3. Wymagania oświetleniowe

(określone  PN-EN 12464-1:2004 Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach).

      Zapewnienie właściwego oświetlenia pomieszczeń i stanowisk pracy jest obowiązkiem każdego pracodawcy. Zgodnie z art. 207 § 2 Kodeksu pracy, pracodawca jest zobowiązany chronić zdrowie i życie pracowników przez zapewnienie bezpiecznych i higienicznych warunków pracy, przy odpowiednim wykorzystaniu osiągnięć nauki i techniki.

      W § 26 rozporządzenia  Ministra Pracy i Polityki Socjalnej  w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy określono wymaganie: " w pomieszczeniach pracy należy zapewnić oświetlenie elektryczne o parametrach zgodnych z Polskimi Normami".

      Norma PN-EN 12464-1 określa wymagania jakościowe i ilościowe dotyczące pomieszczeń i stanowisk pracy wewnątrz budynków.

      Zawiera również zalecenia dotyczące dobrej praktyki oświetleniowej i podaje kryteria niezbędne przy projektowaniu oświetlenia, jak np: otoczenie świetlne, rozkład luminancji, natężenie oświetlenia, olśnienie, oświetlenie kierunkowe, aspekty barwne, migotanie strumienia świetlnego i efekt stroboskopowy, współczynnik utrzymania oraz względy energetyczne.

      Przestawiono także zagadnienia związane z oświetleniem stanowisk pracy z monitorami ekranowymi, wymagania szczegółowe dla wnętrz oraz zadań i czynności wzrokowych odnośnie wartości: użytecznego natężenia oświetlenia, ujednoliconego wskaźnika olśnienia (UGR) i wskaźnika oddawania barw (Ra).

Przykładowa Tablica z wymaganiami oświetleniowymi na stanowiskach pracy,

na których wykonuje się działalność przemysłową i rzemieślniczą

3.1 Terminy i definicje

      W normie europejskiej stosuje się terminy i definicje podane w EN 12665:2002 oraz takie, które mogą być nie podane w PN-90/E-01005 Technika świetlna. Terminologia.

a) zadanie wzrokowe: zbiór podstawowych elementów wzrokowych wykonywanej pracy, jak:

    wielkość struktury, jej luminancja, kontrast z tłem  i czas trwania,

b) pole zadania: część pola w miejscu pracy, gdzie wykonywane jest zadanie wzrokowe.

    W miejscach, dla których wielkość i/lub położenie pola zadania jest nieznane, jako pole zadania

    należy uznać pole, gdzie zadanie może być wykonywane,

c) pole bezpośredniego otoczenia: pas o szerokości co najmniej 0,5 m otaczający pole zadania,

    występujący w polu widzenia,

d) eksploatacyjne natężenie oświetlenia (Ēm): wartość, od której nie może być mniejsza wartość

   średniego natężenia oświetlenia, na określonej powierzchni. Jest to średnie natężenie oświetlenia

   zalecane do utrzymywania podczas użytkowania oświetlenia,

e) kąt ochrony: kąt między poziomą płaszczyzną i pierwszą linią wzroku, przy której świecące

   części lamp w oprawie oświetleniowej są bezpośrednio widoczne,

f) urządzenie z monitorem ekranowym (DSE): alfanumeryczne lub graficzne monitory ekranowe,

   niezależnie od zastosowanego sposobu wyświetlania [90/270/EWG],

g) równomierność oświetlenia: stosunek minimalnego natężenia oświetlenia do średniego

    natężenia oświetlenia na powierzchni  (patrz także lEC 60050-845 / ClE 17.4: 845-09-58

    Równomierność oświetlenia).

4. Kryteria projektowania oświetlenia

4.1. Otoczenie świetlne

      W celu zapewnienia dobrego oświetlenia ważne jest, aby poza zapewnieniem wymaganego poziomu natężenia oświetlenia zaspokojone były jednocześnie podstawowe potrzeby człowieka. Dla dobrej praktyki oświetlenia istotne jest, aby obok wymaganych poziomów natężenia oświetlenia, spełnione były inne jakościowe i ilościowe potrzeby człowieka jak:

     a) wygoda widzenia, przy której pracownicy mają dobre samopoczucie;

     b) wydolność wzrokowa, przy której pracownicy są w stanie wykonywać zadania wzrokowe,

         nawet w trudnych warunkach i w wydłużonym czasie oraz

     c) bezpieczeństwo.

4.2. Rozkład luminancji

      Luminancję powierzchni można określić za pomocą jej współczynnika odbicia i natężenia oświetlenia na tej powierzchni. Rozkład luminancji w polu widzenia wpływa na poziom adaptacji wzroku i tym samym na widzialność zadania.

