Л. А. Николаева санитарно-гигиеническая оценка инсоляционного режима, естественного и искусственного освещения помещений

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Иркутский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской Федерации

Л. А. Николаева

САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНСОЛЯЦИОННОГО РЕЖИМА, ЕСТЕСТВЕННОГО И ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ
Учебно-методическое пособие

Иркутск

ИГМУ

2013

УДК 614.3:613.165. 2(075.8)

ББК 51.218я73

Н63
Рекомендовано методическим советом Института сестринского

образования ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России
в качестве учебно-методического пособия для студентов , изучающих дисциплину «гигиена»

(протокол № 5 от 23.11. 2013г)
Автор:

Л. А. Николаева – заведующая кафедрой лабораторной диагностики Института сестринского образования ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, доцент кафедры общей гигиены, канд. биол. наук, доцент
Рецензенты:

Л. П. Игнатьева – заведующая кафедрой коммунальной гигиены и гигиены детей и подростков, д – р. мед. наук, профессор ;

Г. Ю. Коган – заместитель директора НИИ биомедтехнологий ИГМУ, преподаватель 1 категории ИСО ИГМУ.


Николаева, Л. А.

Н63	Санитарно-гигиеническая оценка инсоляционного режима, естественного и искусственного освещения помещений : учебно-методическое пособие / Л. А. Николаева ; ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России. – Иркутск : ИГМУ, 2013. – 36 с.

В учебно-методическом пособии содержатся основные теоретические аспекты гигиенической оценки инсоляционного режима, естественного и искусственного освещения помещений жилых, больничных и производственных помещений, методические рекомендации для выполнения практических работ и задачи для закрепления учебного материала.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, изучающих дисциплину «гигиена» .

УДК 614.3:613.165.2(075.8)

ББК 51.218я73
© Николаева Л. А., 2013

© ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1. 
   Аспекты солнечной радиации 5
   
2. 
   Естественное освещение 6
   
3. 
   Искусственное освещение 11
   
4. 
   Требования к естественному и искусственному освещению
   

больничных помещений 15

Практическая работа 1. «Определение и оценка естественного

и искусственного освещения помещений» 16

Практическая работа 2. « Изучение реакций организма на воздействие

фактора видимого света (освещения)» 21

Решение задач 25

Рекомендуемая литература 26

Информационные ресурсы 26

Основные нормативные документы 26

Приложение 1 27

Приложение 2 34

Приложение 3 35

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность изучения данной темы

Все помещения, предназначенные для длительного пребывания людей, должны иметь хорошее естественное и искусственное освещение. Плохая световая обстановка жилых, учебных и производственных помещений в сочетании с высокой зрительной нагрузкой может явиться причиной зрительного и общего утомления, способствовать развитию близорукости, нистагма и некоторых других заболеваний, а также травм. Таким образом, полученные знания и практические навыки при изучении данной темы, позволят грамотно оценить состояние естественного и искусственного освещения в помещениях и сравнить результаты исследований на соответствие гигиеническим нормативам.

Цель занятия: изучить гигиенические требования к естественному и искусственному освещению, освоить методы определения и оценки показателей естественного и искусственного освещения помещений.

После освоения темы студент должен знать:

– методику проведения гигиенического обследования производственного освещения;

– определение инсоляционного режима помещений;

– проведение инструментальных и расчетных определений естественной и искусственной освещенности помещений;

уметь:

– оценить состояние естественного и искусственного освещения в помещениях по результатам исследований на соответствие гигиеническим нормативам;

– оценить условия труда по фактору «световая среда»;

– использовать основные нормативные документы и информационные источники справочного характера для разработки гигиенических рекомендаций по улучшению освещения помещений.

– определять остроту зрения, устойчивое ясное видение, скорость зрительного восприятия.
При подготовке к занятию студенты должны проработать следующие вопросы теории:

1. Состав солнечной радиации. Биологическое и гигиеническое значение лучей солнечного спектра. Общие гигиенические требования к освещению.

