Коэффициент естественной освещенности (КЕО). Порядок измерений и санитарно-гигиенические требования
Большую часть информации человек получает с помощью органов зрения. Качество получаемой информации сильно зависит от освещения: при недостаточном количестве и качестве света утомляется не только зрение, но и весь организм в целом.
Выделяют три вида освещения — искусственное, естественное и совмещенное (естественное и искусственное вместе). Естественное освещение обеспечивается солнечным излучением, которое в оптической области спектра подразделяется на ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное.
Ультрафиолетовое излучение, с одной стороны, оказывает положительное воздействие на организм человека, помогая усвоению некоторых витаминов, повышая общий иммунитет, тонизируя организм человека в целом и оказывая благоприятное психологическое воздействие. С другой стороны, в больших дозах, оно может вызывать ожоги кожи, сетчатки глаза и может стать причиной теплового удара или потери зрения.
Для оценки интенсивности освещения используют понятие освещенности (Е), измеряемой в люксах (лк). Для измерения освещенности применяют прибор под названием люксметр. Принцип его действия основан на фотоэлектрическом эффекте, а именно, при попадании световой волны на селеновый фотоэлемент в цепи соединенного с ним гальванометра возникает фототок, благодаря которому происходит отклонение стрелки микроамперметра, шкала которого градуирована в люксах.
Согласно СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение», естественное освещение — освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях, а также через световоды. Оно может быть боковым, если осуществляется через окна в стенах, и верхним — через фонари, окна в кровле, а также через проемы в стенах в местах перепада высот здания. Комбинированное естественное освещение — одновременное наличие бокового и верхнего естественного освещения.
Нормирование естественного освещения производится при помощи коэффициента естественной освещенности (КЕО). Согласно СП 23-102-203 «Естественное освещение жилых и общественных зданий», КЕО — отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в %:
где освещенность внутри помещения; наружная освещенность.
По СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение»:
— При одностороннем боковом естественном освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола);
— При двустороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке посередине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола);
— При верхнем или верхнем и боковом естественном освещении нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола).
Существенное значение имеет то, в каком поясе светового климата размещается помещение, так как естественное освещение зависит от числа солнечных дней в году, а также от устойчивости снежного покрова.
Одним из требований санитарных норм (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий», п. 2.1.1) является обязательное наличие естественного света в помещениях, где предполагается длительное нахождение людей (в жилых зданиях, школах, больницах, детских садах, офисах и т.д.).
В процессе проектирования оценка значения КЕО является обязательной, так как от нее зависит выбор систем естественного освещения здания (размер оконных проемов, вид остекления), его ориентация в пространстве, а также необходимость установки дополнительных систем искусственного освещения. Как правило, расчет КЕО с учетом множества параметров (административного района, ориентации световых проемов по сторонам света, разряда зрительной работы помещения и др.) проводят с использованием специального программного обеспечения.
После завершения строительства здания, перед вводом его в эксплуатацию, измерение КЕО проводят уже напрямую для оценки соответствия его расчетным значениям (по проекту) и санитарным нормам.
Чаще всего, коэффициент естественной освещённости измеряется при помощи двух люксметров. В процессе измерений один оператор с люксметром измеряет естественную освещённость вне помещения (как правило, на крыше здания), а второй оператор, со вторым люксметром, одновременно измеряет освещённость внутри помещения, в строго определенных точках. При этом, измерение КЕО на соответствие действующим нормам проводят в помещениях, свободных от мебели и оборудования, не затеняемых озеленением и деревьями, при вымытых и исправных окнах. Также, следует выбирать дни со сплошной равномерной облачностью, покрывающей весь небосвод.
Минимальная допустимая величина КЕО (как правило, от 0,1 до 6%) определяется в соответствие с СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» и зависит от типа освещения (боковое, верхнее, комбинированное) и назначения помещения.
В Москве по заказу Комитета государственного строительного надзора Лаборатория санитарно-эпидемиологического и радиационного контроля ГБУ «Центр экспертиз, исследований и испытаний в строительстве» в 2019 году планирует проводить обследования зданий и сооружений перед вводом их в эксплуатацию на предмет соответствия требованиям к естественной освещенности жилых и производственных помещений.
Статью написал / оформил инженер-эксперт Лаборатории «СЭиРК» Чендева А.А.
Статью правил / утвердил Начальник Лаборатории «СЭиРК» Ипполитов Д.Е.
Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Гигиенические нормы, которые вступили в действие в России с 1 января текущего года, включают ряд комплексных показателей, которые используются для формирования оптимальных характеристик условий труда на рабочих местах сотрудников предприятий. Речь идет о СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах», где зафиксированы в том числе требуемые условия в отношении освещения на рабочих местах.
Показатель КЕО
КЕО — это аббревиатура словосочетания «коэффициент естественной освещенности»; указанный параметр представляет собой соотношение двух ключевых величин, которые показывают уровень естественного освещения в конкретном помещении. Так, для расчета этого показателя используются следующие параметры:
Расчет величины КЕО осуществляется по следующей формуле: КЕО = нормативное значение уровня освещенности * коэффициент светового климата.
Нормативные значения уровня освещенности
Для того, чтобы определить норматив уровня освещенности, необходимо пользоваться данными таблиц приложения 9 к СанПиН 2.2.4.3359-16, в которых зафиксированы значения этого показателя для различных рабочих ситуаций. При этом при определении величины норматива принимаются во внимание следующие факторы:
Таким образом, для того, чтобы получить требуемое значения показателя, нет необходимости осуществлять какие-либо расчеты: нужно лишь зафиксировать перечисленные параметры и подобрать в таблице необходимую графу, которой будет соответствовать конкретное значение норматива.
Коэффициент светового климата
Второй компонент расчета, используемого для определения величины КЕО, представляет собой так называемый коэффициент светового климата, который определяется в зависимости от территориальной принадлежности предприятия, где проводятся расчеты. В частности, конкретные перечни таких территорий зафиксированы в приложении 10 к СанПиН 2.2.4.3359-16. В общей сложности в указанном разделе данного нормативного акта выделяется пять групп регионов по объему ресурсов светового климата.
Так, например, отдельную группу территорий составляют территории со специфическими условиями освещенности вследствие расположения в северных регионах страны — Архангельская и Мурманская области. Другая группа состоит из субъектов Федерации, расположенных, напротив, в южных областях России, — это Крым, Краснодарский край и другие приближенные к ним территории. Оставшиеся три группы включают в себя остальные субъекты Российской Федерации, причем некоторых из них разделены на основании положения относительно определенного градуса широты. В зависимости от принадлежности региона к той или иной группе на основании значений, зафиксированных гигиенических нормативах, определяется коэффициент светового климата.
Фактически КЕО представляет собой определенный норматив, за соблюдение которого Трудовой кодекс возлагает ответственность на работодателя, привлекающего сотрудников к трудовой деятельности в заданных условиях. При этом, однако, законодатель принимает во внимание, что в некоторых случаях добиться требуемого значения уровня освещенности может быть очень трудно, а подчас и невозможно, в силу объективных причин. В этих случаях допускается отказаться от уточнения значения этого параметра, которое производится за счет домножения на коэффициент светового климата, и использовать непосредственно значения нормативов, указанных в приложении 9 к СанПиН 2.2.4.3359-16. В частности, такой порядок определения достаточного уровня естественной освещенности допускается в следующих случаях:
Измерение КЕО и расчет коэффициента естественной освещенности
КЕО определение.
Коэффициент естественной освещенности (КЕО) определяет долю естественной освещенности, обеспечиваемую остеклением помещений. Он определяется как соотношение между естественной освещенностью снаружи здания и внутри здания на измеряемом рабочем месте.
Формула для расчета КЕО:
Расчёт КЕО «классическим» способом.
Обычно измерения КЕО проводят два человека, один из которых производит измерения освещенности снаружи здания, а второй – внутри. При этом, они должны проводить одновременные измерения, чтобы при расчете КЕО исключить колебания естественной освещенности. Синхронизация измерений может осуществляться:
Все эти способы имеют серьезные недостатки или ограничения в использовании (нет визуального или голосового контакта, нет радиосвязи, стоимость звонков по сотовой связи, сложность синхронизации по времени). Однако существует возможность существенно облегчить измерения КЕО с использованием современных достижений электроники.
Автоматический расчёт КЕО люксметром еЛайт01
Режим автоматического измерения и расчета КЕО реализован в профессиональном приборе для измерения освещенности еЛайт01.
Реализация алгоритма автоматического измерения КЕО оказалась возможна благодаря тому, что вся работа по измерению и расчету освещенности в еЛайт01 производится внутри фотоголовки-люксометра еЛайт03. Мы снабдили фотоголовку еЛайт03 энергонезависимой памятью и литиевым аккумулятором для возможности автономной работы. В результате, мы смогли реализовать следующий алгоритм измерения коэффициента естественной освещенности:
Для режима автоматического расчёта КЕО в приборах еЛайт01 разработана и утверждена и внесена в Госреестр методика измерений (МИ) под № 90-RA.RU.311210-2018. Данная МИ входит в руководство на люксметр еЛайт01 и поставляется бесплатно с прибором.
