Вы здесь

Динамически управляемая световая среда как неотъемлемый компонент экологической архитектурной среды

Версия для печати

УДК 721.0110

В статье анализируются вопросы биологического воздействия излучения ряда светодиодных и традиционных источ­ников света (ИС) с различным спектром излучения (коррелированной цветовой температурой Т). Понятие биологического воздействия связывается с меланопсинсодержащими рецепторами глазной сетчатки, сигналы от которых поступают в эпифиз и регулируют концентрацию гормона мелатонина в крови. Показано, что в зависимости от типа ИС и особенно­стей его спектра биологическое воздействие может меняться в широких пределах даже при одном и том же зрительном действии.

Приводятся рекомендации по применению светодиодов в системах декоративного наружного освещения зданий в ночное время, в качестве основного источника света в жилых домах, административных, медицинских, образовательных учреждениях, в музеях, магазинах, ресторанах и в других типах зданий.

Результаты, изложенные в данной работе, получены в рамках выполнения Государственного контракта с Министер­ством образования и науки Российской федерации № 12.527.12.5006 от 4 июня 2012 г. и договора о научно-техническом сотрудничестве между НТЦ микроэлектроники и БААРХ.

Введение. Гигиенические принципы формирования све­товой архитектурной среды включают оптимальное и пра­вильное использование естественного света и рациональное искусственное освещение, как закрытых помещений, так и территорий городской застройки. Большую часть времени житель современного города проводит в закрытых помещени­ях разного назначения, в которых ощущаются дефицит есте­ственного света, что и позволяет говорить об определенной степени денатурированности световой среды. Многоэтажная уплотненная городская застройка и загрязнение атмосферно­го воздуха городов уменьшают наружную освещенность бо­лее чем на 40%. Архитектура зданий жилой и общественной сферы приобретает новые черты: увеличивается этажность, изменяется геометрия планов, расширяются используемые площади и глубина помещений. Ограниченная прозрачность остекления светопроемов, их затеняемость соседними зда­ниями, растительными формами, солнцезащитными устрой­ствами, а зачастую несоответствие размеров окон глубине помещений приводят к дефициту естественного света в по­мещениях. Задержка естественного света остеклением све­топроемов составляет, в среднем, 45%. Загрязненные стекла задерживают 50-70% света. Затенение противостоящими зда­ниями, солнцезащитными устройствами, озеленением и пр. приводит к дополнительной потере естественного света. Ори­ентация окон на северные румбы горизонта также уменьшает освещенность и облученность помещений. Особо ощутима при этом потеря естественной ультрафиолетовой радиации — она ниже, чем при южной ориентации, в 40 раз. Еще более не­благоприятны условия световой среды в помещениях, полно­стью лишенных естественного света, номенклатура и число которых в современном городе весьма велики и продолжают увеличиваться, в частности, за счет освоения подземного го­ризонта города.

Недостаток естественного света и увеличение времени пребывания людей при искусственном освещении ухудша­ют условия работы зрительного аппарата человека и создают предпосылки для развития у населения синдрома “солнечно­го (или светового) голодания”, вызывающего различные забо­левания глаз, а по последним данным ведущего и к стрессо­вым ситуациям. Поэтому ухудшение качества световой среды отнесено к экологическим факторам, неблагоприятным для жизнедеятельности человека.

Методика эксперимента. В последние годы в связи с быстрым распространением светодиодных ИС (СД ИС) уси­лился интерес не только к техническим характеристикам (световая отдача, качество цветопередачи, Т, цена за 1 клм и др.), но и к медико-биологическим аспектам новых техно­логий освещения, базируемых на светодиодах (СД). При этом существенны вопросы как непосредственной опасности пора­жения зрительных органов излучением СД, так и возможные последствия для психофизиологического и физического здо­ровья людей длительного нахождения при освещении свето­диодами. Разумеется, тема «свет и здоровье» не нова, однако сейчас её актуальность усиливается по крайней мере тремя обстоятельствами:

  • люди проводят всё больше времени, включая светлую часть суток, при искусственном освещении, что обуслов­лено, в частности, расширяющимся строительством про­изводственных и офисных безоконных помещений;
  • новые СД ИС отличаются спектром излучения от тради­ционных «ламповых». Так, для наиболее распространён­ных сейчас белых СД с люминофорным преобразованием голубого излучения характерно наличие сильной голу­бой полосы с максимумом на длинах волн 450-460 нм и дефицит излучения в красной области, 630-750 нм. При использовании белых СД на основе принципа цветосме­шения СПБ-принцип) впервые в технике освещения реа­лизуется возможность динамичного управления их цвет­ностью излучения 1. Благодаря этому можно, в частности, имитировать суточные изменения естественного света или, наоборот, создавать специальную световую среду, активно влияющую на биологические процессы в орга­низме человека;
  • важные открытия в области физиологии световоспри­ятия, сделанные в последнее десятилетие, ведут к пере­смотру представлений о «правильном» освещении, в основном учитывающем пока что выполнение норм по освещённости.

