Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение: Петровская средняя общеобразовательная школа Индивидуальный проект на тему: «Измерение уровня освещенности» Выполнил: Петров Петр Иванович ученик 10 класса МБОУ: Петровская СОШ Руководитель: учитель Отрокова Людмила Анатольевна Ст. Петровская, 2024 1 биологии Оглавление: Введение 3 I. Теоретическая часть 1.1. Свет и его характеристики. 1.2. Характеристика и виды освещенности. 1.3. Измеритель освещенности – люксметр. 1.4. Влияние освещения на человека. 1.5. Требования к освещению учебных помещений. II. Практическая работа 2.1. Измерение освещенности. 2.3. Рекомендации по улучшению освещенности в школе и санитарногигиенических условий обучения. III. Вывод IV. Используемые источники информации Приложения 2 Введение Актуальность. Классная комната - одно из основных рабочих помещений школы. В среднем, в разных кабинетах учитель и ученик проводят по 5-6 или более часов в день. От качества среды в учебном помещении во многом зависит их самочувствие, работоспособность, состояние здоровья. Этому так же способствует освещенность кабинетов во время школьных занятий. В последнее время все чаще поднимается вопрос о вреде школьного освещения на зрение учеников. Поэтому в помещениях для детей и подростков должны быть созданы оптимальные условия освещения. Новизна исследования заключается в изучении условий обучения в нашей школе, поиск ответа на вопрос: «Отвечает ли уровень освещения в кабинетах нашего образовательного учреждения санитарно-гигиеническим нормам?» Гипотеза исследования: уровень освещенности в школе соответствует установленным санитарным нормам. Объект – учебные кабинеты школы Предмет – естественная и искусственная освещенность в учебных кабинетах образовательного учреждения. Цель: изучить уровень освещённости в школьных помещениях и его соответствия имеющимся санитарным нормам. Задачи: ~ Собрать теоретический материал по теме; ~ Измерить уровень естественного и искусственного освещения в различных школьных помещениях; ~ Сравнить полученные результаты освещенности школьных кабинетов с установленными нормативами; ~ Составить рекомендации по улучшению освещенности в школе и санитарно-гигиенических условий обучения. Методы: изучение литературы и поиск информации в Интернете; обработка и анализ собранной информации, измерение, фотографирования. 3 Уже давно, больше века, существуют лампочки различных видов. Вместе с этим поднимаются вопросы их пользы и вреда. Если о полезном свойстве, как освещать территорию или помещение, известно всем, то вот о негативном воздействии из-за ламп или их отсутствия - знают уже меньшее количество людей, а данная проблема крайне важна. 4 I. Теоретическая часть 1.1. Свет и его характеристики. Свет - в физической оптике – это электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Световой поток - физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения, где под световой мощностью понимается световая энергия, переносимая излучением через некоторую поверхность за единицу времени. Яркость источника света - световой поток, посылаемый в данном направлении, делённый на малый (элементарный) телесный угол вблизи этого направления и на проекцию площади источника на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Иначе говоря - это отношение силы света, излучаемого поверхностью, к площади её проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Кандела - единица силы света, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). Сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе. Люмен - единица измерения светового потока в Международной системе единиц (СИ), является световой величиной. Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан: 1 люмен = 1 кандел × ср (= 1 люкс × м2). Люкс - единица измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ). Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 люмену. Пульсация светового потока - одна из основных характеристик источников искусственного освещения, которая отражает частоту мерцания и качество света в целом. Коэффициент пульсации потока света – показатель, характеризующий неравномерность светового потока. Различают пульсацию 5 освещенности и пульсацию яркости. Обе характеристики измеряют в процентах. Коэффициент пульсации - относительная величина, и измеряется она в процентах от разности максимального и минимального значений освещенности в люксах, приведенная к усредненному значению освещенности за период. 1.2. Характеристика и виды освещенности. Мы узнали о величинах света, а так же о самом свете, как и о пульсации и освещенности и их величинах, таких как Кандел, Люкс, Люмен и другие. Но для чего нам нужно знать об этом? Данные знания нужны для измерений и выявления точных показателей, с помощью различных приборов, а так же дальнейшем исследовании показателей. Освещенность - это световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади. Данная величина измеряется в Люксах. 