Светотехнические величины, нормирование и расчет освещения: Академическое обоснование требований ОТ и ПБ на основе СП 52.13330.2016 и ГОСТ РФ

По данным Всемирной организации здравоохранения, более 80% информации об окружающем мире человек получает через зрительный анализатор. В контексте охраны труда (ОТ) и промышленной безопасности (ПБ) некорректно спроектированная или эксплуатируемая световая среда становится не просто фактором дискомфорта, но и прямой причиной снижения производительности, роста травматизма и развития профессиональных заболеваний, в первую очередь связанных с перенапряжением зрения.

Обеспечение безопасных и гигиеничных условий труда требует строгого соблюдения параметров световой среды, регламентируемых актуальными нормативными документами Российской Федерации. Основополагающим документом в этой сфере является Свод правил СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение», который заменяет устаревший СНиП 23-05-95*. Данный доклад систематизирует базовые светотехнические понятия, анализирует методы нормирования и расчета естественного, искусственного и аварийного освещения, а также рассматривает вопросы инструментального контроля в свете последних требований ГОСТ и СП.

Физические основы светотехники и нормативная база СИ

В основе любого светотехнического расчета лежит оперирование фундаментальными физическими величинами, точность определения которых закреплена в Международной системе единиц (СИ) и ГОСТах РФ. Понимание этих величин критично для корректного проектирования и контроля световой среды, поскольку без строгой терминологии невозможно обеспечить соответствие нормам.

Ключевые светотехнические величины и их строгие определения

В светотехнике используются четыре основные величины, характеризующие источник света, распределение его энергии и воздействие на освещаемую поверхность.

Величина	Определение	Единица СИ	Обозначение
Световой поток	Часть лучистого потока, воспринимаемая человеческим глазом как свет. Характеризует полную мощность светового излучения источника.	Люмен	Φ
Сила света	Пространственная плотность светового потока. Отношение светового потока к телесному углу, в котором он распространяется.	Кандела	I
Освещенность	Поверхностная плотность светового потока, падающего на освещаемую поверхность. Это мера света, достигающего поверхности.	Люкс (1 лм/м²)	E
Яркость	Отношение силы света, излучаемого в рассматриваемом направлении, к площади проекции светящейся поверхности. Определяет зрительное ощущение.	Кандела на квадратный метр	L

Детализация: Строгое определение Кандела (кд)

Сила света, или кандела (кд), является одной из семи основных единиц СИ. Ее строгое определение, закрепленное в ГОСТ 8.417—2002, отражает связь между световыми и энергетическими характеристиками.

Кандела определяется как сила света в заданном направлении от источника, который испускает монохроматическое излучение частотой 540 · 10¹² герц, а его энергетическая сила света в этом направлении составляет 1/683 ватт на стерадиан (Вт/ср). Эта частота выбрана потому, что она соответствует максимальной чувствительности человеческого глаза (зелено-желтая часть спектра). И что из этого следует? Только точное соблюдение этого определения позволяет унифицировать измерения и гарантировать, что один люмен будет одинаковым как в лабораторных, так и в производственных условиях.

1 кд = 1 лм / 1 ср

Нормируемые количественные и качественные параметры

Для обеспечения гигиены труда недостаточно нормировать только количество света (освещенность). СП 52.13330.2016 требует контроля целого спектра качественных параметров, влияющих на зрительный комфорт:

1. Коэффициент естественной освещенности (КЕО, e): Основной показатель для естественного света. Отношение освещенности внутри помещения к освещенности полностью открытого небосвода снаружи, выраженное в процентах.
2. Средняя освещенность (E_ср): Главный количественный параметр искусственного освещения, измеряемый в люксах (лк).
3. Коэффициент пульсации (K_п): Характеризует относительную глубину колебаний светового потока, вызывающих стробоскопический эффект и утомление. Нормируется в процентах.
4. Объединенный показатель дискомфорта (UGR — Unified Glare Rating): Мера слепящего действия осветительной установки. Чем ниже UGR, тем меньше дискомфорт.
5. Индекс цветопередачи (R_а): Характеризует, насколько естественно выглядят цвета объектов при данном освещении. Чем ближе R_а к 100, тем выше качество цветопередачи.

Нормирование и расчет естественного освещения

Естественное освещение, получаемое через оконные проемы и фонари, является наиболее благоприятным для здоровья и работоспособности. Его нормирование основано на Коэффициенте естественной освещенности (КЕО).

