Критерии выбора освещения. Нормы
Главная >> Освещение
Нормы осветительных установок
Нынешнее нормирование осветительных установок основывается на исследованиях зрительной работоспособности в зависимости от различных условий освещения. Одним из основных световых параметров, который легко поддается объективным измерениям, является освещенность.
Зрительная работоспособность - это способность зрительного анализатора выполнять работу заданной сложности (размер объекта, его контраст с фоном и т.п.) с определенной скоростью и надежностью различения.
При выборе необходимых уровней освещенности учитывают различные критерии: видимость различаемого объекта, субъективная оценка наблюдателей, технико-экономические показатели, но все же чаще - зрительной работоспособностью, а иногда одновременно с утомлением.
Изучению влияния света на работу зрительного анализатора посвящено огромное количество работ. Регламентируемое значение освещенности обычно является первым исходным параметром при проектировании любой осветительной установки. Чаще всего распространена регламентация освещенности в плоскости объекта различения или на условной расчетной плоскости (как правило, горизонтальной на высоте 0,8 м от пола), совпадающей с рабочей поверхностью.
В проекте норм для общественных зданий регламентируется наименьшая освещенность от общего освещения. В некоторых случаях предлагается дополнительное местное освещение. Часто указывается диапазон рекомендуемых значений освещенности. Это позволяет в зависимости от экономических возможностей и характерных особенностей данной установки обеспечить уровни, наиболее близкие к оптимальным. Необходимость учитывать предназначение помещения, размещение в нем оборудования, а также характер зрительных работ требует от проектировщика высококвалифицированного подхода. В результате научно-исследовательских работ установлено, что для административных зданий (чтение, письмо) нижний предел оптимального уровня освещенности на рабочей поверхности составляет около 500 лк. Верхний предел можно считать близким к 1000 лк.
Иногда указывают допустимую неравномерность горизонтальной освещенности в помещении. Например, согласно нормам Нидерландов и британском кодексе эта величина должна удовлетворять соотношению Еmin / Еmax >0,7 (или равно). Сравнительно давно стали регламентировать еще и пространственную освещенность. С этой целью в кодексе Великобритании было введено понятие средней сферической (или скалярной) освещенности, а в проекте отечественных норм регламентируется средняя цилиндрическая освещенность. Если от освещенности на плоскости зависит выполнение зрительных работ определенной сложности, то для освещения интерьера в целом необходим известный уровень пространственной освещенности.
Принятое ранее разделение на количественные (уровень освещенности) и качественные характеристики освещения все реже употребляется в литературе, поскольку один из основных показателей качества - ощущение насыщенности помещения светом - определяется уровнем пространственной освещенности.
Требования к качеству освещения, содержащиеся в официальных нормах, главным образом, направлены на обеспечение зрительной работоспособности. Рекомендации основываются на многих исследованиях, проведенных в различных странах, и являются, таким образом, наиболее обоснованными.
Раньше нормы освещения устанавливались только для обеспечения выполнения определенных по сложности зрительных задач. Требования к уровням освещенности, ее равномерности, ограничению прямой блескости и т.д. уже давно определены. Для административных зданий главной задачей является устранение отраженной блескости, поскольку блики на бумаге снижают контраст и, следовательно, видимость.
Также отсутствует единая точка зрения и на другие требования к освещению, а также на регламентацию определяющих их объективных светотехнических величин. Все эти расхождения связаны с расширением научных исследований и получением новых данных, которые говорят о необходимости более глубокого обоснования светотехнических требований. Определять качество освещения только с точки зрения обеспечения зрительной работоспособности недостаточно. Исследование и регламентация показателей качества освещения, как правило, связывается с распределением яркости в поле зрения, поскольку яркость и является той характеристикой, которая непосредственно воспринимается глазом. Общая задача разделяется обычно на две более простых - ограничение прямой и отраженной блескости.
Важный шаг вперед был сделан при введении показателя дискомфорта. Под зрительным дискомфортом понимается чувство неудобства и напряженности, вызванное наличием резких различий яркости в освещаемом пространстве. Длительное пребывание человека в подобных условиях вызывает отвлечение внимания, уменьшение сосредоточенности и приводит к повышенному зрительному и общему утомлению.
На сегодняшний день существует ряд математических соотношений для расчета показателя дискомфорта, предложенных различными авторами. Все они требуют учета не только абсолютного значения яркости блеского источника света, его размера и размещения по отношению к линии зрения, а также уровня яркости адаптации глаза. Результат существенно зависит от способа определения этого уровня.
Регламентация показателя дискомфорта введена в проект СНиП. В кодексе Великобритании регламентировалась функция показателя дискомфорта - индекс блескости. Следует отметить, что не все зарубежные специалисты разделяют мнение о целесообразности регламентации этого показателя, поскольку они считают, что при этом не обеспечивается необходимое соответствие расчета прямым визуальным наблюдениям при использовании достаточно простых инженерных методов расчета. В связи с этим при разработке норм в Германии DIN 5035 была проведена большая экспериментальная работа, в ходе которой были предложены графики определения допустимой яркости светильников в зависимости от уровня освещенности, защитного угла и высоты подвеса.
