IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Состояние освещённости кабинетов МАОУ "Поярковская СОШ № 1"

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Заиченко Д.А. 1

---

1МАОУ "Поярковская СОШ № 1"

Силаева В.А. 1

---

1МАОУ "Поярковская СОШ № 1"

Работа в формате PDF

824.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Влияние света на организм человека велико, поскольку от правильного освещения зависит большинство биологических процессов. Плохое освещение негативно влияет на наше зрение, приводит к быстрому утомлению, снижает работоспособность, вызывает дискомфорт, является причиной головной боли и бессонницы. Воздействие света на человека, а также на протекание биологических ритмов, на протекание внутри его организма доказано наукой. Например, известно, что при естественном солнечном освещении человек более активный, жизнерадостный и бодрый.

По статистике ученик находится в школе около 40 часов в неделю. Таким образом, большую часть светового дня мы проводим при искусственном освещении, поэтому очень важно соблюдать в школе нормативы освещенности. Естественное освещение наиболее оптимальное для детского зрения, однако, в зимний период при сокращении светового дня, в вечерние часы, а также в пасмурную погоду искусственное освещение незаменимо. К освещенности в детских учреждениях предъявляются высокие требования, например, рекомендуется использовать светильники с высоким индексом светопередачи, допускаются цвет свечения белый, тепло-белый, естественно белый, нельзя использовать в одном помещении осветительные приборы с различными источниками света и др.

впервые ставят диагноз, связанный с проблемами зрения. 30 % детей в России сегодня оканчивают школу в очках [1]. Одной из причин плохого зрения у обучающихся являются нарушения нормативов освещённости учебных кабинетов и использования технических средств обучения.

При беглом осмотре кабинетов школы можно заметить использование приборов с разными источниками света, цвет свечения преимущественно желтый, по словам учеников в пасмурную погоду в помещениях чувствуется недостаток освещения.

Проблема: освещенность учебных кабинетов нашей школы не устраивает обучающихся.

Гипотеза: мы считаем, что освещенность учебных помещений нашей школы не соответствует нормативам.

Объект исследования: естественная и искусственная освещённость учебных кабинетов МАОУ «Поярковская СОШ № 1».

Предмет исследования: соответствие освещённости учебных кабинетов школы нормативам.

Цель: изучить состояние искусственной и естественной освещенности в учебных кабинетах школы и сравнить с нормативами.

Задачи:

Собрать информацию о влиянии освещенности на человека, о существующих нормативах освещенности, о методах ее определения.

Провести социологический опрос обучающихся 9-11 классов с целью выявления влияния освещенности на их эмоциональное состояние и соблюдение норм освещенности во время учебного процесса.

Найти проектную документацию и измерить недостающие показатели площади помещений и остекления окон. Рассчитать естественную освещенность учебных помещений и сравнить ее с нормами.

Определить количество ламп и их мощность, определить искусственную освещённость кабинетов.

Измерить искусственную и естественную освещенность кабинетов с помощью люксметра.

Дать рекомендации по соблюдению норм освещенности во время учебного процесса.

Обзор информационных источников

Влияние освещенности на здоровье и эмоциональное состояние человека

В первую очередь освещение сильно влияет на зрительные нервы человека, через которые мы получаем около 90% всей информации об окружающем мире. Недостаточный уровень света заставляет напрягать зрение, что приводит к быстрой усталости глазных мышц, общей сонливости, головным болям и мигрени. Также было доказано влияние освещенности на основные жизненные процессы:

мышечный рост и развитие;

работу сердечно-сосудистой системы;

обмен веществ;

устойчивость к внешним воздействиям на организм.

формирование иммунной системы.

Учитывать стоит не только уровень освещенности, но и равномерность распределения световых потоков – из-за резких перепадов снижается видимость, что создает дополнительную нагрузку на оптико-вегетативную систему человека. Также важно учитывать продолжительность воздействия света.

