К количественным показателям освещения относятся. Количественные и качественные показатели освещения
Свет имеет сложную корпускулярно-волновую природу и представляет собой часть оптической области спектра. К видимому излучению оптического спектра относят излучение с длиной волны от 0,38 до 0,78 мкм. В этом диапазоне волны (монохроматический свет) вызывают цветовое ощущение. Для гигиенической оценки освещения используются следующие показатели :
Световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет, характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм).
Один люмен – это световой поток, излучаемый точечным источником с силой света 1 кандела (кд) в телесном угле в 1 стерадиан (ср).
Сила света J – пространственная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока DФ(лм), исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла DW (стерадиан), к величине этого угла, измеряется в канделах (кд):
Телесный угол - часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Измеряется отношением площади, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса, к квадрату последнего .
Освещенность Е – поверхностная плотность светового потока, определяется как отношение светового потока DФ(лм), равномерно падающего на освещаемую поверхность, к ее площади DS (м 2), измеряется в люксах (лк):
Один лк – это освещенность 1 м 2 поверхности при падении на нее светового потока в 1 лм.
Яркость L поверхности под углом a к нормали – отношение силы света DJ а (кд), излучаемой освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади DS (м 2) проекции этой поверхности, на плоскость перпендикулярную к этому направлению, измеряется в кд/м 2:
, (3.3)
где a – угол между направлениями силы света и вертикалью.
Одна кд/м 2 – это яркость равномерно светящейся плоской поверхности, излучающей в перпендикулярном направлении с площади S = 1 м 2 силу света в 1 кд.
Яркость является величиной, непосредственно воспринимаемой глазом. При постоянстве освещенности яркость предмета тем больше, чем больше его отражательная способность.
Коэффициент естественной освещенности (КЕО) – отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода; выражается в процентах :
, (3.4)
где Е В – освещенность в точке внутри помещения, создаваемая светом видимого через световой проем участка небосвода, лк; Е н – освещенность в тот же момент времени вне производственного помещения, создаваемая равномерно рассеянным светом всего небосвода, лк.
Объект различения – наименьший элемент рассматриваемого предмета или дефект, которые необходимо различить в процессе работы (например, линия, знак, нить, пятно, риска, трещина, символ и т. п.).
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности.
Коэффициент отражения r определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф отр к падающему на нее световому потоку Ф пад:
(3.5)
Значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02…0,95. r > 0,4 – фон считается светлым; r = 0,2…0,4 – средним; r < 0,2 – темным.
Контраст объекта с фоном k –
степень различия объекта и фона
характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, риски или др. элементов) и фона:
(3.6)
k > 0,5 считается большим (объект резко выделяется на фоне);
k = 0,2…0,5 – средним (объект и фон заметно отличаются по яркости);
k < 0,2 – малым (объект слабо заметен на фоне).
Коэффициент пульсации освещенности k E – критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока используемых источников света:
где Е
max , Е
min и Е
ср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний. k E
= 15 –
65 % для газоразрядных ламп;
k E
= 7 % для обычных ламп накаливания; k E
= 1 % для галогенных ламп.
Пульсации освещенности возникают из-за питания источников света переменным напряжением. Особо большие значения они имеют при использовании малоинерционных источников света, которыми являются люминесцентные лампы. Пульсации освещенности на рабочей поверхности не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта.
Малое значение коэффициента пульсации для ламп накаливания объясняется большой тепловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению светового потока лампы накаливания Ф лн в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через 0
(рисунок 3.1).
В то же время газоразрядные лампы (в т. ч. люминесцентные) обладают малой инерцией и меняют свой световой поток Ф лл почти пропорционально амплитуде напряжения питающей цепи. Нормативные значения k E для газоразрядных ламп представлены в таблице 3.1.
|
Рис. 3.1. Пульсации светового потока при однофазном и трехфазном
питающем напряжении
Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности люминесцентные лампы включаются в разные фазы трехфазной электрической цепи. На правой нижней кривой рисунка 3.1 показан характер изменения во времени суммарного светового потока, создаваемого тремя люминесцентными лампами 3Ф лл, включенными в первом случае в одну фазу (фазу А сети), а затем в разные фазы трехфазной сети .