2. Естественное освещение. Факторы, влияющие на естественную освещенность помещений. Показатели оценки и нормирование уровня естественного освещения помещений различного назначения.

3. Гигиенические требования к искусственному освещению помещений. Источники света, их гигиеническая оценка. Системы освещения. Характеристика разных типов светильников и светозащитной арматуры.

4. Методы оценки и нормирование искусственного освещения производственных помещений.

5. Методы оценки реакции организма на воздействие фактора видимого излучения.

1. 
   Аспекты солнечной радиации
   

Оптический диапазон электромагнитного излучения Солнца, достигающий границ земной атмосферы (от 100 до 60 000 нм), условно делится на три части (инфракрасную, ультрафиолетовую и видимую части солнечного спектра), так как с изменением длины электромагнитных волн изменяются свойства лучистой энергии.

УФ-излучение Солнца в диапазоне 10-200 нм полностью расходуется на образование ионосферы на высоте 50-80 км от поверхности Земли. Коротковолновое УФ-излучение в диапазоне 200-280 нм (УФ-С), оказывающее выраженное бактерицидное действие, не достигает поверхности Земли; большая его часть расходуется в стратосфере на высоте 20-25 км на образование озонового слоя, остальная часть поглощается кислородом тропосферы. Часть УФ-излучения, достигающая поверхности Земли и непосредственно оказывающая воздействие на природу Земли и человека, это длинноволновое, 400-320 нм (УФ-А), и средневолновое, 320-280 нм (УФ-В). В промышленных городах, особенно зимой, УФ-излучение Солнца полностью поглощается техногенными компонентами городского воздуха (например, оксидами азота) и не поступает в помещение. В помещения может поступать лишь незначительная часть УФИ с длиной волны 300-400 нм, так как УФИ короче 300 нм задерживается обычным оконным стеклом, содержащим в своем составе оксиды титана, хрома и железа. Специальные увиолевые стекла пропускают УФ-лучи с длиной волны до 254,4 нм.

УФ-лучи являются наиболее биологически активными из всего диапазона. УФ-А вызывают так называемую раннюю пигментацию за счет образования пигмента меланина из аминокислоты тирозина, что обусловливает эффект загара, а также при достаточной дозе эритему, являющуюся специфической реакцией кожи на УФ-излучение. УФ-В влияют на поддержание нормального фосфорно-кальциевого обмена за счет синтеза холекальциферола (витамина Д₃) из дегидрохолестерина. Без эндогенного синтеза витамина Д₃ его дефицит наблюдается даже при условии достаточного рациона питания, особенно у детей. В районах, характеризующихся недостатком УФ-излучения, необходима организация профилактического УФ-облучения в организованных коллективах повышенного риска (детские дошкольные учреждения, некоторые рабочие коллективы горняков, работников метро) с помощью искусственных источников.

Однако УФ-лучи при передозировке могут оказывать негативное воздействие на человека в виде повреждения структуры молекулы ДНК, что может привести к гибели, мутациям или опухолевому перерождению клетки. Бластомогенным действием обладают УФ излучение с длиной волны 240-313 нм. Кроме того, под действием УФ-лучей, отраженных от освещенной солнцем поверхности снега или льда, может развиться офтальмия – кератоконъюнктивит. Количество УФ-излучения, вызывающее через 6-10 ч едва заметное покраснение кожи незагорелого человека, называется эритемной или пороговой дозой. Оптимальная доза УФ-лучей равна 1/3-1/6 эритемной дозы. Профилактика светового голодания предусматривает необходимость применения искусственного УФ-облучения.