В утренние и вечерние часы можно заметить смену активности организма. Связано это с производством мелатонина – гормона, помогающего человеку отдыхать в темное время суток. Цикл выработки данного гормона легко нарушить избытком искусственного света. Нарушение в свою очередь повлечет повышение нагрузки на сердечно-сосудистую систему, приводя к гипертонии и образованию бляшек в крови.

Всем нам знакомы сезонные перепады настроения и так называемое «аффективное расстройство» – одна из форм депрессии. Однако мало кто знает, что связано это именно с освещением. Зимние месяцы в северных регионах обеспечивают слишком мало естественного света, что оказывает непосредственное влияние на психическое и эмоциональное состояние. Именно поэтому не стоит забывать о влиянии света на эмоциональный фон.

Часто находясь в какой-либо комнате, человек испытывает дискомфорт, ему становится неспокойно или неуютно. При этом причины такого состояния абсолютно непонятны. В большинстве ситуаций виновником негативных ощущений становится неправильное освещение. Существует мнение, что ганглионарные клетки, которые отвечают за восприятие света, тесно связаны с теми областями мозга, где зарождаются наши эмоции.

Освещение на настроение человека может оказывать следующее влияние:

достаточное естественное освещение обеспечивает прилив сил, бодрость, приподнятое настроение, при этом сохраняя спокойствие и умиротворенность;

яркий свет придает энергии и стимулирует умственную активность;

мягкое неяркое освещение располагает к расслабленности, сонному состоянию;

слишком яркое освещение вызывает крайне негативные эмоции. Повышенная нагрузка на глаза и возможная резь становятся причинами раздражительности, тревоги, как следствие – психических расстройств.

От уровня и типа освещения во многом зависит и качество нашей работы. Учеными проводились исследования, указавшие на то, что:

Правильно размещенное продуманное освещение значительно повышает эффективность, собранность и внимательность работников – общая работоспособность может повыситься до 32 %.

Качественное освещение позволяет снизить количество несчастных случаев на производстве вдвое.

Объем брака снижается на 30%.

При обучении правильное освещение обеспечивает лучшее восприятие информации при меньшей усталости и исключает возникновение близорукости.

Наше здоровье – наиболее ценный ресурс и важно относиться к нему предельно внимательно. Правильно выбрав освещение для своего дома и рабочего места, мы сможем обезопасить себя от множества проблем, связанных с самочувствием, плохим настроением и неспособностью сосредоточиться. Качественный свет принесет позитивный настрой, оптимизм и психическое равновесие [2].

Правила и нормы освещения помещений в образовательных учреждениях

Для сохранения здоровья и повышения тонуса наилучшим будет максимальное использование естественного света. В качестве его замены необходимо использовать экологичные лампы без стробоскопического эффекта (иллюзия статичности/подвижности предмета при его противоположном состоянии). Прекрасным вариантом с оптимальными параметрами станут светодиодные лампы – экологически чистые, с минимальным уровнем пульсации. Правильная цветопередача также поможет вам сохранить эмоциональную устойчивость и хорошее настроение на протяжении всего дня.

Следует уделять особое внимание при выборе светильников в детских образовательных учреждениях. При этом следует соблюдать нормы освещенности не только в учебных классах и кабинетах школ, групповых и игровых помещениях, спортзалах, но также и на лестничных клетках, в коридорах, актовом зале, на уличной территории.

Не зря на освещение в детских учреждениях (школах, детских садах) устанавливаются строгие нормы, ведь недостаточный уровень освещенности ведет к ухудшению зрения у детей, быстрой утомляемости, появлению раздражительности, беспокойному сну, а также повышает риск травматизма из-за недостаточной видимости.

Естественное освещение наиболее оптимально для детского зрения, однако в зимний период при сокращении светового дня, в вечерние часы, а также в пасмурную погоду искусственное освещение незаменимо [3].

Ниже приведены некоторые нормы освещенности для учебных классов, кабинетов школ (Приложение 1).

Современные осветительные приборы

От традиционных ламп накаливания первенство перешло к люминесцентным газоразрядным светильникам, потом ненадолго - к модным галогенным приборам, после чего надежно закрепилась за современными экономичными энергосберегающими ртутными лампами.

