Воздействие изменяющегося света на здоровье людей во время работы

 «СВЕТОТЕХНИКА», 2006, №3

П. ДЕХОФФ
ZUMTOBEL STAFF The Light**
Перевод с англ. Е.Н. Чернышовой.

В современном мире ценность искусственного освещения возросла благодаря развитию совершенно новых качеств. Освещение больше не должно быть статичным, все большую роль играет динамика. В этом контексте стоит помнить, что жизненный опыт первобытного человека, как вида, связан с дневным светом. Хотя он постоянно изменяется, люди знакомы с этими изменениями и подстраиваются под них. В искусственном освещении успехи были достигнуты с помощью современной технологии. С развитием электроники и распространения систем управления освещением стало возможным изменять искусственное освещение так, чтобы удовлетворить почти любые требования. Искусственное освещение становится динамичным элементом при проектировании помещения. Термин «активный свет» используется, чтобы описать изменения в освещении.

Более точный взгляд на дневной свет.

Изменения дневного света привычны каждому живому существу. Опыт, накопленный человечеством, был связан с естественным светом, и по этой причине каждый из нас оценивает изменения между днем и ночью, изменения, вызванные погодой, включая удивительные эффекты типа радуги или молнии как что-то весьма «естественное». Такие события являются ожидаемыми. В течение дня может быть предсказано время восхода солнца и заката, надежно рассчитанное для каждого дня в году и для каждого пункта на поверхности земли. Каждый день отличен друг от друга в зависимости от погодных условий. В этой связи могут возникать и медленные изменения, и быстрые неожиданные эффекты.

Элемент неожиданности всегда характеризуется непредсказуемыми событиями типа разряда молнии или возникновения радуги. Эти свойства естественного света связываются с опытом, которому люди приписывают эмоциональные качества. Люди ощущают свет как процесс, а не как статическую ситуацию. Восход солнца связан с ожиданием того, что в следующие несколько минут станет легче, и жизнь начнет пробуждаться. Люди становятся активными и начинают свою ежедневную работу. Закат показывает окончание дневной работы и вводит в вечер, к ночному времени и отдыху. Фотографии солнца, расположенного низко на небе, не могут сказать, утро это или вечер. Подобная вещь случается также, когда густые облака и туман создают монотонность времени и однообразный свет. Последствием этого являются скука и недостаток активности. По контрасту, прогулка в лесу со светом, падающим под различными углами с постоянно изменяющимся цветом, вызывает положительное чувство, обусловленное процессом постоянного изменения природных условий.

Воздействие света на биологические ритмы тела.

Природа установила ритм жизни в течение тысяч лет через изменение от дня к ночи и наоборот. Человеческое тело приспособилось к этому 24-часовому ритму с активными фазами в течение дня и отдыхом ночью. Ученые-хронобиологи описывают его как циркадный ритм. Хронобиология – это наука, изучающая управляемые по времени суток функции тела. Многочисленные эксперименты показали, что свет – это элемент времени внутренних часов тела. Свет имеет решающее влияние на вегетативную систему [1–3]. Когда свет проходит в глаз и попадает на рецепторы в сетчатке, оптические нервы посылают сигналы в мозг. Группа ячеек, называемых супрахиазматическим (suprachiasmatic) ядром, расположена непосредственно в точке пересечения оптических нервов и связана с шишковидной железой. Ночью, когда темно, шишковидная железа производит гормон мелатонин, который управляет усталостью человека и потребностью его во сне. Когда подается сигнал о наличии яркости и света к шишковидной железе через оптический нерв, железа подавляет производство мелатонина; когда мало света или его вообще нет, то полное производство гормона возобновляется, и в результате человек получает освежающий, здоровый сон.

С изобретением электрического света мы сделали наши ночи яркими, пролетаем на реактивных самолетах через часовые пояса, работаем в разные смены и в результате нарушаем естественный ритм дня и ночи. Анализ показал, что большинство несчастных случаев, вызванных человеческой ошибкой, происходит между тремя и пятью часами утра. Несчастный случай с реактором в Чернобыле, катастрофа танкера Exxon Valdez в штате Аляска и утечка токсичного газа в Бхопале (в Индии) были драматическими примерами. Более мелкие несчастные случаи, включая полученные травмы в процессе дорожного движения, также происходят в это время. Причина в том, что люди, как «дневные животные», имеют самую низкую работоспособность в это время.

В настоящее время внимательность может быть позитивно изменена под влиянием яркого освещения [4, 5]. Даже в течение дня целевое использование изменений освещения может положительно поддерживать высокий уровень внимательности людей. Внимательность или бодрствование изменяется в течение дня (рис. 1). Тело получает фазы активности и восстанавливает баланс во время периодов отдыха. Конечно, неслучайно мы активны в восемь утра и остаемся такими до пяти часов дня, когда мы затем идем домой и отдыхаем. Однако освещение в офисах часто выглядит так: его включают утром и выключают ночью. Хронобиологи поэтому рекомендуют использовать искусственные источники света, являющиеся привлекательными, а именно светильники с низкой блескостью и большой площадью выходного отверстия [2].

