Iluminación para aulas y aulas.

Material metodológico para instituciones educativas, personal de supervisión técnica y comités de padres. Será de interés para todos los que estén interesados ​​en la calidad del entorno de iluminación en las habitaciones donde estudia, trabaja y vive.



Fig. 1. Un ejemplo de los parámetros del entorno de luz en el aula, con lámparas fluorescentes que no cumplen con los requisitos de SP 52.13330.2016 color rendering Ra (CRI) <60 y con balastos electromagnéticos obsoletos, debido a que el coeficiente de pulsación de la luz supera el 30%. Se utilizaron un espectrómetro Uprtek mk350n y un medidor de luz ELITE2, medidor de luz brillante, medidor de pulso.

Contiene requisitos para parámetros documentados y verificados del entorno de luz, una plantilla para el protocolo de inspección de sistemas de iluminación y recomendaciones para eliminar las no conformidades.

1. Requisitos de iluminación

Ambiente de luz: un conjunto de factores ambientales medidos o descritos que afectan a una persona asociada con la iluminación.

1.1. Requisitos generales para parámetros de iluminación para clases y aulas.



1.2. Requisitos adicionales para iluminación LED

2. Los parámetros del medio ligero: descripción y métodos de determinación.

Los parámetros del entorno de luz se pueden medir o monitorear. El incumplimiento es la base para la acción correctiva.

2.1 El nivel promedio de iluminación de los escritorios de acuerdo con SanPiN 2.2.4.3359-16 no debe ser inferior a 400 lux. La iluminación mínima de los escritorios no debe ser inferior al 90% de esta norma.

La causa de la discrepancia puede ser una disminución gradual del flujo luminoso de las lámparas fluorescentes. Si más de una lámpara fluorescente no funciona en la habitación, lo más probable es que las lámparas se reemplacen cuando fallan, y no de acuerdo con el cronograma. En este caso, es necesario el control instrumental de la iluminación.

Para la comodidad visual, la diferencia en la iluminación de los escritorios no es importante, pero el tablero no debe iluminarse peor que los escritorios. Según SP 52.13330.2016, la iluminación del centro de la placa es de al menos 500 lux. A menudo, la norma no se respeta debido al hecho de que no hay una lámpara separada para el tablero. La iluminación general puede cumplir la norma al aumentar la cantidad de luces de techo una vez y media. Lo cual, por supuesto, no se está haciendo. Y los niños bien iluminados miran una pizarra mal iluminada.

En las universidades, no existe un requisito separado para la iluminación del tablero.

La única forma de determinar la iluminación es medir con un medidor de luz del registro de instrumentos de medición con un certificado de verificación o un certificado de calibración. Los medidores de luz que no tienen tales documentos pueden cometer errores en decenas de por ciento. Y los programas para un teléfono inteligente, que supuestamente miden la iluminación, se confunden varias veces.



Fig. 2. Cálculo de ingeniería de iluminación de una clase escolar en el programa Dialux

La iluminación se calcula utilizando el programa Dialux [1] (Fig. 2) o manualmente [2].
Los tamaños, la disposición de los escritorios e incluso el color de las paredes en las instituciones educativas están determinados por los requisitos sanitarios y son del mismo tipo. Esto le permite utilizar una metodología unificada simplificada para evaluar la parte E de iluminación promedio. Para hacer esto, el flujo luminoso total F de las luces de techo debe dividirse por el área de clase S y multiplicarse adicionalmente por un factor de corrección de 0.6:

$$

$$E [lx] = \ frac {F [lm]} {S [m ^ 2]} \ cdot $ 0.$$

.
2.2. El coeficiente de ondulación de la iluminación es un parámetro que afecta la fatiga de la visión. La fuente de alimentación de la lámpara con tensión de red alterna conduce a pulsaciones de iluminación debajo de la lámpara con una frecuencia de 100 Hz. Las ondas son invisibles, pero dificultan la traducción y la retención [3]. La profundidad de ondulación depende de la fuente de alimentación de la lámpara, se puede medir con un medidor de pulso portátil.

