Яркая действительность освещенности светотехнических стандартов

№ 2(28)’2014
PDF версия
Среди большого количества нормативных документов и светотехнических стандартов, введенных в действие недавно или готовящихся к публикации, существенная доля была разработана НИИ Строительной физики (НИИСФ) РААСН. Именно они содержат требования и методики измерений самых актуальных и противоречивых в трактовке параметров — коэффициента пульсации, показателя дискомфорта, габаритной яркости, блескости и др. Также в самом разгаре находится «вечный» спор метрологов от светотехники о справедливости нормирования освещения дорог: по яркости или по освещенности… Пролить свет на указанные проблемы соответствия реалий светотехнического рынка и стандартов, по которым он развивается, помог Игорь Александрович Шмаров, заведующий лабораторией строительной светотехники НИИСФ РААСН.

— Начнем с того, что проблемам светотехники в строительстве уделяется мало внимания. Недостаточно специалистов в данной области. Какие проблемы в этом плане кажутся Вам сегодня наиболее актуальными?

Игорь Александрович Шмаров, заведующий лабораторией строительной светотехники НИИСФ РААСН

Игорь Александрович Шмаров,
заведующий лабораторией строительной светотехники НИИСФ РААСН

Основная проблема естественного освещения состоит в том, что в мегаполисах России в связи с увеличением стоимости земли резко повысилась плотность застройки. Места для размещения зданий в существующих границах городов становится меньше, здания растут ввысь, дома загораживают друг другу свет. Частично естественное освещение можно компенсировать за счет искусственного. Стоит сразу обратить внимание на терминологию: совмещенное освещение — это когда искусственный и естественный свет используют в помещении в течение дня. Комбинированное — это когда боковое естественное освещение дополняется верхним естественным освещением или общее искусственное освещение дополняется местным искусственным. Основная проблема искусственного освещения — повышение его энергетической эффективности.

 

— НИИСФ РААСН является инициатором в законодательной метрологии. Какие основные светотехнические задачи решает институт с помощью лаборатории по светотехнике? Проектирование, контроль, еще что-либо?

Лаборатория занимается преимущественно исследовательскими задачами строительной светотехники. Наша цель — разработка нормативных требований для создания комфортной и безопасной световой среды в помещениях и на селитебных территориях, обеспечение методами расчета и методами инструментального контроля данных требований. Мы рассматриваем естественное и искусственное освещение помещений в комплексе.

 

— Вы формируете нормы и требования для проектных организаций и дальше обеспечиваете их контроль?

В нормативных документах мы задаем требования в области освещения, которые должны выполняться как проектными организациями, так и службами эксплуатации зданий и сооружений. Методы расчета и нормирования освещения часто переплетаются и с требованиями теплофизики, и с электротехникой, поэтому можно сказать, что мы занимаемся вопросами широкого профиля. Лаборатория занимается в том числе и вопросами светодиодного освещения. Светодиодное освещение я считаю одним из самых важных направлений в светотехнике.

 

— Исходя из тех задач, которые решает ваше направление в строительной физике, как светотехническое строительное сообщество восприняло приход светодиодов в дома в контексте СНиПов? Насколько широко сейчас применяются светодиоды?

Самая болезненная вещь при внедрении светодиодов — это их стоимость. На сегодня все еще намного дешевле вкрутить лампочку накаливания, чем светодиодную лампу. Но светодиоды довольно активно проникают в сектор ЖКХ. Хотя это — не самый удачный пример. Ведь если в супермаркете освещение нужно 24 ч в сутки, то и экономия от применения светодиодов будет намного выше. А в ЖКХ она, соответственно, меньше из-за существенно меньшего времени использования искусственного света. Но постепенно светодиодные светильники появляются практически везде. Дополнительный плюс в том, что их легко сделать в антивандальном исполнении и не надо регулярно менять, поскольку их срок службы существенно выше.