Используя способы управления освещением, условия освещения комнаты могут быть изменены динамически, чтобы создать разнообразие и стимуляцию к активности. Увеличение мотивации связано с улучшением восприятия окружающей среды. Предпосылкой для успешной активации поведения человека через динамическое освещение является хороший проект освещения, обсужденный и согласованный с пользователем. Здесь центральным критерием является содержательность изменений освещения. Динамическое, заметно изменяющееся освещение отлично от простого динамичного освещения. Проекту освещения всегда должен предшествовать анализ использования помещения.

Рабочее освещение может активизировать, стимулировать поведение субъекта и придавать определенное значение обстановке. Хороший проект должен предусматривать центральную сцену освещения. Типичные области этого применения включают в себя освещение магазина, освещение дисплейных экранов, холлов, зон досуга и отдыха, а также освещение рабочих мест: значимое освещение для активизирования и стимулирования рабочего персонала. Воздействие дневного света является существенным фактором. Важно понимание динамики дневного освещения в проекте искусственной системы освещения. Отдельные авторы заявили, что система освещения, которая создает эффект биологического возбуждения, может действовать как форма профилактической медицины, чтобы сохранить здоровье людей, работающих в офисах. [2, 3, 7, 8, 9].

Крюгер (Krueger) сформулировал важное физиологическое и познавательное правило для системы освещения. Не чувствовать освещение как что-то статичное, как установку, помещенную в комнате или рядом, а как нечто однородное, насколько это возможно, и понимать освещение как динамическую особенность визуального климата интерьера [10]. Этот подход обеспечивает ключ к пониманию того, как освещение в офисе может более эффективно соответствовать потребностям рабочего персонала. Сохраняя качественные особенности технологии освещения, следует использовать дневной свет. Как может быть истолковано изменение освещения в терминах, которые являются уже знакомыми в технологии освещения?

• Изменение уровня яркости или освещенности.
• Изменение цвета освещения.
• Изменение распределения света или распределение яркости, тенеобразование, направление освещения.

Эти свойства уже знакомы как классические качественные особенности технологии освещения. Они упомянуты в стандарте DIN 5035 часть 1 [11].До настоящего времени эти концепции считались как статичные параметры. Сейчас они должны быть приняты во внимание в проектах освещения и впоследствии их необходимо твердо придерживаться. Изменения, которые характеризуют рабочий день, происходят при выполнении различных задач типа чтения, обсуждения, разговора по телефону или работы на компьютере. Ориентация работника во времени происходит подсознательно, но может быть связана и с информацией от окружающей среды. В этом контексте освещение может создавать мотивацию и ориентацию.

Рассмотрим пример, в котором система состоит из четырех компонентов освещения.

1. Рассеянная компонента от подвесного светильника с ЛЛ, создающего световой потолок, контролируется датчиком дневного освещения.

2. Направленная компонента от подвесного светильника, непосредственно управляется пользователем в качестве рабочего освещения.

3.Освещение на стене в виде световых полос, создаваемых ГЛН тепло-белого цвета, управляется автоматическим таймером.

4. Дневной свет, изменяемый с помощью жалюзи. Благодаря используемым в данном случае светильникам, прямые и рассеянные компоненты были отделены друг от друга.

В этом примере был выбран нейтральный белый цвет освещения. Различные цвета освещения рассеянной и прямой компонент (тепло-белый и дневной белый свет) воздействуют на человека, и в настоящее время эта особенность исследуется [12, 13].

Рис. 1. Уровни внимательности изменяются в течение 24 часов [6]

Рис. 2. Различные (а-в) решения освещения для поддержки здоровья людей

Четыре компоненты освещения, используемые в комбинации, полностью раскрывают свой значительный потенциал. Программы реализуются в сценарий, который создается на этапе планирования системы освещения. Этот сценарий описывает то, как последовательная смена рассеянного освещения взаимодействует с дневным светом. Характер освещения может быть выбран каждым пользователем и приспособлен к его работе посредством направленной световой компоненты. Приятная обстановка обеспечивается световыми полосами на стене, которые создают теплый, дружественный световой отблеск, особенно вечером или зимой (рис. 2).

Это изменение световой окружающей среды благоприятно сказывается на работоспособности. Люди, которые работали с этой пилотной системой освещения, при опросе в процессе обследования говорили, что они чувствовали положительное влияние освещения. На рис. 3 и 4 приведены некоторые данные из исследований доктора Флейшера, связанные с влиянием освещения на эмоции человека. При увеличении освещенности возбуждение повышается при более высоком значении рассеянной световой компоненты.

Рис. 3. Модель УВП: удовольствие, возбуждение, преобладание

Рис. 4. Влияние освещенности

На первый взгляд кажется, что динамическое освещение должно автоматически привести к более высокому потреблению электрической энергии. Однако, потребление энергии, измеренное в кВт∙ч в год, не выше, чем в стандартной осветительной установке.

