Освещение и инсоляция

Освещение и инсоляция. Световой фактор, сопровождающий человека в течение жизни, обеспечивает на 80% информацией, имеет большое биологическое действие, играет первоочередную роль в регулировании самых важных жизненных функций организма.

При изучении света и его действия на организм традиционно рассматривают не только видимые, но и невидимые составляющие — УФ - и инфракрасные лучи, т. е. весь оптический участок спектра лучистой энергии. Все виды излучения имеют одинаковое физическое происхождение, но каждое монохроматическое излучение характеризуется определенной длиной волны и частотой электромагнитных колебаний. Эта разница относительно длины волны и обусловливает качественную характеристику различных участков спектра и особенности биологического действия.

Доказано, что инфракрасные лучи оказывают тепловой, а УФ-лучи — фотохимический эффект. Видимые лучи красного цвета приближаются по воздействию к инфракрасным, фиолетовые — к УФ. В целом видимый участок спектра обусловливает в организме не только местную, но и общую реакцию, часто имеющую неспецифический характер.

Видимая часть спектра из-за многочисленных экстра - и интерорецепторов влияет на органы и ткани, даже те, которые безразличны к лучистой энергии, а также на разнообразные аспекты жизнедеятельности организма. Под воздействием света происходят усиление газообмена, интенсификация азотистого, нормализация минерального обмена.

Изменение светового режима влияет на реактивную способность коры большого мозга. Видимый свет обусловливает изменения иммунологических реакций и деятельности сердечно-сосудистой системы, а также аллергические реакции. Под влиянием УФ-лучей образуются и всасываются физиологически активные вещества и витамин D. Солнечные лучи обладают бактерицидным свойством и вызывают гибель или изменение вирулентности микроорганизмов.

Среди общих физиологических реакций, возникающих под действием света, большое значение для человека имеют процессы ощущения света, внешнего мира, которые связаны с сознанием, т. е. психофизиологическая роль света. Воздействуя на светочувствительные элементы сетчатки, свет вызывает импульсы, распространяющиеся к сенсорным центрам полушарий мозга и в зависимости от условий возбуждает или угнетает кору большого мозга. Это приводит к перестройке физиологических и психических реакций, изменению общего тонуса организма, поддерживает его в деятельном и бодром состоянии. Все указанные изменения в организме возникают вследствие сложной рефлекторной реакции.

В результате сложного характера реакции организма на действие световых раздражителей не всегда удается установить количественную зависимость между уровнем излучения и ответной реакцией. Между тем все основные функции зрения (световая и цветовая чувствительность, острота зрения и скорость различия, контрастное ощущение и пр.) зависят от количества и качества освещения. Для зрительной работы существенное значение имеет не только количественная сторона освещения — уровень освещенности, но и качество освещения, т. е. условия распространения яркости на рабочей поверхности и в окружающем пространстве, контраст между рассматриваемыми деталями и фоном, условия блесткости (прямой и отраженной), направленность, диффузность и спектральный состав светового потока.

Рациональным, с гигиенической точки зрения, является такое освещение, которое обеспечивает: а) оптимальные величины освещенности на окружающих поверхностях; б) равномерное освещение во времени и пространстве; в) ограничение прямой блесткости; г) ограничение отраженной блесткости; д) ослабление резких и глубоких теней; е) увеличение контраста между деталью и фоном, усиление яркости и цветового контраста; ж) правильное различие цветов и оттенков; з) оптимальную биологическую активность светового потока; и) безопасность и надежность освещения.

Регламентированные в настоящее время уровни освещенности являются нормативами досягаемости и не полностью обеспечивают оптимальные физиологические условия. Оптимальные условия для выполнения зрительных работ при низких значениях коэффициента отражения фона можно обеспечить только при освещенности 10 000—15 000 лк. Нормированные значения освещенности даже для производственных помещений, в которых выполняют работу наивысшей точности, при комбинированном освещении составляют 5000 лк, а для общественных и жилых помещений максимальная освещенность — 500 лк.

