Чем измеряют освещение помещений
Измерение освещенности: теория и практика
Зачем проводить измерение освещённости? Доказано, что плохой (или наоборот, слишком хороший) свет через сетчатку глаза воздействуют на рабочие процессы мозга. И как следствие, на состояние человек. Недостаточная освещённость угнетает, понижается работоспособность, появляется сонливость. Слишком яркий свет, наоборот, возбуждает, способствует подключению дополнительных ресурсов организма, вызывая их повышенный износ.
Плохой свет воздействует и на другие живые существа: растения, животных. То, что растения плохо растут без света – общеизвестный факт. Но недостаточная освещённость и на животных влияет так же. Последствия: нарушение роста и развития, снижение продуктивности, плохой набор массы тела, нарушение функции воспроизводства.
Что такое освещённость?
Освещённость – эта величина отношения светового потока к площади, на которую он падает. Причём падать он должен на эту плоскость именно перпендикулярно. Измеряется в люксах, lux. Один люкс равен отношению одного люмена к одному квадратному метру поверхности. Люмен – единица измерения светового потока. Это в системе международных единиц. В Англии и Америке применяют такие единицы измерения освещённости, как люмен на фут в квадрате. Или фут-кандела. Это освещённость от источника света силой в одну канделу на расстоянии одного фута от поверхности.
В Европе есть стандарт освещения рабочих помещений. Вот некоторые рекомендации из него: освещение в офисе, где не требуется разглядывать мелкие детали должно быть порядка 300 lux. Если рабочий процесс в течение дня протекает за компьютером или связан с чтением, рекомендуется освещение около 500 lux. Такое же освещение предполагается в переговорных комнатах. Не менее 750 lux в помещениях, где изготавливаются или читаются технические чертежи.
Освещение бывает естественным и искусственным. Источниками естественного освещения являются, разумеется, солнце, луна (точнее отражённый ею свет солнца), рассеянный свет небосвода (такое поэтическое название используется даже в протоколах измерения освещённости). Источниками искусственного освещения являются, разного рода, формы и конструкции, лампы и светильники, свет дисплеев компьютеров и мобильных устройств, экраны телевизоров и т. д.
Исходя из названия единицы освещённости (люкс), название прибора, которым её измеряют – люксметр. Это мобильный, портативный прибор для измерения освещенности, принцип работы которого идентичен фотометру.
Поток света, попадая на фотоэлемент, высвобождает поток электронов в теле полупроводника. Благодаря этому фотоэлемент начинает проводить электрический ток. Вот величина этого тока прямо пропорциональна освещённости фотоэлемента. Он и отражается на шкале. В аналоговых люксметрах шкала проградуирована в люксах, результат определяется по отклонению стрелки.
Сейчас на смену аналоговым приходят цифровые приборы для измерения освещенности. В них результат измерений выводится на жидкокристаллический дисплей. Измерительная часть во многих из них находится в отдельном корпусе и связана с прибором гибким проводом. Это позволяет проводить измерение в труднодоступных местах. Благодаря набору светофильтров пределы его измерений можно регулировать. В этом случае показания прибора нужно умножать на определённые коэффициенты. Погрешность люксметра, согласно ГОСТ должна быть не больше 10%.
Как проводятся измерение освещённости?
Применение любых методов измерения освещённости невозможно без люксметра. Причём соблюдается правило: прибор всегда находится в горизонтальном положении. Его устанавливают в необходимых точках. В Госстандартах находятся схемы расположения этих точек и методы их расчётов.
До недавнего времени в России для измерения освещённости руководствовались ГОСТ 24940-96. Это межгосударственный стандарт измерения освещённости. 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. В этом ГОСТе к тем понятиям, что были раньше, добавлены: аварийное освещение, охранное освещение, рабочее освещение, резервное освещение, полуцилиндрическая освещённость, эвакуационное освещение. В обоих ГОСТах подробно описываются методы измерения освещенности.
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.