SanPiN 2.2.1 / 2.1.1.1278-03 establece requisitos para el nivel de pulsaciones de iluminación en las aulas no superiores al 10%; y de acuerdo con el RF PP No. 1356, desde el 1 de enero de 2020, las pulsaciones del flujo de luz de los equipos de iluminación recién adquiridos no deben ser superiores al 5%.

El coeficiente de pulsación de las lámparas fluorescentes de tipo antiguo con balastos electromagnéticos (EMR) es 40 ... 45%, lámparas incandescentes - 10 ... 15%. Para lámparas LED modernas, generalmente no más de 1 ... 3%. Sin embargo, entre las luces LED hay modelos con una fuente de alimentación simplificada y ondas que no cumplen con los estándares.

Se produce un alto nivel de ondulación cuando se quita la lámpara de la cámara del teléfono inteligente (aparecen rayas oscuras en la imagen) y es visible en una prueba de lápiz (un lápiz que se mueve contra el fondo de la lámpara, como si estuviera debajo de una luz estroboscópica, como si se congelara en algunas posiciones (Fig. 3)).



Fig. 3. El nivel de ondulación del 45.5% de la iluminación para una lámpara fluorescente con balasto electromagnético. Y el efecto estroboscópico causado por estas pulsaciones durante una prueba con lápiz [3].

Un teléfono inteligente y un lápiz no son instrumentos de medición, los resultados de tales "controles" muestran un problema, pero no tienen fuerza legal, pero son una base suficiente para medir las ondas con un dispositivo.

2.3. El índice de reproducción cromática Ra ≥ 80 (o CRI ≥ 80) caracteriza la calidad de la luz, la comodidad visual y emocional. Depende del número de colores del arco iris en el espectro, determina el número de tonos de color en la escena y la correspondencia de estos tonos con los que son visibles bajo la luz natural. El uso de luz de alto rendimiento cromático mejora la calidad de vida, le permite ver cada vez con mayor claridad. El uso de fuentes de luz con baja reproducción del color conduce a una impresión deprimente general [4].



Fig. 4. Un ejemplo de una lámpara con un código de color en la marca 765, que significa reproducción de color Ra = 70 y temperatura de color CCT = 6500 K

CRI (índice de reproducción cromática): un sistema de índices de reproducción cromática. Ra es el índice general más importante, cuyo valor está normalizado. Es correcto hablar sobre el valor de Ra, pero los fabricantes de lámparas en el pasaporte a menudo escriben "CRI", sin especificar que estamos hablando de Ra.

Para las aulas y aulas, SanPiN 2.2.1 / 2.1.1.1278-03 y SP 52.13330.2016 establecen la norma Ra ≥ 80. La compra de lámparas fluorescentes con un índice de reproducción cromática de menos de 80 para instituciones estatales (escuelas, universidades, hospitales, etc.) prohíbe p. 2 del Decreto del Gobierno de la Federación de Rusia No. 898 del 28 de agosto de 2015, y el uso de lámparas LED con un índice de reproducción cromática de menos de 80 se limita al párrafo 24 del Decreto del Gobierno de la Federación de Rusia No. 1356 del 10 de noviembre de 2017.

Las lámparas fluorescentes y las lámparas LED están disponibles con Ra ≥ 80, Ra ≥ 90 e incluso Ra ≥ 95. Las fuentes de luz con reproducción cromática mejorada se utilizan para requisitos especiales para la calidad de la luz, por ejemplo, en un estudio de arte escolar.

Las observaciones de cómo, por ejemplo, el aspecto de la piel de la palma de una mano bajo la luz del día y la iluminación artificial, le permiten "distinguir" la luz con una reproducción de color baja y alta "a simple vista". Pero este método es inexacto. El valor de reproducción del color solo se puede determinar con un espectrómetro.

2.4. La temperatura de color correlacionada (CCT) , o temperatura de color no superior a 4000 K, es un requisito importante. La luz blanca fría (es decir, con un tinte azul) con temperaturas de color de 5000, 6000, 6500 K, etc., especialmente con poca reproducción cromática e iluminación, se percibe como luz cianótica o "ciega". Y el exceso de contenido del componente azul en el espectro es criticado por especialistas en trastornos del sueño.

