Освещение жилых и общественных зданий: основные проблемы и совершенствование методов контроля

Введение. Свет является важнейшим фактором окружающей и производственной среды, одним из важнейших элементов организации жилого пространства, обеспечивающим не только зрительное восприятие, но и воздействие на все системы организма человека [1–3]. Свет постоянно воздействует на общее состояние человека, повышает настроение и умственную работоспособность [4], улучшает самочувствие, оказывает влияние на циркадные ритмы [5]. Во всем мире признана гигиеническая, оздоровительная, экологическая и энергетическая роль естественного освещения [6]. Инсоляция и естественное освещение помещений жилых и общественных зданий, с одной стороны, обеспечивают безопасность проживания, профилактику заболеваний [7][8] и психофизиологический комфорт [1][9], а с другой – определяют условия размещения зданий городской застройки, влияют на их этажность и плотность застройки [10–12]. Наличие естественного света в достаточном количестве в закрытых (замкнутых) помещениях оказывает тонизирующее, благоприятное физиологическое и психологическое воздействие на организм человека, особенно такого, у которого не завершены процессы роста и развития [4].

В современном мире человек все больше времени проводит в помещениях разного функционального назначения: жилых, общественных и производственных [13]. По разным данным, большинство людей в развитых странах проводят около 80–90% времени жизни внутри помещений, в том числе около 60 % – внутри личных квартир и домов, при этом наиболее чувствительные группы населения (пожилые люди, дети, инвалиды и беременные женщины) находятся дома больше времени, чем остальное население [3][14]. Увеличение времени нахождения в закрытых (замкнутых) помещениях, часто с недостаточным естественным освещением, предъявляет особые требования к качеству искусственной световой среды, которая, несмотря на биологическую неадекватность естественного и искусственного света равной интенсивности, сохраняющуюся и при повышении уровня освещенности от искусственных источников света [15], все чаще компенсирует дефицит естественного света [16][17]. Под качественным искусственным освещением сегодня принято понимать энергоэффективное и безопасное освещение: освещение должно соответствовать функциональному назначению помещения, быть достаточным для предотвращения угрозы причинения вреда здоровью людей, равномерным и непульсирующим, не оказывать слепящего действия, а также вредного воздействия на внутреннюю среду помещения.

Требование к обеспечению в помещениях естественного или совмещенного, а также искусственного освещения регламентировано Федеральным законом от 30.12.2009 № 384-ФЗ¹ а практически эквивалентные нормативные требования установлены санитарными правилами и нормами СанПиН 1.2.3685–21² и, на этапе проектирования, сводом правил СП 52.13330.2016³. История этих документов представлена в табл. 1.

Необходимо отметить, что первые гигиенические требования к параметрам световой среды в помещениях жилых и общественных зданий были введены в действие в 2003 году, а в помещениях производственных зданий – только в 2017 году. До появления этих документов основными регламентирующими документами в области световой среды являлись строительные нормы и правила, а с 2010 года – своды правил [18].

Действующая на сегодняшний день редакция свода правил СП 52.13330.2016⁶ включена в перечень национальных стандартов и сводов правил, в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Технического регламента о безопасности зданий и сооружений, утвержденного Постановлением Правительства РФ от 28.05.2021 № 815. Данный документ как по качественным, так и по количественным характеристикам искусственной световой среды во многом соответствует европейскому стандарту ЕN 12464-1-2011⁷ (актуализированная редакция ЕN 12464-1-2003), который является основным документом по нормированию освещенности во всех европейских странах и регламентирует необходимые зрительные условия (в зависимости от сложности зрительной задачи) для большинства рабочих мест и помещений, встречающихся как в производственных, административно-управленческих, проектных и дизайнерских офисах, так и в учебных, зрелищных, лечебных и других видах помещений, при этом не требуется трудоемкого определения разряда зрительных работ, необходимого для оценки параметров освещения на рабочих местах в производственных помещениях по российским нормам. В европейском стандарте нормируется освещенность в зоне выполнения задачи и в зоне непосредственного окружения, при этом освещение может быть обеспечено как естественным светом, так и искусственными источниками света или их комбинацией. На основе данного стандарта приняты международные нормы внутреннего освещения ISO 8995-1:2002/ Cor.1:2005⁸, которым также практически соответствует российский стандарт ГОСТ Р 55710–2013⁹.