Совокупное биологическое и зрительное воздействие све­та определяется множеством процессов, активно изучаемых и дискутируемых в последнее время. Данная работа посвящена одному из механизмов светового воздействия — каналу био­логических часов, синхронизирующему внутренние процес­сы в организме с состоянием световой среды.

По современным представлениям человеческий глаз име­ет два канала восприятия излучения:

зрительный канал, сенсорами для которого являются хо­рошо известные 3 типа колбочек (цветное дневное зрение) и палочки («серое» сумеречное зрение);

открытый сравнительно недавно незрительный (так на­зываемый, биологический) канал на основе меланопсинсо- держащих ганглиозных клеток сетчатки, сигналы от которых поступают непосредственно в эпифиз — нейроэндокринный орган, регулирующий секрецию гормона мелатонина в кровь. В простейшем представлении биологическое действие за­ключается в том, что сильное освещение подавляет секрецию мелатонина, вызывая состояние активности, а слабая осве­щённость или её отсутствие способствуют выработке мелато­нина, приводя к состоянию расслабления и сна. Для примера, разница в концентрации мелатонина в крови спящего и бодр­ствующего ребёнка достигает 40 крат.

Отметим, что канал биологических часов в том или ином виде существует у всех живых организмов и является след­ствием длительной эволюции в условиях суточной циклично­сти солнечного освещения. Последние медико-биологические исследования подтверждают, что отклонения от естествен­ных суточных колебаний содержания мелатонина в крови, сложившихся в ходе биологической эволюции, не исчерпываются нарушениями психического состояния (бессонница, депрессия, тревога, но, накапливаясь в течение длительного времени, ведут к тяжёлым последствиям для общего здоровья человека: преждевременное старение, потеря репродуктивной функции, развитие рака груди и др.

1 В статье [3] это качество названо «smart light».

В этой связи заметный интерес представляет исследова­ние различных искусственных ИС с точки зрения биологиче­ского действия, а именно оценка их влияния на концентрацию мелатонина в крови при одном и том же зрительном эффекте (Т и освещённости). На сегодня такое исследование может быть проведено без участия «медицинской составляющей», опираясь на давно известную ФОССЭ для дневного зрения V(X) и сравнительно недавно установленный спектр биологи­ческого (подавление секреции мелатонина) действия B(X).

Как видно из таблицы, заметно выделяются степенью биологической активности «по мелатонину», до 230310%, хо­лодно-белые СД ИС с Т > 6000 K (интересно, что такие же ИС оказывают и наибольшее влияние на электроэнцефалограмму головного мозга). Для ИС с Т =3200-4500 К (нейтрально-бе­лые) характерны примерно в 1,2-1,5 раза большие BioEq, чем у ЛН общего пользования. Наконец, для СД-ламп тёпло-белого света, синтезируемого по принципу цветосмешения, значения BioEq даже меньше, чем у ЛН.

Полученные результаты, коррелируют с данными работы на близкую тему, но в то же время мнения о реальной опас­ности освещения, «перегруженного» голубой компонентой, заметно разнятся. Кроме того, на взгляд некоторых специ­алистов, цитируемых в обзоре, освещение белыми люмино- форными СД даёт пятикратное снижение уровня мелатонина в крови по сравнению с освещением НЛВД, и следует вводить тотальный запрет на вечерненочное освещение с использова­нием ИС с заметной долей излучения с длинами волн короче 540 нм. Вместе с тем другие исследователи подчеркивают, что важны не только спектральные характеристики ИС, но и длительность освещения. Так, в том же обзоре приводятся данные, что час пребывания в условиях освещения холодно­белыми СД снижает содержание мелатонина в крови всего лишь на 3-8%.

Основываясь на данных исследованиях можно сделать не­которые выводы и предложения по применению светоидных источников света (ИС) с различным спектром излучения в зданиях различного назначения.