Нормы КЕО: Зависимость от зрительной работы и климата

Ключевой нормативный документ — СП 52.13330.2016. Он устанавливает минимальное нормируемое значение КЕО (e_Н), которое должно быть обеспечено в расчетной точке рабочей поверхности. Каков же важный нюанс, который здесь упускается? Зачастую не учитывается тот факт, что КЕО — это относительный, а не абсолютный показатель, и даже при низком КЕО в солнечный день освещенность может быть достаточной, но нормирование требует стабильного соответствия даже при пасмурной погоде.

Нормируемое значение e_Н определяется с учетом следующих факторов:

1. Разряд зрительной работы: Чем выше точность работы (I разряд — наивысшая точность), тем выше требуется КЕО.
2. Тип освещения: Боковое, верхнее или комбинированное.
3. Коэффициент светового климата (C_N): Этот коэффициент учитывает географическое положение объекта и ресурсы светового климата региона (Приложение Е СП 52.13330.2016).

eН = eбаз · CN

Примеры базовых норм КЕО (СП 52.13330.2016):

Тип помещения / Зрительная работа	Разряд зрительной работы	Базовое значение КЕО (eбаз), %
Читальные залы, аудитории, классы	II	2,0
Офисы общего назначения (работа с ПК)	III	1,2
Жилые комнаты, спальни	V	0,5
Слесарные работы высокой точности	I	3,0

Расчетно-аналитический метод определения КЕО

Расчет КЕО производится в соответствии с требованиями СП 52.13330.2016 и детализируется в СП 367.1325800.2017 «Здания жилые и общественные. Правила проектирования естественного и совмещенного освещения». Расчетный КЕО (e_М) является суммой компонентов, учитывающих все источники естественного света:

eМ = eН + eПР. ЗД. + eПОД. СЛ. + eО

Где:

• e_Н: Геометрический КЕО от прямого света неба (основной компонент).
• e_{ПР. ЗД.}: КЕО от отражения света фасадов противостоящих зданий.
• e_{ПОД. СЛ.}: КЕО от отражения от подстилающего слоя (например, земли, асфальта перед окном).
• e_О: КЕО от многократных отражений света от внутренних поверхностей помещения (потолок, стены, пол).

Инструментальный контроль: В практике охраны труда КЕО определяется как отношение фактической освещенности внутри помещения (E_внутр) к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности (E_внешн):

КЕО = (Eвнутр / Eвнешн) · 100%

Нормирование и расчет искусственного освещения: Количественные и качественные показатели

Искусственное освещение — это основной инструмент создания нормируемой световой среды, особенно в производственных и офисных помещениях. Его расчет и нормирование включают не только обеспечение требуемого количества люксов, но и строгий контроль качественных характеристик, критичных для зрения.

Метод коэффициента использования светового потока

Для расчета общего равномерного искусственного освещения наиболее распространенным и общепринятым является метод коэффициента использования светового потока (η). Он позволяет определить требуемое количество светильников (N) для достижения нормируемой освещенности (E_н) на рабочей поверхности.

Расчетная формула имеет следующий вид:

N = (Eн · S · Kз · z) / (n · Φл · η)

Где:

• N: Требуемое число светильников.
• E_н: Нормируемая освещенность (лк) по СП 52.13330.2016.
• S: Площадь помещения (м²).
• K_з: Коэффициент запаса.
• z: Коэффициент неравномерности освещения.
• n: Число ламп (источников света) в одном светильнике.
• Φ_л: Световой поток одной лампы (лм).
• η: Коэффициент использования светового потока светильниками (определяется по таблицам производителя в зависимости от геометрии помещения и коэффициентов отражения поверхностей).

Акцент: Детальный анализ Коэффициента запаса (K_з)

Коэффициент запаса (K_з) — это критически важный параметр, учитывающий снижение светового потока источника со временем (деградация), а также загрязнение светильников и поверхностей помещения. K_з обратно пропорционален коэффициенту эксплуатации (MF).

Нормативное значение K_з берется из Таблицы 4.3 СП 52.13330.2016 и зависит от типа источника света и чистоты среды:

• Для светодиодных (LED) и люминесцентных ламп в чистых офисных помещениях (I группа среды): K_з = 1,3.
• Для тех же ламп в помещениях с умеренным загрязнением (II группа среды): K_з = 1,5.

