Естественного и искусственного освещения

Значение изучения темы: заключается в реализации знаний и умений по гигиенической оценке инсоляционного режима, естественного и искусственного освещения в профессиональной деятельности врача, а также при подготовке студентов к будущей жизнедеятельности.

Цель занятия:

а) Цель изучения темы: ознакомление с гигиеническими требованиями к естественному и искусственному освещению помещений лечебно-профилактических учреждений, показателями для их оценки и нормированием.

б) Учебная цель занятия: студенты должны научиться оценивать инсоляционный режим, состояние естественного и искусственного освещения в помещениях.

Воспитательные задачи изучения темы:

o развитие у студентов мышления профилактической направленности;

o развитие гигиенической и экологической культуры студентов.

План изучения темы:

Проверка исходного уровня знаний

ü Солнечная радиация, спектральный состав, действие на организм.

ü Показатели, характеризующие освещение.

ü Гигиеническое значение освещения.

ü Показатели оценки естественного освещения, нормы.

ü Искусственное освещение, гигиенические требования. Источники, арматура.

ü Нормы естественного и искусственного освещения больничных помещений, детских учреждений, жилых помещений.

ü Инсоляция. Режимы.

1. Гигиена (ред. Г.И.Румянцева, 2000), стр.105-110.

2. Лекция.

3. Учебно-методическое пособие кафедры.

Ознакомление с основными понятиями и положениями темы

3. Практическая работа «Гигиеническая оценка инсоляционного режима, естественного и искусственного освещения»

Задание студентам:

1.Определите инсоляционный режим в классе.

2. Для оценки естественного освещения прямым (светотехническим и косвенными методами) в данном помещении проведите определение показателей:

2.1. коэффициент естественного освещения (КЕО) с помощью люксметра после демонстрационного ознакомления с его работой;

2.2.световой коэффициент;

2.3. коэффициент заглубления;

2.4. угол падения;

2.5. угол отверстия;

3. Определите искусственное освещение в классе:

3.1.светотехническим методом с помощью люксметра;

3.2. расчетным методом по удельной мощности; определите необходимое количество светильников.

4. Заполните таблицу 13 «Оценка естественного и искусственного освещения, инсоляционного режима в классе».

5. Решите ситуационную задачу по определению КЕО.

Подведение итогов занятия

Задание на следующее занятие

 

Основные понятия и положения темы

Видимая часть солнечного спектра имеет большое биологическое значение. Дневной свет оказывает благоприятное влияние на психическое состояние человека, особенно больного. Под его воз действием усиливается обмен веществ в организме, осуществляется синтез некоторых витаминов, улучшаются процессы кроветворения, работа эндокринных желез и т.д. Режим освещенности играет существенную роль в регуляции биологических ритмов. В условиях интенсивной освещенности улучшается рост и развитие организма.

Интенсивность освещенности рабочего места имеет большое значение для профилактики нарушений зрения, особенно при работах, требующих зрительного напряжения. Нерациональное освещение способствует развитию близорукости. При плохом или неправильном освещении снижается умственная работоспособность, быстрее наступает утомление, ухудшается координация движений.

Вследствие большого физиологического значения видимой части солнечного спектра, влияния его на работоспособность, со стояние органа зрения и т.д. все помещения лечебно-профилактических учреждений, предназначенные для длительного пребывания больных, все основные помещения, здания детских дошкольных учреждений, все учебные помещения общеобразовательных зданий должны иметь естественное освещение.

Естественное освещение помещений зависит от светового климата, который складывается из общих климатических условий местности, степени прозрачности атмосферы, а также отражающих способностей окружающей среды. Важное значение имеет также ориентация окон по сторонам света, определяющая инсоляционный режим помещений. В зависимости от ориентации различают три типа инсоляционного режима (табл. 5).

