превышать пределов, принятых за допустимые, и работоспособность будет восстанавливаться после отдыха. Такую освещенность можно назвать гигиеническим минимумом, и для чтения она была определена П. М. Тиходеевым равной 50 лк.

С дальнейшим ростом освещенности будет происходить дальнейшее улучшение условий труда, и так будет продолжаться до момента, о котором можно сказать: меньшая освещенность — хуже, но и большая - уже не лучше, если не хуже. Такую освещенность можно назвать оптимальной, и ее не так уж сложно определить методом экспертных оценок или путем изучения производственно-гигиенических или физиологических показателей. Здесь, правда, еще не все ясно, так как за основу могут быть приняты различные показатели, дающие не совпадающие результаты.

Укажем, что в Германии были проведены исследования для работ средней точности, причем наименьшее утомление наблюдалось при освещенности около 1200 лк, рост же производительности труда не прекращался и при освещенности 2000 лк. В некоторых других исследованиях оптимальная освещенность для работ средней точности также оказывалась в диапазоне 1500 — 2000 лк, так что хотя бы о порядке этого значения можно говорить с достаточной уверенностью. Очевидно, оптимальную освещенность следует рассматривать как верхний предел возможных норм освещенности, в целом пока трудно достижимый.

К нормированию освещения можно подойти и с экономической точки зрения. Улучшение освещения не только имеет большое гигиеническое и физиологическое значение, не только ведет к снижению производственного травматизма, но в большинстве случаев вызывает и увеличение производительности труда. Нельзя недооценивать это обстоятельство.

Речь идет не о том, что при переходе от оценки «темно, работать трудно» к достаточному освещению естественно увеличивается скорость работы. Сотни, если не тысячи исследований, выполненных и в нашей стране, и за рубежом, показали, что переход от, казалось бы, достаточного освещения к еще более лучшему, например от сотен люксов к тысячам, вызывает весомое увеличение производительности труда, чаще всего в пределах от 5 до 20%.

При увеличении производительности предприятия из-за улучшения условий освещения приходящаяся на единицу продукции стоимость сырья и энергии, расходуемой на технологические нужды, а также прямая зарплата (при сдельной оплате труда) остаются неизменными. Расходы на освещение, отнесенные к затратам на единицу продукции, возрастают, так как производительность труда растет медленнее, чем затраты на освещение. Но так как расходы на амортизацию здания, на его отопление и вентиляцию, на оплату административного персонала и т. д. остаются неизменными, то их доля в себестоимости изделия уменьшается и эта доля при некоторой освещенности достигает минимума, хотя и не резко выраженного.

В аналогичной зависимости от освещенности находится и получаемая предприятием масса прибыли, хотя условия, при которых достигается минимум себестоимости и максимум прибыли, не вполне совпадают. Таким образом, можно говорить об экономически наивыгоднейшей освещенности, или, более широко, о наивыгоднейших условиях освещения. Эта освещенность зависит от многих обстоятельств, из которых особо надо выделить степень зависимости производительности труда от освещения, в свою очередь определяемую долей не полностью механизированных операций и степенью участия в них зрительного анализатора.

Предложения основывать нормирование освещения на теории наивыгоднейших осветительных условий не получили в нашей стране признания по многим причинам. Во многих случаях превалирующее значение имеют факторы, лежащие вне сферы экономики: безопасность труда, культура производства, гигиена зрения и т. д. При широко осуществляемой механизации и автоматизации производства во все большем числе случаев производительность труда становится мало зависящей от освещения, хотя его роль не уменьшается.

Условия оптимальной освещенности сточки зрения экономики подвержены изменению и во времени, так как они должны корректироваться при каждом изменении учитываемых ими факторов, и в пространстве, так как они зависят от тарифных ставок, транспортных расходов, тарифа на энергию и т. д., а все эти показатели различны для различных районов страны. Тем не менее следует помнить, что в определенных пределах улучшение условий освещения вполне оправдано экономически, и поддержать мысль, высказываемую некоторыми авторами, что дорого стоит плохое, а не хорошее освещение. В зарубежной литературе можно найти сведения о том, например, что при увеличении освещенности с 350 до 1000 лк дополнительные затраты на освещение с лихвой окупились.

Всякое нормирование должно дифференцированно учитывать характеристики зрительного процесса. Такими характеристиками являются:

1) точность работы, т. е. либо наименьший угловой размер различаемых деталей, либо их линейный размер в сочетании с расстоянием, с которого они рассматриваются;

2) коэффициент отражения фона, на котором различаются детали, определяющий при данной освещенности его яркость;

3) контраст между деталями и фоном;

4) необходимость поиска деталей (в случае неопределенности места их появления) и наличие посторонних, отвлекающих деталей;

5) подвижность рабочей поверхности, затрудняющая различение деталей;