Естественное освещение Естественное освещение помещений обеспечивается прямыми солнечными лучами (инсоляция), рассеянным светом с небосвода и отраженным светом противостоящего здания и поверхностью покрытия. Отсутствие естественного света вызывает явление «светового голодания», т.е. состояние организма, обусловленное дефицитом ультрафиолетового облучения и проявляющееся в нарушении обмена веществ и снижении резистентности организма. Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь естественное освещение. Естественное освещение помещений обусловлено световым климатом, т.е. условиями наружного естественного освещения, которые зависят от общих климатических условий местности, степени прозрачности атмосферы, а также отражающей способности окружающих предметов. На уровень естественного освещения помещений оказывает также влияние географическая широта местности, ориентация здания по сторонам света, наличие затенения окон противостоящим зданием, которое в свою очередь зависит от расстояния между ними, высоты и цвета стен, а также близости зеленых насаждений. Большое значение имеет величина оконных проемов, их форма и расположение. Все эти факторы определяют продолжительность и интенсивность освещения помещения прямыми солнечными лучами, т.е. инсоляционный режим помещений. Гигиеническая классификация продолжительности инсоляции помещений учитывает общеоздоровительный, бактерицидный и психофизиологический эффекты прямого солнечного света, а также оптимальное сочетание всех факторов при соблюдении минимальных значений каждого из них. Рассеянный и отраженный свет, поступающий в помещение, не содержит многих частей солнечного спектра как видимого, так и ультрафиолетового диапазона, поглощенных различными объектами (поверхность земли, деревья, стены зданий, облака и др.), и поэтому с физиолого-гигиенических позиций не может считаться полноценным (табл. 1).

Гигиенические нормативы инсоляции дифференцированы по широте местности на определенные периоды года, для которых регламентировано нормативное время инсоляции (СанПиН2.2.1/2,1.1.1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий»): для северной зоны (севернее 58⁰ северной широты) с 22 апреля по 22 августа не менее 2,5 ч; для центральной зоны (58-48⁰ северной широты) с 22 марта по 22 сентября не менее 2 ч; для южной зоны (южнее 48⁰ северной широты) с 22 февраля по 22 октября не менее 1,5 ч.

Различают три основных типа инсоляционного режима (табл. 2), а также различные варианты их сочетаний. Например, по продолжительности инсоляции режим может быть умеренным, а по температурным параметрам – максимальным.
Таблица 1

Гигиеническая классификация продолжительности инсоляции

Время инсоляции Гигиеническая оценка Характеристика эффектов От 0 до 50 мин Выраженная недостаточность инсоляции Низкий бактерицидный эффект, негативная психофизиологическая реакция (жалобы на недостаточность инсоляции в 80% случаев) От 50 мин до 1,5 ч Недостаточность инсоляции Высокий бактерицидный эффект, негативная психофизиологическая реакция (жалобы на недостаточность инсоляции в 50% случаев) От 1,5 до 2,5 ч Достаточная инсоляция (зона комфорта) Высокий бактерицидный эффект, позитивная психофизиологическая реакция (жалоб нет) Более 2,5 ч Избыточная инсоляция Негативная психофизиологическая реакция (жалобы на перегрев более чем в 50% случаев)

Таблица 2

Типы инсоляционного режима помещений умеренной климатической

зоны северного полушария

Инсоляционный режим	Ориентация по сторонам света	Время инсоляции, ч	% инсолируемой площади пола	Тепловая радиация
				кДж /м3	ккал /м3
Максимальный	ЮВ, ЮЗ	5-6	80	3300	550
Умеренный	Ю, В	3-5	40-50	2100-3300	500-550
Минимальный	СВ, СЗ	< 3	Менее 30	2100	500

Инсоляционный режим необходимо учитывать при ориентации помещений различного функционального назначения. Ориентация окон в северных широтах на южную сторону обеспечивает более высокие уровни освещенности и длительную инсоляцию по сравнению с северным направлением. В средних и южных широтах для жилых, учебных зданий и основных больничных помещений наилучшей ориентацией, обеспечивающей достаточную освещенность и инсоляцию помещений без перегрева, является южная и юго-восточная, восточная стороны. Она способствует в определенной мере санации воздуха, происходящей за счет проникновения и воздействия солнечных лучей, бактерицидной энергии которых достаточно для оздоровления внутренней среды помещения в обычных условиях.