Все перечисленные способы не ограничивают блескость зеркальных бликов, отраженных от объекта наблюдения или других предметов, размещенных в поле зрения человека. Как правило, даются общие указания о размещении светильников по отношению к рабочей поверхности или другим предметам, которые могут быть источником "отраженной блескости". Американские авторы предлагают компенсировать снижение видимости из-за слепящей блескости, повышая уровни освещенности, а также используя поляризующие свет или призматические панели, закрывающие выходное отверстие светильника. Однако применение поляризующих панелей не получило распространения из-за их экономической нецелесообразности: стоимость светильников существенно повышается, а световой поток снижается практически вдвое. С помощью призматических панелей создается широкая кривая светораспределения, названная "batswing" - "крыло летучей мыши".
Кривая "batswing" обеспечивает максимум силы света под углом 45° в плоскости поперечного сечения, а максимальная сила света диффузного светораспределения, которую имеет светильник в плоскости продольного сечений, существенно снижается. В промежуточной плоскости (под углом 45° к плоскостям продольного и поперечного сечения) кривая обладает достаточно широким светораспределением с максимумом под углом около 50°. Такая кривая позволяет снизить появление отраженных бликов для углов до 30° к вертикали. Однако универсальная эффективность и этих панелей представляется сомнительной, так как, во-первых, повышается возможность появления бликов под углом 45°; во-вторых, в помещениях большого размера и малой высоты возникает опасность повышения прямой блескости, в небольших же - локализованное размещение светильников диффузного светораспределения или с несколько вытянутой вниз кривой силы света может оказаться не менее целесообразным.
В проекте СНиП ограничивается абсолютное значение яркости рабочей поверхности в зависимости от ее размеров, а в приложении к проекту приводятся также общие советы по размещению светильников. Указывается, в частности, что "при большом и среднем физическом контрасте между объектами различения и фоном, если оба они обладают направленно-рассеянным или смешанным отражением (чтение текста на глянцевой бумаге и т.п.), светящие поверхности светильников следует располагать таким образом, чтобы их зеркальные отражения не попадали в поле зрения работающего". Поэтому рекомендуется применять систему комбинированного освещения (общее + местное), а если невозможно местное освещение, то используют локализованное размещение светильников относительно оборудования. Делаются также попытки регламентировать общее соотношение яркости поверхностей в интерьере.
Самой распространенной до недавнего времени была рекомендация по соотношению яркости объекта наблюдения и фона. Так, в нидерландских нормах предлагаются следующие соотношения: "Яркость объекта наблюдения должна отличаться от яркости непосредственного окружающего фона не более, чем в три раза, а от яркости периферии - не более чем в десять раз". Такие же рекомендации имеются и в некоторых других кодексах. Данных для конкретных численных рекомендаций еще недостаточно, однако для помещений, где выполняется определенная зрительная работа, были рекомендованы относительные значения яркости непосредственно окружающего фона и периферии. Указывается также, что яркость потолка должна быть на 20-30% выше средней яркости стен. Эти рекомендации, обоснованные лучше предыдущих, не вызывают единодушного одобрения даже среди английских светотехников, потому что они весьма неопределенны.
Попытка регламентировать качество освещения с учетом зрительного восприятия интерьера в целом сказалась при составлении нормативных документов, в которые были введены дополнительные критерии. Например, для обеспечения нужной степени тенеобразования в нормах Нидерландов рекомендуется выдерживать соотношение горизонтальной и вертикальной освещенности равной 4:1. Едва ли эта характеристика необходима и тем более достаточна для формообразующих теней. А к примеру, в проект отечественных норм введено ограничение пульсации светового потока. Недостаточная обоснованность установленных критериев, включая их численные значения, проявляется и в том, что проектирование осветительных установок, удовлетворяющих одновременно различным требованиям, вызывает серьезные затруднения. Удовлетворяя требованиям зрительного комфорта, обычно повышают равномерность яркости в поле зрения, а отсюда монотонность освещения в современных интерьерах.
Таким образом, нормативные документы не обеспечивают оптимальных условий освещения. Свет искусственно отделяется от цвета. Предложенный критерий цветопередачи нельзя считать достаточным. Не учитывается биологическое и психологическое действие света. Не указаны и пути возможного удовлетворения одновременно всем нормируемым требованиям. Наиболее современные зарубежные кодексы (Великобритания, США, Германия), носящие рекомендательный характер, помимо численного нормирования наиболее обоснованных критериев, содержат также словесные рекомендации о необходимости учета совокупности факторов в интерьерах конкретного назначения. Пути определения возможного оптимального учета всех требований находятся в руках проектировщика-светотехника, опыт и квалификация которого и определяют окончательное решение.