10-25 тысяч люкс - равны солнечному дню с учетом нахождения в тени, в то время как ночью в полнолуние Освещенность достигает всего 0,2 люкса. Естественная освещённость - освещение за счёт прямого излучения Солнца и рассеянным светом небосвода Естественное освещение – это освещение помещений дневным светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Естественное освещение помещений может осуществляться через окна в боковых стенах (боковое), через верхние световые проемы, фонари (верхнее) или обоими способами одновременно (комбинированное освещение). Верхнее и комбинированное естественное освещение имеет то преимущество, что обеспечивает более равномерное освещение помещений, а боковое освещение создает значительную неравномерность в освещении участков, расположенных вблизи и вдали от окон боковых стен. Коэффициент естественной освещённости - отношение естественной освещённости, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри 6 помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещённости, создаваемой светом полностью открытого небосвода; выражается в процентах. Искусственная освещенность – это освещенность, создаваемая за счет установки разного рода осветительных приборов, предназначенная для освещения помещений в темное время суток или при недостаточности естественного освещения. Создается оно искусственными источниками света (лампами накаливания, газоразрядными лампами и др.). 1.3. Измеритель освещенности – люксметр. Контроль за освещённостью осуществляется с помощью специальных приборов - люксметров. Люксметры используются для измерения освещённости, создаваемой как искусственными, так и естественными источниками освещения. Единица измерения освещённости – люкс. Принцип работы люксметров предельно прост: он основан на работе фотоэлемента, преобразующего световую энергию в электрический ток. Все люксметры, применяемые для измерения освещённости, обладают небольшим размером и весом. Люксметры, с помощью которых осуществляется измерение освещённости, в первую очередь применяются специалистами по охране труда, а так же сотрудниками Роспотребнадзора. Измерения показателя освещения в помещении должно проводиться на рабочих местах в соответствии с характерным разрезом помещения и по условной рабочей поверхности. При наличии нескольких рабочих поверхностей показатели освещения измеряются на каждой из них. При наличии протяженных рабочих поверхностей, на каждой из них должно быть выбрано несколько контрольных точек, позволяющих оценить различные условия освещения. Измерение в каждой точке следует проводить не менее двух раз, полученные результаты необходимо усреднять. 7 Измеритель освещенности определяет количество света, попадающего на поверхность со всех источников, поэтому если необходимо узнать параметры определенного осветительного прибора, все остальные необходимо выключить. При работе с люксметром необходимо соблюдать следующие условия: Приемную пластину фотоэлемента размещать на рабочей поверхности в плоскости ее расположения (горизонтальной, вертикальной, наклонной); При измерении исключать попадание случайных теней от человека и оборудования, если рабочее место затеняется в процессе работы самим рабочим или выступающими частями оборудования, то освещенность следует измерять в этих реальных условиях; Не допускать установки измерителя на металлические поверхности. На достоверность результатов измерений могут повлиять следующие факторы: Наличие дополнительных источников света; Перемещение пульсметра при выполнении измерений – прибор должен оставаться неподвижным; Прочие помехи – перемещающиеся поблизости предметы и люди, в том числе падающие листья, пролетающие птицы и насекомые и т. д. 1.4. Влияние освещения на человека. И так, мы поняли, как и с помощью чего как раз таки измеряют различные величины света. Для чего же люди используют эти знания? В первую очередь для создания правильных и комфортных условий работы с помощью освещения, так как его нарушение может привести к негативным воздействиям. Недостаточное освещение влияет на функционирование зрительного аппарата, то есть определяет зрительную работоспособность, на психику человека, его эмоциональное состояние, вызывает усталость центральной 8 нервной системы, возникающей в результате прилагаемых усилий для опознания четких или сомнительных сигналов. Установлено, что свет, помимо обеспечения зрительного восприятия, воздействует на нервную оптико-вегетативную систему, систему формирования иммунной защиты, рост и развитие организма и влияет на многие основные процессы жизнедеятельности, регулируя обмен веществ и устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Сравнительная оценка естественного и искусственного освещения по его влиянию на работоспособность показывает преимущество естественного света. Неравномерное освещение может создавать проблемы адаптации, снижая видимость. Работая при освещении плохого качества или низких уровней, люди могут ощущать усталость глаз и переутомление, что приводит к снижению работоспособности. В ряде случаев это может привести к головным болям. Причинами во многих случаях являются слишком низкие уровни освещенности, слепящее действие источников света и соотношение яркостей. Головные боли также могут быть вызваны пульсацией освещения. Таким образом становится очевидно, что неправильное освещение представляет значительную угрозу для здоровья работников. Если источник света имеет повышенную пульсацию, то это может привести к следующим последствиям: появлению головных болей; общему утомлению организма; снижению концентрации внимания; обострению неврологических заболеваний; увеличению напряжения в глазах. Увеличение коэффициента пульсации освещенности Кп снижает зрительную работоспособность человека, повышает утомляемость. Особенно это проявляется у учащихся, в первую очередь у школьников до 13–14 лет, когда зрительная система еще формируется. 