В последнем случае за счет сдвига фаз в трехфазной цепи на 1/3 периода «провалы» в световом потоке каждой из ламп компенсируются световыми потоками двух других ламп, в результате пульсации суммарного светового потока существенно меньше.
Стробоскопический эффект – кажущееся изменение или прекращение движения объекта, освещаемого светом, периодически изменяющимся с определенной частотой. Например, если вращающийся белый диск с черным сектором освещать пульсирующим световым потоком (вспышками), то сектор будет казаться: неподвижным при частоте f всп = f вращ, медленно вращающимся в обратную сторону при f всп > f вращ, медленно вращающимся в ту же сторону при f всп < f вращ, где f всп и f вращ – соответственно частоты вспышки и вращения диска. Пульсации освещенности вращающихся объектов могут вызывать видимость их неподвижности и быть причиной травматизма .
Таблица 3.1.
Нормативные значения k E для газоразрядных ламп
Показатель ослепленности Р – критерий оценки слепящего действия, определяемый по формуле:
, (3.8)
где S – коэффициент ослепленности; ; ∆В пор – пороговая разность яркости объекта и фона при обнаружении объекта на фоне равномерной яркости, кд/м 2 ; (∆В пор) s – пороговая разность яркости объекта и фона при наличии в поле зрения блеского (яркого) источника света, кд/м 2 .
Что такое свет? С чем его “едят”?
Неудовлетворительное освещение в течение длительного времени может также привести к ухудшению зрения.
Различают три разновидности производственного освещения: естественное, искусственное и совмещенное.
- естественное - освещение помещений светом неба (прямым или рассеянным), проникающим через световые проемы в наружных конструкциях зданий;
- искусственное - освещение электрическими источниками света;
- совмещенное - освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.
Видимое излучение (свет) – излучение, которое попадая на сетчатую оболочку глаза, может вызвать зрительное ощущение. Свет – часть электромагнитного излучения с длиной волны от 0,38 до 0,78 мкм.
Светотехнические величины, определяющие показатели производственного освещения, основаны на оценке ощущения их глазом человека. Различают количественные и качественные показатели освещения.
1.1. Количественные показатели
К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициент отражения.
Световой поток (Ф) – мощность светового потока излучения, оцениваемая по зрительному ощущению человеческим глазом. Размерность светового потока – люмен (лм).
Сила света (J) – пространственная плотность светового потока в заданном направлении, т.е. световой поток, отнесенный к телесному углу ω , в котором он излучается
Кандела (кд),
где ω
– телесный угол в стерадианах (ср).
Освещенность (Е) – плотность светового потока на освещаемой им поверхности – световой поток, отнесенный к площади освещаемой поверхности S, измеряемой в м2, при условии его равномерного распределения по поверхности, когда свет источника падает на нее перпендикулярно
Яркость (В)
является световой величиной, непосредственно воспринимаемой глазом. Она определяется отношением силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную к направлению излучения
Значения максимальных величин яркости на рабочей поверхности приведены в , табл.1, стр. 14.
Коэффициент отражения поверхности r характеризует ее способность отражать падающий на нее световой поток. Он определяется отношением отраженного светового потока к падающему
Значения коэффициента (r) для поверхностей различного характера приведены в табл. 12., прил. 1.
1.2. Качественные показатели
К качественным показателям освещения относятся: фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослепленности, коэффициент пульсации освещенности, показатель дискомфорта.
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым, если коэффициент отражения P больше 0,4; средним при P = 0,2...0,4 и темным, если P меньше 0,2.
Контраст объекта различения с фоном К– фотометрически измеряемая разность яркости двух зон. Он определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона:
Контраст считается большим при К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости), средним при К = 0,2...0,5 (заметно отличаются) и малым, если К менее 0,2 (мало отличаются).
Показатель ослепленности2 (Р) – критерий оценки слепящего действия осветительной установки, определяемый выражением
Р = (S – 1) 1000,
где S – коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.
Нормируемые значения коэффициента Р приведены в прил. 1, табл. 1.
Коэффициент пульсации освещенности (Кп) – критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током, выражающийся формулой
где Емакс, Емин, и Еср – соответственно максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания, лк.
Нормируемые значения Кп приведены в прил. 1, табл.1.
Показатель дискомфорта (М) – критерий оценки дискомфортной блесткости1, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения. Он определяет степень дополнительной напряженности зрительной работы, вызванной наличием резкой разницы яркостей в освещенном помещении.
