Проблемы освещения в вузах

Волосатова С.В., Михайлова О.М., Овчукова С.А., МГУ печати, г. Москва

По мере развития элементной базы, компьютерной техники, номенклатуры световых, светодиодных, лазерных приборов, моделирования процессов взаимодействия источников и приемников излучения становится возможным более активное внедрение в учебный процесс и производство полиграфии новых технических средств, однако ещё не исчерпаны энергетические ресурсы от использования действующих установок и приборов.

Исследования различных ученых показали недостаточную эффективность имеющихся средств технического оснащения учебных заведений, а именно, освещение лекционных залов и лабораторий. Проверка состояния качества освещения не соответствует действующим нормам, обеспечивающим комфортные условия работы студентов – уровню освещенности на столах (по нормам 300 лк), высокому значению коэффициента отражения фона, контрасту между записью и доской (по нормам > 0,5). Освещение досок, вертикальная освещенность которых в центре должна по нормам составлять 500 лк, во всех аудиториях не поддается критике. В компьютерных кабинетах также не выполняются требования норм по уровню вертикальной освещенности на экранах мониторов и горизонтальной освещенности на рабочих местах. Освещение физкультурного зала и сцены спроектированы вне правил. Данные наших измерений согласуются с результатами исследований ученых МЭИ и МГУ Мордовии.

Учебные аудитории МГУП освещаются светильниками на базе люминесцентных ламп типа ЛБ, ЛД, ЛХБ, ЛТБ мощностью 40 Вт, качество эксплуатации которых по замене и чистке ламп недостаточно высокое. В преподавательских кабинетах отсутствует местное освещение, что требует повышения затрат электроэнергии на более дорогое - общее. Если при дневной форме обучения студентов к искусственному освещению добавляется санационное, то при вечерних занятиях условия труда по параметрам световой среды (руководство 2.2.01394) можно оценить как вредные, неблагоприятно воздействующие на органы зрения и организм молодежи в целом с возможным мутагенным действием. Появляется быстрая утомляемость, депрессия, ухудшение усвояемости материала и способности к решению задач. Более 30 % студентов ВУЗов страдают близорукостью.

Оптимальное освещение должно быть комфортным, безопасным для здоровья и энергоэкономичным, что усложняется по мере расширения области применения источников излучения, а также продолжающегося роста цен на электроэнергию и комплектующие материалы при неизменно ограниченных бюджетных средствах.

В учебных лабораториях МГУП и производственных цехах полиграфические технологии обеспечиваются практически всеми типами выпускаемых ламп. Источники ультрафиолетового излучения (ЛЭБ-18 и -30) применяют для полимеризации лаков и красок, КГ и ДРТ-1000 ? в копировальных устройствах. Источники инфракрасного излучения (ИКЗ, ИКЗК-250 и -500) используются для сушки. В измерительной аппаратуре используется парк источников, генерирующий все области оптического спектра. Лазерные экспонирующие устройства применяются в допечатном оборудовании полиграфии в процессе изготовления офисных и флексографических печатных форм.

В соответствии с директивами 2002/91/EG меры повышения эффективности электроустановок в учебных заведениях могут осуществляться путем использования ртутных люминесцентных ламп низкого давления типа Т-5 в колбах диаметром 26 и 16 мм, а также долговечных экологичных и энергоэкономичных компактных ламп типа КЛЛ. Внедрение светодиодов обезопасит помещения от чрезвычайно токсичных соединений ртути при нарушении внешней оболочки. Доску целесообразно освещать двумя установленными параллельно ей зеркальными светильниками типа ЛПО-3 0-40-122 с непрозрачными отражателями. Для общего освещения следует использовать разрядные лампы РЛНД с индексом цветопередачи не менее 70, которому соответствуют лампы типа ЛБ, ЛБЦ, ЛДЦ, ЛТБЦ. В высоких производственных помещениях полиграфии общее освещение с наилучшей цветопередачей могут обеспечить мощные металлогалогенные лампы высокого давления МГЛ ВД типа ДРИ с Na–Sc наполнением в специальной арматуре при обязательном местном освещении рабочих мест.

Искусственное освещение в помещении с персональными компьютерами (ПК) должно выполняться системами локализованного или комбинированного (общее + местное) и должно составлять не менее 300 - 400 лк. В качестве источников общего освещения следует использовать преимущественно газоразрядные лампы с индексом цветопередачи не ниже 70 типа ЛБ, ЛБЦ, ЛДЦ. Способом защиты глаз от прямой блесткости является понижение яркости видимой части источников света, что достигается применением непрозрачных отражателей или рассеивающих свет стекол, т.е. специальной арматуры. Применение открытых ламп не допускается. С целью ограничения отраженной блесткости от рабочих поверхностей необходимо, чтобы светильники общего и местного освещения зеркально не отражались на рабочей поверхности ПК, не создавались блики на ПК и на поверхности экрана монитора. С целью снижения бликов и электромагнитных излучений от экрана монитора ПК следует использовать оптические фильтры с циркуляционной поляризацией типа СР-50 фирмы "Поляроид".

При использовании диа- и кинопроекторов освещенность на столах обучающихся должна быть 500 лк. При этом следует использовать либо только одно местное освещение, либо создавать систему «функционального» искусственного освещения с «темным коридором» перед экраном.