Музеи и выставки. Музейное освещение по праву счита­ется самым сложным из всех типов освещения архитектурной среды. Освещение экспозиции, обустройство которой раз­рабатывается индивидуально, становится непростой творче­ской задачей для архитекторов, дизайнеров, светотехников,

искусствоведов. Авторы должны очень бережно и корректно противопоставить или подчинить в архитектуре экстерьера и интерьеров хрупкие и монументальные объекты экспози­ции, дневной свет и искусственное освещение, “холодные” и “теплые”, гладкие и структурированные материалы, Но как бы ни были удачны композиции выставочных интерьеров и

подбор экспонатов, они не будут произ­водить нужного впечатления, пока свет не станет полноправным компонентом художественного оформления выставки.

Естественный дневной свет, хотя и обладает идеальной колористической ха­рактеристикой и при больших светопро­емах обеспечивает достаточно высокий уровень общей освещенности интерьера, все более отходит на второй план в каче­стве источника освещения экспозиции. Дневной свет изменчив, зависит от вре­мени года, погоды, его интенсивность за­метно меняется в течение дня, в зимние дни он не обеспечивает освещение экспо­зиции в вечерние часы работы выставки. Солнечный свет разрушительно действу­ет на старинные полотна, поэтому ос­вещать галерею или выставочный зал с произведениями живописи нужно только с помощью искусственного света. Толь­ко используя искусственный свет можно организовывать представление экспози­ции по задуманному дизайнерскому сце­нарию как театрализованное действие, влиять на настроение посетителей, соз­давать атмосферу эмоциональной напря­женности, используя светодинамические приемы.

Несмотря на то, что одной из главных задач освещения выставочных помещений является обеспечение благопри­ятных условий восприятия экспонатов, следует помнить об органической связи освещения экспозиции с архитектурой сооружения и интерьера выставки. Разделы выставки могут иметь различное световое и цветовое оформление. Свет ори­ентирует посетителя, акцентирует главные экспонаты. При­емы освещения зон концентрации внимания на экспонатах существенно отличаются от зон отдыха и общего обзора вы­ставки. Интерьер залов отображается общим светом весьма сдержанно, визуально оставаясь на заднем плане.

При разработке проекта освещения экспозиции решает­ся комплекс важных задач. Во-первых, следует максималь­но качественно представить достоверность культурной или исторической ценности (форму, фактуру, оттенок, материал изготовления), а с другой, устранить в поле зрения человека при восприятии объекта экспозиции вероятные негативные факторы — блики, ослепляющий свет, контрастные перехо­ды. Во-вторых, необходимо обеспечить безопасность и со­хранность всех экспонатов. Сохранность представляемых в музее экспонатов обуславливается соблюдением верхних гра­ниц допускаемых норм освещения,, в отличие, например, от учебных заведений, больниц и других типов зданий, где нор­мируются нижние нормы освещенности. Например, для тка­ней, бумаги и акварельных красок уровень освещенности не может превышать 50 люкс, для масляной живописи 150 люкс, для драгоценных металлов, ювелирных украшений и камней ограничение составляет 500 люкс. Помимо этого, необходимо свести к минимуму или полностью исключить наличие уль­трафиолетового и инфракрасного излучений. Ультрафиоле­товое излучение разрушительно влияет на произведения ис­кусства, под его действием нарушаются и могут распадаться молекулярные связи, а инфракрасное излучение может спо­собствовать внешнему устареванию материалов и ускорять все химические реакции через рост температурного режима. Более того, вредность для экспонатов ультрафиолетового из­лучения увеличивается оттого, что его лучи имеют свойство накапливаться (аккумулятивный эффект).

Значения биологического эквивалента BioEq для всех типов источников света, участвовавших в эксперименте

1 ип источника

Визуальное

восприятие

Биологический

эквивалент

Примечание: рекомендации к применению

Ф, лм

Тц K

Ra

BioEq, %

 

ЛН

100

2800

 

100

Условно принято за «эталон» Bio. Eq=100%

КЛЛ

100

2860

80

83

Безопасно

4350

79

158

Нежелательно

НЛВД

100

-

-

52

Безопасно

СД-лампы с люмино­фором

100

2698

81

87

Безопасно

3198

88

144

Нежелательно

6379

73

231

Опасно

СД-лампы RGBA

100

2500

91

74

Безопасно

3200

93

ТТ5

Безопасно

4500

93

168

Нежелательно

6500

93

206

Опасно

10000

94

232

Опасно

СД-лампы RGBWc

100

1800

54

56

Безопасно

2500

57

83

Безопасно

4500

73

180

Нежелательно

6500

88

247

Опасно

10000

86

309

Опасно

Угол падения прямого света на плоские экспонаты (кар­тины, плакаты, гравюры, ткани и т. п.) при расположении их на стенах помещения или вертикальных стендах назначают в пределах от 45° до 75° по отношению к горизонтали. При углах, больших 75°, на экспонатах создаются тени (от рамок и фактуры), искажающие облик экспонатов; при углах менее 45° отблески от экспонатов с блестящей фактурой будут попадать в глаза посетителей. Угол падения прямого света на объемные экспонаты выбирают в пределах от 30° до 50°; такое направ­ление падения света в наилучшей степени выявляет форму и детали объемных экспонатов.