Właściwie dobrana (zrównoważona) luminancja adaptacji jest niezbędna dla wzrostu:

     —         ostrości widzenia,

     —         czułości kontrastowej (rozróżnianie małych względnych różnic luminancji),

     —         sprawności funkcji ocznych (takich jak akomodacja, konwergencja, zwężanie źrenic,

                 ruchy).

Rozkład luminancji w polu widzenia wpływa również na wygodę widzenia. Aby ją zapewnić, zalecane jest unikanie:

     —         zbyt wysokich luminancji, które mogą powodować wzrost olśnienia,

     —         zbyt wysokich kontrastów luminancji, które mogą powodować zmęczenie ze względu  na

                 ciągłą readaptację wzroku,

     —         zbyt niskich luminancji i zbyt niskich kontrastów luminancji, przy których tworzy się

                 monotonne  i nie stymulujące środowisko pracy.

      W PN-HD 12464-1 przyjęto, że wymagane natężenie oświetlenia w celu dostrzeżenia rysów ludzkiej twarzy w normalnych warunkach oświetleniowych, powinny być nie mniejsze niż 20 lx. Jest to najniższa wartość w zalecanej skali stopniowania natężeń oświetlenia: 20—30—50—75— 100— 150—200—300— 500— 750— 1000— 1500—2000—3000— 5000

      Zastosowana krotność tej skali, o wartości około 1,5, przedstawia najmniejsza istotną różnicę w subiektywnym poziomie natężenia oświetlenia.

      Istotne jest też określenie minimalnej wartości eksploatacyjnego natężenia oświetlenia wynoszącego 200lx w obszarach, w których bez przerwy wykonywane jest zadanie wzrokowe.

      Nowym pojęciem wprowadzonym w tej normie jest natężenie oświetlenia w polu bezpośredniego otoczenia. Powinno ono zależeć od natężenia  oświetlenia w polu zadania i zaleca się, aby zapewniało równomierny rozkład luminancji w polu widzenia.

      Duże przestrzenne zmiany natężenia oświetlenia wokół pola zadania mogą prowadzić do stresu i niewygody widzenia. Natężenie oświetlenia w polu bezpośredniego otoczenia może być niższe niż natężenie oświetlenia  w polu zadania, jednakże nie może być niższe niż wartości podane w tablicy 1.

Tablica 1. Równomierności oraz związek między natężeniami oświetlenia

polu zadania i w polu bezpośredniego otoczenia

      Dopuszczone przez nową normę różnice w poziomach natężenia oświetlenia pomiędzy obszarami zadania i jego bezpośredniego otoczenia wskazują w praktyce na możliwość doświetlenia obszaru zadania oprawą oświetlenia miejscowego. Oprócz odpowiedniego natężenia oświetlenia w obszarze zadania wzrokowego, oświetlenie powinno zapewniać odpowiednią luminancję adaptacji. Duże zmiany natężenia oświetlenia wokół obszaru zadania mogą prowadzić do odczucia niewygody u pracowników.

Równomierność oświetlenia

      W obszarze samego zadania wzrokowego równomierność oświetlenia powinna być jak najlepsza, ale nie mniejsza niż 0,7 (≥ 0,7). Natomiast równomierność natężenia oświetlenia w obszarze bezpośredniego otoczenia nie może być niższa niż 0,5 (≥ 0,5).(patrz tab. 1).

      Równomierność oświetlenia (δ) na danej płaszczyźnie wyznacza się jako iloraz najmniejszej zmierzonej wartości natężenia oświetlenia występującej na danej płaszczyźnie (Emin) do średniego natężenia oświetlenia na tej płaszczyźnie (Esr), 

4.4. Olśnienie

      Olśnieniem nazywa się pewien przebieg (stan) procesu widzenia, przy którym występuje odczucie niewygody lub zmniejszenie zdolności rozpoznawania przedmiotów w polu widzenia, w wyniku niewłaściwego rozkładu luminancji lub niewłaściwego zakresu luminancji albo nadmiernych kontrastów w przestrzeni lub w czasie.

      Olśnienie może być doznawane  jako olśnienie przykre lub przeszkadzające. Olśnienie spowodowane odbiciami od lustrzanych powierzchni, zazwyczaj określane jest jako olśnienie dekontrastujące lub odbiciowe.

Olśnienie przeszkadzające - zmniejsza zdolność widzenia na bardzo krótki, ale zauważalny czas i bez wywoływania uczucia przykrości. Nadmierna ilość światła docierająca do oka ulega rozproszeniu w ośrodkach optycznych oka, co powoduje nakładanie się tzw. luminancji zamglenia na prawidłowo zogniskowany obraz przedmiotu obserwowanego.