Исследования в этой области показывают, что холодный свет снижает уровень сонливости, улучшает концентрацию внимания. Объясняется это подавлением короткими волнами (ультрафиолетовый, синий цвет) мелатонина. Это гормон, который регулирует суточные ритмы. А если этот свет будет ещё и ярким, то это поможет справиться с депрессией. Главное – не переборщить. А то из одной крайности можно угодить в другую, получить нарушение сна. Освещение холодным светом в течение дня должно быть умеренным. И это при достаточной освещённости, которая не будет заставлять напрягать зрение или, наоборот, щуриться.
Вечером же, наоборот, предпочтителен приглушённый свет тёплых тонов. Он способствует расслаблению, полноценному отдыху, отходу ко сну. Нужно избегать резких и ярких вспышек света, особенно холодного тона.
Конечно, одноразовые нарушения этих правил не вызовут серьёзных нарушений здоровья. Но если это случается регулярно проблем с нарушением функций организма не избежать. Такая вещь, как свет только на первый взгляд кажется пустяком. Периодический контроль над ним, измерение освещённости необходимы.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Освещенность помещений. Нормы и расчеты. Приборы и особенности
Плохая освещенность помещений, рабочего места или комнаты в квартире отрицательно влияет на здоровье человека, снижает концентрацию внимания, работоспособность, появляется раздражительность и сбои в психике. Очень яркий свет также является раздражителем, и не дает ничего положительного для человека.
Поэтому необходимо обеспечить нормальную освещенность помещений, которая регламентируется определенным стандартом СНиП. Для этого требуется простая установка соответствующих ламп освещения для каждого помещения.
Освещенность помещений
В номинальном выражении является потоком света, который излучается на поверхность под прямым углом в расчете на единицу площади. При падении света под острым углом освещенность снижается в зависимости от угла наклона.
Освещенность помещений прямо зависит от силы света, который исходит от источника. Чем больше расстояние от светового источника до поверхности, тем меньше параметр освещенности.
Нормы
Каждый тип помещения имеет свои нормативы освещенности. Например, для помещения магазина по продаже продуктов наибольшее значение пульсации установлено 15%, освещенность 300 люксов, однако для отдела спортивных товаров или строительных материалов нормы совсем другие. Также правила устанавливают определенную допустимую освещенность для поликлиник, детских садов, автосервисов и других объектов.
Пример расчета освещенности
Теперь остается подобрать подходящие лампы освещения для спальни. При выборе светодиодных ламп, можно, например, приобрести три таких лампы по 12 ватт. Это обеспечит создание светового потока 3600 люмен, что видно по значениям таблицы.
Такой расчет является приблизительным, так как светодиодные лампы имеют различные параметры света в зависимости от производителя. Таким образом, можно легко самостоятельно рассчитать требуемую мощность и тип ламп для создания нормированной освещенности любого помещения согласно правилам СНиП.
Приборы для измерения освещенности
Для замера освещенности помещений применяют различные приборы, которые имеют свои особенности конструкции и методы измерений. Основные приборы рассмотрим более подробно.
Люксметр
Люксметры делятся на электронные и аналоговые, которые уже не производятся, и остались только старые образцы таких моделей. 
Такой люксметр используется:
Принцип действия люксметра заключается на работе встроенного фотоэлемента, на который направляется поток света. При этом в фотоэлементе возникает значительный поток заряженных частиц. В результате появляется течение электрического тока, сила которого зависит от силы светового потока, направленного на фотоэлемент. Обычно этот параметр и выводится на шкалу прибора.
Виды люксметров
В зависимости от расположения датчика, измеряющего освещенность помещений, люксметры делятся на виды:
Чтобы произвести простые измерения подойдет обычный люксметр-моноблок, без вспомогательных различных функций. Для определения нескольких параметров освещенности при производстве профессионального расчета, необходимо использовать устройства, имеющие дополнительный набор функций. Такие приборы имеют встроенную память и могут определять средние значения параметров.
Значительным преимуществом для люксметра является наличие особых светофильтров, которые помогают точнее определить значение силы света, которая исходит от приборов освещения с разными оттенками цветов.
Наличие выносного датчика в люксметре дает возможность определить освещенность с большей точностью, так как при этом влияние внешних факторов снижается. На современных моделях имеется жидкокристаллический дисплей. С помощью него намного проще снимать показания прибора.