Главная задача освещения выставочного зала - это пра­вильная подсветка экспонатов. При проектировании освеще­ния нужно исключить явление слепимости, когда прямой или отраженный зеркальной поверхностью луч от источника све­та попадает в глаза. Для подсвета должна применяться специ­альная осветительная арматура, которую размещают, как пра­вило, скрыто от посетителей за подвесными потолками или встраивают в мебель или экспозиционное оборудование.

Очень высокие требования предъявляются при освеще­нии экспозиции к светопередаче, поэтому чрезвычайно важ­ное значение имеет выбор ламп. Искусственное освещение необходимо осуществлять преимущественно источниками света, излучение которых по спектру приближается к дневно­му. Применение прогрессивных светодиодных осветительных систем в экспозиционных залах музеев и выставок отвечает основным требованиям, предъявляемым к освещению экспо­натов, и открывает новые технические и художественные воз­можности в показе экспозиции.

Светодиоды не содержат длины волн, соответствующие инфракрасному или ультрафиолетовому диапазону, поэтому являются удачным решением для освещения экспозиционных залов. Как известно, светодиоды потребляют электроэнергию в совершенно небольших размерах, что дает возможность хо­рошо освещать крупные объекты и большие площади. Све­тодиоды не содержат ртуть, как люминисцентные лампы, и поэтому не причинят ни малейшего вреда экспонируемым объектам.

С помощью светодиодов можно организовать разнообраз­ные приемы подсветки объекта. Полотна без рамы нуждаются в подсветке с разных сторон - в этом случае установка свето­диодной ленты будет наилучшим решением. Большие полот­на обычно освещаются с удаленного расстояния - светильни­ки при этом крепятся сверху и предусматривают изменение угла подсветки таким образом, чтобы на картине не возника­ло бликов и теней. При подсветке фотографий главное не до­пускать появление бликов и желательно иметь возможность регулировать яркость света. Светодиодная лента позволяет организовать подсветку фотографий оптимальным способом. Лента предусматривает управление мощностью светодиодов, обеспечивая стабильный световой поток нужной яркости для конкретного объекта.

Музеи и выставки нуждаются в уважительном отноше­нии к освещению, сохраняющем яркость красок на холстах и оберегающем экспонаты от разрушения, и применение свето­диодного освещении здесь оптимально.

Офисы. Современные планировочные решения офисных зданий, характеризующиеся устройством большезальных рабочих помещений, что ухудшает естественную световую среду для работающих, так как в течение всего рабочего дня используется система совмещенного освещения. Некаче­ственное офисное освещение приводит к снижению произво­дительности труда на 30%, для компании это означает потерю 1/3 прибыли. Соблюдение достаточного уровня освещенно­сти важно для производственного процесса и для психоло­гического комфорта работников. Наибольшая освещенность (600 лк) требуется для освещения офисов, где производятся работы, связанные с графическим дизайном, черчением. Чуть меньше - 500 лк - требуется для освещения кабинетов, работа в которых связана с напряженными зрительными работами (чтение, обработка данных, письмо).

Самый распространенный источник света для офисных помещений на сегодня — люминисцентная лампа. Эти лампы, конечно, справляются со своей основной задачей — создают освещенность, регламентируемую нормативами, но при этом у них очень невысокий индекс цветопередачи (50-70), в их све­те все выглядит бледно и не очень натурально. Еще один не­достаток: человек периферийным зрением улавливает пульса­цию светового потока таких ламп. Применение светодиодного освещения для офисов позволяюе сэкономить электроэнер­гию и создает комфортные условия труда для сотрудников,. Их преимущество состоит в максимально приближенном све­те к натуральному световому потоку, отсутствии мерцания, утомляющего глаза, большая четкость освещаемых объектов. В офисных помещениях требуется обеспечение хорошей цве­топередачи, желательно с Ra выше 90. При решении освеще­ния следует исключить эффект мерцания. Даже если сотруд­ник не замечает мерцание, его наличие со временем приводит к психологическому дискомфорту, а затем и к серьёзным пси­хическим проблемам. Офисные светодиодные светильни­ки значительно уменьшают расходы на кондиционирование помещений, поскольку они не излучают направленно-тепло­вой энергии. Большим плюсом таких светильников является также большой срок эксплуатации - до 70 000 часов, а также легкость монтажа. И, наконец, - это их полная экологическая безопасность.