Методика измерения КЕО прибором еЛайт01 в картиках.
Теперь покажем в картинках, как производить измерение КЕО при помощи еЛайт01.
1) Работаем с внешней фотоголовкой (№1428)
2) Запускаем режим «Измерение КЕО»:
3) Подтверждаем нажатием кнопки «ОК», выбор внешней фотоголовки (здесь №1428)
4) Отключаем внешнюю фотоголовку (здесь №1428) от пульта БОИ-01 и размещаем ее в подходящем месте для измерений внешней освещенности.
5) Подключаем внутреннюю фотоголовку (здесь №1427) и подтверждаем ее выбор кнопкой «ОК»
6) Запустился режим измерений освещенности с внутренней фотоголовкой (здесь №1427). В верхней строке мигает напоминание «КЕО»
7) Проводим измерения естественной освещенности внутри помещения с внутренней фотоголовкой (здесь №1427)
8) ОБЯЗАТЕЛЬНО. Сохраняем результаты измерений в память! Нажимаем кнопку «■» и на пункте меню «Сохранить тчк.:1» подтверждаем запись в память нажатием на кнопку «ОК»
9) Повторяем измерения С СОХРАНЕНИЕМ(. ) результатов во всех необходимых точках.
10) Завершаем измерения КЕО. Для этого опять нажимаем 3-ю слева оранжевую кнопку «КЕО». Выбираем пункт «Заверш. измерение» и нажимаем кнопку «Ок»
11) В ответ на запрос «Подключите внешнюю ФГ:ХХХХ» (здесь №1428) отключаем внутреннюю фотоголовку (здесь №1427)
12) … и подключаем внешнюю отоголовку (здесь №1428). Автоматически запускается процесс считывания результатов измерения внешней освещенности
13) После считывания результатов измерения из внешней фотоголовки в меню кнопками стрелок выбираем пункт «Результаты» и нажимаем кнопку «Ок»
14) Далее представлен список результатов измерений по номерам внутренних тоголовок (здесь №1427). Выбираем нужный номер фотоголовки и нажимаем кнопку «ОК»
15) Далее появляется список всех сессий измерений, проведенных выбранной фотоголовкой (здесь №1427) с сортировкой по дате и времени проведения измерений. Выбираем интересующую нас сессию измерений и нажимаем кнопку «ОК»
16) Просматриваем результаты измерений. Листаем записи нажатием кнопок со стрелками
Зрительное восприятие играет ключевую роль для деятельности человека. Поэтому обеспечение требуемого уровня освещённости – одна из первостепенных архитектурных задач. Для её решения свет от источников (одного или нескольких) подводится к освещаемым пространствам и объектам. Если источник света – лучи солнца (прямые или рассеянные через облачный покров), такое освещение называется естественным.
В статье проводится краткий обзор естественного освещения и вопросов, связанных с ним: что такое естественное освещение, какие типы естественного освещения бывают, как оно нормируется, какие документы его регламентируют, от чего зависит, каковы особенности его использования и другие.
Естественное освещение – что это такое
К естественному освещению относят освещение помещений солнечными лучами (прямыми или рассеянными облачным покровом), проходящими в помещение через световые проёмы в конструкциях здания.
Главная особенность естественного освещения – зависимость от множества факторов, среди которых немало изменчивых. Освещённость одного и того же помещения естественным светом может существенно различаться даже в одно и то же время суток. Поэтому расчёт естественного освещения – сложная задача. Чаще всего она решается так, чтобы обеспечить необходимую освещённость в среднем, учитывая, что при недостатке освещённости включится дополнительное искусственное освещение.
Типы естественного освещения
Естественное освещение осуществляется наружным светом, проникающим внутрь здания. Его разделяют по тому, как это происходит. Поскольку свет может попадать в здание сверху или сбоку, естественное освещение делится на следующие виды.
Верхнее освещение
Внешний свет проникает в здание через фонари на крыше:
Другой вариант верхнего освещения – свет проникает в здание в местах перепада высот:
Боковое освещение
Комбинированное освещение
Комбинированное освещение – это одновременное использование верхнего и бокового освещения в любых сочетаниях:
В большинстве современных зданий используется один из типов естественного освещения. Исключения – сооружения, где отсутствие естественного света определяется технологическим процессом.
