Проблемы, возникающие при неправильном освещении и способы создания комфортной среды с помощью освещения

 

2.   Искусственное освещение.

2.2.1 Краткий исторический  экскурс.

 

Эволюция искусственного освещения берет свое начало еще из древних времен. Вслед за кострами, факелами и лучинами еще в древности появились масляные светильники. Продолжительной была эпоха свечных светильников. В конце 18 века произошло возрождение масляных ламп в связи с изобретением Э. Арганом горелки, значительно повышающей силу света (позже она применялась в керосиновых лампах). Первая керосиновая лампа была изобретена в 1853 году польским инженером И. Лукасевичем. Новый вид освещения быстро распространился. С керосиновых ламп начинается учет светотехнических характеристик осветительных приборов. Главной из них была ширина фитиля, которая измерялась в линиях (одна двенадцатая дюйма) и проставлялась в верхней части лампового стекла.

В начале 19 века впервые  для освещения улиц Парижа был применен светильный газ. К середине века им освещались многие общественные здания, в меньших масштабах он использовался в быту.

Эра электрического освещения  началась в 1872 году с создания русским изобретателем Александром Николаевичем Лодыгиным (1847-1923) лампы накаливания. Т.А. Эдисон усовершенствовал  лампу Лодыгина, разработав патрон для ее включения в электрическую цепь (1879). К 1910 году, после ряда усовершенствований, был создан достаточно эффективный, надежный и безопасный источник света – лампа накаливания.¹

Освещение стали активно  использовать архитекторы и художники. В 1913 году Казимир Малевич работал над сценографией оперы «Победа над солнцем». Зрителей потрясла, прежде всего, не авангардистская музыка Михаила Матюшина, а декорации и костюмы. Но наиболее впечатляющим элементом спектакля оказалось его световое решение — оно не имело ничего общего с традиционным освещением сцены. «Из первозданной ночи щупальца прожекторов выхватывали по частям то один, то другой предмет и, насыщая его цветом, сообщали ему жизнь… Новизна и своеобразие приема Малевича заключались прежде всего в использовании света как начала, творящего форму, узаконивающего бытие вещи в пространстве», — вспоминал один из современников Малевича. Растущая популярность фотографии и кинематографа навела авангардистов на мысль о том, что свет способен стать источником нового искусства. Война закончилась, но художников, вернувшихся с фронта, еще долго преследовали воспоминания о людях в противогазах и инфернальном свете, который они видели каждую ночь на протяжении четырех лет. Светопроекцию необходимо было реабилитировать, найдя для нее мирный контекст. В 1919 году отец конструктивизма Владимир Татлин спроектировал для голодающего Петрограда Башню III Интернационала. По замыслу Татлина, мощные прожекторы, установленные на самом верху башни, должны были проецировать на облака лозунги и призывы всемирного правительства пролетариата. Конечно, в России времен гражданской войны лозунги, написанные в небе лучами света, представлялись чем-то из области научной фантастики. Тем не менее, многие радикальные художники поддались «искушению светом».  
В 1924 году, когда страна оплакивала Ленина, молодой архитектор-авангардист Виктор Балихин предложил проект памятника вождю мирового пролетариата. Подобно Татлину, Балихин считал световую проекцию важным компонентом мемориального комплекса: «Прожекторы будут освещать окрестные деревни и селения, парки и площади, заставляя всех и ночью обращать мысли к ЛЕНИНУ». И если в 1924-м казалось, что заставить целые деревни бодрствовать по ночам — дело далекого будущего, то всего через несколько лет это стало реальностью. Первая пятилетка превратила световую проекцию не только в излюбленное средство авангарда, но и в символ достижений индустриализации. Знаком времени стал фотомонтаж Эля Лисицкого — Сталин включает рубильник мощных прожекторов, освещающих небо над Москвой.

 

 

2.2.2 Характеристики искусственного  освещения

Качество освещения  зависит от  многих характеристик. Это световой поток, освещённость поверхности  и  её  способность  отражать  свет, сила  света, отражающая  способность  рефлектора  светильника,  цветность,  и   целый ряд других. Важно правильно  подобрать  и  рассчитать  освещение.

Одной из важнейших характеристик  искусственного света является цветопередача.

Цветопередача (Ra или CRI - Color Rendering Index) - способность освещения передать истинный цвет предмета.

 

Различные лампы могут  давать разный свет, усиливая одни цвета  и ослабляя другие. Галогенные лампы  и лампы накаливания имеют  максимальный индекс цветопередачи 100, т. к. считается, что они дают 100%-ую цветопередачу и не искажают цвет товара. Тем не менее многие потребители верно замечают, что лампы накаливания имеют желтоватый оттенок, и поэтому используют галогенные лампы, дающие более белый свет. Индексы цветопередачи других типов ламп даны ниже:

• стандартных люминесцентных - до 75;
• люминесцентных ламп с 3-хполосным люминофором - до 85;
• люминесцентных ламп с 5-типолосным люминофором - свыше 90;
• металлогалогенных - 70-90.