Светодиодное освещение имеет свои особенности. С одной стороны, высокая световая отдача светодиодов обеспечивает экономию электроэнергии, а с другой — высокая яркость светодиодов может ослеплять. Второе негативное явление — это создание веерных теней. Они возникают и при лампах накаливания. При использовании трубчатых люминесцентных ламп их практически нет, а сейчас мы снова вернулись к этой проблеме. Поэтому, когда идет речь об освещении помещений, особенно предназначенных для точных зрительных работ, появляется необходимость «размазать» светодиодное освещение во выходному отверстию светового прибора и снизить его габаритную яркость. Все это привело к необходимости пересмотра всех ГОСТов, которые связаны с методиками измерения освещенности яркости, коэффициента пульсации освещенности, показателей дискомфорта.

 

— Существует путаница в понятиях дискомфорта, а с пульсациями — вообще отдельная история…

Механизмы влияния ярких источников света на зрение довольно сложны. В течение продолжительного времени в разных странах использовались свои национальные показатели и нормы. Для контроля влияния слепящей яркости источников света в общественных помещениях в России использовался показатель дискомфорта М. В производственных помещениях применялся для этих целей показатель ослепленности P. Я не считаю это правильным. В странах Европы такого разделения нет и не было. К счастью, в новом СНиПе мы ушли от нашего показателя дискомфорта М и теперь используем европейский объединенный показатель дискомфорта UGR. Вообще с показателями слепящего действия нам удобно перейти на европейские показатели, так как в Европе для их расчета разработаны серьезные программные комплексы, как для наружного, так и для внутреннего освещения. Самые известные — «Dialux» и «ReLUX», они русифицированы, их бесплатные версии можно скачать из Интернета. У нас достойных аналогов не создано.

 

— В этих программах уже интегрирован расчет UGR и UVR?

Да, там проработаны вопросы автоматизированного расчета. Можно задать в программе координаты светильников, и она выдаст значения этих показателей в конкретных точках и изолинии освещенности — UVR (для работ вне зданий) и UGR (в помещениях). У нас эти показатели дискомфорта М остались еще в старых табличных значениях, а светильники сейчас используются новые, и по таблицам никто уже не рассчитывает, показатели дискомфорта М и показатель ослепленности P практически умерли. В Европе уделяют намного больше внимания программному обеспечению. А из наших популярных программ я знаю только программный комплекс для наружного освещения Light-in-Night.

 

— Причем там, кажется, можно использовать фотометрические файлы только определенных фирм?

Да, произвольные фотометрические файлы в данную программу не внести. Все перешли на работу с фотометрическими файлами в формате .ies и .ldt, потому что без них выполнить правильный расчет осветительной установки сегодня уже нельзя. Естественно, каждый светильник должен иметь свой фотометрический файл. К сожалению, даже у зарубежных светильников все еще есть проблемы совместимости форматов. И стандартизация файла фотометрических данных на светильник — очень важная вещь.

 

Это же ваш профиль, особенно показатели дискомфорта, которые мало кто способен посчитать. Очевидно, что без программы и фотометрического файла светильника нельзя рассчитать показатели, характеризующие слепящее действие искусственного освещения UGR и GR. А получается, что большинство файлов не в состоянии обеспечить расчет UGR. Вы могли бы оформить требования к стандартизации фотометрических файлов как законодательную инициативу. Очень важно, чтобы она исходила от организации, имеющей опыт в данной узкой области. Ведь UGR нельзя получить иначе, кроме как расчетом.

Да, на сегодня приборов для измерения UGR и GR нет, а определять слепящее действие надо. И это можно сделать единственно на основании фотометрического файла светильника и геометрии размещения световых приборов в помещении. Геометрию мы задаем, ies-файл обязательно должен прилагаться к светильнику. Коэффициент пульсации освещенности, яркости и освещенности можно непосредственно измерить.

 

— И вами были занормированы методы измерения и расчета, разработаны соответствующие ГОСТы. Больше всего вопросов сейчас возникает в части измерения коэффициента пульсации освещенности. У нас широко идут прения, потому что большинство западных компаний просто не знает, что это такое. У них это не нормируется, а у нас нормы есть.