Таблица 5

Типы инсоляционного режима помещений

Инсоляционный режим	Ориентация по сторонам света	Время инсоляции	Процент инсолируемой площади пола	Количество тепла за счет солнечной радиации, кДж/м
Максимальный	ЮВ, ЮЗ	5-6		Свыше 3300
Умеренный	Ю,В	3-5	40-50	2100-3300
Минимальный	СВ, СЗ	Менее 3	Менее 30	Менее 2100

При западной ориентации создается смешанный инсоляционный режим. По продолжительности он соответствует умеренному, по нагреванию воздуха - максимальному инсоляционному режиму. Инсоляционный режим помещений следует учитывать при распределении больных по палатам. В средних и южных широтах для больничных палат, комнат дневного пребывания наилучшей ориентацией обеспечивающей достаточную освещенность и инсоляцию помещений без перегрева, является южная и юго-восточная.

Для обеспечения оптимальной ориентации в указанных помещениях главный фасад зданий больниц обращают на южную сторону. Небольшой поворот палатного фронта к востоку не ухудшает инсоляцию палат, тогда как поворот к западу влечет за собой продолжительное глубокое проникновение солнечных лучей, перегрев помещения, необходимость предусматривать солнцезащитные устройства.

На север, северо-запад, северо-восток ориентируют операционные, реанимационные, перевязочные, процедурные кабинеты, что обеспечивает равномерное естественное освещение этих помещений рассеянным светом и исключает перегревание помещений, слепящее действие солнечных лучей и возникновение блесткости от медицинских инструментов. Строительные нормы и правила (СНиП 2.08.02-89) рекомендуют принимать следующую ориентацию окон помещений больницы (табл. 6).

Таблица 6

Ориентация окон больничных помещений в зависимости от географической широты

Наименование помещения	Географическая широта
Южнее 45 0 с.ш.	45-550 с.ш.	Севернее 550 с.ш.
Палаты	Ю, ЮВ, В, С1, СВ1, СЗ1	Ю,ЮВ,В СВ1,СЗ1	Ю,ЮВ,ЮЗ СЗ1, СВ1
Операционные, реанимационные, секционные	С,СЗ,СВ	С,СВ,СЗ	С,СВ,СЗ,В

¹ Допускается для палат, общее количество коек в которых не более 10% общего количества коек отделения.

Состояние естественного освещения зависит от расстояния между зданиями, высоты их и близости зеленых насаждений. Для гигиенической оценки достаточности естественного освещения помещений служат геометрический и светотехнический методы исследований.

Существенным фактором, влияющим на интенсивность и продолжительность естественного освещения помещений, является величина, форма и расположение окон, что и учитывается в таких геометрических показателях, как световой коэффициент и коэффициент заглубления.

Световой коэффициент (СК) - это отношение площади застекленной части окон к площади пола данного помещения. Вычисляется СК путем деления величины застекленной поверхности на площадь пола, при этом числитель дроби приводится к 1, для чего и числитель, и знаменатель делят на величину числителя. Для операционных, родовых палат, смотровых, перевязочных, лабораторий и ассистентских в аптеках этот коэффициент должен быть 1:4 - 1:5. В палатах (кроме родовых), кабинетах врачей, манипуляционных, стерилизационных, помещениях для дневного пребывания больных он составляет 1:5-1:6. СК в детских дошкольных учреждениях 1:5-1:6, в учебных помещениях 1:4-1:5.

Коэффициент заглубления (КЗ) - отношение расстояния от пола до верхнего края окна к глубине помещения, т.е. к расстоянию от светонесущей до противоположной стены. При вычислении КЗ и числитель, и знаменатель тоже делят на величину числителя. КЗ не должен превышать 2,5, что обеспечивается шириной притолоки (20-30 см) и глубиной помещения (6 м).

Однако ни СК, ни К3 не учитывают затемнение окон противостоящими зданиями, поэтому дополнительно определяют угол падения и угол отверстия.

Угол падения показывает, под каким углом лучи света падают на горизонтальную рабочую поверхность. Он должен быть равен не менее 27⁰. Угол падения образуется исходящими из точки измерения (рабочее место) двумя линиями, одна из которых направлена к окну вдоль горизонтальной рабочей поверхности, другая - к верхнему краю окна.