На север, северо-запад, северо-восток следует ориентировать помещения, в которых не требуется высокая инсоляция или необходимо предупредить действие прямых солнечных лучей. Это вспомогательные помещения аптек (материальные помещения, моечная, дистилляционно-стерилизационная), помещения больниц (операционные, реанимационные, перевязочные, процедурные кабинеты, пищеблоки), кабинеты черчения, рисования, информатики и физкультурные залы детских и учебных учреждений, кухни жилых зданий. Эта ориентация обеспечивает равномерное естественное освещение помещений и исключает перегрев. Западная ориентация обусловливает перегрев помещений летом и недостаток солнечной инсоляции зимой.

Освещенность помещений зависит также от степени отражения света, которая определяется окраской потолка, стен, пола и оборудования в самом помещении. Темные цвета поглощают большое количество света, а светлая окраска увеличивает освещенность за счет отраженного света. Белый цвет и светлые тона обеспечивают отражение световых лучей на 70-90%, светло-желтый цвет – на 60%, светло-зеленый – на 46%, цвет натурального дерева – на 40%, голубой – на 25%, темно-желтый – на 20%, светло-коричневый – на 15%, темно-зеленый – на 10%, синий и фиолетовый – 6-10%.

В помещениях для отделки потолка рекомендован белый цвет, для стен – светлые тона желтого, бежевого, розового, зеленого, голубого, для мебели – цвет натурального дерева, для дверей и оконных рам – белый. Рекомендации по цветовому оформлению помещений должны учитывать влияние видимого света на организм человека. Красно-желтые цвета оказывают бодрящее действие, сине-фиолетовые – успокаивающее. В северных районах для окраски стен помещений рекомендованы оттенки желтого и оранжевого цвета, имитирующие солнечный свет, в южных районах – оттенки зеленовато-голубого, смягчающие блеск солнечного света в помещении.

На уровень естественного освещения влияют качество и чистота стекол, стен, потолка, затененность окон шторами, наличие высоких цветов на подоконниках. Так, загрязненные стены отражают свет в 2 раза меньше, чем недавно покрашенные. Закопченный потолок уменьшает освещенность комнаты на одну треть.

В зависимости от места расположения световых проемов естественное освещение подразделяется на боковое (через окна), верхнее (через световые фонари) и комбинированное (верхнее и боковое).

Естественное освещение нормируется в относительных величинах в зависимости от прихода светового потока Солнца (коэффициент естественной освещенности, световой коэффициент, угол падения и угол отверстия).

Для гигиенической оценки естественного освещения используются светотехнический и геометрический (графический) методы исследования.

С помощью светотехнического метода определяют коэффициент естественной освещенности (КЕО). Коэффициент естественной освещенности показывает, какую часть в процентах составляет естественная освещенность на рабочем месте внутри помещения, создаваемая светом неба (непосредственным или после отражения), к одновременному значению естественной освещенности на горизонтальной поверхности вне здания под открытым небом.

Для определения освещенности применяются фотоэлектрические люксметры типа Ю-116 с селеновым фотоэлементом и системой светофильтров (рис. 1) и люксметры типа Аргус-01 с полупроводниковым кремниевым фотодиодом. Механизм действия люксметра Ю-116 основан на преобразовании энергии светового потока в электрическую. Воспринимающая часть прибора – селеновый фотоэлемент соединен с гальванометром, шкала которого отградуирована в люксах. Световой поток, падающий на фотоэлемент, преобразуется в нем в электрический ток, который регистрируется гальванометром. Люксметры разных типов имеют 1, 2 или 3 шкалы для измерения освещенности в трех диапазонах: от 0 до 25 лк, от 0 до 100 лк и от 0 до 500 лк, а также и набор светофильтров, что позволяет измерять освещенность в большом диапазоне (от 0,5-1 до 30-50 тыс. люкс).


Рис. 1. Люксметр Ю-116 с набором светофильтров

Величины КЕО нормируются в помещениях в зависимости от их функционального назначения. Диапазон величин КЕО для жилых помещений колеблется от 0,5 до 1%. КЕО при естественном освещении для различных помещений в зависимости от их функционального назначения устанавливается при оптимальной ориентации помещений и минимальной продолжительности инсоляции их фасадов прямыми солнечными лучами. При этом учитывается характер зрительной работы и световой климат. Таким образом установлены минимальные величины КЕО для наиболее удаленных от окон точек помещения (табл. 3).