Приборы для фототехники
Экспонометры разделяют на виды:
Флешметры
Такие приборы предназначены для измерения освещенности при фотографировании. При этом дополнительным элементом используют устройства освещения импульсного типа (фотовспышки). В современных моделях фотоаппаратов флешметр расположен в корпусе. Он изменяет мощность фотовспышки при разных уровнях света.
Профессионалы применяют флешметры с выносным датчиком, они точнее определяют освещенность.
Фотометр
Такой прибор называют мультиметром. Он является более современным вариантом флешметра. Его достоинством является сочетание опций экспонометра и флешметра.
Пульсация освещенности
Равномерность светового потока приборов освещения оставляет желать лучшего. Эффект, выражающийся в наличии колебаний в световом потоке, не виден глазу, однако его воздействие на здоровье человека имеет большое значение.
Опасность такого света заключается в том, что визуально невозможно определить наличие импульсов света. А в результате их действия может нарушиться сон, возникает дискомфорт, депрессия, слабость, сердечные сбои и другие симптомы.
Параметром пульсации является ее коэффициент, который выражает силу изменения потока света, направленного на единицу площади поверхности за промежуток времени. Формула расчета этого коэффициента довольно простая. Коэффициент пульсации освещенности определяется разностью между наибольшей и наименьшей освещенностью за определенное время, разделенной на двойную среднюю освещенность, и результат умножается на 100%.
Санитарные правила определяют верхний предел коэффициента пульсации. На рабочем месте он должен быть не более 20%, и зависит от степени ответственности работы сотрудника. Чем ответственнее работа, тем меньше должен быть коэффициент пульсации освещения.
Для помещений администраций и офисов с напряженной зрительной работой такой коэффициент не должен подниматься выше 5% отметки. При этом учитывается поток света частотой пульсаций до 300 герц, так как более высокую частоту нет смысла учитывать, из-за того, что она не воспринимается глазом человека и не оказывает отрицательного влияния.
Определение пульсации освещения
Для определения пульсации света применяют эффективный простой прибор, который измеряет яркость, пульсацию и освещенность помещений, и называется люксметр-пульсометр-яркомер.
Функции прибора
Принцип работы устройства заключается в проверке уровня освещения с помощью фотодатчика с дальнейшим преобразованием сигнала и вывода результата на жидкокристаллический дисплей.
Коэффициент пульсации света можно определить с помощью программы на компьютере, либо самостоятельно проанализировать измерения. Для анализа измерений на компьютере применяют специальную программу «Эколайт-АП», которая работает с прибором «Эколайт-02».
Отличительными признаками измерительных приборов, определяющих пульсации, являются уровни чувствительности, тип питания и качество фотодатчиков.
Наибольший коэффициент пульсации выдают светодиодные лампы, при использовании которых этот параметр иногда достигает 100%. Люминесцентные лампы и лампы накаливания обладают незначительным коэффициентом пульсации. Лампы накаливания имеют коэффициент пульсации не выше 25%. При этом стоимость и качество ламп не играют роли. Даже дорогие лампы могут выдавать значительные показатели пульсации света.
Методы снижения пульсации освещения
Если в помещении приборы освещения подключены к одной фазе, то подключить их к разным фазам будет проблематично. Поэтому удобнее будет приобрести светильники с ЭПРА. Их достоинством является соответствие всем нормам правил.
Контроль уровня пульсации освещения необходим для здоровья человека, так как отклонение от норм приводит к нарушению работоспособности и самочувствия сотрудников.
Для жилых зданий освещенность помещений также важна. Пульсация света не видна, но со временем проявляется ее негативное влияние.
Как узнать уровень освещенности в помещениях
Сегодня мы поговорим про освещенность помещений, в чем она измеряется и с помощью каких приборов ее можно замерить.
Важные факторы
Одним из важных факторов, который учитывается как при строительстве здания, так и при его эксплуатации является уровень освещенности.
Данный показатель очень важен, поскольку влияет на здоровье глаз человека, его трудоспособность, физическое и психоэмоциональное состояние.
Поэтому освещенность помещения входит в положения по охране труда.
Освещение здания делится на две составные – естественное освещение и искусственное.