Se permite una luz cálida (es decir, con un tinte amarillo) con una temperatura de color de 2700 o 3000 K, pero no a todos les gusta, porque parece que no es lo suficientemente brillante. Se recomienda usar luz cálida por la noche, pero por la mañana y por la tarde con luz natural insuficiente provoca somnolencia y disminución del rendimiento.

No todos prefieren una luz pronunciada cálida o fría. La luz blanca neutra sin un tono azul o amarillo con una temperatura de color de 4000 K es un compromiso razonable que se adapta a la mayoría. Este valor se indicó en las recomendaciones de los higienistas, sobre la base de los cuales se compilaron los documentos normativos. La luz de esta temperatura de color se usa con mayor frecuencia en lugares públicos.

4000 K - valor redondeado típico, que según GOST R 54350-2015 “Dispositivos de iluminación. Requisitos técnicos de iluminación y métodos de prueba ”corresponde al rango 3710 ... 4260 K. Esta tolerancia se justifica por la dispersión natural de los parámetros de las fuentes y la diferencia de temperatura de la luz que proviene de la lámpara en diferentes ángulos. Por lo tanto, si se indican 4000 K en el pasaporte y la medición directa con un espectrómetro muestra, por ejemplo, 4100 K, no hay discrepancia. Para comparar con el estándar, es necesario redondear el valor de CCT 4100 K a 4000 K y el valor ya redondeado debe corresponder a la condición "no superior a 4000 K".

Cabe señalar que el requisito de una temperatura de color no superior a 4000 K se establece solo para lámparas LED por la carta de Rospotrebnadzor No. 01 / 11157-12-32. Para las lámparas fluorescentes, la ley no establece tales restricciones.

Como no se establece un valor de temperatura de color específico, sino un rango, es posible utilizar dispositivos de iluminación con temperatura de color que cambia automáticamente durante el día.

2.5. El ángulo de protección condicional de las luminarias LED de al menos 90 ° significa la prohibición de las luminarias de techo en las que los LED no cubiertos por el difusor son visibles.



Fig. 5. De izquierda a derecha: difusor de plástico esmerilado; de plástico transparente con estampado prismático; hecho de plástico transparente con "hielo picado" en relieve

Los difusores hechos de plástico transparente con relieve en forma de prismas, “hielo picado”, cuero verde, etc. en algunos casos no reducen suficientemente el brillo desagradable de los LED. Las luces de techo con tales difusores brillan principalmente para sí mismas, como resultado de lo cual la luz en la habitación va de arriba a abajo, creando una impresión dolorosa de "como en un pozo".

Los difusores de plástico que dispersan la luz, opacos (difusos, de ópalo o de leche), proporcionan una mayor comodidad visual, iluminan uniformemente las superficies de trabajo e iluminan mejor las superficies verticales. Al elegir nuevos equipos, es aconsejable elegir difusores esmerilados.

2.6. El brillo general de las luminarias LED de no más de 5000 cd / m2 es una condición que le permite mirar la luminaria sin molestias visuales. Este brillo en orden de magnitud corresponde al brillo de la abertura de la ventana visible desde el interior de la habitación en un día soleado.

Para luminarias de techo con un difusor de plástico mate con dimensiones de 600 × 600 mm o 300 × 1200 mm, el brillo total no supera los 5000 cd / m2 permitidos si el flujo luminoso no supera los 5000 lm. Este requisito se cumple con casi todas estas lámparas.

2.7. La condición para un brillo desigual de las luminarias LED Lmax: Lmin de no más de 5: 1 es un requisito para usar un difusor, detrás del cual los LED desagradablemente brillantes no son visibles.



Fig. 6. Lámpara LED y medición de las irregularidades de su brillo. Brillo medido con el medidor de brillo remoto avanzado móvil LMK

Incluso si las filas de LED a través del difusor son visibles, pero el difusor está hecho de plástico opaco u opal, la uniformidad del brillo generalmente cumple con los requisitos.

El contraste del brillo en la calle en un día soleado es muchas veces mayor que 5: 1 y no es un gran problema. Por lo tanto, si los puntos de brillo en el difusor de la lámpara LED no parecen visualmente mucho más brillantes que el tubo luminoso de la lámpara fluorescente, entonces no debe preocuparse por esto.