Современные формы организации бизнеса, культивирую­щие практику многопользовательских рабочих мест, «блуж­дающего» персонала и размещения большого числа людей на т.н. «открытых пространствах» (open space), делают индиви­дуальный подход к освещению особенно актуальным. В офи­сах нового поколения, оснащенных осветительными система­ми персонального пользования, люди могут самостоятельно управлять освещением, настраивая его в соответствии со сво­ими предпочтениями, настроением и рабочими задачами. Та­кое гибкое и динамичное освещение позволяет людям в пол­ной мере реализовать свой трудовой и творческий потенциал.

Самые актуальные тенденции офисного освещения на се­годняшний день — это управление светом и активный свет. Управление светом подразумевает возможность настраива­ния различных световых сцен в зависимости от конкретной ситуации, например, времени суток или характера работы сотрудников. Активный свет представляет собой систему ос­вещения, при которой освещение автоматически меняется в течение дня в зависимости от погоды, времени суток и других факторов, влияющих на интенсивность света. Специальные датчики фиксируют изменение внешней освещённости и в со­ответствии с этим дают сигнал о необходимости изменения освещения внутри помещения. При этом меняются и интен­сивность, и цветность света.

Торговые здания. Главная задача искусственного освеще­ния торговых площадей — создать благоприятные визуаль­ные и психологические условия для покупателей и продавцов, «вести» покупателя по магазину, ориентируя в пространстве товаров, выгодно представлять покупателю товар.

В магазинах, как правило, используется как естественное, так и искусственное освещение. Естественное освещение используют в светлое время суток для торгового зала не­большой глубины при соблюдении геометрического свето­вого коэффициента (соотношение площади окон к площади пола) не более 1:8.

Для освещения торговых ширококорпусных объектов, а также освещения торговых залов в темное время суток приме­няется искусственное освещение с использованием электро­ламп накаливания и ламп люминесцентного излучения — на­триевых и ртутных. Уровень освещенности в пределах норм достигается системой общего, местного и комбинированного освещения. По белорусским нормам общий уровень освещен­ности в торговых залах должен быть менее: в супермаркетах — 500 лк, продовольственных магазинов - 400 лк, посудных, мебельных магазинов - 200 лк (этот параметр замеряется на расстоянии 0,8 м от пола). При недостаточной освещенности торгового пространства зрение покупателей будет постоянно напряжено, слишком большое количество света также может привести к отрицательному эффекту. Некоторые коммерче­ские предприятия, исходя из собственной концепции оформ­ления магазинов и вне зависимости от месторасположения объектов, делают освещение торгового пространства очень ярким: до 2500-3000 лк.

Добиться необходимого уровня освещенности можно различными способами. Наиболее простой вариант - равно­мерный общий свет. Более ярко в этом случае, как правило, освещается только расчетно-кассовая зона. Такой подход ха­рактерен для продовольственных сетей и крупноформатных магазинов, занимающих большие площади (например, гипер­маркетов), для которых на первый план выходят затраты на электроэнергию. Более интересное решение заключается в

сочетании общего и местного акцентного освещения, когда часть светильников создает равномерный световой фон, на котором с помощью локальной подсветки более яркими све­товыми пятнами выделяются определенные функциональ­ные зоны торгового зала. Многоуровневый свет характерен в первую очередь для магазинов непродовольственного фор­мата. Как правило, дополнительно освещаются пристенное и островное оборудование, касса и, конечно же, витрины и при­мерочные