Естественным является дневное солнечное освещение, которое попадает в здание через технологические проемы, сделанные в нем при строительстве – окна.
Искусственное освещение
В темное же время суток освещенность производится искусственно – всевозможными электрическими лампами.
Искусственное освещение может применяться и в дневное время при слабом дневном свете, а также у зданий, где технологически невозможно проделать соответствующее количество окон, к примеру, цокольные этажи зданий или подвалы.
Также учитываются состояние атмосферы, географическое положение.
В какие единицах измеряется освещенность
Освещенность измеряется в люксах (Лк) и соответствует она световому потоку, который приходится на определенную единицу площади помещения. Зачастую для измерения используется квадратный метр помещения. Существуют специальные нормы освещенности помещений.
В свою очередь, световой поток – это мощность излучения, которая воспринимается человеческим глазом, измеряется в люменах (Лм).
Искусственное освещение помещения зависит от его назначения. Для упрощенного расчета приняты нормы, которые указывают, каким должен быть этот параметр для того или иного здания.
К примеру, в офисном помещении освещенность должна соответствовать 20-300 Лк, а для складского достаточно освещения и на уровне 50 Лк.
В расчет освещенности также входит характеристики зрительной работы.
Определено 7 уровней зрительной работы, которые учитывают напряжение глаз человека при выполнении той или работы.
Наибольшую освещенность требуют помещения, в которых выполняются работы высокой точности, меньше же всего освещения установлено для помещений контроля за производственным процессом.
Учитываются также условия выполнения работы и пребывания в помещении.
Данный критерий разделен на 4 подразряда – постоянная работа, периодическая работа при постоянном пребывании в помещении, периодическая работа при периодическом пребывании и просто наблюдение за коммуникациями.
Виды освещения
Используется 4 вида искусственного освещения:
Виды ламп для освещения помещения
Искусственная освещенность выполняется за счет использования электрических ламп, которые преобразовывают электроэнергию в световой поток.
В свое время самыми распространенными являлись лампы накаливания. Широкий диапазон этих ламп по мощности позволяло подобрать источник света с требуемым под определенные условия световым потоком.
Последнее время они стали менее востребованы, поскольку являются экономически затратными.
Второй вид ламп, применяемых для освещения – люминесцентные.
Эти источники света являются газоразрядными, в которых световой поток возникает за счет преобразования электрического разряда люминофором в световой поток.
Эти лампы более экономичны, поскольку при работе они не расходуют часть потребляемой энергии на выделение тепла, как это происходит в лампах накаливания.
Третий вид ламп, используемых для освещения помещений – светодиодные. Данный тип ламп является самым экономичным.
Экономическая эффективность данных всех видов ламп берется из расчета количества светового потока, выделяемого лампой и затрат электроэнергии, которые идут на обеспечение освещенности.
Согласно этого расчета таблица расхода электроэнергии на выделение определенного светового потока выглядит так:
Таблица потребляемой мощности ламп при выделении определенного светового потока
В каких единицах измеряется освещенность и яркость света – что такое люксы
При проектировании систем освещения внутри помещения и на отрытом воздухе для подбора источников света нужно знать, в чем измеряется освещенность. Для создания оптимальных условий работы или отдыха этот параметр очень важен. При недостаточном или избыточном освещении повышается утомляемость и снижается производительность труда. На упаковках светодиодных или энергосберегающих ламп встречается обозначение в люменах. Поэтому в статье разберем разницу между единицами измерения освещенности.
Единицы измерения
Рассмотрим подробнее, в каких единицах измеряется освещенность. В Международной системе единиц (СИ) освещенность измеряется в люксах. Также существует единица для измерения светового потока в системе СИ — люмен.
Разберемся в этих единицах и ответим на вопрос, что такое люксы и люмены. Для этого рассмотрим еще одну единицу, принятую в системе СИ. Это единица измерения силы света — кандела. С латыни на русский ее название переводится как свеча.
Свет, испускаемый одной свечой, равен одной канделе. Более точное определение этой единицы звучит как «сила света от источника, испускающего в требуемом направлении электромагнитное излучение частотой 540000000000000 Гц, с небольшим разбросом частот, мощность света в требуемом направлении которого составляет 1/683 Вт на стерадиан».