Иногда классификация естественного освещения проводится в зависимости от характера светового потока. Выделяют три вида:
Регламентирующие документы
Поскольку естественное освещение используется в большинстве современных зданий, перечислим нормативные акты, регламентирующие эту сферу.
В первую очередь это свод правил СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение» (вместо СНиП 23-05-95). В документе формулируются необходимые понятия, устанавливаются требования к разным видам освещения, в том числе к естественному.
Кроме того, существуют своды правил по проектированию и строительству, регламентирующие естественное освещение. Это свод СП 367.1325800.2017 «Здания жилые и общественные. Правила проектирования естественного и совмещённого освещения» и свод СП 419.1325800.2018 «Здания производственные. Правила проектирования естественного и совмещённого освещения».
В этих сводах устанавливаются нормируемые параметры освещения и приводятся методы их расчёта для помещений с боковой и верхней системами освещения.
Гигиенические требования к освещению регламентируются СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.
Существует несколько ГОСТов, относящихся к естественному освещению. Например, ГОСТ 24940-2016 «Здания и сооружения. Методы измерения освещённости» устанавливает методы определения минимальной, средней и цилиндрической освещённостей, коэффициента естественной освещённости (КЕО) и некоторых других величин.
Использование естественного света
Коэффициент естественной освещённости (КЕО)
Важнейшая особенность естественного освещения – непостоянная интенсивность. В зависимости от ситуации его уровень меняется в течение короткого времени. Поэтому для расчётов и нормирования естественного освещения используются не показатели светового потока, яркости и освещённости, а специальный коэффициент естественной освещённости (КЕО).
Коэффициент КЕО – отношение естественной освещённости в данной точке внутри помещения Ев к одновременному значению наружной горизонтальной освещённости Ен, создаваемой светом полностью открытого небосвода:
Коэффициент естественной освещённости показывает, сколько процентов наружного рассеянного света попадает в помещение.
Регламентирующие документы устанавливают минимальные значения КЕО в зависимости от вида работ и типа естественного освещения. Для ответственной деятельности, требующей хорошего освещения, нормативный КЕО – 6% (в случае верхней или комбинированной системы при условии минимального размера объекта зрительного различения 0,15 мм). Для жилых и общественных зданий с боковой системой естественного света при условии редкой необходимости различения мелких объектов нормативный КЕО – 0,1-0,5%.
Интересно! Из значения КЕО видно, что освещённость в помещении до 100 раз меньше освещённости снаружи. При этом человек хотя и видит разницу, воспринимает ее небольшой. Это результат действия приспособительных механизмов глаза. При недостатке освещения зрачок расширяется и сетчатка освещается сильнее, компенсируя ослабление светового потока. Поэтому человек чувствует себя комфортно, несмотря на значительно более низкую освещенность в помещении.
Среднегодовая интенсивность светового потока зависит от географической широты местности. Поэтому территория Российской Федерации разбита на пять зон светового климата, в каждой из которых есть подвиды:
Регламентируемый КЕО зависит от зоны светового климата. Чем севернее, тем регламентируемый КЕО больше. Это связано с тем, что в северных районах солнце находится ниже над горизонтом и степень наружной освещённости меньше. Значит, для обеспечения требуемой освещённости внутри здания количество света, проходящего сквозь световые проёмы, должно быть больше. Это и обуславливает более высокий КЕО для северных регионов.
Кроме того, сводом правил устанавливается точка расчёта КЕО. Для жилых помещений с двусторонним боковым освещением она находится в центре комнаты. Но, как правило, в большинстве жилых помещений окна только с одной стороны. В этом случае точка расчёта КЕО – в метре от стены, противоположной окну. Для жилых помещений с небольшим числом комнат (1-3) расчёт КЕО выполняется для одной комнаты. Если их больше, расчёт проводится для двух комнат, чтобы найти средний КЕО.
Фонари верхнего освещения
Проектирование освещения здания начинается с выбора системы освещения. На него влияет назначение и архитектура объекта, материалы, требования к теплопотерям, географическое местонахождение, расположение по отношению к соседним сооружениям и другие факторы.
Для промышленных зданий чаще всего используется верхнее освещение светоаэрационными и зенитными фонарями.
Светоаэрационные фонари – это специальные надстройки в здании, которые предназначены для обеспечения воздухообмена и освещения помещения.
Чаще всего такие фонари прямоугольной конструкции. Она практичнее в монтаже. Однако для обеспечения более высокого КЕО предпочтительнее использовать треугольные светоаэрационные фонари. Компромисс – фонари трапецеидальной формы.