6) относительная длительность зрительного напряжения в продолжение рабочего времени. Этот фактор имеет очень большое значение. Периодически определять время по часам можно и при лунном свете, но непрерывный контроль того или иного процесса требует большого напряжения зрения. Чертежник, хотя и занят точной зрительной работой большую часть рабочего времени, имеет возможность произвольных перерывов в работе для отдыха глаза, рабочий же, осматривающий изделия, непрерывно движущиеся по конвейеру, такой возможности лишен. Не являются характеристиками зрительного процесса, но имеют значение и учитываются (или могут учитываться)

При нормировании освещения учитываются также следующие факторы:

1) опасность прикосновения к предметам, находящимся в рабочей зоне: режущему инструменту, токоведущим частям и т. п.;

2) наличие в поле зрения самосветящихся поверхностей, резко контрастирующих с фоном; контраст, в данном случае вредный, может быть уменьшен, если яркость и детали и фона увеличить в одно и то же число раз, т. е. сильно осветить рабочее место;

3) повышенные санитарно-гигиенические требования к работе;

4) отсутствие или недостаточность естественного освещения, что может быть отчасти компенсировано увеличением освещенности искусственного освещения;

5) возраст работающих; с одной стороны, зрение детей и подростков желательно поставить в наиболее благоприятные условия, с другой стороны, как показали некоторые исследования, с возрастом увеличивается потребность в освещении, уже к 30 годам повышаясь в 1,5 раза. Нормы промышленного освещения построены на основе классификации работ по определенным количественным признакам.

Ведущим признаком, определяющим разряд работ, является наименьший размер различаемых деталей, что при расчетном расстоянии до глаз 0,5 м определяет их угловой размер. При размере деталей менее 0,15 мм работы относятся к разряду I, при больших размерах — соответственно к разрядам II—VI, причем последний разряд относится к работам, при которых различаются детали более 5 мм. Каждый разряд разбит на 4 подразряда (от «а» до «г») в зависимости от коэффициента отражения фона и контраста между деталями и фоном. Разряд VI подразрядов не имеет. Для остальных, низших, разрядов дается лишь словесная характеристика работ.

К разряду VII, в частности, относятся работы с самосветящими поверхностями. Здесь относительно высокая освещенность необходима для уменьшения контраста между деталями и фоном, без чего первые могут стать слепящими (достаточно вспомнить, что светящая нить лампы накаливания на фоне снега, освещенного солнцем, почти не видна). Разряд VIII относится к работам, где требуется лишь общее наблюдение за производственным процессом. Для высших разрядов, до V6 включительно, устанавливаются различные значения освещенности в зависимости от того, применяется ли система общего или комбинированного освещения.

Как было сказано, нормы освещенности могут рассматриваться как компромисс между желаемым и возможным, при комбинированном же освещении легче создать высокие освещенности, чем при общем, тем более, что материальные затраты на устройство местного освещения мало зависят от уровня освещенности.

Есть и другая причина: хотя при комбинированном освещении относительно легче выполнить некоторые специальные требования к качеству освещения, в гигиеническом отношении оно несколько хуже, чем общее, что и компенсируется повышением норм освещенности. Основные нормы СНиП относятся к установкам с газоразрядными источниками света, для случая же применения ламп накаливания устанавливаются пониженные значения освещенности. Это опять-таки объясняется тем, что при малоэкономичных лампах накаливания компромисс между желаемым и возможным наблюдается при меньших освещенностях. Вторая причина, имеющая место в основном для работ низших разрядов, — это сумеречное впечатление, которое производит люминесцентное освещение при низких освещенностях.

Источник информации: Кнорринг Г. М. "Осветительные установки" - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отделение, 1981 г. 

Вечная лампочка

Французский писатель Жак Бержье в своей книге «Промышленный шпионаж» утверждает, что по свету ходит немало различных слухов о существовании очень полезных для человечества изобретений, которым промышленники-монополисты не дают-де хода, дабы не нанести этим ущерба своим корыстным интересам.

В частности, он пересказывает исключительно упорный, по его словам, миф о вечно юной, неперегорающей электрической лампочке накаливания. Дело происходило в США. Однажды некий покупатель приобрел в магазине приглянувшуюся лампочку. И не успел он приехать домой, как к нему заявился ответственный представитель крупнейшей электротехнической компании. Он просто умолял продать лампочку за любую цену. «Вам по ошибке отдали экспериментальный образец, – твердил он, – который не должен был поступать в продажу». На вполне понятные расспросы представитель, в конце концов, признался: «Эта опытная лампочка никогда не перегорает. Есть лампочки, которые горят со времен Эдисона. Если бы мы позволили себе их продавать, то давно бы прогорели».

В этот миф можно верить или не верить. Однако в декабре 1987 года газета «Интернейшнл геральд трибюн» поместила на своих страницах снимок электрической лампочки, выпущенной в начале нашего века. Ввернутая в патрон в 1911 году, она, как ни в чем не бывало, горит у здания пожарной охраны города Ливерморс (штат Калифорния), причем ею пользуются регулярно изо дня в день.

Автор: Н. Зайцев

Источник информации: журнал "Техника – молодежи", №7, 1988 г.