1.5. Требования к освещению учебных помещений. Все учебные помещения должны иметь освещение в соответствии с гигиеническими требованиями к 9 естественному, искусственному, совмещенному освещению жилых и общественных зданий. В учебных помещениях следует проектировать боковое естественное левостороннее освещение. Не используются в одном помещении для общего освещения источники света различной природы излучения. В учебных помещениях следует применять систему общего освещения. Светильники с люминесцентными лампами располагаются параллельно светонесущей стене на расстоянии 1,2 м от наружной стены и 1,5 м от внутренней. Светильники со светодиодами располагаются с учетом требований по ограничению показателя дискомфорта в соответствии с гигиеническими требованиями к естественному, искусственному, совмещенному освещению жилых и общественных зданий. В учебных кабинетах, аудиториях, лабораториях уровни освещенности должны соответствовать следующим нормам: На рабочих столах - 300 - 500 лк, В кабинетах технического черчения и рисования - 500 лк, В кабинетах информатики на столах - 300 - 500 лк, На классной доске 300 - 500 лк, В актовых и спортивных залах (на полу) - 200 лк. При использовании компьютерной техники и необходимости сочетать восприятие информации с экрана и ведение записи в тетради освещенность на столах обучающихся должна быть не ниже 300 лк. Классная доска в учебных помещениях, не обладающая собственным свечением, оборудуется местным освещением - софитами, предназначенными для освещения классных досок. Предусмотрены уровни искусственной освещенности в учебных помещениях для детей старше 7 лет – не менее 300 люкс, в учебных кабинетах черчения и рисования, изостудиях, мастерских живописи, рисунка и скульптуры – 300 люкс, в мастерских трудового обучения – 400 люкс. 10 Без естественного освещения допускается проектировать: снарядные, умывальные, душевые, туалеты при гимнастическом зале; душевые и туалеты для работников общеобразовательной организации; кладовые и складские помещения, радиоузлы; кинофотолаборатории; книгохранилища; бойлерные, насосные водопровода и канализации; камеры вентиляционные и кондиционирования воздуха; узлы управления и другие помещения для установки и управления инженерным и технологическим оборудованием зданий; помещения для хранения дезинфекционных средств. Также СП 2.4.3648-20 подробно описывают, какое освещение должно быть в учебных кабинетах. Речь идет о наличии естественного бокового, верхнего или двустороннего освещения. При глубине классов более 6 м оборудуется правосторонний подсвет со стороны стены, противоположной светонесущей, высота которого должна быть не менее 2,2 м от пола. Система общего освещения включает потолочные светильники с разрядными, люминесцентными или светодиодными лампами со спектрами светоизлучения: белый, тепло-белый, естественно-белый, но в одном помещении использовать разные типы ламп, а также лампы с разным светоизлучением недопустимо. При этом все источники искусственного освещения должны содержаться в исправном состоянии и не должны иметь следов загрязнений. 11 II. Практическая работа 2.1. Измерение освещенности. Произведены замеры освещенности кабинетов физики, химии, истории, иностранного и русского языка при искусственном, естественном и комбинированном освещении, с использованием прибора – люксметр (Приложение 1). В каждом кабинете были выбраны фиксированные точки: ряд возле окна, средний ряд, ряд около стены и доска. Измерение при естественном освещении кабинетов (Приложение 1. 2), единица измерения – люкс: Кабинет Ряд у окна Средний ряд Ряд у стены Доска Физика 594 176 103 137 Химия 697 372 235 365 История 933 324 232 203 Иностр, язык 718 282 197 222 Русский язык 679 313 230 221 Можно сделать вывод, что комфортнее всего на среднем ряду. Ряд у окна везде выше нормы примерно на 100-200 Люксов, а ряд у стены ниже нормы на 50-120 люксов. Такие показатели не слишком критичны, но всё же могут вызвать легкий дискомфорт. Измерение при искусственном освещении кабинетов, единица 2. измерения – люкс: Кабинет Ряд у окна Средний ряд Ряд у стены Доска Физика 214 428 363 264 Химия 368 516 533 385 История 478 447 309 274 Иностранный 1023 978 856 578 - - - - язык Русский язык В кабинете физики не работает лампа на первом ряду. В кабинете русского языка отсутствуют закрывающиеся шторы. 