Популярность светодиодного освещения для торговых помещений растет с каждым днем, потому что имеет много преимуществ, по сравнению с традиционными галогенными, люминесцентными лампами и лампами накаливания. Приме­няя светодиодное торговое освещение, можно в несколько раз сократить расходы электроэнергии, поэтому такая подсветка считается наиболее экономичной. Подобные светильники вы­деляют намного меньше тепла, что оказывает благоприятное влияние на режим кондиционирования помещения и способ­ствует лучшему самочувствию посетителей и работающего персонала. Уникальные характеристики светодиодного ярко­го и направленного света дают простор фантазии дизайнеров, а интересное сочетание оттенков способно впечатлить требо­вательных клиентов изысками витринного оформления. Зна­чение индекса цветопередачи светодиодов в диапазоне 90-100 требуется в магазинах по продаже тканей и произведений искусства. Светодиоды не излучают вредных ультрафиоле­товых лучей, разрушающих материалы и обесцвечивающих краски, что делает их идеальным для установки в витринах магазинов. В ювелирных магазинах светодиодные светиль­ники помогут не только осветить ювелирные изделия, но и представить драгоценные камни в сверкающем многоцветье переливов.

Подсветка витрин должна привлекать внимание по­купателей и быть особенно эффектной. У специалистов по световому оформлению витрин имеется большой выбор све­товых решений: от высокомощных ламп Spot для под­светки манекенов до светодиодных ламп LED с особой тех­нологией постоянной смены цветов. Таким образом, витрина подсвечивается каждый раз по-новому, что является удачным для показа приходящих на смену модных тенденций и про­ведения рекламных акций. Витрины многоярусные получат превосходное освещение с помощью светодиодных лент, ко­торые не будут загораживать обзор выставленных товаров. Витрины, в которых выставлены скоропортящиеся продукты, при освещении с помощью светодиодов позволят сохранить их свежесть на указанное время хранения без каких бы то ни было искажений. Кроме того, холодильные витрины будут от­лично освещены светодиодными лампами или лентами, так как они практически не чувствительны к низким температу­рам.

Однако, следует отметить, что как бы ни были удачны композиции товарной выкладки и подбор выставленных то­варов, они не будут производить нужного впечатления, пока свет не станет компонентом оформления интерьера магазина в целом..

Школы. Как показывает практика, существует взаимо­зависимость между успешной учебой, состоянием здоровья школьников и состоянием окружающей среды в школе, поэто­му создание хороших условия для обучения — это инвести­ции в будущее. В 2011 году были проведены исследования в школе с участием детей разного возраста. Дети, занимавши­еся в классах со светодиодными светильниками, за 2 месяца в конце года показали в 80 % случаев увеличение остроты зрения!. Однако степень угрозы передозировки облучением холодно-белым светом люминофорных светодиодов оста­ется предметом активных дискуссий и требует дальнейших медико-биологических исследований для их использования в учреждениях для детей. Поэтому в нормативные документы по проектированию образовательных учреждений рекомен­дации по светодиодному освещению пока еще не вошли. Но значительные преимущества их перед другими источниками света делают проблему актуальной и диктуют необходимость проведения дальнейших исследований в области освещения учебных помещений.

Освещение школьных зданий имеет большое значение для правильной организации учебного процесса, создания комфортных условий для выполнения сложных зрительных задач, а также в деле эффективного использования электро­энергии, расходуемой на освещение. Однако наиболее важ­ным при этом является вопрос гигиены зрения, поскольку в России и в Беларуси сложилось крайне неблагоприятное по­ложение с состоянием зрения детей и юношества. Известны статистические данные, в соответствии с которыми 22-25 % молодых людей заканчивают школу с дефектами зрения, при этом патология возрастает за период обучения в 2,4-2,5 раза. Ещё в 1870 году Ф.Ф. Эрисман доказал, что развитие близо­рукости школьников является следствием систематического напряжения органа зрения при недостаточной освещенности. Для улучшения естественного освещения в пасмурные дни и во время занятий второй смены школьные здания оборуду­ются источниками искусственного света. Обследования со­стояния освещения школ, проводимые в России в начале 80-х годов прошлого века, затем в начале этого века показали, что нормы освещения не выполняются и наполовину и, в целом, прослеживается даже тенденция ухудшения условий освеще­ния школ. Так, даже в обследованных школах Москвы осве­щенность на досках составляет 130-140 лк при норме 500 лк, в классах на рабочих местах освещенность составляет от 50-100 лк до 250—260 лк при норме 400 лк. Большинство школ, ос­вещенных устаревшими люминесцентными лампами, имеют уровень пульсации светового потока в 2,5-3 раза превыша­ющий максимально допустимый. Таким образом, возникает серьезная необходимость обеспечить правильное освещение школ, которое означает соблюдение основных требований к освещению при применении новых современных светотехно­логий.