Рассмотрим пример. Комната: 100 м2 с окнами и жалюзи, коэффициенты отражения 70/50/20. Часы работы: 2500 часов в год (10 часов в день, с понедельника по пятницу, исключая выходные).

Вариант 1. Подвесной светильник направленно-рассеянного света, 58 Вт, одна лампа, электронный балласт, все время 500 лк, постоянно включенное освещение, 24 светильника, установленная мощность: 1512 Вт, т.е. 3780 кВт ч в год.

Вариант 2. Подвесной светильник преимущественно прямого света: направленное освещение рабочего места 1/35 Вт, рассеянное – 2/35 Вт при контроле естественного света: на рабочем месте минимальная освещенность – 300 лк, максимальная – 650 лк (без естественного света); 18 светильников, установленная мощность: 702Вт+1404Вт=2106Вт.

Светильники прямого света низкого напряжения 50 Вт, 10 светильников, установленнаямощность: 500Вт. Управление: рассеянный свет – 50% (управление естественным светом; включено освещение – утром и вечером, т.к. низкие уровни освещенности; выключается на перерыв в полдень); направленный свет–50% (индивидуально управляется, только когда занято рабочее место); освещение стены светильниками низкого напряжения: 25% (иногда в течение дневного времени, вечером) 351 Вт + 702 Вт + 125 Вт = 2945 кВт ч в год.

Этот очень простой расчет доказывает, что энергопотребление в год при интеллектуальном управлении искусственным освещением может быть меньше, чем со стандартной установкой без любого управления.

Итоги:

Использование значимых изменений освещения положительно сказывается на здоровье людей. С другой стороны, важны и сбережения в потреблении энергии при помощи интеллектуального управления освещением.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Zulley J., Knab B. «Unsere InnereUhr», [Our inner clock], 2000.
2. Ehrenstein W. «Licht ist der st rkste Zeitgeber des Menschen», [Light is man’s most important timer] Therapiewoche 43, 21 (1993), pages 1198-1205.
3. Brainard G. C., Bernecker C. A. «The effects of light on humanphysiology and behaviour»,1995 CIE Conference New Delhi.
4. Ehrenstein W. «Circadian lighting systems», International Lighting Review, 1995, 2, S. 64-67
5. Dehoff P., Mauch R. «Sichere Arbeit durch helles Licht», [Safe working through bright light – conference report] Tagungsband Licht 2000, pages 273-281.
6. Moore-Ede M. «Die 24-StundenGesel schaft» [The 24-hour society],Heyne Verlag 1993.
7. Begemann G.J. van den Beld A.D. Tenne Daylight. «Artificial light and people in an of fice environment», S.H.A., Advances in oc cupational Ergonomics and Safety I (1996 pages 192-198.
8. B robeleuchtung. Erkenntnisstand au Theorie und Praxis, LiTG Sondertagun «Licht im Bьro» am 24.9.97, Schriftenreih der Bundesanstalt fьr Arbeitsschutz, Tb 8 1998, pages 67 –88[Office lighting: the statu of theoretical and practical knowledge–spe cial conference «Office lighting»].
9. Krueger H. «Wahrnehmung un Befindlichkeit ins richtige Licht gesetzt» Licht 94 in Interlaken, Tagungsband, page 13-26 [«Perception and wellness viewed i the right light» – conference report].
10. Krueger H. «Der B roarbeitsplatz au ergonomischer Sicht», LiTG Sondertagun «Licht im B ro» am 24.9.97, Schriftenreih der Bundesanstalt fur Arbeitsschutz, Tb 8 1998, pages 46-64 [The office workstatio froman ergonomic perspective–special con ference «Office lighting»].
11. DIN 5035. Part 1. Beleuchtung m k nstlichem Licht: Begriffe und allgemein Anforderungen, Normenausschu fu Lichttechnik, Juni 1990 [Lighting with artifi cial light – concepts and general require ments, Lighting technology standards com mittee, June 1990].
12. Fleischer S., Krueger H., Schierz C Forschungsvorhaben Harmonisches Lich Neue Ans tze zur Kombination von Tages licht und Kunstlicht, Licht 98, Tagungsban [Research project on mellow light – confer ence report].
13. Fleischer S. «Zeitliche und rtlich Ver nderung der Helligkeitsverteilung i B ror umen», Tagungsband Licht 2000 pages 587–592 [Changes in light distributio in an office environment with reference t time and space – conference report].

Петер Дехофф (Peter Dehoff), дипломированный инженер.
Закончил в 1987 году Технический Университет в г. Карлсруэ.
Специализировался в электротехнике, прикладной светотехнике и архитектуре.
Руководитель отдела стратегического маркетинга компании Zumtobel Staff, Австрия 
E-mail: dehoff@zumtobelstaff.co.at

Присылайте свои вопросы и пожелания по адресу inet@svetoservis.ru.
Успехов Вам!

Выпуск подготовила Новикова Евгения
Группа компаний "Светосервис"

www.svetoservis.ru