Для определения угла падения измеряют расстояние от точки наблюдения до окна и высоту окна (т.е. два катета). По отношению противолежащего катета к прилежащему находят тангенс угла падения: tg а = ВС / АС

Затем по таблице 7 определяют величину угла.

Таблица 7

Натуральные значения тангенсов

а	tg а	а	tg а	а	tg а
	0,017		0,287		0,601
	0,035		0,306		0,625
	0,052		0,325		0,649
	0,070		0,344		0,675
	0,087		0,364		0,700
	0,105		0,384		0,727
	0,123		0,404		0,754
	0,141		0,424		0,781
	0,158		0,445		0,810
	0,176		0,466		0,839
	0,194		0,488		0,869
	0,213		0,510		0,900
	0,231		0,532		0,933
	0,249		0,554		0,966
	0,268		0,577		1,000

Пример: Расстояние от рабочего места до окна 3 м. Высота окна 1,6 м. Определите угол падения

Решение: tg а= 1,6/ 3,0

tg а = 0,53

а = 28°

Угол отверстия даёт представление о величине видимой части небосвода, освещающего рабочее место. Он должен быть равен не менее 5⁰. Угол отверстия образуется исходящими из точки измерения двумя линиями, одна из которых направлена к верхнему краю окна, другая - к верхнему краю противостоящего здания.

Для определения угла отверстия проводят мысленно прямую линию от поверхности стола к высшей точке противолежащего дома и отмечают на окне точку, через которую она проходит. Измеряют расстояние от точки исследования до окна по горизонтали (СА) и высоту окна до точки пересечения с верхней линией, направленной к верхней точке затеняющего предмета (СD). Затем определяют величину угла DАС. Угол отверстия будет равен разности углов ВАС (а) и DАС.

Пример: Расстояние от рабочего места до окна 3 м. Высота окна до пресечения с линией, направленной к верхней точке затеняющего предмета (СD), равна 1,2 м. Угол падения 28 ⁰. Определите угол отверстия.

Решение: tg DАС = 1,2/3,0

tg DАС=0,40

DАС=22⁰

Угол отверстия ВАD равен: 28⁰ -22⁰ = 6⁰

Оценка углов падения и отверстия должна проводиться по отношению к самым удаленным от окна рабочим местам.

При светотехническом методе оценки освещения определяют коэффициент естественной освещенности (КЕО). КЕО - это выраженное в процентах отношение величины естественной освещенности горизонтальной рабочей поверхности внутри помещения к определенной в тот же самый момент освещенности под открытым небосводом при рассеянном освещении. Освещенность определяется с помощью люксметра (люксметр Ю 116).

Таблица 8

Значение коэффициента естественной освещенности (е)

для лечебно-профилактических учреждений

Характеристика зрительной работы	Наименьший размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы1	е при боковом естественном освещении, %	Помещения
Очень высокой точности	0,15 -0,3	II	2,5	Операционные Операционный блок (кроме операционных)
Средней точности	0,5 – 1,0	IV	1,5	Процедурные, боксы
Малой точности	1,0 -5,0	V	1,0	Палаты, кабинеты врачей
Грубая	Более 5,0	VI	0,5	Регистратура

¹ Всего предусматривается 8 разрядов точности зрительной работы.

Таблица 9

Значение коэффициентов солнечности (С) и светового климата (m).

Пояс светового климата	С при световых проемах, ориентированных по странам света, при отсчете азимутов от севера в ْ	m
135-225	225-315 и 45-135	315-45
I				1,2
II				1,1
III
IV Севернее 500с.ш. Южнее 500с.ш.	0,95 0,9	0,9 0,85		0,9 0,9
V Севернее 400с.ш. Южнее 400с.ш.	0,85 0,75	0,8 0,7		0,8 0,8

В России в ряде пунктов ведутся систематические измерения наружной освещенности, и на основании многолетних наблюдений составлены таблицы светового климата для различных светоклиматических районов (рис. 14).

Рис.14. Схематическая карта для определения поясов светового климата.