В настоящее время для искусственного освещения в шко­лах, как правило, применяются люминесцентные лампы, на недостатки использования которых было указано выше. В ос­новных помещениях зданий школ следует применять систему общего освещения. Исключением является классная доска, для освещения которой необходимо устанавливать специальные светильники. Комбинированную систему освещения следует применять в кабинетах информатики и вычислительной техни­ки, в мастерских (например, по обработке металлов древеси­ны). Для того чтобы искусственное освещение не способство­вало снижению работоспособности и не ухудшало зрительных функций учащихся, оно должно отвечать целому ряду гигие­нических требований: достаточный уровень освещенности, равномерное распределение света по всей площади помещения и яркостных контрастов в помещении, отсутствии прямой и от­раженной блескости. Основной характеристикой освещения яв­ляется освещенность на рабочей поверхности, причем, соглас­но отечественным документам — минимальная освещенность. Мешающим зрению побочным действием являются прямая и отраженная блескость, возникающая за счет большого контра­ста между очень светлыми и очень темными поверхностями или при взгляде на светящиеся предметы.

Для обеспечения психофизиологического комфорта в по­мещениях выбор источников света осуществляется по их цве­товым характеристикам: цветовой температуре Тц и индексу цветопередачи Rа. Для классов, помещений, где дети общают­ся между собой (столовые, игровые комнаты, спортзалы) и где очень важно правильное восприятие лица и рук, рекомендова­ны источники света с Т = 3000-4500 К (тепло-белые и белые) при индексе цветопередачи Rа> 80. В кабинетах рисования следует применять источники света с Т не менее 5000 К.

Важное требование к организации освещения в школах — ограничение пульсации светового потока. Не восприни­маемая зрительно, пульсация отрицательно влияет на био­логическую активность мозга. Может появиться напряжение в глазах, усталость и головная боль. Количественной харак­теристикой пульсации принят коэффициент пульсации, зна­чение которого для большинства школьных помещений не должно превышать 10%, а в помещениях, где учащиеся ра­ботают с компьютерами — 5%. Даже при использовании лю- минисцентных ламп последнего поколения или светодиодов есть опасность невыполнения требований по качественным параметрам, нужно применять качественные оптические рас­сеиватели или отражатели.

На правильное распределение яркости на деке парты и классной доске влияет и распределение яркости по помеще­нию, определяемое коэффициентами отражения, фактурой и цветом поверхностей потолка, стен, парт, пола.

Повышение энергоэффективности осветительных уста­новок школ при улучшении экологической обстановки воз­можно при использовании современных источников света и светильников, а также систем управления освещением. В классных комнатах обычно много дневного света. Для сниже­ния энергопотребления следует использовать системы управ­ления освещением, чаще всего это светильники с датчиками освещенности, которые позволяют включать светильники и регулировать поток света в зависимости от удаленности от окон и уровня естественной освещенности. Системы управ­ления освещением с датчиками освещенности, автоматически изменяющие долю искусственного света в зависимости от уровня естественного, создают большой дополнительный по­тенциал экономии для школ. Ученые пришли к выводу, что светодиодное освещение в образовательных учреждениях имеет право на жизнь, необходимо лишь законодательно за­крепить его.

Жилые дома. Гигиенические принципы формирования внутрижилищной среды включают оптимальное и правиль­ное использование естественного света, инсоляции и искус­ственного освещения. Однако обеспечение здоровой световой среды в жилище населением зачастую недооценивается. Окна чрезмерно занавешиваются шторами, заставляются высоки­ми растениями, затеняются близко посаженными деревьями. До 50% ультрафиолетовых лучей задерживается загрязнен­ным стеклом. Широко распространенным в искусственном освещении жилища лампам накаливания и люминесцентным газоразрядным лампам присущи неблагоприятные свойства, отсутствующие у естественного света (монотонность излуче­ния, пульсирующий световой поток, линейчатый спектр из­лучения, дефицит ультрафиолетовой составляющей и др.).

Основные гигиенические требования к освещению жи­лища заключаются в том, что света должно быть достаточно, освещение должно соответствовать назначению помещения, быть регулируемым и безопасным, не оказывать слепящего и вредного воздействия на человека и на внутреннюю среду помещения.

