Как измеряют освещенность (естественное и искусственное освещение)

Отличие Освещенности и Светового потока

Сегодня на рынке освещения большая путаница с техническими параметрами, такими как световой поток (измеряемый в люменах (Лм) и освещенность (измеряемый в люксах (Лк). Большинство, при подборе светильников обращают внимание на световой поток (Лм – указывается на упаковке каждого светодиодного светильника), а не на требования освещенности.Чаще всего, в расчет берется суммированный световой поток лампы или светодиодов, без световых и тепловых потерь.

Световой поток, можно измерить только в специальной лаборатории,самомуэто сделать с подручными прибораминевозможно! В нормативных документах существует понятие светового потока, но нет определенных требований к нему.

Освещенность любой человек может измерить самостоятельно, без сложного оборудования.Что такое освещённость?

Освещённость– это величина отношения светового потока к площади, на которую он падает. Причём падать он должен на эту плоскость именно перпендикулярно. Измеряется в люксах, lux (лк).

Зачем измерять освещённость?

Учеными доказано, что плохой (или, наоборот, слишком хороший) свет через сетчатку глаза воздействуют на рабочие процессы нашего мозга.

Как следствие, свет влияет на психологическое состояние человека: если света недостаточно - он чувствует угнетенность, пониженную работоспособность, сонливость; если свет слишком яркий, он способствует возбуждению, подключению дополнительных ресурсов организма, вызывая их повышенный износ. И то и другое – одинаково вредно.

Если же свет подобран правильно, то благодаря улучшению освещенности производительность на рабочем месте может быть повышена на 25—30%.

Нормативы

До недавнего времени в России для измерения освещённости руководствовались межгосударственным стандартом измерения освещённости - ГОСТ 24940-96. В этом ГОСТе используются такие понятия, как: освещённость, средняя, минимальная и максимальная освещённость, цилиндрическая освещённость, коэффициент естественной освещенности (КЕО), коэффициент запаса, относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения.

В 2012 году Россия ввела собственный, национальный стандарт измерения освещённости, ГОСТ Р 54944-2012 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности».

В этом ГОСТе к тем понятиям, что были раньше, добавлены новые: полуцилиндрическая освещённость, аварийное освещение, резервное освещение, эвакуационное освещение, охранное освещение, рабочее освещение.

В 2016 году был откорректирован Свод правил - СП 52.13330.2016, который после актуализации 2011 года потерпел незначительные изменения, такие как:

• согласно пункту4.1теперь нормируется именно средняя освещенность, а не наименьшая;


• в пункте7.3.1говориться, что в учебных заведениях запрещено применять осветительные приборы на светодиодах;


• в пункте7.6.9определены новые нормы размещения эвакуационных знаков безопасности;


• и др.

Параметры для оценки освещенности

Световые волны как один из видов электромагнитных волн различают по длине и частоте колебаний, которые связаны между собой следующей математической зависимостью:

Ь = с/&

где А, — длина волны; м;с —скорость распространения света, 300 000 км/ч; частота колебаний, Гц(1 Гц равен одному колебанию в 1 с). Силу светаизмеряют в канделах (кд). 1 кд соответствует У₆₀силы света, излучаемого в перпендикулярном направлении поверхностью абсолютного черного тела площадью 1 см²при температуре затвердевания платины 1760°С.

Освещенностьизмеряется в люксах. Люкс (лк) есть освещенность поверхности, на каждый квадратный метр которой падает световой поток, равный одному люмену (лм):

1 лк = 1 лм/1 м².

Люмен —это световой поток, излучаемый в пределах телесного угла в 1 стер источником, сила света которого равна 1 св; находится как отношение площади освещенности к квадрату расстояния до источника света. Если поверхность освещается несколькими источниками, создающими на ней освещенности ?,,Е₂и т. д., то полная освещенность поверхности Е будет равна их сумме.

Коэффициент пульсации. Изменение условий освещения помещений вызывает адаптацию органов зрения, в основе которой лежат физиологические и фотохимические процессы, приводящие к изменению чувствительности зрения. Частые и резкие изменения условий освещения отражаются на физическом состоянии человеческого организма.