Только в последнее десятилетие, когда благодаря современным технологиям производства светодиоды стали намного ярче и дешевле, на наших глазах происходит быстрый захват рынка новыми источниками света на основе этих полупроводниковых приборов. Можно с уверенностью сказать, что в течение ближайших 5-10 лет экономичное и безопасное для здоровья людей светодиодное освещение вытеснит из жизни людей все другие источники света [4].

К преимуществам светодиодных осветительных приборов можно отнести следующие характеристики. Светодиоды значительно более экономичные источники света, чем аналоги. Так, светоотдача СД составляет 120–150 люмен/ватт, в то время как у люминесцентных ламп этот показатель всего 60–100, а у ламп накаливания и галогеновых — всего 10–24.

Использование светодиодов позволяет экономить финансовые средства на профилактических и ремонтных мероприятиях. Также отсутствует риск перегрузки электросетей при включении светильников, а потери на линиях питания сводятся к минимуму. Это объясняется тем, что ток, потребляемый СД-устройствами, равен 0,6–0,9 А (у газовых приборов — порядка 2,2 А). Данное оборудование является экологически чистым и не требует особых условий обслуживания и утилизации. Оно пожаро- и электробезопасно, может использоваться под водой и в помещениях с высокой влажностью. Также СД, в отличие от люминесцентных аналогов, не выделяют ртутных паров и не содержат фосфор. У них отсутствует отрицательный эффект низкочастотных пульсаций, вызывающих усталость глаз. Средний срок работы светодиодов составляет порядка 50 000 часов, что в 10–100 раз больше, чем у ламп накаливания. Кроме того, световой поток и сила света СД не изменяются со временем (у традиционных ламп отмечается снижение светового потока на 40–60% уже в первые месяцы использования).

Эти осветительные приборы оснащаются корпусами из алюминиевых сплавов и поликарбонатными стеклами, благодаря чему отличаются прочностью, надежностью и виброустойчивостью. Они работают в широком диапазоне — 80–230 В, поэтому исправно функционируют в условиях перепадов напряжения [5].

Методы исследования

Были использованы следующие методы исследования:

Измерение естественной и искусственной освещённости люксметром.

Для измерения естественной и искусственной освещенности применяется специальный прибор – люксметр. Люксметр – переносной прибор для измерения освещенности. Чтобы измерить искусственную и естественную освещенность в кабинете мы определили 5 точек (Приложение 2). В каждой точке делается два измерения: искусственная освещенность и естественная.

Определение светового коэффициента расчётным путём.

Световой коэффициент – метод оценки естественного освещения, который выражается отношением остекленной площади окон к площади пола данного помещения. Норма светового коэффициента для школьных кабинетов – 0,2 – 0,25.

Определение светового потока расчётным путём.

Световой поток – физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения. Для расчета светового потока для каждого помещения определяется норма. Норма светового потока соответствует произведению нормы для помещения данного типа и площади кабинета (Приложение 1). Действительный световой поток соответствует произведению количества ламп и светового потока, который выдает одна лампа (Приложение 3). Это позволяет подобрать оптимальную мощность ламп для освещения помещений [6].

3. Результаты исследования

Исследования проводились в январе – феврале 2020 года в здании МАОУ «Поярковская СОШ № 1».

Анализ результатов социологического опроса

По проблемам организации освещения во время учебного процесса был проведен социологический опрос обучающихся 9-11 классов МАОУ «Поярковская СОШ №1». Опрошено 96 респондентов.

На вопрос: «Устраивает ли вас освещенность в кабинетах?» 26 % опрошенных ответили «всегда», 32 % - «часто», 28% - «иногда», 9% - «редко», 4% - «никогда». Из этого следует, что освещенность в кабинетах устраивает чуть более половины обучающихся.

Только 32% респондентов отмечают, что учителя всегда открывают или закрывают жалюзи на окнах в зависимости от погодных условий, 38% - часто, 26% - иногда, 2% - редко, 1 % - никогда. Таким образом, не все учителя обращают внимание на естественную освещенность кабинетов и не пытаются её регулировать.