Специфика K_з для LED-светильников требует особого внимания, так как их световой поток со временем снижается (эффект деградации). Выбор корректного K_з обеспечивает выполнение норм освещенности на протяжении всего срока эксплуатации до следующей чистки или замены. Но разве не стоит учитывать и то, что игнорирование этого коэффициента приведет к фактическому нарушению норм уже через несколько месяцев эксплуатации?

Контроль качественных параметров: Ограничение блескости и пульсации

Качественные показатели напрямую влияют на работоспособность.

1. Объединенный показатель дискомфорта (UGR)

UGR нормируется для ограничения слепящего действия, вызываемого высокояркостными источниками. Чем ниже UGR, тем комфортнее световая среда.

• Норма UGR по СП 52.13330.2016:
  • Для общих офисных помещений, предназначенных для письма, чтения и обработки данных: UGR не должен превышать 19.
  • Для компьютерных залов и помещений с точными зрительными работами (черчение, КБ): UGR не должен превышать 16.

2. Коэффициент пульсации (K_п)

Пульсация освещенности, невидимая невооруженным глазом, может вызывать зрительное утомление, головные боли и, самое главное, стробоскопический эффект (искажение восприятия движения вращающихся механизмов), что крайне опасно на производстве.

• Норма K_п по СП 52.13330.2016:
  • Для зрительных работ высокой точности (I, II разряды): K_п должен быть менее 10%.
  • Для офисов и работы с ПК (III, IV разряды): K_п должен быть менее 15%.

Особенности аварийного освещения и требования к современным LED-технологиям

Аварийное освещение (АО) — это критически важный элемент системы ОТ и ПБ, предназначенный для обеспечения безопасности в случае отказа рабочего освещения.

Классификация и нормирование аварийного освещения

Согласно СП 52.13330.2016 и СП 439.1325800.2018 «Здания и сооружения. Правила проектирования аварийного освещения», АО подразделяется на два основных вида.

1. Эвакуационное освещение

Цель: Обеспечение безопасного выхода людей из помещения и предотвращение паники. Включает:

• Освещение путей эвакуации: Устанавливается перед эвакуационными выходами и на маршрутах.
• Антипаническое освещение: Применяется в больших помещениях (площадью более 60 м²) для обеспечения видимости и предотвращения паники.
• Освещение зон повышенной опасности: Для безопасного завершения потенциально опасного рабочего процесса (например, остановка оборудования).

Нормативные требования для антипанического освещения:

• Горизонтальная освещенность на всей свободной поверхности пола должна быть не ниже 0,5 лк.
• Критически важна равномерность распределения света: отношение минимальной освещенности к максимальной (E_min/E_max) должно быть не менее 1:40.

Требуемая продолжительность работы АО должна составлять не менее 1 часа для общественных зданий и не менее 2 часов для производственных зданий.

2. Резервное освещение

Цель: Позволить продолжать или безопасно завершить работу в случае отключения основного питания, если быстрая остановка процесса может привести к серьезным последствиям (техногенные аварии, взрывы, отравления). Требуемая освещенность при этом должна составлять не менее 10% от нормируемой рабочей освещенности. Расчет искусственного освещения, таким образом, должен изначально учитывать этот минимально необходимый резерв.

Влияние LED и «умного» освещения на ОТ и ПБ

Современные светодиодные (LED) технологии и системы «умного» освещения вносят существенные коррективы в практику ОТ и ПБ.

Преимущества LED:

• Высокий Индекс цветопередачи (R_а), часто превышающий 80, что улучшает восприятие цветов.
• Возможность обеспечения низкого коэффициента пульсации (K_п) при использовании качественных источников питания.
• Энергоэффективность и длительный срок службы, что снижает затраты на эксплуатацию и обслуживание.

Ограничения и нормативы для LED:

СП 52.13330.2016 устанавливает требование по Коррелированной цветовой температуре (КЦТ) для светодиодов белого света, используемых в общественных зданиях с постоянным пребыванием людей. КЦТ не должна превышать 4000 К (холодный белый свет), поскольку более высокие температуры могут негативно влиять на циркадные ритмы и вызывать дискомфорт. В образовательных учреждениях рекомендуется еще более мягкий свет (не более 3000 К).