Таблица 3

Значение коэффициента естественной освещенности

Характеристика зрительной работы	Размер объектов различения, мм	Разряд зрительной работы	КЕО при боковом естественном/ совмещенном освещении	Помещения
Очень высокой точности	0,15-0,3	II	2,5/1,5	Кабинет черчения
Средней точности	0,5-1,0	IV	1,5/0,9	Учебные классы

С помощью геометрического метода определяются световой коэффициент (СК), коэффициент заглубления (КЗ), угол падения и угол отверстия.

Световой коэффициент выражает отношение площади световой (остекленной) поверхности окон, принимаемой за единицу, к площади пола помещения. Для расчета светового коэффициента измеряют площадь остекления окон и площадь пола (в м²), а затем вычисляют их отношение. Световой коэффициент в жилых и детских дошкольных учреждениях, больничных палатах рекомендован на уровне 1:5-1:6, в учебных помещениях 1:4-1:5.

Коэффициент заглубления выражает отношение расстояния от пола до верхнего края окна к глубине помещения. КЗ не должен превышать 2,5, что обеспечивается глубиной помещения до 6 м.

Оценка естественного освещения только по световому коэффициенту и коэффициенту заглубления может оказаться неточной, так как не учитывается возможность затенения окон противоположно стоящими зданиями и деревьями, поэтому для уточнения оценки дополнительно определяется угол падения световых лучей и угол отверстия.

Угол падения показывает, под каким углом световые лучи из окна падают на освещаемую горизонтальную рабочую поверхность в помещении. В том случае, если из-за противостоящего здания или деревьев в комнату попадает не прямой солнечный свет, а только отраженные лучи, их спектр лишен коротковолновой, самой эффективной в биологическом отношении части – ультрафиолетовых лучей. Угол падения света на рабочем месте должен быть не менее 27⁰.

Угол, в пределах которого в определенную точку помещения попадают прямые лучи с небосвода, носит название угла отверстия. Угол отверстия должен быть не менее 5⁰. Определение и оценка величин углов падения света и отверстия должна проводиться по отношению к самым удаленным от окна рабочим местам. Характеристика и оценка достаточности естественного освещения помещения производятся в соответствии с гигиеническими нормативами.

3. 
   Искусственное освещение
   

Искусственное освещение применяется в помещениях без естественного освещения или при выполнении точных зрительных работ с недостаточным естественным освещением в дневное время (совмещенное освещение). Основными гигиеническими требованиями к искусственному освещению являются достаточный уровень его интенсивности, равномерность и постоянство во времени, отсутствие слепящего действия и резких теней, вызванных источником, обеспечение правильной цветопередачи. Создаваемый им спектр должен быть приближен к спектру естественного солнечного света.

Рациональное искусственное освещение обеспечивается правильным выбором системы освещения, источников света, светильников, их размещением, видом осветительной арматуры, направлением светового потока и характером света. Искусственное освещение может быть трех систем: общее (равномерное – при размещении светильников в верхней зоне помещения по всей ее площади или локализованное – при расположении светильников с учетом размещения оборудования и рабочих мест), местное и комбинированное (общее освещение дополняется местным). Равномерность освещения в помещении обеспечивает общая система освещения. Достаточная освещенность на рабочем месте может быть достигнута путем использования местной системой освещения (настольные лампы). Наилучшие условия достигаются при комбинированной системе освещения (общее + местное). Использование местного освещения без общего в служебных помещениях недопустимо.