Этот показатель для производственных помещений не нормируется, его нормируемые величины для жилых, общественных и административно-бытовых помещений приведены в , табл. 2, стр. 7–8. Там же на стр. 25 имеется формула для определения показателя дискомфорта М.
Из перечисленных светотехнических показателей непосредственно измеряются следующие (в скобках указываются названия приборов):
– освещенность (люксметры);
– яркость (фотометры субъективные и объективные).
С помощью указанных приборов можно определить величины коэффициентов отражения P и пульсации Кп контраста объекта различения с фоном К и показателя ослепленности Р.
Нормы освещенности При выборе типа светильников, их количества и мощности необходимо учитывать нормы освещенности. В нормах даются три значения степени освещённости: малая, нормальная и высокая. Обычно используется нормальная степень, но в некоторых случаях целесообразен выбор малой или высокой степени освещенности. Степень защищенности электрооборудования Степень защищённости обозначается сочетанием IP ХХ. Первая цифра - степень защиты от пыли и мех. воздействий. Вторая - степень защиты от влаги. В качестве уличных светильников на высоте до 0,5 м можно употреблять светильники класса защиты от IP 44. Для установки на высоких мачтах (выше досягаемости человека) минимальный класс защиты IP 23. Монтируемые на уровне грунта светильники должны быть водонепроницаемыми (IP 67), а погружаемые в воду (например, для подсветки водоема) светильники должны иметь класс защиты IP 68 (защита от попадания воды под давлением). Класс защиты 0 класс - нет полной двойной и усиленной изоляции, отсутствует возможность заземления. I класс - имеется полная изоляция, и имеется возможность заземления. II класс - оснащен двойной и усиленной изоляцией, без возможности заземления. III класс - светильник, предназначенный для подключения только в сеть защитного напряжения. Единицы измерения Вот некоторые физические величины, характеризующие источник света. Они могут использоваться при выборе светильников, их расположения. Сила света (I). Единица измерения - кандела (cd).
Освещенность (Е) - световой поток, приходящийся на единицу освещяемой поверхности. Единица измерения - люкс (lx). 1 lx = 1cd*sr/m2, где sr - телесный угол (в стерадианах). Яркость (L) характеризует свечение источника света в данном направлении.
Яркость элемента светящейся поверхности в каком-либо направлении определяется соотношением силы света этого элемента к площади проекции элемента на плоскость, перпендикулярную данному направлению.
Цветовая температура (Т). Измеряется в градусах Кельвина (К). Характеризует спектральный состав излучения.
Освещенность: Лунный свет 0,25 lx Солнце сквозь облака 10 000 lx Солнечный свет 100 000 lx Освещение в офисе 300-2000 lx Дорожное освещение 10-50 lx
Яркость: Люминесцентная лампа 0,8 cd/м2 Хорошо освещённая улица 2 cd/м2 Полуденное солнце 150 000 cd/м2 Cила света свечи - около 1 cd, а свет маяка может достигать силы 2 000 000 cd.
Измерение параметров освещения . Основным параметром, используемым при оценке освещения, является освещенность е, измеряемая в лк.
Для измерения освещенности используются люксметры различных типов.
Примером аналогового люксметра может служить прибор Ю – 116, принцип работы которого основан на явлении фотоэлектрического эффекта.
Под влиянием светового потока, падающего на селеновый фотоэлемент, в замкнутой цепи возникает ток, величина которого пропорциональна световому потоку. Прибор проградуирован в люксах. Существенным преимуществом селенового фотоэлемента по сравнению с другими типами фотоэлементов является то, что его кривая спектральной чувствительности наиболее близко совпадает с кривой относительной видности человеческого глаза. При измерении освещенности фотоэлемент устанавливается в рабочей плоскости (горизонтальной или вертикальной) на некотором расстоянии от оператора, проводящего измерения, чтобы тень не падала на фотоэлемент.
В настоящее время нашли широкое применение аналого – цифровые приборы, позволяющие измерять не только освещенность, но и другие параметры, характеризующие освещение, например, коэффициент пульсации или яркость.