Освещенность, яркость, световой поток — в чем разница
Световой поток
Перейдем к определению единицы люмен (лм). Это световой поток, испускаемый источником света, сила которого равна одной канделе при температуре 25 °С и при эталонных условиях.
Световой поток характеризует количество света или световой мощности, попадающей на поверхность за единицу времени. Другими словами, световой поток определяется как величина воздействия на селективный световой приемник с определенной спектральной чувствительностью или как общее количество света, испускаемого источником.
Яркость
Яркость — отношение величины световой энергии, переносимой за единицу времени в определенном направлении, которую излучает некая поверхность, к ее проекции на плоскость, перпендикулярной оси наблюдения.
Яркость в системе СИ измеряется в канделах на квадратный метр. Раньше эта единица измерения носила название нит, но в наше время в системе СИ оно не применяется.
Освещенность
Для определения освещенности введена единица люкс (лк). Она равна потоку света, сила которого равна одному люмену (лм), падающему на поверхность площадью один квадратный метр. При удалении источника света от поверхности освещенность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния.
При выборе источников света разных типов использовать показатель мощности для ориентира при определении мощности светового потока нельзя. Это было актуально для ламп накаливания, но с появлением светодиодных и люминесцентных ламп соотношение светового потока и мощности стало существенно различаться.
К примеру, люминесцентные лампы имеют соотношение 60 лм на каждый ватт мощности лампы, а светодиодные с прозрачным рассеивателем — уже 100 лм на каждый ватт.
Приборы для замеров освещенности
Для проведения измерения уровня освещенности применяют люксметры. Конструкция самых простых приборов включает фотоэлемент, предназначенный для преобразования световой энергии в электрическую. Потом измеренный сигнал пересчитывается и отображается на стрелочной шкале или на цифровом жидкокристаллическом дисплее в люксах.
Показания прибора зависят от светового спектра. Поэтому при замерах уровня освещенности в помещениях или на открытом воздухе они могут быть неточными. Погрешность приборов простой конструкции — более 10%. При замерах в разных условиях применяются поправочные коэффициенты.
У приборов для измерения освещенности высокого класса более сложная конструкция. В них применяются специальные светофильтры, приближающие чувствительность устройства к чувствительности человеческого глаза. Также используются насадки для точности измерения освещенности, создаваемой источником света, расположенным под углом, или контрольные насадки для проверки самого прибора.
Существуют приборы для измерения яркости света — яркомеры. Могут выпускаться комбинированные устройства, совмещающие возможности люксметра и яркомера.
Профессиональные фотографы используют специализированные приборы:
При измерении освещенности нужно учитывать, что освещение может быть естественным, искусственным и комбинированным, включая естественное, которое дополнено искусственным.
При расчете количества источников света для создания искусственного освещения принимается во внимание коэффициент пульсации. Для человеческого глаза пульсация, создаваемая источником света, незаметна, но длительное нахождение в условиях повышенной пульсации может негативно сказываться на здоровье, вызывать быструю утомляемость и головные боли.
Для замеров коэффициента пульсации применяются комбинированные приборы, совмещающие в одном корпусе люксметр, пульсметр и яркомер. Пример — radex lupin.
Где прописаны нормы и требования
Методы измерения уровня освещенности в производственных помещениях, на месте работ вне зданий, на дорогах и т. п. указаны в ГОСТ Р 54944-2012. Нормы освещенности при проектировании помещений и рабочих мест вне зданий и т. п. описаны в строительных нормах и правилах СНиП 23-05-95, СНиП 23-0-2010 и в своде правил СП 52.13330.2016.
К примеру, норма освещенности помещений в зависимости от их предназначения будет различаться и может составлять:
Более подробно о расчетах норм и освещенности на промышленных предприятиях можно узнать здесь.
Заключение
При проектировании систем освещения учитываются разные факторы, например, стробоскопический эффект, который может привести к травмам на производстве из-за невозможности определить, вращаются ли детали станка или остаются неподвижными.
Также нужно обращать внимание на энергоэффективность и ремонтопригодность светильников. Ошибки на этом этапе проектирования со временем могут вылиться в значительные финансовые затраты.