2.8. El indicador combinado de incomodidad UGR caracteriza cuántas lámparas que causan molestias con su brillo están en el campo de visión del niño. El valor más alto de UGR es generalmente para la recepción en clases grandes.

UGR se verifica mediante el cálculo en programas especializados como Dialux, y no se puede verificar después de instalar accesorios en el aula.

Si analizamos los requisitos para la disposición de escritorios y tamaños de clase de SanPiN 2.4.2.2821-10, resulta que el caso más desfavorable para el valor UGR es una clase larga con una distancia máxima permitida desde el escritorio lejano al tablero de 8.6 my tres filas de escritorios dobles. En la fig. La Figura 8 muestra el cálculo de UGR en esta clase, iluminada por luminarias con un flujo luminoso bastante grande de 3600 lm y difusores mate. Incluso en las últimas filas, UGR no superó el valor máximo permitido de UGR = 19 del estándar estatal recomendado GOST R 55710-2013 y aún más cumple con el requisito de UGR ≤ 21 del SP obligatorio 52.13330.2016.

En clases más pequeñas con luces menos brillantes o con otros tipos de difusores, el UGR será aún más pequeño. El cálculo para las peores condiciones muestra que no hay necesidad de calcular el UGR para las clases restantes, en las cuales tomará valores aún más pequeños, obviamente correspondientes a la norma.



Fig. 7. Cálculo de UGR para el caso más adverso en el programa Dialux. UGR varía de UGR = 12 en las filas delanteras a UGR = 18 para los estudiantes en el escritorio posterior en el centro, en el campo de visión de los cuales al mismo tiempo es el número máximo de lámparas

3. Qué considerar al reemplazar equipos de iluminación

3.1. Modernización de lámparas fluorescentes.

La iluminación inadecuada y la baja reproducción del color se corrigen reemplazando las lámparas. El código de color preferido para las nuevas lámparas es 840 (lo que significa Ra ≥ 80, CCT = 4000 K) o, si se desea una mayor reproducción del color, 940.

El alto coeficiente de pulsación del flujo de luz se corrige reemplazando los balastos electromagnéticos (choques) en las lámparas fluorescentes por otros electrónicos que proporcionan una ondulación mínima.

3.2. Sustitución de luces fluorescentes LED

La posibilidad de usar lámparas LED en escuelas y universidades se indica en las cartas de Rospotrebnadzor No. 01 / 11157-12-32 con fecha 01.10.2012 "Sobre la organización de la supervisión sanitaria del uso de fuentes de luz de ahorro de energía" y No. 01 / 6110-17-32 con fecha 17/05/2017 " Sobre la posibilidad de utilizar iluminación LED ".

Una luminaria LED con el mismo flujo luminoso consume al menos la mitad, y generalmente tres veces menos, electricidad que un fluorescente de tipo antiguo con un balastro electromagnético. Y los parámetros del entorno de luz no son peores que cuando se usan lámparas modernas con balastos electrónicos y buenas lámparas fluorescentes.

Sin la reparación del techo, las lámparas fluorescentes cuadradas se reemplazan fácilmente por las LED cuadradas y las alargadas por las alargadas.

3.3. Certificación

Todas las luminarias deben pasar la certificación para cumplir con los requisitos de TR TS 004/2011 "Sobre la seguridad de los equipos de baja tensión" y TR TS 020/2011 "Compatibilidad electromagnética de medios técnicos" o declarar dicho cumplimiento. El fabricante proporciona una copia del certificado o declaración de conformidad y debe almacenarse con pasaportes para los accesorios. La validez del certificado se verifica en un único registro de certificados de conformidad del Servicio Federal de Acreditación en 188.254.71.82/rss_ts_pub , la validez de la declaración se verifica en pub.fsa.gov.ru/rds/declaration . La evidencia de que durante la certificación las luminarias realmente pasaron las pruebas necesarias son copias de los informes de prueba.

La presencia de dichos documentos significa que la lámpara no "sufrirá una descarga eléctrica" ​​y que el funcionamiento de las lámparas en el edificio no interferirá con el funcionamiento de los equipos sensibles al ruido de la red.