Примером аналого – цифрового прибора может служить пульсметр-люксметр «Аргус-07», который применяется для измерения освещенности и коэффициента пульсации. Принцип прибора основан на преобразовании светового потока, создаваемого протяженными объектами, в непрерывный электрический сигнал, пропорциональный освещенности, который затем преобразуется аналог – цифровым преобразователем в цифровой код, индицируемый на цифровом табло индикаторного блока. В измерительной головке установлен первичный преобразователь излучения – полупроводниковый кремниевый фотодиод с системой светофильтров, формирующих спектральную чувствительность, соответствующую кривой видности. Показания коэффициента пульсации индицируются в процентах, при этом прибор определяет максимальное, минимальное и среднее значение освещенности пульсирующего излучения и рассчитывает значение коэффициента пульсации по приведенной выше формуле.
Свет является естественным условием жизнедеятельности человека, играющим важную роль в сохранении здоровья и высокой работоспособности. Он оказывает положительное влияние на эмоциональное состояние человека, обмен веществ, сердечно-сосудистую и центральную нервную систему.
Зрительный анализатор человека является главным источником информации, получаемой им о внешнем мире.
Таким образом, являясь важнейшим показателем гигиены труда, производственное освещение предназначено для :
Улучшения условий зрительной работы и снижения утомления;
Повышения безопасности труда и снижения профессиональных заболеваний;
Повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции.
Свет представляет собой часть электромагнитного спектра видимого излучения ( = = 0,38-0,76 мкм). Каждой длине волны соответствует определенный цвет: от фиолетового (380…450 нм) до красного (620…760 нм).
Чувствительность глаза на разных участках видимого спектра неодинакова. Она максимальна в зеленой области спектра при длине волны = 554 мм.
Производственное освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость и коэффициент отражения. Световым потоком Ф называют поток лучистой энергии, оцениваемый глазом по световому ощущению. Единицей светового потока является люмен (лм) – световой поток, излучаемый точечным источником света силой в одну канделлу, помещенным телесного угла в один стерадиан. Сила света I – это пространственная плотность светового потока.
, кд,
где ω –телесный угол, стерадиан.
Освещенность Е характеризует поверхностную плотность светового потока
где S – площадь освещаемой поверхности, м 2 .
Единицей освещенности является люкс (лк).
Например освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет около 0,2 лк, а в солнечный день может достигать 100 000 лк.
Уровень ощущения света человеческим глазом зависит от поверхностной плотности светового потока на сетчатке глаза, то основное значение имеет световой поток, отраженный от этой поверхности и попадающий на зрачок. Поэтому введено понятие яркости. Человек различает окружающие предметы потому, что они имеют различную яркость.
Яркость L – величина, равная отношению силы света I , излучаемого (отражаемого) элементом поверхности в данном направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.
кд/м 2 ,
где S отр – площадь излучаемой (отражаемой) поверхности, м 2 ; α – угол, между нормалью и направлением к данной поверхности.
Коэффициент отражения К отр характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток:
К основным качественным показателям освещения относятся: объект различения, фон, контраст объекта с фоном, видимость, блесткость, коэффициент пульсации освещенности.
Объект различения – наименьший объект рассматриваемого пространства, который необходимо различить в процессе работы.
Фон – поверхность, непосредственно примыкающая к объекту различения, по отношению к которой он рассматривается.
Контраст объекта с фоном К – отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта L о и фона L ф к яркости фона.
.
Видимость V д – универсальная характеристика качества освещения, которая характеризует способность глаза воспринимать объект.
Блесткость – повышенная светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций, т.е. ухудшение видимости объекта.
Коэффициент пульсации освещенности К п – критерий оценки относительной величины колебаний величины освещенности при использовании газоразрядных ламп переменного тока:
,
где Е ma х, E min , Е ср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания, лк.
Часть электромагнитного спектра с длинами волн 10 - 340000 нм называется оптической областью спектра, которая делится на
видимое излучение 380 - 770 нм (нанометр);
инфракрасное излучение с длинами волн 770 - 340000 нм,
ультрафиолетовое излучение 10 - 380 нм.
В пределах видимой части спектра излучения различной длины волны вызывают различные световые и цветовые ощущения: от фиолетового (λ=400 нм) до красного (λ = 750 нм) цветов. Чувствительность зрения максимальна к излучению с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.
Совершенство производственного освещения характеризуется количественными и качественными показателями.
