Charakterystyka oświetlenia elektrycznego na stanowiskach pracy.doc

Charakterystyka oświetlenia elektrycznego na stanowiskach pracy - informacje ogólne

źródło:  "Syntetyczna charakterystyka oświetlenia elektrycznego na stanowiskach pracy"
opracowanie: dr inż. Agnieszka Wolska, mgr inż. Andrzej Pawlak - CIOP-PIB

Oświetlenie jest to stosowanie światła (promieniowania widzialnego) w celu uwidocznienia miejsc, obiektów lub ich otoczenia. Oświetlenie decyduje nie tylko o tym, jak widzimy otoczenie, ale również jak się w nim czujemy. Celem oświetlenia jest stworzenie takiego środowiska świetlnego, aby znajdujący się w nim człowiek mógł wykonywać prace wzrokową w sposób bezpieczny i efektywny przy jednoczesnym występowaniu wygody widzenia.
       Oświetlenie jest fizycznym czynnikiem środowiska pracy i jest zaliczane jest do czynników uciążliwych. Wynika to faktu, że niewłaściwe oświetlenie stanowisk pracy prowadzi do nadmiernego zmęczenia narządu wzroku, dolegliwości wzroku, spadku wydajności pracy oraz może powodować pogłębienie wad wzroku. Czynnik ten występuje na każdym stanowisku pracy, dlatego pracodawcy są zobowiązani do zapewnienia oświetlenia elektrycznego o parametrach zgodnych z polskimi normami (par 26 ust 2 Rozporządzenia ministra pracy i polityki socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy. (t.j. Dz. U. 2003  Nr 169 poz. 1650) ze zm. Dlatego istotnym jest aby zainstalowany system oświetleniowy spełniał wymagania zawarte w normie oświetleniowej PN-EN 12464-1:2004: Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach.
Aktualne dokumenty prawne dotyczące oświetlenia elektrycznego przedstawiono i omówiono w Przepisy BHP.

     Do podstawowych funkcji oświetlenia zalicza się:

·         zapewnienie bezpieczeństwa ludziom przebywającym w danym wnętrzu,

·         zapewnienie odpowiednich warunków do wykonywania zadań wzrokowych,

·         pomoc w kreowaniu właściwego otoczenia świetlnego.

     Do podstawowych funkcji oświetlenia zalicza się:

·         zapewnienie bezpieczeństwa ludziom przebywającym w danym wnętrzu,

·         zapewnienie odpowiednich warunków do wykonywania zadań wzrokowych,

·         pomoc w kreowaniu właściwego otoczenia świetlnego.

   Ze względu na rodzaj zainstalowanych opraw oświetleniowych wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje oświetlenia:

·         oświetlenie ogólne - równomierne oświetlenie pewnego obszaru bez uwzględnienia szczególnych wymagań dotyczących oświetlenia niektórych jego części;

·         oświetlenie miejscowe - dodatkowe oświetlenie przedmiotu pracy wzrokowej, z uwzględnieniem szczególnych potrzeb oświetleniowych - stosowane w celu zwiększenia natężenia oświetlenia, uwidocznienia szczegółów itp., załączane niezależnie od oświetlenia ogólnego;

·         oświetlenie złożone - oświetlenie składające się z oświetlenia ogólnego oraz oświetlenia miejscowego.

We wnętrzach stosuje się w zasadzie dwa (z wyżej omówionych) rodzaje oświetlenia: ogólne i złożone, stosownie do przesłanek oświetleniowych i ekonomicznych. Wybór rodzaju oświetlenia powinien zależeć od wymaganego poziomu natężenia oświetlenia. Stosowanie oświetlenia ogólnego jako wyłącznego rodzaju oświetlenia jest uzasadnione w sytuacji, gdy zamierza się jednakowo lub prawie jednakowo oświetlać daną przestrzeń. Występuje to wtedy, gdy nie jest znane rozmieszczenie miejsc pracy w danym pomieszczeniu oraz tam gdzie miejsca pracy rozmieszczone są równomiernie w całym pomieszczeniu, a wymagania oświetleniowe dla poszczególnych stanowisk pracy są jednakowe. W pomieszczeniach, w których istnieją płaszczyzny robocze o różnych funkcjach oraz strefy komunikacyjne, gdzie wymaga się natężenia oświetlenia o różnych wartościach, należy stosować obok oświetlenia

Pole zadania jest  to część pola w miejscu pracy, gdzie wykonywane jest zadanie wzrokowe.
Pole bezpośredniego otoczenia pas o szerokości co najmniej 0,5 m otaczający pole zadania wzrokowego, występujący w polu widzenia.
  W łatwiejszym zrozumieniu pojęć: pola zadania oraz pola bezpośredniego otoczenia może pomóc rys.1.