Desde 2021, entra en vigor el reglamento técnico de EAEU TR 048/2019 "Sobre los requisitos para la eficiencia energética de los dispositivos que consumen energía", que establece los requisitos obligatorios para la salida de luz (eficiencia energética), la calidad de la luz (índice de reproducción cromática) y una serie de otros parámetros operativos. La certificación de acuerdo con estos requisitos se realizará sobre la base de informes de prueba en laboratorios fotométricos.

También hay formas voluntarias (opcionales) de certificados y conclusiones que confirman que las lámparas "huelen", "suenan" o "estimulan el desarrollo de la microflora". Estos documentos no tienen nada que ver con la calidad, la seguridad o la eficiencia de la iluminación.

Actualmente, no hay sistemas de certificación que confirmen que la lámpara se recomienda para instituciones educativas. Nadie tiene derecho a hacer tales demandas o hacer tales recomendaciones.

3.4. Requisitos de iluminación

Para que los parámetros del entorno de iluminación en el aula cumplan los requisitos establecidos por la ley y no existan quejas razonables sobre la "iluminación deficiente", la lámpara debe cumplir las siguientes condiciones:

1. Índice de reproducción cromática: Ra ≥ 80 o CRI ≥ 80.
2. Coeficiente de ondulación de la iluminación (o flujo luminoso): Kp ≤ 5%.
3. Temperatura de color correlacionada: CCT = 4000 K, o CCT menos de 4000 K, o CCT, cambiado durante el día.
4. Tipo de difusor: opaco (u opal).
5. Ángulo de protección condicional: al menos 90 ° (es decir, los LED abiertos no son visibles).
6. Brillo total: no más de 5000 cd / m2.
7. La irregularidad del brillo de la salida Lmax: Lmin no es más de 5: 1.

Para una lámpara LED, se deben cumplir todos los requisitos, para una lámpara fluorescente, los párrafos 1 y 2 son obligatorios y el párrafo 3 es deseable.

Es deseable que los parámetros necesarios se indiquen en el pasaporte de la lámpara, ya que el pasaporte es una confirmación documental del cumplimiento de las normas y, en caso de incumplimiento, permite exigir el reemplazo de la garantía del equipo.

3.5. El número requerido de accesorios

Al instalar nuevas luminarias en lugar de las antiguas, la iluminación no disminuirá si el flujo luminoso de las nuevas luminarias no es inferior al flujo luminoso de las antiguas.

Si el número de dispositivos cambia, el método del párrafo 2.1 puede determinar el número requerido de dispositivos nuevos para lograr la iluminación en escritorios de al menos 400 lux.
La eficiencia, o eficiencia luminosa, de la lámpara es importante. Es imposible lograr la iluminación deseada utilizando una gran cantidad de luminarias de baja eficiencia. El proyecto de norma interestatal GOST 32498-20xx "Métodos para determinar los indicadores de eficiencia energética de la iluminación artificial en habitaciones" establece un requisito para la potencia instalada específica ω igual a la relación de la potencia total de las luminarias en la habitación P con respecto a su área S:

$$

$$ω=\frac{P}{S} [/^2]$$

En las aulas y aulas cuando se usan lámparas con lámparas fluorescentes, la potencia instalada específica no debe exceder los 13 W / m ² , y cuando se usan lámparas LED - 8 W / m ² .

A partir del 1 de enero de 2020, el RF PP №1356 establece el requisito para que las lámparas LED escolares típicas con un difusor mate tengan una salida de luz de al menos 105 lm / W. Este valor con un pequeño margen es suficiente para cumplir con los requisitos para la potencia e iluminación instaladas anteriormente.

3.6. Viabilidad económica de reemplazar luminarias con LED.

El requisito de energía instalada cuando se usan lámparas fluorescentes no es más de 13 W / m ²factible solo cuando se utilizan dispositivos modernos, comparables en costo a LED. Además, dado que la salida de luz de las lámparas LED es aún mayor, es recomendable elegirlas.

Al elegir dejar el viejo tipo de lámparas fluorescentes o colocar LED con menos consumo de energía, debe comparar la diferencia en los precios de los equipos con el costo de la energía ahorrada durante la vida útil esperada.