В зарубежных стандартах указано, что стробоскопического эффекта, то есть фликера, быть не должно. Но насколько его быть не должно, не указано. 10% пульсации — это фликер или нет? У нас когда-то было исследовано физиологическое влияние пульсации светового потока на зрение человека. Согласно ей, пульсацию светового потока свыше 300–400 Гц ни глаз, ни мозг человека не воспринимают. Но это данные 60–70-х годов, их никто не перепроверял. А чтобы перепроверить, надо провести научную работу. То, что влияние пульсации на зрение человека и есть стробоскопический эффект, никто не оспаривает. Если на производстве человек, подойдя к станку, не увидит вращения, это может привести к травме. А пульсация светового потока в офисе приводит к быстрой утомляемости зрения.

 

— Вызывает удивление, что мы сейчас проговорили четкие цифры и буквальные значения этой пульсации. Но почему на это не обращают внимания на Западе? Они что, не сталкивались с этим стробоскопическим эффектом? Ведь лампы у них работают так же, как и у нас.

Вероятно, они сводят пульсации к значениям, близким к нулю. Когда мы берем светильники, произведенные в ЕС, то с пульсацией у них все нормально. А вот в светотехнической продукции, произведенной в азиатских странах, пульсация светового потока встречается.

Надо понимать, что некоторые показатели на Западе не нормированы, но, тем не менее, учитываются их культурой проектирования. У нас же то, что не нормировано, никто из производителей в расчет не принимает.

Стандарт по измерению коэффициента пульсации освещенности появился, но его необходимо дорабатывать. Нам нужно принять европейскую сетку расчетов и измерений, которую они закладывают в свои стандарты. Там уже разработаны схемы и формулы, по которым расчет и проверка освещенности идут в определенных точках в зависимости от размера освещаемого пространства. Эта сетка ложится на освещаемую территорию. Ее целесообразно принять, чтобы не было расхождений с ними, поскольку мы все равно пользуемся их программами по светотехническим расчетам.

 

— Сейчас у нас есть практически единственный ГОСТ, регламентирующий пульсацию. Там прописаны несколько методик измерения пульсаций. Но очевидно, что пульсацию освещенности создает пульсация светового потока. Понятно, что в ГОСТе идет речь об осветительной установке, а не об отдельном приборе. Но установка может состоять из одного прибора. Поэтому многих сейчас занимает вопрос, можно ли предъявлять требования к светильникам и лампам отдельно. Логически это было бы правильно: если не будет пульсаций у световых приборов, не будет их и у осветительной установки в целом. Но никто не может требовать от производителей и поставщиков соблюсти это требование, потому что нет стандарта. Если бы в этом ГОСТе было указано, что речь может идти не только о стандартизации пульсации освещенности в помещении, но и о стандартизации пульсации освещенности от светильника, может, это было бы правильно?

Это актуально, стоит об этом подумать. Пульсация, в основном, возникает в разрядных лампах, в лампах накаливания она не так заметна. Когда в помещении несколько источников света с коэффициентом пульсации 20–30%, они могли бы друг друга компенсировать. Если коэффициенты больше, суперпозиция тут не поможет. Отсюда действительно следует вывести требования к пульсации источников света.

 

— Например, в производственных помещениях стоят лампы, у которых пульсация 60–70%, и проектировщики говорят, что расфазируют пульсацию всей установки до нуля. Но это же нереально! И очевидно, что, если погаснет одна лампа, нарушится сразу все.

Тут нужно продумать, как требования пульсации перенести к источнику света и какими они должны быть.

 

— Светотехническая общественность сейчас очень сильно уперлась в эту проблему. Такие поставщики, как Philips, Osram и GE, открыли для себя наши требования и были удивлены наличием в них пульсации. Мы ее измеряем и знаем, что она есть. А они требуют аргументированных подтверждений нашим требованиям. Это пробел, который довольно легко решаем, например, введение дополнений в ГОСТ.