Расчет КЕО для различных точек помещения ведется в стадии проектирования. Нормированное значение КЕО (Е_н) с учетом характера зрительной работы и светового климата следует определять по формуле:

Е_н = е·m·С

где е - значение КЕО в процентах при рассеянном свете от небосвода, определяемое с учётом характера зрительной работы; m - коэффициент светового климата (без учета прямого солнечного света), определяемый в зависимости района расположения здания; С - коэффициент солнечного климата (с учетом прямого солнечного света), определяемый в зависимости от района расположения здания.

Пример: Расчет нормированного КЕО (Е_н) для операционной в больнице города К., расположенного в 1 поясе светового климата. Операционная ориентирована на север.

Величину коэффициента е для операционной с учетом характера зрительной работы находим по табл. 8 (е-2,5). Коэффициенты m и С определяем с учетом светового климата по табл. 9. Для 1 пояса светового климата т – 1,2. Ориентацию выражаем в градусах (рис.15). При отсчете азимутов от севера она составит 315-45. Коэффициент С для 1 пояса светового климата с азимутом 315-45 равен 1 (табл.9).

Е_н =2,5 · 1,2 · 1 = 3,0%

Освещенность помещений зависит от окраски потолка, пола, стен, мебели в самом помещении. Темные цвета поглощают большое количество световых лучей, поэтому окраска помещений и мебели в школах, детских дошкольных и лечебно-профилак­тических учреждениях должна быть светлой. Белый цвет и светлые тона обеспечивают отражение световых лучей на 70-90%, желтый цвет - на 50%, цвет натурального дерева - на 40%, голубой - на 25%, светло-коричневый - на 15%, синий и фиолетовый - на 10-11%. На состояние естественного освещения влияют качество и чистота стекол, затенённость окон шторами, наличие высоких цветов на подоконниках.

Искусственное освещение. Недостаточное естественное освещение должно быть восполнено искусственным, поэтому основным требованием к нему является достаточная интенсивность и равномерность создаваемого освещения. Кроме того, используемые источники искусственного освещения не должны оказывать слепящего действия, не должны создавать резких теней, должны обеспечивать правильную цветопередачу, создаваемый ими спектр должен быть приближен к естественному солнечному спектру, свечение источников света должно быть постоянным во времени. Помимо этого, источники искусственного освещения во время работы не должны изменять физико-химические свойства воздуха помещений, должны быть взрыво- и пожаробезопасны.

Искусственное освещение осуществляется светильниками общего и местного освещения. Светильник состоит из источника искусственного освещения (лампы) и осветительной арматуры.

В качестве источников искусственного электрического освещения помещений в настоящее время применяются ламы накаливания и люминесцентные лампы.

Существует несколько типов люминесцентных ламп в зависимости от состава люминофора: лампы дневного света (ДС), белого света (БС), холодно-белого света (ХБС), тепло-белого света (ТБС), а также лампы с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ, ЛТБЦ, ЛХБЦ).

В настоящее время для освещения помещений нашли широкое применение люминесцентные лампы. По сравнению с лампами накаливания люминесцентные лампы имеют ряд преимуществ: создают рассеянный свет, не дающий резких теней; характеризуются малой яркостью; не обладают слепящим действием. Вместе с тем люминесцентные лампы обладают рядом недостатков (нарушение цветопередачи, создание ощущения сумеречности при низкой освещенности, появление монотонного шума во время их работы), самым серьёзным из которых является периодичность светового потока (пульсация). Это приводит к появлению стробоскопического эффекта (по-гречески стробос - кручение, верчение, скопео - смотрю) - искажению зрительного восприятия направления и скорости вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов.

При использовании ламп накаливания рекомендуется устанавливать их в светильники рассеивающего типа (молочный шар, люцетта цельного стекла и др.).

При освещении люминесцентными лампами используют обычно светильники общего освещения на 2 лампы по 40 Вт (ШОД – 2 х 40 или ШОД – 2 х 80), а также светильники типа ШЛП, ШЭП-1 (комбинированный с эритемными лампами).

Количество светильников и мощность ламп выбирают так, чтобы уровни освещенности на рабочих местах в помещении соответствовали установленным гигиеническим нормативам (табл. 10). Светильники обычно подвешивают на потолке равномерно по всему помещению.