7% обучающихся всегда видят демонстрируемые учителями презентации, 33% - часто, 27% - иногда, 29% - редко, 3% - никогда. Получается, что около 60% учащихся не воспринимают информацию, размещенную в презентации. Причинами могут быть слишком яркое освещение при демонстрации, плохое зрение, неправильное цветовое оформление презентации, нежелание учащихся смотреть презентации.

При недостаточном освещении чувствуют подавленность и апатию всегда 7% опрошенных, часто – 9%, иногда - 17%, редко – 18%, никогда – 46%. Таким образом, у 54% ребят недостаток освещения может вызывать негативные эмоции.

8% респондентов замечали, что их настроение зависит от освещенности в кабинетах, 14% - часто, 16% - иногда, 25% - редко, 35% - никогда. 63% опрошенных замечают зависимость настроения от освещенности в классах. Следовательно, настроение большинства обучающихся зависит от условий освещения кабинетов.

В пасмурную погоду около 8% учащихся всегда чувствуют недостаток света, иногда – 33%, редко – 26%, никогда – 19%. Следовательно, в пасмурную погоду освещенность кабинетов недостаточная.

Таким образом, социологический опрос показал, что освещённость кабинетов устраивает не всех обучающихся, часть педагогов не обеспечивают нормальное освещение и качественный показ презентаций, плохое освещение оказывает влияние на настроение обучающихся.

3.2. Естественная освещённость кабинетов школы

Освещение в помещении слагается из естественного и искусственного света. В связи с этим оценка освещения производится на основании оценки естественного и искусственного света в отдельности.

Оценку естественного освещения можно провести с помощью светового коэффициента. Световой коэффициент выражается отношением остекленной площади окон к площади пола данного помещения. Норма для учебных кабинетов 0,2 – 0,25.

Таким образом, в кабинетах всей школы естественная освещённость ниже нормы, площадь остекления недостаточная для кабинетов с такой площадью.

Естественную освещенность мы измерили с помощь люксметра. Для измерения были определены 5 точек: две точки дальше от окон, две точки ближе к окнам, одна точка в центре кабинета. Контрольные точки размещали на рабочих местах учеников. Для измерения естественной освещённости выбирали дни со сплошной равномерной десятибалльной облачностью, покрывающей весь небосвод. Электрический свет в помещениях на период измерений выключался. Измерения проводились в условиях, в которых проходят уроки (жалюзи оставались в том положении, что и на уроках). Норма освещённости для учебных кабинетов школы составляет 400 люксов. Для удобства анализа в диаграмме покажем точку ближе к окну и точку дальше от окна.

По первому этажу максимальный показатель естественной освещенности наблюдается в 13 кабинете, а минимальный в 18 кабинете. Нормы освещенности в кабинетах первого этажа не соответствуют нормам.

По второму этажу максимальный показатель естественного освещения наблюдается в 25 кабинете, а минимальный в 26 кабинете. В 25 кабинете естественная освещённость в контрольной точке, расположенной рядом с окном, близка к нормам. В кабинетах второго этажа не соблюдаются нормы освещения.

Таким образом, естественная освещённость кабинетов школы низкая. Во многих кабинетах жалюзи не открываются даже в пасмурную погоду, хотя они предназначены для яркой солнечной погоды. В связи с этим большое значение приобретает искусственное освещение помещений.

3.3. Искусственная освещённость кабинетов школы

Искусственное освещение мы измерили двумя способами: с помощью расчета светового потока, а также с помощью люксметра.

Световой поток – физическая величина, характеризующая количество световой мощности в соответствующем потоке излучения. Расчет светового потока производится нехитрыми вычислениями. Пример расчета (11 кабинет): для начала рассчитаем норму светового потока. Значение нормы по правилам для школьных кабинетов умножаем на площадь: 400*51,6=20640. Следующим этапом рассчитаем световой поток в кабинете на данный момент времени. Количество ламп в кабинете умножаем на световой поток, который создает одна лампа: 7*1200=8400. Сравниваем норму светового потока и показатель светового потока.