Также при выборе искусственных источников света учитывают их цветовую температуру.

Цветовая температура - это мера объективного впечатления от цвета  данного источника света. По определению, цветовой температурой характеризуются  источники света с непрерывным  спектром излучения, которые излучают свет от нагретого тела.

Так лампы накаливания излучают более теплый свет чем, например, люминесцентные лампы дневного света.

Также искусственное освещение  характеризуется величиной светового  потока, которая измеряется в люменах, направленностью света, от которой зависит угол рассеивания, и пульсацией светового потока (например, в лампах накаливания).

3. Виды искусственного освещения

Несмотря на многообразие, системы освещения принято подразделять на три подсистемы:

2. Общее освещение - для обеспечения видимости и задания тона и стиля всего помещения;
3. Периметральное (круговое) освещение - для оживления стен, вертикальных поверхностей и для упрощения ориентации в больших помещениях
4. Акцентирующее освещение - привлечения внимания к определенным деталям данного интерьера
4. Нормирование искусственной освещенности

В нашей стране основным документом, устанавливающим требования к освещению, являются «Строительные  нормы и правила 23-05-95». Кроме этого  документа, имеются «Санитарные  правила и нормы СанПиН 2.21/2.1.1.1278-03», «Московские городские строительные нормы МГСН 2.06-99» и множество отраслевых норм. В Европе с 2003 года вводятся единые «Европейские нормы освещённости EN 12464-1», детализируемые в разных странах в соответствии с национальными условиями. В России проводится работа по приведению отечественных норм в соответствие с общеевропейскими.

 

Общий световой поток измеряется в люменах, который обычно указывается на упаковке электрической лампочки рядом с ее

мощностью в ваттах (5–15 лм составляют примерно 1 Вт).

В канделах измеряется сила света, излучаемого  точечным источником света в перпендикулярном направлении в единицу времени.

В люксах измеряется освещенность, или интенсивность освещения, на определенном расстоянии от источника  света.

 

Итак, требования к освещенности помещений:

• Складские помещения    200 лк
• Комнаты отдыха, сантехнические узлы, столовые    200 лк
• Медицинские учреждения, больницы   500 лк
• Коридоры и лестничные пролеты   100 лк
• Офисные помещения 500 лк
• Офисные помещения с достаточным дневным освещением   300 лк
• Большие офисные помещения с высокой степенью отражения  750 лк
• Большие офисные помещения со средней степенью отражения  1000 лк
• Чертежные мастерские   750 лк
• Помещения для переговоров   300 лк
• Помещения для посетителей   200 лк
• Помещения с компьютерами 500 лк
• Помещения с измерительными инструментами   309 лк
• Лаборатории   300 лк
• Помещения для работ, требующих зрительного напряжения  500 лк
• Ювелирные мастерские   1000 лк
• Мастерские по изготовлению оптики и часов   1500 лк
• Мастерские по обработке драгоценных камней   1500  лк
• Помещения для сортировки бумаги  750 лк
• Ретушь, литография, набор    1000 лк
• Контроль цветов 1500 лк
• Приемные  200 лк
• Рестораны  200 лк
• Буфеты   300 лк
• Общие помещения гостиниц и ресторанов  300 лк
• Кафе самообслуживания   300 лк
• Парикмахерские  500 лк
• Косметические салоны   750 лк

 

В общеевропейских нормах освещенности регламентируются следующие  параметры освещения :

Освещённость зоны выполнения зрительной задачи (Task Area) 
Освещённость зоны непосредственного окружения 
Обобщённый показатель дискомфорта 
Общий индекс цветопередачи 
Пульсации освещённости

Для рабочих мест с  компьютерами, кроме этого, регламентируются предельные значения яркости светильников, отражающихся на экранах дисплеев. 
Первые два параметра характеризуют количественную сторону освещения, три других – качественную.

Рассмотрим каждый из регламентируемых параметров.

1. Освещённость зоны  выполнения зрительной задачи. 
Вместо общего освещения в офисе , регламентируемого прежними нормами, теперь нормируется освещённость непосредственно в зоне выполнения зрительной задачи, т.е. на рабочем месте. Это может быть рабочий стол или только его часть. В зависимости от рода выполняемой работы освещённость в зоне выполнения зрительной задачи может быть от 200 до 750 лк. В ряде помещений освещение должно быть регулируемым (конференц-залы, переговорные комнаты и т.п.). 
В помещениях, где значительная часть сотрудников работает с компьютерами, нормируются максимальные значения яркости светильников, которые могут отражаться на экранах дисплеев. Для компьютеров старого поколения с экранами на электронно-лучевых трубках без антибликового покрытия эта яркость в пределах угла 65^о не должна превышать 200 кандел/м², для компьютеров с жидкокристаллическими экранами или с антибликовым покрытием – 1000 кандел/м².