Освещение помещений обеспечивают за счет естественного света (естественное), световой энергии искусственных источников (искусственное) и, наконец, комбинации естественных и искусственных источников (комбинированное освещение).

Естественное освещение помещений и территорий создается главным образом за счет прямого, рассеянного, а также отраженного от окружающих предметов солнечного света. Естественное освещение необходимо предусматривать во всех помещениях, предназначенных для длительного пребывания людей.

Компенсировать недостаток естественного освещения в помещениях жилых и общественных зданий за счет искусственного разрешается только там, где этого требуют условия технологии. Не допускается совмещенное освещение1 комнат и кухонь жилых домов, функциональных помещений общеобразовательных школ, детских дошкольных заведений и лечебно-профилактических учреждений.

Естественное освещение может быть боковым, верхним и комбинированным. Боковое освещение осуществляется через световые проемы в наружных стенах, верхнее — через проемы в крыше и фонари, комбинированное допускает наличие световых проемов в наружных стенах и потолке.

Уровни освещенности естественным светом оценивают при помощи относительного показателя КЕО (коэффициент естественного освещения) — это отношение уровня естественной освещенности внутри помещения (на самой отдаленной от окна рабочей поверхности или на полу) к одновременно определенному уровню освещенности снаружи (под открытым небом), умноженное на 100. Он показывает, какой процент от наружной освещенности составляет освещенность внутри помещения.

Потребность в нормировании относительной величины связана с тем, что естественное освещение зависит от многих факторов, прежде всего, от наружной освещенности, которая постоянно изменяется и образует переменный режим внутри помещений.

Кроме того, естественное освещение зависит от светового климата местности — комплекса показателей ресурсов природно-световой энергии и солнечности климата. Эта характеристика учитывает дополнительный световой поток, проникающий сквозь световые проемы в помещении в течение года благодаря прямому солнечному свету, и зависит от вероятности солнечного сияния, географической широты местности, ориентации световых проемов относительно сторон горизонта, их архитектурно-конструктивного решения.

Поэтому оценка достаточности естественного освещения по световому коэффициенту, который характеризует отношение площади остекления окон к площади пола, является лишь приблизительной. Для жилых комнат в условиях теплых климатических районов световой коэффициент должен быть 1:8, для палат в больницах — 1:5—1:6. недостаток этого показателя состоит в том, что он не учитывает местных условий затенения.

По функциональному назначению и условиям зрительных работ помещения общественных зданий разделяют на три группы:

1) помещения, предназначенные для выполнения тонких зрительных работ при фиксированном направлении линии зрения на рабочую поверхность;

2) помещения, в которых должны различать объекты и осматривать окружающее пространство;

3) помещения, где лишь осматривают окружающее пространство.

В соответствии со строительными нормами для некоторых жилых и общественных зданий, минимальное значение КЕО и уровни искусственной освещенности должны соответствовать определенным величинам.

При верхнем или комбинированном освещении требуются большие значения КЕО, например, для операционных он равен 7%, при боковом освещении — лишь 2,5%.

Для одних и тех же по назначению помещений, но расположенных в разных местностях, нормативы КЕО будут различными. Для местности с меньшим световым потенциалом он будет большим и наоборот.

Есть две группы методов определения КЕО — инструментальные и расчетные. Для расчетных методов не нужна специальная аппаратура. Их используют при осуществлении как текущего, так и предупредительного санитарного надзора.

Для расчета КЕО при боковом верхнем и комбинированном освещении предложены формулы. В них учтены все компоненты естественного света, участвующие в создании освещенности помещения. Полностью методика определения КЕО изложена в строительных нормах (СНиП И-4-79).