12 В кабинете Иностранного языка вместо штор были жалюзи, что создавало просвет естественного освещения. Данные показатели намного лучше, чем при естественном. Практически везде соблюдается норма, которая лишь незначительно превышает нужные рамки, за исключением кабинета иностранного языка 3. Измерение при комбинированном освещении кабинетов, единица измерения – люкс: Кабинет Ряд у окна Средний ряд Ряд у стены Доска Физика 741 601 468 372 Химия 1010 870 757 709 История 1347 770 528 423 Иностранный 1462 1081 928 670 1453 1077 934 605 язык Русский язык Из наблюдений видно, что данные показатели везде значительно превышают показатели нормы. 13 2.3. Рекомендации по улучшению освещенности в школе и санитарногигиенических условий обучения. Возможный характер рекомендаций по улучшению освещения классов и кабинетов общеобразовательных школ. 1. Применение в светильниках ламп надлежащей мощности или общее увеличение числа светильников и мощности ламп (если мощность мала). 2. Замена ламп одного спектрального состава на другой. 3. Замена ламп «не после перегорания», а при значительном снижении светового потока. 4. Регулярная чистка светильников. 5. Улучшение распределения яркостей путем окраски окружающих поверхностей (стен, парт) в светлые тона. 6. Оборудование доски местным освещением. Освещенность помещений зависит от окраски потолка, пола, стен, мебели. При этом следует учитывать: 1) Темные цвета поглощают большое количество световых лучей, в связи с этим окраска помещений и мебели в школах, детских дошкольных учреждений; 2) Белый цвет и светлые тона обеспечивают отражение световых лучей на 70 – 90 %; желтый цвет –на 50%, цвет натурального дерева – на 40 %; голубой на 25 %; светло-коричневый на 15 %; синий и фиолетовый на 10 –11 %. Для максимального использования дневного света и равномерного освещения классных комнат необходимо: 1) Сажать деревья не ближе 10 м от здания; 2) Не закрашивать оконные стекла; 3) Не расставлять на подоконниках цветы; 4) Размещать шторы в нерабочем состоянии в пространствах между окон; 5) Очистку и мытье наружных стекол проводить 3 – 4 раза в год и не менее одного раза изнутри. Запыленность и загрязненность окон снижают уровень естественного освещения на 40% и более. 14 III. Вывод Как правило, учебный процесс тесно связан со значительным напряжением зрения. Нормальный или немного повышенный уровень освещения школьных помещений (классных комнат, кабинетов, лабораторий, учебных мастерских, актового зала и т. д.) способствует снижению напряжения нервной системы, сохранению работоспособности и поддержанию активного состояния учащихся. Чтобы способствовать этому, желательно обеспечить проникновение прямых солнечных лучей в помещения школы и строго соблюдать нормы искусственного освещения. В ходе работы я изучил: общие сведения по теме – что представляет собой свет и его характеристики, виды освещенности и измеритель освещенности – люксметр Узнал: каков световой режим в учебных заведениях, требования к естественному и искусственному освещению, нормируемые показатели естественного, искусственного и совместного освещения учреждений общего образования. Было проведено исследование освещенности классных кабинетов и составлены рекомендации по улучшению освещения кабинетов. По итогам проверки измерений в школьных кабинетах, гипотеза о том, что освещенность в кабинетах соответствует санитарным нормам, подтвердилась. В каждом кабинете созданы условия для комфортного обучения, но были выявлены несколько замечаний, непосредственно влияющих на освещенность и её качество. В кабинете Английского языка отсутствуют шторы, а вместо них присутствуют жалюзи. Данные жалюзи крайне неудобны и не практичны. В закрытом состоянии они всё равно пропускают свет, как немного в закрытом, а для их открытия на одном окне требуется поднятие 3 жалюзи, с учетом того, что и их поднятие затруднительно, как и обратный спуск. В кабинете Русского языка полностью отсутствуют шторы или жалюзи в принципе, что убирает возможность использовать только искусственное освещение. В Кабинете Русского, Английского языка, а так же кабинете Истории и Биологии - не горит как минимум одна лампочка, что так же негативно сказывается на освещенности в помещении в целом. 15 IV. Список используемых источников информации 1. Мякишев Г. Я. Физика: Оптика. Квантовая физика.11 кл. Учебник для углубленного изучения физики 2. Постановлением Главного санитарного врача Российской Федерации от 28 сентября 2020 года N 28 «Об утверждении санитарных правил СП 2.4.3648-20 "Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи». 3. https://ru.wikipedia.org 4. https://www.powertool.ru/info/articles/lyuksmetr-zachem-nuzhen-i-gdeispolzuetsya/ 5. http://www.тка.рф/main/pages/izmerenie-osveschennosti/ 6. https://fbuz14.ru/portfolio-view/osveshenie 7. https://kupifonarik.ru/kak-luksy-perevesti-v-lumeny-kalkulator-perevodaluksov-v-lumeny/ - ссылка на фото в 7 слайде. 8. https://kupifonarik.ru/estestvennoe-osvesenie-vidy-sistemy-i-normy/ - слайд 8 16 Приложения Приложение 1 Прибор для измерения освещенности – люксметр. Фото 1. 17 Приложение 2 Измерение при естественном освещении кабинетов. Фото 2. Фото 3. Фото 4. 18 Приложение 3 Измерение при искусственном освещении кабинетов. Фото 5. Фото 6. 19 Приложение 4. Измерение при комбинированном освещении кабинетов Фото 7. Фото 8. Фото 9. 20