   Rys.1. Pole zadania a pole bezpośredniego otoczenia

Luminancja jest to fizyczna miara jaskrawości. Jednostka luminancji jest cd/m2. Dla danego poziomu natężenia oświetlenia różnice strumień luminancji oświetlonych powierzchni wynikają z różnic w odbiciach strumienia świetlnego od powierzchni.
Kontrast luminancji jest to iloraz luminancji obiektu do luminancji tła, na którym ten obiekt się znajduje. Kontrast luminancji potrzebny jest człowiekowi po to, aby mógł spostrzegać otaczające go środowisko. Dany obiekt jest tym łatwiej spostrzegany im większy jest kontrast, np. czarna litera na białym tle ma większy kontrast niż czarna litera na szarym tle.

Parametry oświetleniowe wpływające na bezpieczeństwo pracy i wygodę widzenia

źródło:  "Syntetyczna charakterystyka oświetlenia elektrycznego na stanowiskach pracy"
opracowanie: dr inż. Agnieszka Wolska, mgr inż. Andrzej Pawlak- CIOP-PIB
   Aby oświetlenie zapewniało bezpieczeństwo i wygodę widzenia muszą być spełnione wymagania normy PN-EN 12464-1:2004 dotyczące następujących podstawowych parametrów oświetlenia:

  Natężenie oświetlenia jest to gęstości powierzchniowa strumienia świetlnego padającego na daną powierzchnię wyrażona w luksach [lx].
  Poziom natężenia oświetlenia potrzebny do wykonywania określonej pracy wzrokowej dobiera się w zależności od:

·         stopnia trudności pracy wzrokowej,

·         wielkości pozornej szczegółu pracy wzrokowej.

O stopniu trudności pracy wzrokowej decyduje:

·         współczynnik odbicia przedmiotu pracy ,

·         wielkość kontrastu jaskrawości szczegółu przedmiotu z jego tłem.

Jako minimalne kryterium odpowiedniego poziomu oświetlenia, przyjęto dostrzeganie rysów ludzkiej twarzy. We wnętrzach nie przeznaczonych do pracy najważniejsze jest ogólne wrażenie stworzone przez oświetlenie. Aby móc spostrzegać rysy ludzkiej twarzy, jej luminancja powinna wynosić około 1 cd/m2. Można ją uzyskać przy normalnych warunkach oświetleniowych, o poziomie natężenia oświetlenia wynoszącym około 20 lx, które w związku z tym, uważane jest jako wartość minimalnego natężenia oświetlenia dla pomieszczeń nie przeznaczonych do pracy. Natomiast natężenie oświetlenia na poziomej płaszczyźnie roboczej, które można zaakceptować w pomieszczeniach, w których ludzie przebywają przez długi okres czasu, niezależnie od tego, jakie jest wykonywane zadanie wzrokowe powinno wynosić nie mniej niż 200 lx.
  Wymagania szczegółowe dla różnego rodzaju wnętrz, zadań lub czynności podane są w tabelach zawartych w normie PN-EN 12464-1:2004. Wartości te dotyczą pola zadania natomiast w polu bezpośredniego otoczenia  mogą one być odpowiednio mniejsze - zgodnie z wartościami podanymi w normie PN-EN i przedstawione w tabeli 1.

  Tabela 1. Związek między natężeniami oświetlenia w polu zadania i w polu bezpośredniego otoczenia

  W przypadku oceny natężenia oświetlenia na badanym stanowisku pracy, wyznacza się na podstawie pomiarów średnie natężenie oświetlenia osobno w polu zadania i osobno w polu bezpośredniego otoczenia i porównuje z ww. wymaganiami normy.

  W przypadku stopnia trudności pracy wzrokowej większego od przeciętnego, przy utrudnieniach w wykonywaniu pracy, przy wymaganiu zapewnienia dużej wygody widzenia, jak również, gdy pracownikami są w większości osoby powyżej 40 lat zaleca się  przyjmować poziom natężenia oświetlenia o stopień wyższy niż poziom minimalny dopuszczalny (podawany w ww. normie). Przy zwiększaniu poziomu natężenia oświetlenia obowiązuje następujący szereg stopniowania natężenia oświetlenia: 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1 000, 2 000, 3 000, 5 000 [lx].