В предупредительном санитарном надзоре расчетный метод применяют для прогнозов при решении вопросов о расположении отдельных зданий на территории, согласовании надстроек и других видов реконструкции. Значение КЕО для санитарного надзора при условии естественного освещения велико, так как соблюдение этого норматива является обязательным для жилых комнат и других функциональных помещений жилых и общественных зданий. Этим КЕО отличается он нормативного показателя продолжительности инсоляции, который необходимо учитывать хотя бы в одной из жилых комнат квартиры с двухсторонней ориентацией.

Искусственное освещение. Преимуществом искусственного освещения является возможность обеспечить в любом помещении желательный уровень освещенности. Существуют две системы искусственного освещения: а) общее освещение; б) комбинированное освещение, когда общее дополняют местным, концентрирующим свет непосредственно на рабочих местах.

Искусственное освещение должно соответствовать следующим санитарно-гигиеническим требованиям: быть достаточно интенсивным, равномерным; обеспечивать правильное тенеобразование; не ослеплять и не искажать цвета; быть безопасным и надежным; по спектральному составу приближаться к дневному освещению.

Общее освещение разделяют на равномерное (распределение светового потока без учета расположения установок) и локализованное (распределение светового потока с учетом расположения рабочих мест).

Нормируют абсолютные минимальные уровни освещенности рабочих поверхностей и объектов различия в помещениях. Вопросы организации искусственного освещения жилых и общественных зданий регламентированы строительными нормами (СНиП И-4-79), которые определяют не только количественное обеспечение освещенности, но и соответствующее ее качество. Нормирование искусственного освещения, как и естественного, проводят дифференцированно. Нормативы устанавливают в зависимости от условий зрительной работы, системы освещения и типа источников света.

Для обеспечения надлежащего качества искусственного освещения, кроме уровня освещенности, регламентируют некоторые дополнительные расчетные показатели:

• показатель дискомфорта, оценивающий дискомфортную блесткость для ограничения ослепления от установок;

• коэффициент пульсации освещенности — коэффициент колебаний освещенности вследствие изменений во времени светового потока (для обеспечения равномерности во времени);

• показатель ослепления, выражающийся отношением видимости при экранировании к видимости при наличии блесткости.

Искусственное освещение жилых и общественных зданий обеспечивают лампами накаливания или люминесцентными. Лампы накаливания характеризуются спектром излучения, который отличается от дневного света меньшим содержанием синего и фиолетового излучений и большим — красного и желтого. Эти лампы имеют значительную яркость, поэтому следует устанавливать защитную осветительную арматуру. При люминесцентном освещении, которое по спектру ближе к дневному, комфортность освещения значительно выше, чем при освещении лампами накаливания. Но уровень освещенности должен быть 2 раза выше.

Качество искусственного света по перечисленным выше показателям зависит также от осветительной арматуры, ее характеристики и условий эксплуатации. Например, степень защиты глаза от ослепительной яркости ламп зависит от защитного угла светильника, т. е. угла между горизонталью, проходящей через поверхность лампы, и линией, соединяющей край светящейся поверхности, с противоположным краем абажура. Для светильников местного освещения защитный угол должен быть не менее 30°.

Люминесцентные светильники должны быть укомплектованы пускорегу-лирующими аппаратами со сверхнизким уровнем шума. В жилых помещениях рекомендуют использовать многоламповые люминесцентные светильники с уменьшенной пульсацией светового потока.

Оценка достаточности искусственного освещения может быть проведена на основании инструментальных замеров и без измерений, в том числе в проектах, расчетными средствами. Для обеспечения надлежащего уровня общей освещенности жилой комнаты лампы в светильниках должны иметь удельную мощность не менее 15 Вт/м2.

Инсоляция. Облучение прямым солнечным светом является крайне необходимым фактором, оказывающим оздоровительное действие на организм человека и бактерицидное на микрофлору окружающей среды.