La electricidad consumida por año W _año se puede calcular mediante la fórmula:

$$

$$W_{}= \frac{P \cdot t_{}}{1000} [ \cdot ]$$

donde P es la potencia total de todos los dispositivos en vatios, tyear son las horas de funcionamiento de los dispositivos por año. Según los datos del proyecto GOST 32498-20xx, con un régimen escolar de 2 turnos, el tiempo de funcionamiento durante un año es de 2250 horas.

Si la diferencia en el consumo de energía es dos veces y el período de recuperación razonable de los accesorios es de 3 ... 5 años, el costo de reemplazo puede estar justificado.

4. Aspectos legales y éticos.

Puede verificar las características de los dispositivos instalados, así como la iluminación creada por ellos, en la oscuridad durante el día utilizando dispositivos portátiles: un medidor de luz, un medidor de pulso y un espectrómetro. El protocolo de medición tiene importancia legal si los instrumentos se inscriben en el registro de instrumentos de medición y tienen certificados válidos de verificación o calibración.
En cualquier región, hay oficinas de representación de compañías de iluminación y laboratorios que, previa solicitud, enviarán un representante con instrumentos de medición de abogados a la escuela.
Si no se puede encontrar el medidor de luz, el monitor de frecuencia cardíaca y el espectrómetro, la mayoría de los parámetros del sistema de iluminación se pueden verificar en función de los datos de los pasaportes de las lámparas LED y el código de color en el marcado de las lámparas fluorescentes.

Los pasaportes de las luminarias, los certificados de conformidad y las copias de los protocolos en función de los cuales se emiten los certificados, se almacenan en la oficina o en el departamento de contabilidad y pueden solicitarse para su revisión. En los pasaportes se deben dar los parámetros necesarios para la inspección del sistema de iluminación. Un documento adicional, a veces proporcionado por el fabricante, es el protocolo de pruebas de iluminación de la lámpara, que confirma las características indicadas en el pasaporte. Este conjunto de documentos es importante porque determina la responsabilidad del fabricante.

La discrepancia revelada entre los valores reales obtenidos en las medidas declaradas en los pasaportes de los accesorios es la base para un reemplazo de garantía del equipo. Si el fabricante rechaza la responsabilidad, es necesario contactar a Rospotrebnadzor.
Si los parámetros necesarios para el cumplimiento de las normas sanitarias no están indicados en el pasaporte de la lámpara LED o no están indicados y no cumplen con las normas, el firmante de la compra será responsable del incumplimiento.

Es posible que la escuela no permita que los representantes del comité de padres realicen una inspección del sistema de iluminación y no proporcionará pasaportes para que los accesorios se familiaricen, especialmente para compilar un protocolo. Pero la propuesta del comité de padres para llevar a cabo tal examen indudablemente conducirá a que la escuela realice el examen en sí u ordene un examen. Lo que, a su vez, conducirá a la identificación y eliminación de problemas.

Es importante que la determinación del incumplimiento de la iluminación con los estándares no cause y no exacerbe la confrontación entre los padres y la escuela, pero dirige las relaciones existentes en una dirección constructiva. Cualquier circunstancia puede discutirse y decidirse a satisfacción de todos.

Si no puede cambiar nada, puede aceptar que tarde o temprano revisarán el edificio y que la próxima generación de estudiantes tendrá buena iluminación. Y esta generación, además de la alta carga académica, el uso excesivo de teléfonos inteligentes y caminatas insuficientes, tendrá que soportar una mala calidad de iluminación.

5. Plantilla de protocolo de inspección de iluminación

El llenado paso a paso del protocolo de inspección le permite encontrar los problemas del sistema de iluminación y llegar a una conclusión inequívoca sobre las medidas necesarias.

Si no es posible medir algunos parámetros, pero un cálculo o una evaluación expresa muestran el cumplimiento de los estándares, el protocolo establece que no hay quejas sobre estos parámetros. El resultado de la evaluación no es legalmente significativo, pero la ausencia de quejas es significativa.



Fig. 6. Plantilla de informe de inspección. Enlace al archivo: yadi.sk/i/kVk2OAcyXMMFKw