Да, пульсация пока нормируется только в помещении. Надо нормировать еще и пульсацию на улице. Она бывает очень заметна, а на дорогах и в тоннелях, где есть движение, пульсация в принципе значима. Когда мы будем повышать качество наружного освещения, норма по ограничению пульсации для него тоже потребуется.

 

— Опять же, все уже есть в ГОСТе, просто изменятся условия его распространения на различные объекты. Но все это, конечно, нужно обосновывать.

Обосновывать сложно, особенно на улице.

 

— Вероятно, все обоснование придет от того, что под этим освещением наблюдается активное движение автотранспорта.

У нас всегда считалось, что чем выше освещенность, тем лучше. Так или иначе, все нормы нам диктовали технико-экономические возможности развития промышленности.

 

— То есть, что может светильник, то и занормируем?

В случае с наружным освещением очень часто муссируется вопрос, что нормировать — яркость или освещенность. Когда люди говорят, что мы перейдем на яркость, и все будет хорошо, это лукавство. Дело в том, что яркость и освещенность у нас всегда нормировались параллельно чуть ли не с 70-х годов. И до этого у нас были нормы в СНиПе по двум параметрам. Почему в Европе нормируется только яркость, а у нас и яркость, и освещенность? Причина в климатических условиях. У нас более северная страна. Дождь, сырость, в некоторых местах снег по девять месяцев в году лежит. Севернее определенной широты вообще можно проверить только освещенность. Поэтому я считаю, что стоит оставить проверку состояния освещения автодорог в России по обоим параметрам. К тому же если прибор для измерения освещенности стоит сегодня 15 000 руб., то яркомер — 120 тыс. руб. У нас в стране их единицы.

 

— Сейчас вам возразят поклонники видимости, которые говорят, что это многогранная задача со многими неизвестными, такими как цветность, дорожные условия…

Да, этот подход имеет право на жизнь, но нужны выходы на практику. Видимость измерить еще сложнее, чем яркость. Все измерители видимости, которые делают у нас в стране, слишком грубые, и никаких улучшений от их введения в практику мы не получим.

Если есть некая норма, то она должна быть чем-то проконтролирована. Даже если таким сложным способом, которым контролируется дискомфорт. Все требует экспериментального подтверждения. Как мы будем видимость получать?

 

— Видимо, это следующая ступень оптимизации. Раз мы сейчас говорим про уличное освещение, в пользу измерения освещенности и нормирования единиц освещенности как раз меньше всего работы и идет, хотя это проще всего даже с точки зрения физики. Ведь таким образом мы отвязываемся от покрытия, которое все время меняется. Все равно метрология идет по пути попыток усовершенствования приборов измерения яркости. О чем это говорит? Что глаз видит яркость. А освещенность слишком оторвана от физики и работы глаза.

Яркость — это большая конкретика. Но, если мы говорим, что нужно нормировать и то, и другое, то у нас всегда будет спор о корреляции этих единиц. И получится, что этот норматив всегда будет неоднозначен. Важна четкая позиция.

Я считаю, что должны оставаться оба параметра. Кому какой показатель будет удобнее применять на данном этапе, тот пусть такой и применяет. И яркость, и освещенность подходят для нормирования освещения автодорог.

 

Мы говорили про проблемы освещения автодорог именно традиционными светильниками. Сейчас разработано много концепций светодиодного дорожного освещения, которые часть вопросов снимают или ставят по-другому. Проблемы цветопередачи однозначно решаются применением светодиодов, пульсации легко устранить. А вообще, как вы думаете, удастся ли с помощью светодиодов примирить два стандарта нормирования или как-то еще упорядочить систему измерений?