Нормативная база в области гигиены освещения также совершенствуется, проводится гармонизация с общеевропейскими стандартами [19], разрабатываются решения по внедрению энергоэффективных источников света, современных осветительных установок, учитываются современные сведения в области проектирования освещения [3].

В 2021 году введены в действие санитарные правила и нормы СанПиН 1.2.3685–21¹⁰, которые существенно изменили требования к искусственному освещению помещений жилых и общественных зданий в сравнении с ранее действующими СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03¹¹, что позволило обеспечить идентичные с европейскими нормами показатели искусственной освещенности. В качестве нормируемых показателей представлены средняя освещенность (вместо минимальной), объединенный показатель дискомфорта (вместо показателя дискомфорта), индекс цветопередачи, изменены требования к коррелированной цветовой температуре применяемых источников света, а также в качестве контролируемого показателя представлена цилиндрическая освещенность как критерий оценки насыщенности помещений светом [20]. Однако имеются некоторые различия в количественной характеристике показателей, имеются различия и в подходах к нормированию отдельных показателей (например, коэффициента пульсации освещенности (Кп): в российских нормативах Кп имеет количественную характеристику, в европейском стандарте имеется только указание на необходимость проектирования системы освещения таким образом, чтобы избежать негативных последствий мерцания и стробоскопического эффекта). Требования к естественному и совмещенному освещению остались без изменений, так как естественное освещение в принципе не может быть полностью гармонизировано вследствие различий в климатических и светоклиматических режимах. Одним из перспективных направлений развития российской нормативной базы является разработка нормативов для обеспечения не только безопасной, но и комфортной световой среды, требующей такого сочетания количественных и качественных показателей искусственного освещения, при которых создаются наиболее благоприятные условия для функционирования зрительного анализатора организма человека в целом [3][21][22], при этом поиск компромисса между комфортом и энергоэффективностью будет иметь ведущее значение.

Одним из значимых инструментов экономии электроэнергии на освещении, который позволит не только не нарушать нормы, но и обеспечивать повышенные уровни освещенности, является управление освещением [23]. Именно на создание комфортной световой среды ориентирован новый европейский стандарт ЕN 12464-1:2021¹², принятый Европейским комитетом по стандартизации (CEN) 25.08.2021, который дополнил предыдущую версию повышенными требованиями к освещению для отдельных задач и типов помещений (а также при наличии условий для поддержания более высоких уровней освещения), требованиями к освещению окружающего пространства (потолков и стен), включил конкретные требования по организации управляемого освещения. Аналогичный подход предложен в изменении № 2 к СП 52.13330.2016¹³: в документе представлены требования к комфортному освещению помещений промышленных предприятий, помещений жилых, общественных и административно-бытовых зданий, а также к применению осветительных установок с динамическим управлением с целью обеспечения рационального расходования электроэнергии и создания оптимальных условий для жизнедеятельности человека, биологически и эмоционально эффективного освещения.

Изменение нормативных требований в 2021 году привело к необходимости совершенствования методического обеспечения и разработки методических указаний по проведению инструментального контроля параметров световой среды в помещениях жилых и общественных зданий, систематизирующих положения действующих стандартов, нивелирующих имеющиеся противоречия и учитывающих международный опыт.

В подтверждение вышесказанного, необходимо отметить, что в структуре исследований физических факторов неионизирующей природы удельный вес измерений параметров освещения составляет 25,2 % и занимает 2-е место после исследований микроклимата, удельный вес измерений которого составляет 50,9 %¹⁴.