К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, яркость, освещенность, коэффициент отражения, а к качественным - фон, контраст объекта с фоном, видимость, показатель ослепленности, коэффициент пульсации освещенности.
Основной величиной, характеризующей искусственное освещение, является световой поток Ф, определяемый как мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению человеческого глаза. За единицу светового потока принят люмен (лм).
Сила света I - это величина пространственной плотности светового потока, которая определяется как отношение светового потока dФ, исходящего от источника и распространяющегося равномерно внутри элементарного телесного угла dQ, к величине этого угла:
I = dФ /dΩ .
За единицу силы света принята кандела (кд).
Освещенность Е - плотность светового потока dФ на освещаемой поверхности dS:
Е = dФ /dS
За единицу освещенности принят люкс (лк). Люкс - это освещенность поверхности площадью 1 м 2 при световом потоке падающего на него излучения, равном 1 лм.
Яркость L – величина, равная отношению силы света, излучаемого элементом поверхности в данном направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную к тому же направлению,измеряется в кд/м 2 . Кандела на квадратный метр - это яркость равномерно светящейся плоской поверхности площадью 1м 2 в перпендикулярном к ней направлении при силе света 1 кд. Определяющее уравнение для яркости света:
L =I/S · cosφ,
где φ - угол, образованный направлением светового потока с нормалью к площадке светящейся поверхности.
Коэффициент отражения ρ характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф отр к падающему на нее световому потоку Ф пад.
ρ = Ф отр / Ф пад
Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Объем различения - наименьший размер рассматриваемого предмета, отдельной его части, который необходимо различать в процессе работы. В зависимости от наименьшего размера объекта различения зрительные работы подразделяются на разряды . Фон характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности, значения которого находятся в пределах 0,02 - 0,95. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности
более 0,4; средним - от 0,2 до 0,4; темным - менее 0,2.
Контраст объекта различения с фоном К - отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона:
К = |L о - L ф | / L ф,
где L о и L ф – яркость соответственно объекта и фона.
При К > 0,5 контраст объекта различения с фоном считается большим (объект и фон резко отличаются по яркости),
при К от 0,2 до 0,5 средним (объект и фон заметно отличаются по яркости),
при К < 0,2 – малым (объект и фон мало отличаются по яркости).
В зависимости от сочетания характеристик фона и контраста объекта с фоном разряды зрительной работы подразделяются на подразряды.
Видимость V - универсальная характеристика качества освещения, которая характеризует способность глаза воспринимать объект. Зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном:
V=K/K пор,
где К - контраст объекта с фоном; К пор - пороговый контраст, т.е. наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым.
Показатель ослепленности Р - критерий оценки слепящего действия осветительной установки, определяемый выражением:
Р = (S - 1)-1000,
где S- коэффициент ослепленности, равный отношению видимости объекта соответственно при экранировании и при наличии блеских источников в поле зрения.
Коэффициент пульсации освещенности К п - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током, определяемый по формуле:
К = (Е max - Е min /2Е ср · 100%,
где Е max и Е min - соответственно максимальное и минимальное значения освещенности за период ее колебания, лк; Е ср - среднее значение освещенности за этот же период, лк.
Световой режим в помещениях зданий является одним из существенных факторов, определяющих качество окружающей человека среды. Освещение помещений обеспечивается естественным, искусственным и комбинированным светом.
Источником естественного света является лучистая энергия солнца, передаваемая путем электромагнитного излучения . Мощность лучистой энергии оценивается по производимому ею на нормальный глаз человека световому ощущению, называемому световым потоком . За единицу светового потока принят люмен (лм).
Искусственное освещение осуществляется при помощи электрических светильников различного типа с лампами накаливания, с разнообразными газоразрядными лампами, в том числе с люминесцентными и др. Во многих случаях свет этих источников заменяет или дополняет естественный свет и создает световую среду, отвечающую высоким требованиям эстетики и комфорта.
Комбинированное освещение представляет собой совокупность естественного и искусственного освещения.
Необходимое количество и качество естественного света в помещениях определяется их функциональным назначением.
Качество освещения принято оценивать по его характеристикам исходя из функций света в архитектуре, важнейшими из которых являются:
Информативно-зрительные, обеспечивающие зрителя информацией о пространственной среде и создающие зрительный образ;
Морфофункциональные, которые оказывают воздействие на человека либо непосредственно через кожный покров, либо через органы зрения в виде ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных излучений, не связанных с возникновением зрительных образов.