Перспективным направлением является применение для освещения мощных и сверхмощных светодиодов. Значение светового потока (с одним или более светоизлучающими кристаллами) удваивается каждые 1,5-2 года. В 2007 г. уровень световой отдачи достиг 150 лм/Вт, что делает возможным применение этих источников для вертикального освещения учебных досок и стендов. Замена половины используемых ныне в МГУП осветительных ламп, включая КЛЛ, на светодиодные модули позволит экономить, даже по самым скромным оценкам, до 15% электроэнергии.

Поскольку искусственное освещение составляет лишь 15% в общем энергопотреблении, актуален вопрос снижения энергозатрат в осветительных установках. Эффективными являются схемы включения с использованием компактных электронных пускорегулирующих аппаратов ЭПРА, возможно с в/ч питанием. Лампы с полым катодом позволяют исключить из схемы зажигающее устройство. Нами разработана энергоэкономичная система освещения с автоматическим управлением искусственным освещением с учетом естественного света.

Оздоровительные функции организма могут осуществляться лампами типа ЛЭР, генерирующими ультрафиолетовое излучение (УФИ) в областях А и В. Эритемное излучение (В) восполняет недостаток естественного УФИ, что способствует образованию витамина Д3, необходимого для выработки организмом кальция, фосфора, азота, укрепляющих кости, стимулирующих кровеносную систему и др. Добавка доли бактерицидного излучения (С) усиливает действие эритемного, одновременно повышая эффективную отдачу лампы и, кроме того, способствует обеззараживанию воздуха. Вызывают интерес разработанные в Мордовском университете эритемно-бактерицидные облучатели, совмещающие лечебные и обеззараживающие функции с регулировкой УФИ в пространстве и времени. Уровень облученности Еэр=17,7 мэр/м2, Е бакт = 0,011бк/м2, при дозе облучения Д эр= 60 мэр/м2, Д бакт= 0,0115 бк/м2.

Руководство МГУ печати приняло решение о включении в коллективный договор работы по модернизации осветительной системы университета с целью повышения качества преподавания и улучшения условий учебы студентов.

Улучшение качества освещения ведет к увеличению энергетических затрат. Литература предлагает много способов экономии энергии при проектировании осветительных установок. Для электроосветительных установок нашего ВУЗа, имеющего высокие потолки, нам представляется приемлемым способом экономии электроэнергии, предварительная отборка ламп с наибольшим сроком службы. Это обеспечит увеличение срока службы всей установки в целом, что позволит снизить эксплуатационные затраты за счет более редкой замены ламп.

Таким образом, требуется предварительная диагностика используемых ламп. Диагностические параметры выбираются из всего множества параметров, например, напряжение зажигания, напряжения горения, пусковые токи и др. Основным критерием их выбора является максимальная информативность, позволяющая при имеющемся диагностическом оборудовании получить максимальное количество информации о необходимых параметрах.

Обеспечение возможности увеличения числа одновременно измеряемых диагностических параметров и обеспечение их автоматизированной обработки с применением современных быстродействующих вычислительных средств и современных математических методов корреляционного и факторного анализа позволит отобрать качественные образцы, получаемой продукции.

Современный компьютер с успехом может заменить стандартные аналоговые измерительные и регистрирующие приборы, такие как вольтметры, осциллографы, спектроанализаторы и другие подобные. Преимущества компьютера перед аналоговыми измерительными приборами очевидны. Применение компьютерных технологий позволяет увеличить оперативность и объем передаваемой информации, совместить эксперименты с математическим моделированием изучаемых процессов, автоматизировать обработку экспериментальных данных.

Единственным ограничением на пути использования компьютера в области измерений и регистрации аналоговых сигналов является то, что компьютер не способен принимать аналоговые данные, так как является полностью цифровым устройством. Для решения этой проблемы используются специализированные устройства ? аналого-цифровые преобразователи (АЦП), которые осуществляют преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму. АЦП имеют аналоговые входы для подключения источников сигналов и цифровые выходы для передачи преобразованных данных в компьютер. Компьютер, оснащенный программным обеспечением, осуществляет управление устройствами АЦП и принимает данные для последующей обработки и анализа (рис 1).

В настоящее время российскими и иностранными производителями налажен выпуск нескольких модификаций многоканальных АЦП. Например, платы АПЦ Л-КАРД обеспечивают быструю передачу данных в персональный компьютер со скоростью до 132 Мбайт/сек по шине PCI. Оснащение АЦП дополнительными процессорами производства компаний Analog Devices повышает их автономность и надёжность, а также даёт пользователю принципиальную возможность перенесения части операций обработки сигнала на аппаратуру АЦП.

Использование многоканальных АЦП Л-КАРД серии L-780 при разработке многоканального измерительного комплекса диагностики поступивших ламп позволит одновременно измерять и анализировать до 32-х диагностических параметров в виде аналоговых электрических сигналов в диапазоне до 5 В с шириной спектра до 200 кГц.

Разработанное для АЦП Л-КАРД серии L-780 программное обеспечение позволяет отображать измеряемые сигналы на экране и записывать их характеристики в память компьютера, а также проводить спектральный и различные виды статистического анализа оцифрованных данных.

Метки: наука, освещение

Добавить комментарий