Цель исследования – разработка и обоснование требований к организации инструментального контроля, порядку и условиям проведения измерений показателей световой среды в помещениях жилых и общественных зданий в целях контроля их соответствия актуализированным гигиеническим нормативам.

Материалы и методы. В ходе выполнения данной работы был проведен анализ 17 нормативно-методических документов, регламентирующих требования к параметрам световой среды и их измерению. Согласно поручению Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека специалистами ФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья» в 2020 г. были обобщены и проанализированы предложения по проведению оценки физических факторов неионизирующей природы (по фактору «Освещение» из 28 территориальных органов и организаций Роспотребнадзора поступило более 30 предложений о необходимости актуализации нормативно-методических документов). Дополнительно были рассмотрены 10 вопросов по инструментальному контролю освещения, предложенных к обсуждению на совещаниях «Вопросы организации деятельности лабораторий по контролю за физическими факторами ионизирующей и неионизирующей природы ФБУЗ – центров гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора» в 2018–2020 гг., а также основные вопросы по проведению измерений и оценке освещения в помещениях жилых и общественных зданий, возникающие у специалистов Органа инспекции при проведении санитарноэпидемиологической экспертизы результатов инструментальных исследований качества световой среды. Методологическую основу исследования составил комплекс общенаучных методов: аналитический, системно-структурный и сравнительный.

Результаты. В настоящее время проведение измерений показателей световой среды проводится по представленным в табл. 2 методическим документам, большинство из которых устанавливают методы измерения на рабочих местах. Методы измерения показателей освещения в жилых и общественных зданиях (а также на прилегающей к ним территории) представлены только в нескольких государственных стандартах.

Отдельные методические подходы были представлены в санитарных правилах и нормативах СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03¹⁵, с отменой которых остается открытым вопрос определения точек нормирования коэффициента естественного освещения (КЕО) в жилых и общественных зданиях. В настоящее время определение точек расчета КЕО с учетом функционального назначения помещений представлено только в своде строительных правил СП 52.13330.2016¹⁶, однако область применения данного документа ограничена проектируемыми объектами. Сохранение данного подхода в методических документах по проведению измерений и оценке освещения в жилых и общественных зданиях позволит не только получить объективную оценку естественного освещения в помещениях, но и обеспечить единый алгоритм выбора контрольных точек (точек расчета и точек измерений) на этапах проектирования и эксплуатации объектов.

Основные противоречия в документах отмечены по выбору контрольных точек (например, для измерения в помещениях естественной и цилиндрической освещенности) и подходам к оценке полученных результатов измерений показателей световой среды в зависимости от значений напряжения в электрической сети системы освещения за период выполнения измерений оцениваемого показателя.

В рамках выполнения работы по разработке и обоснованию требований к организации инструментального контроля, порядку и условиям проведения измерений показателей световой среды в помещениях жилых и общественных зданий были проанализированы основные вопросы и предложения по проведению измерений естественного и искусственного освещения.

Вопросы, связанные с проведением измерений показателей искусственного освещения, затрагивали проблемы выбора показателей для проведения измерений в связи с изменением перечня контролируемых показателей, конкретизации проведения измерений средней освещенности (в том числе с учетом естественного фона), равномерности освещенности, вертикальной освещенности окон при оценке засветки окон световыми приборами всех видов наружного освещения, энергетической освещенности ультрафиолетового излучения от источников света, напряжения электрической сети питания осветительных приборов, а также представления результатов измерений (какие значения должны быть представлены в протоколе исследования, учет расширенной неопределенности измерений и др.).

При проведении измерений естественной освещенности для расчета КЕО были определены 2 основные проблемы: выбор контрольных точек для проведения измерений (расположение и количество контрольных точек в помещении) и невозможность выполнения требований действующего стандарта к проведению измерений в эксплуатируемых помещениях, в том числе по жалобам населения на затенение окон внешними объектами.