Скорость различения и устойчивость ясного видения предметов зависят также от уровня освещенности. Скорость различения особенно велика при уровне освещенности 400—500 лк, устойчивость ясного видения соответствует уровню освещенности 130— 150 лк.

Важными факторами, которые необходимо принимать во внимание при определении освещенности помещений, являются цветовые решения интерьеров и различие яркости наблюдаемого предмета и фона, на котором рассматривается предмет. Таким образом, яркостной контраст зависит от уровня освещенности: чем меньше освещенность, тем должна быть больше контрастность. Яркость фона определяется количеством отраженного света, воспринимаемого человеческим глазом.

Виды освещения

Освещенность обеспечивается путем устройства окон и установки светильников.

В одних случаях требуется равномерная освещенность помещения, в других — нормативной должна быть освещенность рабочих мест, а освещенность всего помещения может быть в два-три раза меньше. Это зависит от назначения помещений и достигается использованием определенных типов светильников и их размещением, что предусматривается проектом. Освещение бывает естественным и искусственным.

Естественное освещение

Источниками естественного освещения являются:

• солнце,
• луна (точнее отражённый ею свет),
• рассеянный свет небосвода (это не просто поэтическое название , термин используемый в протоколах по измерению освещенности).

Естественное освещение помещений зависит:

• от местности, где расположено здание. В СНИП определено понятие световой климат - так называется характер изменения освещенности на открытом воздухе в течение суток, месяца, года. Световой климат напрямую зависит от географической широты местности и высоты стояния солнца.
• от ориентации здания,
• от расстояния здания от затемняющих объектов;
• от расположения световых проемов и их размеров:
  
  

  Расположение: Для лучшего освещения самых удаленных точек помещений необходимо, чтобы верхняя граница светового проема была поднята как можно выше над уровнем пола, а наиболее удаленная от окна точка находилась на расстоянии, не превышающем двойной высоты верхнего края проема над полом.

  
  

  Размер: В жилых и служебных помещениях требования к размеру световых проемов разные: в жилых - 1:8 по отношению к площади освещаемого пола, в служебных и административных — не менее 1:10. Размер светового проема равен площади проема за вычетом 15% площади, приходящейся на оконные устройства.

На основании всех этих факторов помещение имеет определенный уровень освещенности, который характеризуется коэффициентом естественной освещенности (КЕО), представляющим собой отношение освещенности внутри помещения (Лк) к одномоментной освещенности снаружи (Лк), измеряется КЕО в процентах ( %)

Коэффициент естественной освещенности для жилых и общественных зданий и производственных помещений с боковым освещением зависит от точности выполняемых работ и колеблется от 1,5 до 2, а для помещений с грубыми работами КЕО =0,5. При верхнем и комбинированном освещении в соответствии со СНиП этот коэффициент колеблется от 2 до 7.

Искусственное освещение

Источниками искусственного освещения – являются любые осветительные приборы (лампы, светильники, светодиодные ленты)

При определении эксплуатационных характеристик искусственного освещения необходимо обращать внимание на

• мощность света,
• равномерность освещения,
• отсутствие резких теней и блескости.

Нормы освещенности установлены СНиП в зависимости от назначения помещений и проводимых там работ.

Подробную информацию можно изучить в статьях:

"Нормы освещенности по Нормативным документам"

"Нормы пульсации по Нормативным документам"

Коэффициент эксплуатации

(обратно пропорционален коэффициенту запаса , КЗ, использовавшемуся ранее)

При планировании освещенности на этапе проекта важно не забывать, что в процессе эксплуатации любой осветительный прибор может уменьшить создаваемую им освещенность. Для компенсации этого спада при проектировании вводится коэффициент эксплуатации (КЭ).

КЭ для искусственного освещения учитывает:

• загрязнение
• не восстанавливаемое изменение отражающих и пропускающий свойств оптических элементов
• спад светового потока
• выход из строя источников света
• загрязнение поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы.

КЭ для естественного освещения учитывает:

• загрязнение и старение светопрозрачных заполнений в световых проемах,
• снижение отражающих свойств поверхностей помещения. Как пример, при запылении ограждающих поверхностей в лабораториях освещенность снижается на 10% за год, в деревообрабатывающих цехах на 30% за полгода.