Положительный эффект солнечного излучения отмечается как на открытых территориях, так и внутри помещений. Однако эта способность реализуется лишь при достаточной дозе прямых солнечных лучей, что определяется таким показателем, как продолжительность инсоляции. Санитарными нормами инсоляции жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки городов регламентирована продолжительность инсоляции в периоды равноденствия. Для обеспечения максимального бактерицидного эффекта регламентирована также потребность в обеспечении непрерывного режима инсоляции.

Санитарные нормы инсоляции, благоприятствуя улучшению гигиенических условий жилья, играют положительную роль и в упорядочении городской застройки, так как они позволяют косвенно регламентировать плотность жилой застройки, размер и организацию приусадебных участков.

Особая роль при инсоляции помещений принадлежит УФ-излучению, которое способно убивать микроорганизмы, в частности болезнетворные. УФ-из-лучение положительно влияет также на психофизиологические реакции организма человека, поддерживая его общий тонус, предупреждает заболевания.

Норма продолжительности инсоляции в значительной мере основывается на опытах Б. К. Беликовой (1966), которые показали высокую эффективность действия прямой солнечной радиации на культуру золотистого пиогенного стафилококка и кишечной палочки. Поскольку УФ-лучи проходят сквозь стекло, эффективность бактерицидного действия прямой солнечной радиации на гигиеническое состояние жилых помещений следует считать неопровержимым фактом. Другое дело, что эффективность этого действия, если окна имеют спаренные рамы с двойным и тройным стеклом, не точно определена во времени. Кроме того, остается не установленным влияние на эффективность инсоляции размеров окон, глубины помещения, интенсивности УФ-излучения в разные часы инсоляции, поры года и пр.

В градостроительстве давно назрела проблема рациональной застройки населенных пунктов. При формировании селитебных микрорайонов городов большое значение придают инсоляции территории и помещений жилых и общественных зданий. Дозовый подход при нормировании природного УФ-излучения является одним из путей научного обоснования длительности и прерывистости инсоляции, что обеспечивает общеоздоровительное и бактерицидное действие солнечных лучей. Такой подход может быть использован при объемных планировочных и конструктивных решениях проектирования и строительства жилых и общественных зданий, особенно при оптимизации ориентации этих объектов в местах их расположения. Он позволяет скорректировать требования норм инсоляции и плотности жилищного фонда в городах.

Пространственные параметры квартиры и жилого дома тесно связаны с гигиеническим комфортом. Например, такие из них, как жилая площадь, высота помещений, наличие приквартирных открытых помещений и пр., необходимо рассматривать одновременно как в типологическом аспекте, так и в гигиеническом.

Одним из наиболее важных условий для создания комфорта в жилище является соблюдение в практике жилищного строительства принципа "каждой семье — отдельная квартира или индивидуальный дом". Очевидно, со временем этот принцип должен быть дополнен новым: "каждому члену семьи — отдельная комната".

Социолого-гигиенические исследования позволили установить такой наиболее важный показатель, как оптимум жилой площади. Величина его колебаний в зависимости от демографических показателей и профессиональной ориентации членов семьи составляет в среднем 17,5 ± 0,5 м2 на 1 человека.

В дальнейшем прогнозируют проектирование квартир из расчета 18—19 м2 общей площади на 1 человека во время заселения. Это значительно повысит уровень комфорта.

Высота жилых помещений обусловливает кубатуру помещений, которая приходится на 1 человека. В этом состоит ее гигиеническое значение. Кроме того, высота помещений влияет и на психологическое восприятие пространства в квартире. По отечественным нормативным документам она должна составлять не менее 2,5 м. Этот норматив был утвержден в бывшем Советском Союзе еще в 1957 г. как временный. Исследования гигиенистов показали, что загрязненный воздух обычно концентрируется под потолком и его толщина достигает 0,75 м и более. С учетом этого факта минимально допустимая высота жилых помещений должна быть не менее 3 м. Эту величину рассчитывают следующим образом: средний рост человека (1,7 м) + толщина загрязненного воздуха (0,75 м) + расстояние между головой и слоем загрязненного воздуха (0,5 м).