Обсуждение. Первая проблема, возникающая при проведении измерений естественной освещенности, связана с отменой СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03¹⁷, в разделе 2 которого были представлены методические подходы к определению точек нормирования для помещений разного функционального назначения, в том числе в зданиях, расположенных в центральной части и исторических зонах города (п. 2.6.1). Действующие в настоящее время ГОСТ 24940-2016¹⁸ (п. 5.9) и СП 52.13330.2016¹⁹ (раздел 5) предлагают разные требования к выбору контрольных точек для проведения расчетов и измерений, что, как следствие, приводит к неоднозначной трактовке полученных результатов. Также необходимо решение вопроса о выборе контрольных точек в помещениях, имеющих функциональные зоны с различными нормативами (например, квартиры-студии и жилые помещения с кухнями-нишами): в данном случае целесообразно проведение измерений в каждой выделенной функциональной зоне.

Вторая проблема определена невозможностью выполнения требований п. 5.3 ГОСТ 24940–2016 (проведение измерений в свободных от мебели и оборудования помещениях, не затеняемых озеленением и деревьями) в эксплуатируемых помещениях, в том числе по жалобам населения на затенение световых проемов зелеными насаждениями и др. объектами: в данном случае необходимо предусмотреть возможность проведения измерений в реальных условиях с внесением данной информации в протокол исследования.

Основная часть вопросов была связана с инструментальным контролем искусственного освещения, так как гармонизация гигиенических нормативов была проведена именно в этой области нормирования. Перечень контролируемых показателей естественного и искусственного освещения в помещениях жилых и общественных зданий, а также искусственного освещения на прилегающей к зданиям территориях согласно действующим актуализированным гигиеническим нормативам²⁰ может включать следующие показатели: среднюю освещенность (Еср, лк), равномерность освещенности (Uo), коэффициент пульсации освещенности (Кп, %), цилиндрическую освещенность (Ец, лк), объединенный показатель дискомфорта (UGR, отн. ед.), индекс цветопередачи (Ra), коррелированную цветовую температуру, КЦТ (Тцк, К), среднюю вертикальную освещенность окон зданий (Ев.ср, лк), энергетическую освещенность ультрафиолетового излучения от источников освещения (Ее, Вт/м2), коэффициент естественной освещенности, КЕО (е, %), среднюю горизонтальную освещенность покрытия на контрольном участке (лк), среднюю вертикальную освещенность на площадках входа в жилые здания (лк).

Показатели для инструментального контроля выбираются согласно требованиям санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685–21²¹ конкретно для каждого помещения с учетом его функционального назначения и целей проводимых исследований. Необходимо сразу отметить, что такие показатели искусственного освещения, как объединенный показатель дискомфорта, индекс цветопередачи и коррелированная цветовая температура могут быть исключены из перечня показателей, требующих проведения измерений. Объединенный показатель дискомфорта для общего искусственного освещения помещений не имеет инструментальных методов измерений и определяется на стадии проектирования расчетным методом в соответствии с ГОСТ 33392–2015²², для принятия решения о возможном использовании расчетных данных необходимо на этапе ознакомления с документацией по объекту и его предварительного обследования сопоставить реальное состояние осветительных установок (количество, расположение, защитный угол светильников и т. д.) и материалы проекта. Информацию об индексе цветопередачи и коррелированной цветовой температуре можно получить из маркировки искусственного источника света.

Оценка достаточности естественного освещения в помещениях также может быть выполнена по значениям КЕО в проектной документации. Данный подход применим только при соответствии существующей ситуации проектным материалам. При отсутствии проектной документации или отсутствии на строительных чертежах значений КЕО определение значений КЕО проводится путем расчета²³. Инструментальные измерения проводятся при необходимости подтверждения принятых расчетных параметров, в том числе при наличии жалоб населения.