Косвенные, характеризующие воздействия света на материальную среду, на ее физические (температура, влажность), биологические (содержание вредных бактерий), и химические (фотосинтез, выцветание красок) параметры, которые в свою очередь нередко определяют состояние человека, его ощущение комфортности.
Количественными характеристиками света являются: освещенность, яркость, коэффициент естественного освещения (КЕО).
За единицу освещенности принимают люкс (лк), равный освещенности поверхности в 1 м 2 , на которой равномерно распределен световой поток в 1 лм. В связи с тем, что практически не представляется установить минимальные значения освещенности внутри помещения в люксах, из-за непостоянства природных условий освещения под открытым небом, освещенность в помещениях выражают не в абсолютных, а в относительных единицах в виде коэффициента естественной освещенности (КЕО).
В нормах по естественному освещению помещений для нормирования принята относительная величина КЕО, а по искусственному освещению помещений - освещенность на рабочей поверхности, а городских ансамблей - яркость или освещенность на дорожном покрытии и на фасадах объектов.
К качественным характеристикам, определяющим комфорт и эстетичность световой среды, относятся :
Распределение яркости в поле зрения и неравномерность освещенности на поверхностях объектов и в пространстве;
Насыщенность пространства светом;
Ослепленность и дискомфортная блескость;
Контрастность освещения и контраст светотени;
Направление световых потоков;
Спектральный состав излучения источников света, их цветопередача;
Динамика освещения.
Распределение яркости в поле зрения человека зависит от распределения освещенности по поверхностям объектов в интерьерах и открытых пространствах (потолок, стены, пол, оборудование, рабочие поверхности, здания, земля, зеленые насаждения и т.д.) и характеристик отражения этих поверхностей.
Неравномерность освещенности при искусственном освещении, характеризуется отношением максимального или среднего уровня освещенности к минимальному его значению, а неравномерность естественного освещения определяется соответственно через отношение среднего значения к наименьшему значению КЕО (е ср / е мин).
Неравномерность распределения яркости в пространстве может отрицательно влиять на зрительную работоспособность, поэтому необходимо знать характер распределения яркости. Достигнуть полной равномерности невозможно и не нужно, так как именно яркостные контрасты прежде всего позволяют различать предметы и детали и способствуют выявлению формы.
Ориентиром при выборе яркостей потолка, стен и пола в интерьерах могут служить распределения и соотношения, создаваемые природным освещением. Установлено, что при облачном небе, как правило, наибольшая яркость наблюдается в зенитной части неба; средняя характерна для панорамы у горизонта и наименьшая - на поверхности земли (при отсутствии снега). Соотношения усредненных яркостей между этими зонами 10:3:1 в южных районах страны и 5:3:1 в средней полосе. Таким образом, считается, что благоприятные условия для зрительной работы обеспечиваются при соотношениях яркостей потолка (зенитная часть), стен (у горизонта) и пола (земля) помещения, аналогичных природным.
В практике нормирования, расчета и проектирования освещения пользуются преимущественно уровнем освещенности на рабочей плоскости, который, однако, не характеризует ощущение насыщенности пространства светом.
Критерием насыщенности помещения светом является, так называемая, цилиндрическая освещенность на уровне глаз человека, представляющая собой отношение светового потока, падающего на боковую поверхность бесконечно малого вертикального цилиндра, радиус и высота которого стремятся к нулю, к площади этой поверхности. В зависимости от световой насыщенности впечатление от интерьера может изменяться от торжественного и праздничного до унылого и мрачного.
При оценке качественной стороны освещения используется понятие блескости:
Прямая, проявляющаяся при наличии светящихся поверхностей (окон, светильников и др.) в направлениях, близких к направлению зрения;
Периферическая, возникающая от светящих поверхностей в направлениях, не совпадающих с направлением зрения;
Отраженная, вызванная наличием в поле зрения зеркальных отражений от светящихся источников и поверхностей.
Блескость действует в направлении глаз наблюдателя и способствует снижению видимости объекта вследствие чрезмерного увеличения яркости, снижающей контраст между объектом и фоном. Различают два вида блескости: дискомфортную, связанную с неприятным ощущением, но не всегда ухудшающую видимость и слепящую, сопровождающуюся резким нарушением видимости.