В качестве источников искусственного освещения в настоящее время применяются газоразрядные лампы и лампы накаливания. В лампах накаливания свечение возникает в результате нагрева вольфрамовой нити лампы до высоких температур. Ввиду низкой световой отдачи, небольшого срока службы (до 1500 ч), преобладания в спектре лампы желтовато-красных цветов, что искажает цветовое восприятие, применение ламп накаливания ограничено. Галогеновые лампы накаливания с вольфрамово-йодным (галогеновым) циклом более эффективны, их световая отдача и срок службы выше (до 8000 ч). Спектр галогеновых ламп накаливания близок к естественному свету, что позволяет их использовать в общественных помещениях (библиотеках, столовых и др.). В основном лампы накаливания используются для местного освещения, в помещениях с кратковременным пребыванием людей и в случаях, если применение газоразрядных ламп невозможно по технологическим причинам.

Применяемые газоразрядные лампы бывают низкого давления (люминесцентные) и высокого давления. Действующими нормами («Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий» СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03) люминесцентные лампы приняты в качестве основных для общественных и производственных помещений из-за того, что они обладают значительной световой отдачей, позволяющей создать высокие уровни освещенности, экономичность, имеют мягкий, рассеянный свет и сравнительно невысокую яркость, их спектр излучения близок спектру дневного света. Недостатком является проявление стробоскопического эффекта – явления искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменение светового потока во времени в осветительных установках.

Принцип действия люминесцентных ламп заключается в преобразовании излучения ртутного разряда в видимые лучи, что достигается возбуждением люминофоров ультрафиолетовыми лучами. Для этого внутренняя поверхность колбы покрывается специальным составом – люминофором, внутри колбы помещается капелька ртути для образования ртутных паров. При пропускании электрического тока через лампу возникает ультрафиолетовое излучение, под влиянием которого люминофоры начинают светиться.

Люминесцентные лампы выпускаются нескольких типов в зависимости от состава люминофора. Лампы дневного света (ЛД) с голубоватым цветом излучения рекомендованы к применению в помещениях с правильным цветоразличением. Лампы белого цвета (ЛБ) с преобладанием в их спектре оранжево-желтых оттенков и особенно лампы холодного белого света (ЛХБ), белого света с улучшенной цветопередачей (ЛХЕ) и дневного света, правильной цветопередачей (ЛДЦ) используются в жилых, учебных и аптечных помещениях, где требуется хорошая цветопередача человеческого лица. Лампы теплого белого света (ЛТБ) имеют преобладание в спектре желтых и розовых лучей, поэтому используются для освещения вокзалов, вестибюлей кинотеатров, помещений метро.

Светильник применяется для защиты глаз от слепящего действия источника света. Светильник состоит из двух частей – источника света (лампы) и осветительной арматуры. С точки зрения перераспределения светового потока различают светильники прямого, отраженного и рассеянного света. Арматура светильников прямого света за счет внутренней отражающей поверхности направляет около 90% света лампы на освещаемое место. Светильники отраженного света, наоборот, большую часть светового потока направляют вверх, за счет чего помещение освещается мягким, равномерным рассеянным светом, но при этом теряется 50% света. Наиболее часто в жилых, учебных, а также больничных и аптечных помещениях используются светильники рассеянного света, который распределяется равномерно по всему помещению, не дает резких теней и бликов. Для получения рассеянного света в светильниках применяется молочное или матовое стекло.

Количество светильников и мощность ламп рассчитываются по уровню освещенности на рабочих местах, которое должно соответствовать установленным гигиеническим нормативам. Измерение уровня искусственного освещения непосредственно на горизонтальной поверхности рабочего места производится с помощью люксметра (объективный метод). Контрольные точки для измерения минимальной освещенности размещают в центре помещения, под светильниками, между светильниками и их рядами, у стен на расстоянии не менее 1 м. Измерение уровня искусственного освещения проводится в темное время суток.

На практике при проектировании осветительных установок и экспертизе проектов производственных помещений часто применяются расчетные методы определения освещенности. Наиболее широко используется метод удельной мощности. Количество светильников и мощность ламп рассчитываются по уровню освещенности на рабочих местах, которое должно соответствовать установленным гигиеническим нормативам.

Метод удельной мощности (метод ватт) рекомендуется для ориентировочного определения искусственной освещенности. Он основан на подсчете суммарной мощности всех источников света (W) в помещении и определении удельной мощности ламп (P) путем деления W на площадь помещения (S):