Немаловажное значение имеет и рациональное, с гиги­енической точки зрения, искусственное освещение поме­щений жилого дома. Средний уровень общей освещенно­сти в жилых помещениях должен быть не менее 150 лк при совместном действии всех светильников, установленных в помещении, кроме настольных. Еще некоторое время на­зад наиболее часто используемым осветительным прибором считалась люстра, размещенная посередине потолка. При таком способе не все участки комнаты одинаково освеща­лись. Лампы предыдущего поколения сегодня заменяет све­тодиодное освещение. Светодиодные устройства — это не обычная люстра (хотя существует и светодиодная люстра), это целая система из маленьких, ярких лампочек. Именно поэтому такие конструкции предназначены для многофунк­ционального использования в интерьерах жилых помеще­ний, они должны подбираться не только с учетом индиви­дуальных пожеланий, но и с учетом размеров помещений, их функционального зонирования и решения отдельных зон. Применение светодиодных технологий в освещении жилого дома или квартиры дает ряд преимуществ: благоприятное и безопасное для человека качество света, хорошая цветопере­дача и повышенная яркость при низком энергопотреблении, возможность создать креативное освещение интерьера ком­наты, придавая неповторимость и индивидуальность жило­му помещению.

Важное качество светодиодного освещения - визуально­психологическая корректировка размеров комнат. Наилуч­шим вариантом освещения больших комнат является контур­ная подсветка или многоуровневые подвесы. В помещениях средних размеров рекомендуется применять подвесные кон­струкции или располагать светодиоды в виде различных гео­метрических фигур. Маленькие комнаты необходимо визу­ально расширять. Это легко удается с помощью светодиодных лент, используемых в качестве контурного освещения.

Сегодня дизайнеры практикуют освещение комнаты све­тодиодной лентой. Это наиболее эффектный и впечатляющий метод. Чаще всего светодиодная лента используется как под­светка. С ее помощью можно видоизменить натяжной потолок или же мебель. Сейчас достаточно популярной считается идея «звездного неба». Используя светодиоды, можно подчеркнуть карниз. Пожалуй, самый инновационный подход к освеще­нию квартиры - это обои со светодиодами.

Если в комнате много растений, то из них можно сделать живой уголок и украсить светодиодной лентой. Декоративная подсветка цветов и растений на основе светодиодов не раз­рушает температурный режим, соблюдаемый в озелененных зонах квартиры. Очень низкий уровень нагреваемости свето­диодов даёт возможность располагать источники освещения достаточно близко к растениям, что позволяет сформировать единый световой ряд в квартире.

В последнее время остро стоит вопрос об экономии элек­троэнергии, режим ее экономии распространяется и на жили­ще. Экономии электроэнергии в быту необходимо добиваться не ухудшением условий освещения, а борьбой с нерациональ­ным расходованием электричества и путем максимального использования естественного света.

Заключение

Наши исследования показывают, что современные ИС, применяемые для наружного и внутреннего освещения, могут заметно, до 6 крат, различаться по BioEq генерируемого ими света в зависимости от их типа и Т. Особенно высокие BioEq присущи ИС, содержащим люминофорные СД холодно-бело­го света (с Т >6000 K). Освещение таким светом потенциально опасно нарушением норм концентрации мелатонина в крови, что, в свою очередь, ведёт к ряду быстро или медленно развивающихся заболеваний. Реальная степень угрозы пере­дозировки облучением холоднобелым светом люминофор- ных СД остаётся предметом активных дискуссий и требует дальнейших медикобиологических исследований. Однако и сейчас, до получения общепризнанных медицинских выводов по указанной проблеме, следует проявлять предусмотритель­ность и осторожность в выборе характера освещения и, по крайней мере, ограничивать применение СД холодно-белого света в детских и лечебных учреждениях, а также при работе в вечернее и ночное время.

На наш взгляд, главная перспектива создания здоровой световой среды связана с новыми технологиями освещения, базируемыми на СД ИС, меняющих свой спектр (цветность, TJ в течение суток: более тёплые тона — утром и вечером, а более холодные — в середине дня. Одним из подтверждений продвижения по этому пути служит недавнее сообщение ком­пании Philips о благотворном влиянии такого освещения на пациентов кардиологического отделения медицинского цен­тра Маастрихтского университета.

Поступила в редакцию 11.02.2013 г.


comments powered by HyperComments
Читайте также
23.07.2003 / просмотров: 21 740
Давайте попутешествуем во времени, «пробежимся» по разным уголкам Земли и пристально вглядимся в свои родные места, полюбуемся и восхитимся...
06.09.2004 / просмотров: 6 395
Беларусь богата великолепными пейзажами и развитыми историческими традициями садово-парковой архитектуры, что является прекрасной основой для...
06.09.2004 / просмотров: 14 180
180 лет назад началось строительство выдающегося памятника технической культуры Европы ХIХ в. — Августовского канала, названного так по имени...