У светоаэрационных фонарей большие тепловые потери. Применение таких систем естественного освещения оправдано только в помещениях с высоким внутренним тепловыделением или находящихся в южных регионах.
Зенитные фонари имеют меньшие теплопотери. Они предпочтительнее. Зенитные фонари всё чаще применяются не только для промышленных, но и для жилых помещений. Обзор разных типов и конструкций зенитных фонарей есть на нашем сайте в отдельной статье.
Окна бокового освещения
Для жилых помещений чаще всего используются боковые системы естественного освещения со стандартными оконными проёмами. Это объясняется практичностью и надёжностью такого решения. Кроме того, для систем бокового освещения существуют хорошо зарекомендовавшие себя стандартные требования, подходящие для большинства случаев.
Особенность систем бокового освещения – зависимость от расположения здания по отношению к соседним. При плотной застройке рядом с окнами могут создаваться глубокие тени окружающих зданий. Освещённость помещения боковым светом при этом снижается в несколько раз по отношению к освещённости одиноко стоящего здания. Это учитывается при строительстве.
Ещё одна особенность бокового освещения – зависимость от того, где находятся окна. В Российской Федерации солнце светит с юга. Поэтому для северных широт предпочтительно размещение окон на южной стороне зданий, чтобы более полно использовать солнечный свет. Для южных широт важнее слепящее действие солнечного света. Иногда приходится монтировать специальные светоотражающие козырьки над южными окнами, чтобы уменьшить слепящее влияние. Размещение окон на север, северо-запад и запад позволяет избежать этих проблем.
Светопропускающие материалы
Важнейший вопрос организации внешнего освещения – выбор светопропускающего материала. Традиционным является оконное стекло, производящееся методом растяжки или проката. Нередко оно подвергается специальной обработке – тонированию или нанесению особых покрытий. Также появились новые светопропускающие материалы с высокими шумо- и теплозащитными свойствами. За счет этого стало возможным остекление больших площадей фасадов, атриумов, оранжерей и садов. Нередко применяется ламинирование – получение многослойной конструкции из нескольких слоёв стекла и специальной поливиниловой плёнки. В частности, широко распространённый «триплекс» состоит из трёх слоёв – два стекла и плёнки между ними. Главное достоинство ламинированных стёкол – повышенная безопасность при разрушении. У плёнок, используемых при ламинировании, высокая степень прозрачности. Поэтому коэффициент пропускания ламинированного стекла почти столь же высок, как у неламинированного.
Ещё одна технология при организации обеспечения естественного освещения – стеклопакет. В нем два или несколько стёкол герметично соединены друг с другом так, чтобы между ними образовалось пространство, которое заполняется воздухом или специальными газами. Газы подбираются так, чтобы обеспечить повышенную тепло- или звукоизоляцию.
Нередко применяются органические стекла – плексиглас и поликарбонат. Эти материалы легкие в обработке, поэтому из них могут создаваться сложные конструкции остекления. Спорным вопросом остаются пожарные требования – органические стекла – горючие материалы. Но, по мнению ряда исследователей, именно быстрое разрушение зенитных фонарей из органического стекла способствует снижению температуры в помещении и препятствует распространению пожара.
Фотохромные стекла – перспективный материал, применение которого ограничивается высокой ценой. Главная особенность фотохромных стёкол – переменное светопропускание. Коэффициент их светопропускания характеризуется уровнем освещённости. Вечером и в пасмурную погоду фотохромное стекло пропускает максимальное количество света. В полдень под прямыми солнечными лучами светопропускание фотохромных стекол значительно снижается. Это позволяет ограничить слепящее действие солнца без применения козырьков и других конструкций.
Полезно! В последние десятилетия разработаны фотохромные стёкла с управляемым коэффициентом светопропускания. Они являются частью концепции «умного дома» и способны менять светопропускание по заранее заданным программам управления. Желаемая программа может задаваться как центральным управляющим компьютером, так и локально, иконками-пиктограммами на самом стекле с помощью сенсорного управления (подобно управлению на смартфонах или планшетах).
Заключение
Естественное освещение зданий и помещений широко используется в современной жизни. Для промышленных объектов чаще всего применяется верхнее естественное освещение. Для жилых помещений предпочтительнее боковое естественное освещение. Естественное освещение нормируется специальным коэффициентом естественной освещённости (КЕО). Оно реализуется с помощью фонарей или окон, имеющих светопропускающие поверхности из силикатного или органического стекла.