Определение освещенности на рабочем месте. Оценку искусственного освещения производят по уровню освещенности горизонтальной поверхности на рабочем месте с помощью объективного люксметра. Воспринимающей частью прибора является фотоэлемент, преобразующий световую энергию в электрическую. Регистрирующей частью является чувствительный гальванометр, отградуированный непосредственно в люксах (рис. 16). Полученные результаты сравнивают с установленными нормами (табл. 10).

Таблица 10

Нормы искусственной освещенности лечебно-профилактических учреждений.

Наименование помещений	Наименьшая освещенность, лк
При люминес-центных лампах	При лампах накаливания
Операционные	-
Перевязочные, предоперационные, реанимационные, наркозные, противошоковые палаты	-
Кабинеты хирургов, стоматологов, травматологов, педиатров, дерматовенерологов, инфекционистов, врачей-лаборантов
Кабинеты терапевтов, гинекологов, других врачей, смотровые, фильтры
Помещения для дневного пребывания больных, ожидальни, комнаты для кормления грудных детей
Палаты для новорожденных, послеоперационные детского отделения, боксы, полубоксы, палаты интенсивной терапии	-
Палаты, кроме указанных выше	-

Если определение производится днем, то вначале следует определить освещенность, создаваемую смешанным освещением (естественным и искусственным), а затем - при выключенном искусственном освещении. Разность между полученными данными составит величину освещенности, создаваемую искусственным освещением.

Расчет необходимого количества светильников. Определение необходимого количества светильников для создания заданного уровня искусственной освещенности в помещении можно произвести расчетным путем, пользуясь таблицами удельной мощности (удельная мощность - отношение общей мощности ламп к единице площади пола, Вт/м ²).

При решении задач следует пользоваться таблицами удельной мощности, составленными для соответствующих светильников и соответствующих коэффициентов отражения потолка, пола и стен (Р_п, Р_с, Р_р). Так, например, для окраски, принятой в школьных помещениях (потолок - белый, стены - светло-бежевые, пол - коричневый) коэффициенты отражения равны 70%,50% и 10%.

Величина удельной мощности зависит от высоты подвеса светильника, площади помещения и уровня освещенности, который необходимо создать в данном помещении.

Для определения необходимого количества светильников найденную величину удельной мощности (на пересечении горизонтальных и вертикальных строк в табл.11) нужно умножить на площадь помещения и разделить на мощность одной лампы (300 Вт- в светильнике СК-300, 160 Вт - в светильнике ШОД-2 х 80, 80 Вт - в светильнике ЩОД – 2 х 40).

Таблица 11

Удельная мощность (Вт/м²) общего равномерного освещения (при Р - 70 %, Р - 50%, Р - 10%).

Высота подвеса светильника, м	Площадь помещения м2	Необходимый уровень освещенности (Е), лк
Светильники ШОД (люминесцентные лампы)
2-3	10-15	-	-	8,6	11,5	17,3
15-25	-	-	7,3	9,7	14,4	19,4
25-50	-	-	6,0	8,0	12,0
50-150	-	-	5,0	6,7	10,0	13,4
150-300	-	-	4,4	5,9	8,9	11,8	17,7
более 300	-	-	4,1	5,5	8,3		16,5
3-4	10-15	-	-	12,5	16,8
15-20	-	-	10,3	13,8	20,7	27,6
20-30	-	-	8,3	11,5	17,2
30-50	-	-	7,3	9,7	14,5	19,4
50-120	-	-	5,9	7,8	11,7	15,6
120-300	-	-	5,0	6,6	9,9	13,2	19,8
более 300	-	-	4,4	5,8	8,7	11,6	17,4
Люцетта цельного стекла (лампы накаливания)
1,5-2	10-15	10,2	14,8		26,5			-	-	-
15-25	9,2	13,5		23,5			-	-	-
25-50	8,2	11,9					-	-	-
50-150	7,2	10,6	14,3	18,5			-	-	-
150-300	6,5	9,8			23,5	29,5	-	-	-
более 300	6,3	9,4	12,5				-	-	-
2-3	10-15							-	-	-
15-25	9,2			25,5			-	-	-
25-50	7,8		17,3	21,5			-	-	-
50-150	6,5	10,3	14,7	18,5			-	-	-
150-300	5,6	9,2	12,9	16,3			-	-	-
более 300	5,2	8,2	12,3	15,3		29,5	-	-	-

 

Искусственное освещение может быть общим, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локальное освещение) и местным - с концентрацией светового потока непосредственно на рабочее место. В ряде случаев целесообразно устанавливать комбинированное освещение (например, школьные мастерские), при котором к общему освещению добавляется местное.

