Освещение для комфортной жизни


Версия для печати
Области, связанные со зрительным восприятием световой среды, являются перспективными в научной сфере. Здесь идет постоянное внедрение инноваций, которые имеют также непосредственное отношение к строительной отрасли. На 4-й Международной отраслевой практической конференции "Рынок оконных, дверных и фасадных конструкций Республики Беларусь – 2011: развитие и энергоэффективные решения" кандидат технических наук, доцент кафедры "Стандартизация, метрология и информационные системы" БНТУ Е. Н. Савкова рассказала о последних тенденциях в сфере разработки осветительных систем, а также представила краткий анализ действующих нормативных документов в этой области.

Нормы в центре внимания

Несомненно, любая осветительная система должна способствовать созданию комфортной трудовой деятельности, отдыху и проживанию людей. В последнее время разработки в этой области стали носить междисциплинарный характер, предполагающий сотрудничество производственных предприятий и измерительных лабораторий.

Как подчеркнула Е. Н. Савкова, важная роль при создании осветительной системы отводится техническому нормированию и стандартизации, так как совершаемые научные открытия часто приводят к изменениям фотометрических понятий и, следовательно, пересмотру действующих стандартов.

В настоящее время разработкой ТНПА в данной области занимаются Международная комиссия по освещению (CIE), Международная организация по стандартизации (ISO), Международная электротехническая комиссия (IEC). На региональном уровне следует отметить Европейский комитет по стандартизации (CEN). В целом насчитывается порядка двух тысяч действующих документов (включая национальные нормы различных государств). Они регламентируют требования к характеристикам освещения, его проектированию, светотехническим измерениям и расчетам.

"Наблюдаются расхождения в международных и европейских нормах освещенности с белорусскими и российскими, — рассказала Е. Н. Савкова. — Так, например, СНиП 23-05-95 в осветительных установках промышленных предприятий нормируется показатель ослепленности P, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения. Для общественных зданий вместо коэффициента ослепленности используется показатель дискомфорта М. Значение М зависит от характера выполняемой работы и может варьироваться в пределах от 15 до 90. В новых европейских нормах освещенности, в частности в EN 12464-1, нормируется обобщенный показатель дискомфорта UGR. Значения UGR заключены в диапазоне от 14 до 27, что значительно меньше аналогичного показателя в российских нормах. В ТКП 45-2.04-153-2009 показатель ослепленности лежит в пределах от 20 до 60. Можно сделать вывод, что в эргономических аспектах белорусские нормы более строгие, чем российские, однако уступают европейским".

Одним из важнейших параметров нормирования является освещенность. В европейских и международных нормах данный показатель лежит в пределах от 100 до 1000 лк. В СНиП 23-05-95 он в 2 раза меньше — от 50 до 500 лк, что может способствовать повышению травматизма и снижению работоспособности людей. В ТКП 45-2.04-153-2009 основные показатели варьируются от 50 до 500 лк, но при особо ответственных условиях, например, при производстве точных деталей, комбинированная освещенность может достигать 2000 лк.

К числу других важных нормируемых параметров относятся индекс цветопередачи и коэффициент пульсации света (источника света). Первый — это отношение передачи цвета  предметов при освещении их данным источником света. Для ламп накаливания почти во всех странах индекс цветопередачи принят равным 100. Нормы же освещения устанавливаются следующее: для предприятий полиграфической, текстильной, лакокрасочной отраслей промышленности, а также для хирургических отделений больниц общий индекс цветопередачи должен быть не ниже 90.

В части требований к естественному освещению СНиП 23-05 и ТКП 45-2.04-153 являются идентичными.

"Еще один нормируемый параметр — коэффициент пульсации: количество раз изменения светового потока (пульсации или мерцания) в секунду, — отметила докладчик. — У газоразрядных источников света, таких как люминесцентные, металлогалогенные, натриевые лампы, величина светового потока изменяется с удвоенной частотой тока сети. Так, при частоте переменного тока в электрических сетях 50 Гц световой поток ламп изменяется ("пульсирует") 100 или 120 раз в секунду — все газоразрядные лампы как бы мерцают с такой частотой. Глазу эти мерцания не заметны, но они воспринимаются организмом, и на подсознательном уровне могут вызывать повышенную утомляемость, головную боль, возможно, 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 и по белорусским нормам не должна превышать 20 % на рабочих местах, а для некоторых видов производства — 15 %. Эти значения таковы же и для российских норм. В европейских нормах EN 12464-1 нет количественных показателей пульсации освещенности, хотя этому явлению посвящен специальный раздел. Вместо значений коэффициента пульсации в нем просто сказано, что в помещениях с длительным пребыванием людей пульсации освещенности и возникновение стробоскопического эффекта не допускаются.

Да будет свет!

Е. Н. Савкова подчеркнула, что в настоящее время особенно актуальной является проблема инсоляции зданий, что связано с изменениями строительных концепций, ориентацией на создание ширококорпусных домов, увеличением плотности и этажности застройки. Так как основная территория Республики Беларусь располагается на 52–56 параллелях — вблизи зоны ультрафиолетового дефицита (57,5 градусов северной широты и севернее), следует учитывать данное обстоятельство при оптимизации выбора светопрозрачных ограждений, а также их оптические свойства — прозрачность, поглощение, отражение и преломление излучения в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах. Оптическое излучение ультрафиолетового диапазона как многофункциональный биологический фактор оказывает бактерицидное, эритемное, антирахитное и витальное (тонизирующее) действие. В зависимости от функционального назначения помещений и видов заполняемых световых проемов могут быть использованы стекла, характеристики которых регламентированы ГОСТ 111, ГОСТ 5533, ГОСТ 7481, ГОСТ 9272, СТБ 51.2.06, СТБ EN 572-5.