  Równomierność oświetlenia - d na danej płaszczyźnie wyznacza się jako iloraz najmniejszej zmierzonej wartości natężenia oświetlenia występującej na danej płaszczyźnie (Emin) do średniego natężenia oświetlenia na tej płaszczyźnie (Eśr):
d = Emin/Eśr,

        gdzie: Eśr = (E1 + E2 + ...+ En) / n,    n - liczba punktów pomiarowych,
E1¸ En  - wyniki pomiarów w kolejnych punktach pomiarowych.

  Podobnie jak w przypadku wyznaczania średniego natężenia oświetlenia, równomierność oświetlenia należy wyznaczać oddzielnie dla pola zadani i pola bezpośredniego otoczenia.
  Ustalona minimalna wartość równomierności oświetlenia w polu zadania wynosi 0,7 , natomiast w polu bezpośredniego otoczenia:  0,5.

  Rozkład luminancji we wnętrzu określa się poprzez podanie charakterystycznych dla wnętrza kontrastów luminancji wyodrębnionych pól w bliższym i dalszym otoczeniu użytkownika albo przez podanie wartości współczynników odbicia. Ogólnie wymaga się możliwie równomiernego rozkładu luminancji polu widzenia, gdyż takie warunki zapewniają użytkownikowi lepszą ostrość wzroku, czułość kontrastową i polepszenie wydolności funkcji wzroku takich jak: akomodacja, adaptacja, ruchy oczu i zwężanie źrenicy.

  Rozkład luminancji we wnętrzu jest też czynnikiem wpływającym pośrednio, ale w sposób istotny na jakość widzenia. Stanowi on również w znacznym stopniu o nastroju we wnętrzu i jego dekoracyjności. Na ogół wymagana jest znajomość luminancji ścian i sufitu wnętrza, a także luminancji płaszczyzny roboczej i przedmiotów na niej występujących, tak aby obliczyć odpowiednie kontrasty luminancji.

   Pośrednio można określić rozkład luminancji poprzez podanie wartości współczynników odbicia podstawowych płaszczyzn w danym wnętrzu. Przyjmuje się, że przy spełnieniu wymaganych przez normę wartości natężenia oświetlenia i równomierności oświetlenia w polu zadania i polu bezpośredniego otoczenia oraz przy zachowaniu zalecanych wartości współczynników odbicia we wnętrzu rozkład luminancji będzie równomierny. W normie PN-EN 12464-1:2004 podane są zakresy zalecanych współczynników odbicia dla głównych powierzchni we wnętrzach:

·         0,6 ÷ 0,9 sufit,

·         0,3 ÷ 0,8 ściany,

·         0,2 ÷ 0,6 płaszczyzna robocza,

·         0,1 ÷ 0,5 podłoga.

  Olśnieniem nazywa się pewien przebieg (stan) procesu widzenia, przy którym występuje odczucie niewygody lub zmniejszenie zdolności rozpoznawania przedmiotów, lub jedno i drugie, w wyniku niewłaściwego rozkładu luminancji lub niewłaściwego zakresu luminancji albo nadmiernych kontrastów w przestrzeni lub w czasie.
  Z punktu widzenia warunków powstawania rozróżnia się następujące rodzaje olśnienia:

·         olśnienie bezpośrednie - spowodowane przez jaskrawy przedmiot występujący w tym samym lub prawie tym samym kierunku co przedmiot obserwowany,

·         olśnienie pośrednie - spowodowane przez jaskrawy przedmiot występujący w innym kierunku niż przedmiot obserwowany,

·         olśnienie odbiciowe - spowodowane przez kierunkowe odbicia jaskrawych przedmiotów.

  Z punktu widzenia występujących skutków wyróżnia się następujące rodzaje olśnienia:

·         przeszkadzające - zmniejszające zdolność widzenia na bardzo krótki ale zauważalny czas bez wywoływania uczucia przykrości. Nadmierna ilość światła docierająca do oka ulega rozproszeniu w ośrodkach optycznych oka co powoduje nakładanie się tzw. luminancji zamglenia na prawidłowo zogniskowany obraz przedmiotu obserwowanego.