2. Освещённость в зоне  непосредственного окружения. 
Вокруг зоны выполнения зрительной задачи располагается зона непосредственного окружения шириной 0,5 метра. В этой зоне освещённость должна быть меньше, чем в рабочей, но не ниже 200 лк. При этом необходимо обеспечивать удовлетворительное распределение яркости в поле зрения. В зоне выполнения зрительной задачи соотношение минимальной и средней освещённости должно быть не менее 0,7, а в зоне непосредственного окружения – не менее 0,5.

3. Обобщённый показатель  дискомфорта. 
Для оценки психологического дискомфорта вводится обобщённый показатель UGR, который рассчитывается по приводимой в нормах EN 12464-1 формуле. Этот показатель зависит от параметров светильника, общей освещённости помещения, геометрических размеров помещения, положения светильников относительно преимущественной линии зрения. Для большинства офисных помещений обобщённый показатель дискомфорта не должен превышать 19, для приёмных комнат – 22, для архивов – 25.

4. Общий индекс цветопередачи. 
Для всех помещений с длительным пребыванием людей новые Европейские нормы требуют применения источников света с общим индексом цветопередачи R_a не ниже 80. Это значит, что для освещения таких помещений недопустимо использование стандартных люминесцентных ламп, у которых R_a не превышает 70.

5. Пульсации светового  потока (освещённости). 
В нормах EN 12464-1 сказано, что пульсации освещённости на рабочих местах с длительным пребыванием людей не допускаются. Из-за этого требования становится невозможным применение люминесцентных ламп со стандартными электромагнитными ПРА, кроме вариантов включения ламп по схеме «с расщеплённой фазой» (подвесить файл – стр. 31 из рус. каталога тридоника 28 стр. акробата) или включения соседних светильников в разные фазы сетевого напряжения.

 

2.3 Типы электрических источников света и их характеристики.

В светильниках применяются несколько типов  электрических источников света.

2.3.1 Лампы накаливания.

Самые распространенные и самые дешевые на рынке - лампы накаливания. Они служат в среднем 1-2 тыс. часов, однако являются наиболее энергоемкими и не предоставляют выбора цветности.

Лампы накаливания общего назначения обозначаются буквами, например: В — обозначает «вакуумная лампа», Г — наполненная смесью аргона (86%) и азота (14%), Б — биспиральная, БК — биспиральная, наполненная смесью криптона (86%) и азота (14%), МТ — с матированной колбой; МЛ — в колбе молочного цвета, О — в опаловой колбе. Цифры, стоящие после букв, обозначают диапазон напряжения питания лампы в вольтах и ее номинальную мощность в ваттах. Электрические и светотехнические характеристики и продолжительность горения ламп накаливания зависят от изменения питающего ряжения. При пониженном напряжении уменьшается световой поток, а при повышенном — резко снижается продолжительность горения лампы: при повышении напряжения выше номинального на 15% лампы выходят из строя.

 

2.3.2 Люминесцентные лампы.

Люминесцентная лампа  характеризуется свечением люминофора под воздействием ультрафиолетового излучения. Конструкция люминесцентной лампы обеспечивает длительное и устойчивое ее горение. Стеклянная трубка лампы может быть прямой или изогнутой. Изнутри она покрыта тонким слоем люминофора, а концы ее запаяны. Из трубки удаляется воздух и внутрь ее при низком давлении вводится инертный газ аргон и капля ртути. В торцах трубки укрепляются вольфрамовые электроды. При подключении лампы к источнику переменного тока происходит нагрев электродов, ртуть испаряется и между электродами возникает электрический разряд, который сопровождается интенсивным ультрафиолетовым излучением, под действием которого люминофор испускает свет. Люминесцентные лампы низкого давления основаны на физическом явлении, так называемом тлеющем электрическом разряде в газовой среде. Люминесцентные лампы широко применяют для общего освещения. При этом их световая отдача и срок службы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания того же назначения.

Недостатком этих ламп являются периодические пульсации их светового  потока с частотой, равной удвоенной частоте электрического тока. Человеческий глаз не в состоянии заметить эти мелькания света благодаря зрительной инерции, но если частота движения детали совпадает с частотой импульсов света, деталь может показаться неподвижной или медленно вращающейся в противоположную сторону из-за стробоскопического эффекта. В этом случае лампы включают в разные фазы трехфазного тока (пульсация светового потока будет в разные полупериоды).