"Однако в настоящее время проблема повышения инсоляции помещений находится в стадии развития, так как в прозрачных ограждениях до конца не учитываются факторы изменчивости перераспределения и проникновения каждой из трех составляющих оптического излучения — инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой, — отметила Е. Н. Савкова. — Данная проблема может быть решена путем наблюдения и зонирования территории республики по каждой из составляющих с применением в расчетах модели стандартного неба CIE (ISO 15469), которой должны быть учтены поправки на географическое положение. Кроме того, в осветительных системах активно используются направляющие, перераспределяющие и маскирующие технические средства: световоды, солнцезащитые устройства, жалюзи и т. д., которые постоянно совершенствуются и не всегда являются стандартизованными".

Проблема сумерек

Докладчик обратила внимание на нормирование наружного освещения селитебных территорий и рабочих зон. Оно основано на обеспечении безопасности и защиты здоровья людей за счет создания благоприятной световой среды в темное время суток, а также на освещении фасадов зданий и сооружений, произведений монументального искусства и элементов городского ландшафта, отвечая требованиям экологии зрительного восприятия и социально-экономической эффективности. При расчетах данного вида освещения используются стандартизованные модели дневного и ночного зрения согласно ISO 11664, CIE 19.22-1981, CIE 86-1990.

"Однако результаты последних проведенных исследований показали неточность расчетов спектральной чувствительности зрительной работоспособности в условиях периферического сумеречного зрения по функции относительной спектральной эффективности для дневного зрения, — рассказала Е. Н. Савкова. — На текущий момент не существует официально рекомендованной Международной комиссией по освещению системы световых измерений в условиях сумеречного зрения (особенно это касается источников света со значительной долей излучения в синей области спектра, например, современных разрядных ламп и светодиодов).

Ученые предложили две модели сумеречного зрения, которые различаются по точке перехода между сумеречной и дневной областями. Она соответствует значениям яркости 0,6 и 10 кд/м2, что, возможно, обусловлено различием зрительных параметров, использованных в экспериментах по созданию моделей. Эксперименты показали, что для расчетов "сумеречной" яркости предлагать какую-либо из них в настоящее время является преждевременным".

При Европейском комитете по стандартизации (CEN) в 1989 году с целью разработки единых норм в области прикладной светотехники был создан Технический комитет ТК 169 "Свет и освещение", в который сейчас входят более 20 стран. К середине 2003 года вышли в свет нормы в области светотехники, единодушно признанные во всех двадцати странах-членах CEN.

Перспективами развития наружного освещения являются следующие направления: создание независимых систем наружного освещения, предназначенных для автономной подсветки зданий, сооружений, рекламных щитов, освещения улиц и загородных домов; расширение областей рабочих температур функционирования источников света; повышение энергосбережения и энергоэффективности, др.

Свет в любое время суток

"Как показывает опыт сотрудничества с отечественными светотехническими компаниями, при выполнении заказов на разработку систем освещения в настоящее время учитываются лишь энергосберегающие и фотометрические аспекты, — подчеркнула докладчик. — В документах, регламентирующих  требования к освещению, нормируются показатели, учитывающие зрительное восприятие объектов при выполнении персоналом заданий в рабочих зонах, требований энергоэффективности и эргономики. Эргономические и фотобиологические аспекты освещения, учитывающие его спектральный состав, регламентированы также в CIE S 009/D:2002, ISO 8995, CEI/IEC 62471/CIE S009/E:2006; CIE 134-1999. Факторы спектрального восприятия представлены индексом цветопередачи и красным отношением, что не в полной мере отвечает современным тенденциям в области светотехники. Научные открытия в фотобиологии и медицине, касающиеся влияний света на незрительные (нейроповеденческие) функции организма человека, — смену состояний бодрости и утомляемости в течение суток, — дают основание говорить не просто о комбинированном управлении освещением и светозащитой, а о разработке "светотехнических сценариев", уже практикуемых ведущими мировыми проектировщиками. Колориметрические характеристики предлагается учитывать посредством расчета координат цвета из графика цветностей".

Так, согласно рекомендациям CIE в части преобладания холодной составляющей света днем и красно-янтарной вечером их следует варьировать в течение дня. Этого можно добиться путем применения светодиодных панелей красного, синего и зеленого цветов. Публикация CIE 184:2009 содержит ужесточенные требования к освещению, которые найдут отражение в нормативных документах национального уровня стандартизации различных стран.

"Проектирование освещения осуществляется согласно CIE 13.3-1995, EN 13032, ГОСТ 24940 и других нормативных документов, — продолжила Е. Н. Савков. — В основу светотехнических расчетов положены известные физические законы, принципы и математические модели, которые периодически пересматриваются. Учитывая фотобиологические особенности зрительного анализатора — конечного приемочного звена оптико-электронных преобразований, — можно представить освещаемую сцену в виде динамичной системы взаимодействующих факторов (первичных и вторичных излучателей, вспомогательных технических устройств и находящихся в перспективе объектов). Каждый из элементов сцены обладает набором фотометрических и колориметрических характеристик, которые необходимо учитывать в расчетах в виде поправок и поправочных коэффициентов в соответствии с имеющимися знаниями об их влиянии. Поэтому изменения в применяемых стандартизованных моделях, в свою очередь, вносят изменения в соответствующие нормативные документы".

Современный уровень развития технических и программных средств позволяет моделировать световую среду помещений, делая ее более комфортной для жизни и работы. Производители оконной продукции также не могут оставаться в стороне от научных разработок, ведь окна — это источники естественного света, который наиболее благотворно влияет на человека.

Просмотров: 8 104