·         przykre - wywołujące uczucie przykrości, niewygody, rozdrażnienia oraz wpływające na brak koncentracji bez zmniejszenia zdolności widzenia. Natychmiast po usunięciu przyczyny olśnienia ustępuje niewygoda. Olśnienie to zależy od: luminancji poszczególnych źródeł olśniewających, luminancji tła na którym znajdują się źródła, wielkości kątowych tych źródeł, ich położenia względem obserwatora oraz ich liczby w polu widzenia.

·         oślepiające - olśnienie tak silne, że przez pewien zauważalny czas żaden przedmiot nie może być spostrzeżony. Jest to skrajny przypadek olśnienia przeszkadzającego.

W praktyce oświetlania wnętrz olśnienie przykre jest większym problemem niż olśnienie przeszkadzające. Uczucie przykrości ma tendencję do wzrostu wraz z upływem czasu i powoduje uczucie stresu i zmęczenia. Środki podjęte do ograniczenia olśnienia przykrego zwykle niwelują olśnienie przeszkadzające. Największą luminancją we wnętrzu wytworzoną przez urządzenia oświetleniowe jest ta, którą powodują same źródła światła. Zwykle luminancje te są zbyt wysokie, aby pozwolić na używanie źródeł światła bez odpowiedniego ograniczenia ich jaskrawości w kierunku oczu pracownika. Z tego powodu źródła światła są umieszczane w oprawach, których jednym z zadań jest ograniczanie luminancji w kierunkach chronionych, do akceptowalnego poziomu. Osiąga się to poprzez odpowiedni dobór opraw oświetleniowych, a decydują o tym elementy optyczne kształtujące jej bryłę fotometryczną, np. klosz mleczny, odbłyśnik, raster (różny kształt oraz rodzaj powierzchni). Ale na stopień olśnienia przykrego nie wpływa tylko luminancja w polu widzenia pracownika, lecz zależy on również od rodzaju wykonywanej czynności. Im bardziej wymagające jest zadanie wzrokowe i im wyższa jest potrzeba koncentracji przy stałej wymuszonej pozycji pracy, tym silniejsze będzie uczucie przykrości.

       W normie PN-EN przyjęta została metoda ujednoliconej oceny olśnienia (UGR), która opiera się na wyznaczeniu, na etapie projektowania wskaźnika UGR. Norma podaje w tablicach wymagań oświetleniowych wartości UGR dla poszczególnych rodzajów wnętrz, zadań lub czynności. Wymagane wartości UGR należy uwzględniać na etapie projektowania a pracodawca powinien wymagać obliczonej wartości UGR w zestawieniu danych projektowych. Wskaźnik UGR nie jest wielkością mierzona na stanowiskach pracy.

  Barwę światła określa się za pomocą tzw. temperatury barwowej (Tc) i podaje się ją w kelwinach [K]. Źródła, które emitują białą barwę światła można podzielić, w zależności od ich temperatury barwowej, na trzy grupy: ciepła (poniżej 3 000 K), pośrednia (od 3 300 do 5 300 K) i zimna (powyżej 5 300 K do 6 500 K). Wraz ze wzrostem wartości średniej wymaganego natężenia oświetlenia powinna wzrastać wartość temperatury barwowej stosowanych źródeł światła.

Rys. 1. Wartości temperatur barwowych a wygląd barwy światła

  Norma PN-EN zaleca wybór barwy światła w zależności od poziomu natężenia oświetlenia, barw pomieszczenia i mebli, klimatu oraz zastosowań pomieszczenia, przy czym tylko dla wybranych czynności podaje szczegółowe zalecenia zamieszczone w tablicach z wymaganiami oświetleniowymi.

  Wygląd określonego przedmiotu może ulegać zmianom w warunkach oświetlania różnymi typami źródeł światła. Dlatego też ważny jest dobór odpowiedniego stopnia oddawania barw do danego rodzaju pracy. Właściwości oddawania barw przez źródła światła charakteryzuje się tzw. ogólnym wskaźnikiem oddawania barw (Ra). Jest on miarą stopnia zgodności wrażenia barwy przedmiotu oświetlonego danym źródłem światła z wrażeniem barwy tego samego przedmiotu oświetlonego odniesieniowym źródłem światła w określonych warunkach. Maksymalna możliwa wartość tego wskaźni...