Есть светодиодное освещение, которое за счет оптики светодиодов обеспечивает оптимальное распределение яркости по дорожному полотну. Варьируя оптику светодиодов, можно получать оптимальные показатели. У нас в НИИСФ в свое время Боос Г. В. и Карачев В. М. получили авторское свидетельство на светильник, характеристики которого определялись характеристиками распределения яркости на дорожном полотне. То есть решалась обратная задача: сперва распределение яркости или освещенности, а потом уже кривая силы света светильника, нужная, чтобы получить оптимум на автодороге.

 

— И, если качественно решать обратную задачу…

…то светодиоды — это оптимальный источник света, потому что можно взять любое требуемое распределение и получить его оптикой на светильнике.

 

— Остался один из краеугольных вопросов: о здоровье. У нас недавно было масштабное исследование по замене освещения в школах и других учебных заведениях. Какова его судьба?

Насколько я знаю, изменения в этой области еще не вступили в силу. Было письмо Роспотребнадзора с разрешением применять светодиоды в школах, но только в коридорах. Естественно, при применении светодиодного освещения в школах надо посчитать дискомфорт. Пока нельзя применять светодиоды только в детских садах и больницах. В первом случае потому, что еще нет исследований, а в больницах просто очень специфические требования к цветности и яркости световых приборов.

 

— То есть вы в данном случае не влияете на продвижение этих норм?

Сейчас идут обновления СанПиНов, но идут медленно, поскольку практически не финансируются.

 

— Нет четких требований и разрешений СанПиН, значит, нет и требований по нормативам. А раз нет требований по нормативам, значит, государственные предприятия не могут покупать более энергоэффективные осветительные приборы. Этот круг замыкается в Минэнерго или в Минэкономразвития, потому что они ответственны за обеспечение госзакупок по новому 44 ФЗ.

Это очень странная ситуация: Минэкономразвития задерживает обновление СанПиНов, пытаясь найти в них угрозы для бизнеса. Но большая опасность, когда таким образом искусственно сдерживается технический прогресс.

 

— Задача поставлена нескольким министерствам, но дело за СанПиНами. Когда будет ясность в них, производителю будет понятно, какие светильники делать, а вам будет ясно, что включать в стандарты и как это контролировать, интенданты будут знать, что им закупать.

Процесс нормативного обновления должен идти непрерывно. У нас эта непрерывность, к большому сожалению, была прервана. Раньше существовали специальные управления по нормированию в области строительства. Было управление по техническому нормированию, которое регулярно обновляло СНиПы, СанПиНы, было минимальное, но постоянное финансирование, работа шла непрерывно и без задержек. И согласование не откладывалось на два-три года. За рубежом так происходит до сих пор. Почему зарубежные стандарты стали так сильно обгонять наши? Потому что у нас пересмотр не финансируется. И если стандарты пересматриваются раз в 25 лет, о каких инновациях может идти речь? Прерывать обновление ГОСТов, СанПиНов и СНиПов ни в коем случае нельзя. Это искусственное торможение развития промышленности. Отрасль должна работать не скачками, когда выделят деньги, а постоянно и непрерывно. Должна быть какая-то структура, которая бы инициировала и финансировала развитие строительных норм.

Если мы хотим копировать что-то с Запада, давайте копировать все хорошее, что для нас пригодно. Но в любом случае мы должны учитывать климат своей страны.

 

— 25–30 лет назад все это было создано и работало здесь, на нашей земле. И наша светотехническая школа позволяет это делать, и знания мы пока не растеряли.

И сейчас есть прекрасные возможности создания здесь, в России, комфортной среды. Те, кто хотят остаться жить в этой стране, должны сами создавать себе условия, а не стараться заработать денег и уехать за рубеж.

 

— Над чем еще поработал бы НИИСФ на перспективу?

Есть проблема дублирования ГОСТов, которая создает некие вольности и неоднозначности. У проектировщика не должно быть большого количества близких стандартов, отличающихся в деталях. Нужна координация работы всех министерств и нормирующих органов в данной области.

 

— Будем надеяться, что НИИСФ продолжит решать эти краеугольные вопросы, за которые больше некому взяться. Желаем ему процветания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.