Измерение освещённости рабочих мест проводят вместе с замерами уровня шума, пыле- и загрязнённости, вибрации - в соответствии с СанПин (санитарные правила и нормы).

Измерение освещённости производят ЛЮКСОМЕТРОМ( от Люкс)

Люксометр - это мобильный, портативный прибор для измерения освещенности, принцип работы которого идентичен фотометру.

Правила использования:

• прибор всегда находится в горизонтальном положении;
• его устанавливают в точках, место положение которых рассчитываются согласно методике, указанной в Госстандартах. Количество контрольных точек должно быть не менее 10;
• все люксометры сертифицируются, и погрешность люксметра, согласно ГОСТ должна быть не больше 10%.

Люксметры бывают субъективные и объективные.

Субъективный люксметр основан на уравнивании яркости двух полей освещения (освещенность одного поля известна). Он состоит из вентильного фотоэлемента и измерительного устройства. Электрический ток, который дает фотоэлемент при освещении его поверхности, пропорционален ее освещенности. Поэтому измерительное устройство, проградуированное в люксах, показывает сразу значение освещенности.

Объективные люксметры являются более точными, в них роль анализатора выполняет селеновый фотоэлемент, а показания регистрирует гальванометр. При попадании световых лучей на приемную часть фотоэлемента в схеме прибора возникает ЭДС, пропорциональная уровню освещенности. Шкала прибора имеет 50 делений с обозначением трех пределов измерений освещенности: 0—25, 0—100, 0—500 лк. Если освещенность превышает 50 лк, то на фотоэлементе устанавливают поглотитель, который расширяет основные пределы измерения в 100 раз, что позволяет измерять освещенность 0—50 000 лк.

Измерения проводятся отдельно по искусственному и естественному освещению. При этом нужно следить, чтобы на прибор не падала какая-либо тень, и поблизости не было источника электромагнитного излучения. Это внесёт помехи в результаты. После того как сделаны все необходимые замеры освещенности, на основе полученных результатов, по специальным формулам, рассчитываются нужные параметры, и делается общая оценка. То есть, полученные параметры сравниваются с нормативом, и делается вывод о том достаточно ли освещённость данного помещения или территории.

На каждый вид измерений в каждом помещении или участке улицы заполняется отдельный протокол. Оценочный протокол выдаётся как по каждому помещению или территории, так и по всему объекту. Этого требует «ГОСТ. Измерение освещённости» должно быть выполнено по правилам.

Рекомендации замеров освещенности для светодиодных светильников

1. Замеры освещенности светодиодных светильников необходимо проводить после их 2 часовой работы, когда они выйдут на рабочий режим (несколько раз в течение дня). Светодиоды и источники питания выделяют большое количество тепла. Оно отводится за счет теплоотводящих материалов (алюминий, компаунд и т.п) и определенной конструкции (большая радиаторная площадь и т.п.). Тем не менее повышенные температурные режимы оказывают серьезное воздействие на освещенность.


2. Чтобы не ошибиться с параметрами освещенности, лучше при проектировании сразу закладывать коэффициент падения освещенности, который зависит от типа и характеристики объекта.


3. Следите за работой светодиодных светильников и параметрами освещенности весь гарантийный срок, т.к. если производитель заявляет гарантийный срок 3 и более года, то светильники при соблюдении условий должны сохранять качественные в течение всего срока.


4. Если условия эксплуатации светильников происходят при температурных режимах свыше +45 гр, то замеры освещенности надо делать гораздо чаще, чем регламентируют нормы.



На заметку: на некоторых Интернет-ресурсах Вы можете встретить информацию: "В жилых комнатах норма освещения лампами накаливания установлена 25—30 лк, люминесцентными лампами — 75 лк.". Данная информация является устаревшей и указывает минимальную освещенность. Но, как писалось ранее,в последней редакции - СП 52.13330.2016 теперь нормируется средняя освещенность, а не наименьшая. И с учетом перехода на светодиодные источник света средняя освещенность для жилых помещений составляет 200 Лм.