Olśnienie przykre - wywołuje uczucie przykrości, niewygody, rozdrażnienia oraz wpływa na brak koncentracji bez zmniejszenia zdolności widzenia. Natychmiast po usunięciu przyczyny olśnienia niewygoda ustępuje. Olśnienie to zależy od: luminancji poszczególnych źródeł olśniewających, luminancji tła, na którym znajdują się źródła, wielkości kątowych tych źródeł, ich położenia względem obserwatora oraz ich liczby w polu widzenia.

      Na stanowiskach pracy znajdujących się we wnętrzach najczęstszą przyczyną powstania olśnienia są jaskrawe elementy opraw oświetleniowych lub okna. Ocena olśnienia przykrego, pochodzącego bezpośrednio od opraw instalacji oświetleniowej we wnętrzu powinna być określona z użyciem tabelarycznej metody ujednoliconego wskaźnika olśnienia (UGR), opracowanej przez CIE, zgodnie ze wzorem:

gdzie:

L_b - luminancja tła w cd/m², obliczona jako E_ind/π, gdzie E_ind jest pionowym pośrednim natężeniem

      oświetlenia przy oku obserwatora,

L  - luminancja świecących części każdej oprawy w kierunku oka obserwatora w cd/m²,  

ω -  kąt bryłowy (w steradianach), świecących części każdej oprawy przy oku obserwatora,

p -  wskaźnik położenia Gutha dla każdej indywidualnej oprawy, który odnosi się do położenia oprawy

      względem linii widzenia.

      Oszacowanie wskaźnika UGR dokonywane jest na etapie wykonywania projektu oświetlenia, a wszystkie założenia przyjęte przy jego oszacowywaniu powinny być wymienione w dokumentacji.

Olśnienie oślepiające - olśnienie tak silne, że przez pewien zauważalny czas żaden przedmiot nie może być dostrzeżony. Jest to skrajny przypadek olśnienia przeszkadzającego.

Ochrona przed olśnieniem

      Jaskrawe źródła światła mogą wywoływać olśnienie i pogarszać widzenie obiektów. Należy tego unikać np. przez odpowiednie przesłanianie lamp lub okien. W celu uniknięcia olśnienia od źródeł światła oraz opraw oświetleniowych należy stosować odpowiednie elementy konstrukcyjne opraw osłaniające źródła światła lub przesłaniać okna żaluzjami.

      Zgodnie z PN-EN 12464-1:2004, w przypadku zastosowania źródeł światła o wartości luminancji zawartej w przedziale od 20  < 50 kcd/m² minimalny kąt ochrony opraw oświetleniowych powinien wynosić 15 ^o, natomiast w przypadku luminancji źródeł z przedziału od 50 do < 500 kcd/m², kąt ten powinien być równy 20 ^o, a w przypadku luminancji ≥ 500 kcd/m² - 30 ^o.

      Podane wartości minimalnych kątów ochrony nie mają zastosowania do opraw świecących w górną przestrzeń oraz opraw zamontowanych poniżej normalnego poziomu oczu. Ważne jest ograniczanie olśnienia, w celu unikania błędów, zmęczenia i wypadków.  Jeżeli olśnienie przykre jest odpowiednio ograniczone, to olśnienie przeszkadzające zazwyczaj nie stanowi istotnego problemu.   Jeżeli kierunek widzenia jest powyżej linii horyzontu, to uniknięcie olśnienia wymaga specjalnych zabiegów.

4.5. Oświetlenie kierunkowe

      Oświetlenie kierunkowe ma zastosowanie do intensywnego oświetlania przedmiotów, ujawnienia struktury powierzchni i poprawy wyeksponowania osób w przestrzeni, a także do oświetlenia zadania wzrokowego, przez co może również wpływać na jego widzialność. Tę właściwość określa się terminem "modelowanie".

Modelowanie oświetlenia

      Modelowanie oświetlenia stosuje się w celu stworzenia równowagi między światłem rozproszonym i kierunkowym. Jest ona obowiązującym kryterium jakości oświetlenia niemal we wszystkich rodzajach wnętrz. Ogólny wygląd wnętrza ulega poprawie, gdy jego strukturalne cechy oraz znajdujące się w nim osoby i obiekty są oświetlone w taki sposób, że formy i faktury są widoczne wyraziście z odczuciem przyjemności. Dzieje się to wtedy, gdy światło pada głównie z jednego kierunku; wówczas cienie, istotne dla dobrego modelowania, są tworzone bez powodowania dezorientacji.

      Zaleca się, aby oświetlenie nie było ani nadmiernie kierunkowe, gdyż wtedy powstają zbyt ostre cienie, ani nadmiernie rozproszone, ponieważ efekt modelowania zanika i w rezultacie powstaje bardzo monotonne otoczenie świetlne.

Oświetlenie kierunkowe zadań wzrokowych

      Oświetlenie z określonego kierunku może podkreślać szczegóły w obrębie zadania wzrokowego, zwiększając ich widzialność, i może ułatwiać wykonywanie zadania. Należy jednak unikać olśnień dekontrastujących i odbiciowych stosując metody ich ograniczania.