«Умное» освещение (Системы автоматического управления):

СП 52.13330.2016 допускает применение устройств кратковременного включения освещения (УКВО) в коридорах, вестибюлях и лестницах. В нерабочее время (или при отсутствии людей) освещение может быть снижено до норм эвакуационного, а при обнаружении движения — автоматически включаться до норм рабочего освещения. Это позволяет экономить энергию без ущерба для безопасности, так как в любой момент обеспечивается минимально допустимый уровень АО.

Инструментальный контроль светотехнических параметров в системе ОТ и ПБ

Инструментальный контроль — это обязательный этап подтверждения соответствия фактической световой среды требованиям норм и гигиены труда (например, согласно СанПиН 1.2.3685-21).

Для производственного контроля параметров световой среды рекомендуется проводить измерения не реже 1 раза в год, а также после реконструкции или замены осветительной установки.

Контролируемые параметры и приборы

Для контроля используются следующие поверенные приборы:

• Люксметры: Применяются для измерения освещенности (E, лк).
• Яркомеры: Используются для измерения яркости (L, кд/м²).
• Пульсметры (или комбинированные приборы): Необходимы для измерения коэффициента пульсации (K_п, %).

Нормативные методы измерения освещенности и пульсации

Процедуры измерения строго регламентируются государственными стандартами.

1. Измерение освещенности (лк):

   Регламентируется ГОСТ 24940-2016 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности». Измерения проводятся на рабочей поверхности, полу или других расчетных точках, указанных в проекте.

2. Измерение коэффициента пульсации (K_п):

   Регламентируется ГОСТ 33393-2015 «Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности». Измерения необходимо проводить в условиях, когда влияние естественного света минимально, то есть в темное время суток, когда естественная освещенность составляет не более 10% от нормируемой искусственной.

Акцент: Особенности измерений для LED-светильников

Современная практика требует учитывать инерционность светодиодных источников. В отличие от традиционных ламп, световой поток LED-светильника стабилизируется не сразу после включения.

Для получения достоверных результатов измерений освещенности и яркости при контроле LED-светильников, необходимо обеспечить время работы источника света для стабилизации светового потока — не менее 30 минут перед началом измерений.

Игнорирование этого требования может привести к завышенным показателям освещенности, которые не будут соответствовать фактическому уровню в процессе длительной эксплуатации.

Заключение

Анализ действующих нормативных документов РФ, в частности СП 52.13330.2016, СП 439.1325800.2018 и соответствующих ГОСТов, демонстрирует переход от простого количественного нормирования (люксы) к комплек��ному инженерно-гигиеническому подходу.

Ключевые требования, такие как строгий контроль КЕО для естественного света, использование метода коэффициента использования для расчета искусственного освещения, а также жесткое нормирование качественных параметров (UGR, K_п, R_а), являются основой для создания безопасной и комфортной рабочей среды. Применение современных LED-технологий требует от инженеров по охране труда и проектировщиков не только знаний основных светотехнических величин, но и учета специфических требований (например, к КЦТ и времени стабилизации). Инструментальный контроль, основанный на актуальных ГОСТ (ГОСТ 24940-2016, ГОСТ 33393-2015), замыкает цикл, позволяя объективно подтвердить соблюдение норм и минимизировать профессиональные риски, связанные с некорректным освещением. Таким образом, обеспечение нормируемой световой среды — это неотъемлемая и постоянно развивающаяся часть системы охраны труда и промышленной безопасности.

Список использованной литературы

1. Охрана труда в химической промышленности / Г. В. Макаров, А. Я. Ясин. 1989 г.
2. ГОСТ 8.417—2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
3. ГОСТ 33393-2015. Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности.
4. ГОСТ Р 55708-2013. Освещение наружное утилитарное. Методы расчета нормируемых параметров.
5. СП 52.13330.2016. Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95* (с Изменениями N 1, 2).
6. СП 367.1325800.2017. Здания жилые и общественные. Правила проектирования естественного и совмещенного освещения.
7. СП 439.1325800.2018. Здания и сооружения. Правила проектирования аварийного освещения.
8. Методические указания МУК 4.3.3975-24*. Методические указания по инструментальному контролю и оценке освещения рабочих мест.
9. Расчет и проектирование естественного освещения помещений : учебное пособие.
10. Основные световые величины и единицы их измерения.
11. Светотехнические величины.