Выбор контрольных точек и определение их количества для измерений средней освещенности в помещении проводится согласно ГОСТ 24940–20169 (п. 5.6), т. к. сетка для проведения измерений средней освещенности позволяет определить точку с минимальным значением освещенности в помещении для проведения расчетов равномерности освещенности и максимальным значением освещенности – для проведения измерений энергетической освещенности ультрафиолетового излучения от источников света. Также необходимо отметить, что представленная в российском стандарте сетка проведения расчетов и измерений средней освещенности практически полностью соответствует европейскому стандарту. Возможно внесение дополнений о предпочтительности ячеек сетки, близких к квадрату, и исключении из области измерений полосу вдоль стен шириной не более 10 % ширины помещения для узких помещений (шириной < 2 м).

Особого внимания требуют выявленные сложности в проведении измерений напряжения в осветительной сети и вертикальной освещенности окон при оценке засветки окон системами наружного освещения.

На сегодня в соответствии с ГОСТ 24940– 2016²⁴, МУ 2.2.4.706–98/МУ ОТ РМ 01–98²⁵ МУК 4.3.2812–10²⁶, МИ СС.ИНТ-07.01–2018²⁷, а также ГОСТ Р 55707–2013²⁸ требуется проведение измерений напряжения тока в осветительной сети до и после проведения измерений показателей искусственного освещения. Однако подходы к оценке полученных результатов в данных документах существенно различаются. Согласно ГОСТ 24940–2016 (п. 7.1.7)²⁹ при отклонении напряжения сети от номинального значения более чем на 5 % фактическое значение освещенности рассчитывается по приведенной формуле, что обычно несколько завышает полученные результаты. Учет отклонения напряжения в сети от номинального представлен и в методических документах по оценке освещения на рабочих местах, наружного освещения. Методикой измерений МИ СС.ИНТ-07.01–2018³⁰ (п. 11.3) предложен наиболее интересный вариант: в случае выявленного отклонения значения напряжения в сети более (или менее) 5 % от номинального значения, установленного для данной электрической сети, питающей осветительные установки, полученный результат измерения не включается в оцениваемые значения и проводятся повторные измерения. Однако, если осветительные установки сконструированы так, что световой поток не зависит от выявленного изменения напряжения в электрической сети и определяется по результатам двух проведенных измерений напряжения, допускается пренебречь требованиями п. 11.3. Целесообразно рассмотреть еще один вариант проведения измерений, когда, по согласованию с заказчиком, будет получена возможность проводить замеры искусственной освещенности в реальных условиях, исключить замеры напряжения электрической сети и проводить их только в случаях спорных результатов измерений. Такой же подход необходим и при проведении измерений искусственной освещенности на придомовых территориях.

Также в соответствии с ГОСТ 24940–2016³¹ (п. 5.10.1) измерения вертикальной освещенности окон проводится с внешней стороны окна, что вызывает сложности с технической точки зрения и ставит под сомнение травмобезопасность проводимых измерений. Проведение измерений с внутренней стороны окна согласно Письму Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека от 13.06.2012 № 01/6620-12-32³² позволяет снять с обсуждения поставленные вопросы. Необходимо также отметить, что оценка результатов измерений вертикальной освещенности окон проводится на соответствие нормативному значению, установленному в зависимости от норм не только средней яркости на проезжей части прилегающих улиц (как было ранее регламентировано СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03³³), но и средней освещенности дорожного покрытия (показатель дополнительно включен в СанПиН 1.2.3685–21³⁴). Это имеет большое практическое значение, так как проведение измерений яркости дорожного покрытия трудоемко и в условиях российского климата практически невозможно [22][24].

Заключение. В связи с необходимостью единого подхода к определению перечня нормируемых показателей в нормативных документах санитарного законодательства, сводах строительных правил и международных стандартов в 2021 году был установлен новый расширенный перечень контролируемых показателей световой среды в жилых и общественных зданиях. Изменения в нормировании параметров световой среды привело к необходимости совершенствования методов инструментального контроля. При разработке методических указаний по проведению измерений и оценке освещения в помещениях жилых и общественных зданий, а также на прилегающей к ним территории необходимо систематизировать требования действующих методических документов, устранить имеющиеся противоречия, конкретизировать выбор контролируемых показателей, контрольных точек и условий проведения измерений.