Критерием оценки дискомфортной блескости служит показатель дискомфорта, а слепящего действия - показатель ослепленности.
Явления отраженной блескости довольно часто имеют место при наличии в помещениях и в городских пространствах полированных зеркально отражающих поверхностей (каменных, металлических или стеклянных).
Существует несколько возможностей для устранения или ограничения отраженной блескости, к которым относятся:
Выбор такого направления света, при котором зеркально отражаемые лучи не попадают в глаз человека;
Ограничение яркости бликов путем увеличения размеров светящей поверхности светильника и уменьшения ее яркости;
Изменение светотехнических свойств отражающего материала или расположения бликующей поверхности.
Существенную роль в решении архитектурных задач по выбору объемной композиции, фактуры отделочных материалов, выявлению пластической формы предметов играют контрастность освещения и контраст светотени.
Контраст между затененными и освещенными поверхностями может быть достаточно большим, что ухудшает работу зрения и восприятия рассматриваемого объекта. В некоторых случаях тени отвлекают внимание и создают ложное впечатление о размере, форме и цвете объекта. Вместе с тем наличие собственных и падающих теней является залогом для различения рельефных объектов. Особенно это относится к мелким деталям, которые хорошо различимы только при образовании на них теней. Отсутствие теней делает архитектурные детали «нечитаемыми».
Наиболее благоприятными формообразующими свойствами обладает сочетание рассеянного освещения с направленным. Направление световых потоков (от одного или нескольких источников, падающих на рабочие места или отдельные поверхности) является важным качественным показателям освещения, так как с ним связаны тенеобразование, направление зеркального отражения и контрастность освещения. Направление света оценивается световым вектором. При рассеянном освещении объекты теряют свою объемность, кажутся плоскими. Направленный свет делает тени резкими, их очертания становятся четкими, яркостной контраст светотени возрастает.
Форма предмета в зависимости от направления падения света может восприниматься естественной или искаженной. Наиболее благоприятными формообразующими свойствами обладает сочетание рассеянного освещения с направленным. Контрастность и направленность освещения оказывают существенное влияние на эстетику освещения и, соответственно, на художественные качества архитектурной формы.
Существенным условием зрительного различения является контраст между фоном и рассматриваемым объектом. Контраст может быть яркостным (при монохроматическом освещении) и цветовым, а также по насыщенности тона.
Фоном считается поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности >0,4: средним - при =0,2-0,4: темным - при < 0,2.
Контраст объекта различения с фоном определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона.
Контраст считается большим при значении >0,5. (объект и фон резко отличаются по яркости); средним - при =0,2.-0,4 (объект и фон заметно отличаются по яркости); малым - при < 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).
Спектральный состав излучения зависит от источников света. Спектры излучений естественных и искусственных источников света очень разнообразны, что обусловливает значительное различие их цветности и цветопередачи. Различие цветности отчетливо заметно на белых и серых поверхностях, цветопередачу же оценивают на цветных образцах.
Цвет является одним из главных характеристик световой среды, определяющим эстетику освещения, эмоциональное воздействие среды на человека. Разнообразие спектров источников искусственного света предопределило необходимость введения специальной характеристики качества их цветопередачи - общего индекса цветопередачи R а .
Динамика освещения характеризуется изменением интенсивности и спектрального состава света. Изменяя освещенность и другие характеристики освещения во времени, можно получить необходимый световой эффект среды, диктуемый функциональным назначением того или иного помещения.
Динамику искусственного света следует рассматривать как один из способов, с помощью которого можно компенсировать отсутствие или недостаток естественной освещенности, создавать благоприятный визуальный микроклимат в интерьере и в городе, поддерживать биологические ритмы организма. Гибкость искусственного освещения может быть достигнута за счет регулирования светового потока и применения различных осветительных приборов, С помощью которых можно изменять положение светового центра и направления светового потока, а также по заданным нормативным условиям организовать необходимый световой микроклимат в помещениях.
Человеческий глаз реагирует на изменения во времени яркости или освещенности, которые имеют место при освещении помещения газоразрядными источниками света. Для количественной оценки этого явления пользуется коэффициент пульсации, рассматриваемый как качественная характеристика освещения, регламентируемая СНиП 23-05-95*.