4.6. Migotanie i efekty stroboskopowe

      Migotanie powoduje dekoncentrację i może wywoływać fizjologiczne skutki takie jak ból głowy. Efekty stroboskopowe mogą wywoływać niebezpieczne sytuacje w wyniku zmian w postrzeganiu maszynowych ruchów obrotowych i postępowo-zwrotnych.

      W przypadku oświetlania stanowisk pracy z wirującymi elementami czy źródłami wyładowczymi (świetlówki, rtęciówki, sodówki) może wystąpić efekt stroboskopowy, czyli pozorny bezruch tych elementów.

      Zmienny w czasie strumień świetlny wysyłany przez elektryczne źródło światła wynika praktycznie z częstotliwości prądu zasilającego to źródło. Fakt zmian strumienia świetlnego w rytm zmian prądu przemiennego, od wartości minimalnej do maksymalnej, nazwano tętnieniem światła.

      Tętnienie światła występuje w żarówkach w różnym stopniu, zależnie od grubości włókna wolframowego. Jednak problem ten jest bardziej uciążliwy, wówczas gdy stosujemy lampy wyładowcze, przede wszystkim świetlówki.

      Wykorzystywane obecnie do ogólnych celów oświetleniowych źródła światła są zasilane prądem przemiennym o częstotliwości 50 Hz. Wówczas częstotliwość zmian światła wynosząca 100 Hz jest niedostrzegalna dla naszego wzroku i widzimy to światło w sposób ciągły. Działania ograniczające lub eliminujące występowanie efektu stroboskopowego oraz tętnienia światła polegają między innymi na:

- zasilaniu sąsiednich lamp oświetleniowych z różnych faz,

- stosowaniu układu antystroboskopowego w lampach oświetleniowych,

- stosowaniu wysokich częstotliwości (około 30 kHz) przy zasilaniu żarówek lub świetlówek, lub

- zasilaniu lamp oświetleniowych prądem stałym.

4.7. Współczynnik utrzymania

      Zaleca się, aby projekt oświetlenia był opracowany z uwzględnieniem ogólnego współczynnika utrzymania o wartości obliczonej dla wybranego sprzętu oświetleniowego, warunków środowiska i przyjętego planu konserwacji oświetlenia.

      Zalecane natężenia oświetlenia dla każdego zadania są eksploatacyjnymi natężeniami oświetlenia. Wartość współczynnika utrzymania zależy od charakterystyk eksploatacyjnych lamp i urządzeń zasilających, lamp oświetleniowych, środowiska, a także od systemu konserwacji oświetlenia.

Projektant powinien:

—  ustalić wartość współczynnika utrzymania i podać wszystkie założenia uzasadniające  jego

     wartość,

—  określić sprzęt oświetleniowy odpowiedni dla warunków środowiska,

—  przygotować wyczerpujący plan konserwacji oświetlenia, zawierający częstotliwość wymiany

     lamp, czyszczenia opraw i pomieszczenia oraz metodę czyszczenia.

4.8. Względy energetyczne

      Zaleca się, aby instalacja oświetleniowa spełniała wymagania oświetleniowe dla danej przestrzeni bez marnotrawienia energii. Jednakże istotne jest, aby zużycia energii elektrycznej nie ograniczać kosztem obniżenia, wymaganych cech oświetlenia. Wynika stąd konieczność odpowiedniego zastosowania systemu oświetlenia, sprzętu, sterowania oraz  wykorzystania dostępnego światła dziennego.

4.9. Światło dzienne

      Światło dzienne może być w pełni lub częściowo wykorzystane do oświetlenia zadań wzrokowych. W ciągu dnia światło to wykazuje zmiany intensywności i składu widmowego, dlatego jest czynnikiem zmienności we wnętrzu. Światło dzienne może kreować specyficzne modelowanie i rozkład luminancji, wywołane niemal poziomym kierunkiem wchodzenia światła przez okna.

      Okna mogą zapewniać kontakt wzrokowy ze światem zewnętrznym, preferowany przez większość osób. We wnętrzach z bocznymi oknami dostępność światła dziennego gwałtownie spada wraz ze zwiększeniem odległości od okien.

      W związku z tym pojawia się konieczność zastosowania oświetlenia dodatkowego w celu uzyskania wymaganego natężenia oświetlenia na miejscu pracy i względnie wyrównanego rozkładu luminancji w pomieszczeniu.

      W celu uzyskania właściwej integracji między światłem elektrycznym i dziennym może być stosowane automatyczne lub manualne przełączanie i/lub ściemnianie. W celu ograniczenia olśnienia od okien, zaleca się stosowanie osłon, gdy jest to uzasadnione.