Таблица12

Естественная и искусственная освещенность помещений лечебных учреждений.

Помещения	Рабочая поверхность и плоскость нормирования КЕО и освещенности (Г – горизонтал, В – вертикальная) и высота плоскости над полом	Разряд и подразряд зрительной работы по СНиП 23-05-95	Естественное освещение	Совмещенное освещение	Искусственное
КЕО, ен, %	КЕО, ен, %	Освещен-ность, в лк при общем освеще-нии
При верхнем или комбинированном освещении	При боковом освещении	При верхнем или комбинированном освещении	При боковом освещении
операционная	Г - 0,8	А - 2	-	-	-	-
предопреационная	Г - 0,8	Б - 1	3,0	1,0	1,8	0,6
перевязочная	Г - 0,8	А - 1	4,0	1,5	2,4	0,9
Кабинеты приема хирургов, гинекологов, травматологов, педиатров, инфекционистов, дерматологов, аллергологов, стоматологов, смотровые	Г - 0,8	А - 1	4,0	1,5	2,4	0,9
Кабинеты приема других специалистов	Г - 0,8	Б- 1	3,0	1,0	1,8	0,6
Кабинеты функциональной диагностики, эндоскопические кабинеты	Г - 0,8	Б - 1	3,0	1,0	1,8	0,6
Фотарии, кабинеты физиотерапии, массажа, ЛФК	Г - 0,8	Б - 2	2,5	0,7	1,5	0,4
Палаты дневного пребывания	Г - 0,0	В - 2	2,0	0,5	-	-
Процедурные, манипуляционные	Г - 0,8	А - 1	4,0	1,5	2,4	0,9
Кабинеты, посты медицинских сестер	Г - 0,8	Б - 1	3,0	1,0	1,8	0,6
Помещения дневного пребывания больных	Г - 0,8	Б - 2	2,5	0,7	1,5	0,4
Коридоры медицинских учреждений	Г – 0,0	Е	-	-	-	-

Таблица 13

Оценка естественного и искусственного освещения,

инсоляционного режима в классе

Изучаемый показатель	Расчетная формула измерения	Полученная величина показателя	Нормиро-ванное значение	Оценка
1.Инсоляционный режим
Вывод о соответствии требованиям
2.1. КЕО (коэффициент естественной освещенности)
2.2. СК (световой коэффициент)
2.3. КЗ Коэффициент заглубления)
2.4. УП (угол падения)
2.5.УО (угол отверстия)
Заключение о соответствии гигиеническим требованиям
3.1.освещенность с помощь. люксметра	Совмещенная освещенность – естественная освещенность =
3.2.необходимое количество светильников	Удельная мощность (Вт/ м²) х S (м²) Мощность ламп (100 ватт)
Вывод о величине искусственной освещенности

Ситуационная задача

Определите КЕО для помещений

Назначение помещения	Пояс светового климата	Ориентация окон
1. Палаты дневного пребывания	II, г.Сургут	С-В
2. Процедурная	III, г.Тюмень	С-В
3. Кабинет врача	IV, г.Астрахань	Ю
4. Реабилитационная палата	III, г.Ялуторовск	Ю-В

Тестовый контроль по теме

«Гигиеническая оценка инсоляционного режима,

естественного и искусственного освещения»

1.Солнечная радиация на уровне Земли представляет собой:

А) электромагнитные колебания

Б) колебания воздуха

В) поток энергетических частиц (фотонов)

Г) колебания твердых тел

Д) ионизирующее излучение

Установите соответствие