для освещения кабинетов такой площади.

Искусственная освещенность была также измерена с помощь люксметра. При этом соблюдались все необходимые для измерений условия (определены 5 точек с разной удалённостью от окон, измерения проводились в дни со сплошной равномерной десятибалльной облачностью, покрывающей весь небосвод). Электрический свет в помещениях на период измерений включался. Норма освещённости для учебных кабинетов школы составляет 400 люксов.

На первом этаже лучше освещён 13 кабинет, а хуже всего - 15 и 18 кабинеты. На втором этаже максимальный показатель искусственного освещения наблюдается в 21 кабинете, причём освещённость около окна

Таким образом, искусственное освещение учебных кабинетов в большинстве случаев не соответствует нормам. Как было отмечено выше, это объясняется тем, что во многих кабинетах используются лампы накаливания или маломощные светодиодные лампы.

3.4. Рекомендации по организации освещения

Работникам школы были даны следующие рекомендации по организации освещения кабинетов школы:

1. Заменить лампы накаливания на светодиодные. По сравнению с лампами Ильича они имеют очевидные плюсы: более длительный период эксплуатации, высокую степень безопасности, экономность применения, полное исключение возможности возникновения короткого замыкания, беззвучная работа, исключение УФ-излучения, высокая контрастность освещения.

2. Использовать светодиодные лампы мощность 35 ват. Они дают световой поток приблизительно 3500 люменов. Расчеты показали, что этого будет достаточно для освещения, соответствующего нормам, даже больших по площади кабинетов. Был просчитан световой поток по всем кабинетам, он немного превышает норму. Данный запас сделан, чтобы компенсировать некоторую разницу в световом потоке, который несколько колеблется у разных производителей светодиодных ламп (Приложение 4).

3. Использовать жалюзи только во время применения мультимедийного проектора или при ярком солнечном освещении. В пасмурную погоду или рано утром в холодное время года жалюзи должны быть открыты полностью.

4. Сделать регулируемое затемнение в кабинетах, где его нет или оно недостаточно для большей контрастности изображения в презентациях.

5. Учителям обращать внимание на освещение и регулировать естественный световой поток в зависимости от погодных условий при помощи жалюзи или включения искусственного освещения.

Выводы

В ходе исследования были сделаны следующие выводы:

1. В ходе проекта мы собрали информацию о влиянии освещения на человека, о существующих нормативах, в том числе для учебных кабинетов, о методах определения искусственной и естественной освещённости помещений.

2. Социологический опрос показал, что освещённость кабинетов устраивает не всех обучающихся, часть педагогов не обеспечивают нормальное освещение и качественный показ презентаций, плохое освещение оказывает влияние на настроение обучающихся.

3. Расчёт коэффициента освещённости показал, что в кабинетах всей школы естественная освещённость ниже нормы, площадь остекления недостаточная для кабинетов с такой площадью.

4. Световой поток ламп не соответствует норме во всех кабинетах школы, так как используются лампы накаливания или светодиодные лампы малой мощности.

5. Показатели люксметра подтвердили расчёты по естественной и искусственной освещённости кабинетов. Только в двух кабинетах школы ближе к окнам освещённость соответствует нормам.

6. Были даны рекомендации по организации освещения учебного кабинета работниками школы, где предусмотрели замену ламп и рассчитали их оптимальную мощность. Также было проведена информационная встреча с учителями и директором школы по поводу освещённости учебных кабинетов. Сейчас производится замена осветительных приборов.

Информационные источники

1. Москва 24. Режим доступа: https://www.m24.ru/articles/deti/21072017/147121?utm_source=CopyBuf

2. Влияние света на организм человека, lustron.ru. Режим доступа: https://lustron.ru/stati/vliyanie_sveta_na_organizm_cheloveka/

3. Нормы освещения образовательных учреждений, tdtranscom.ru. Режим доступа: http://tdtranscom.ru/normy-osveshchennosti/normy-osveshcheniya-obrazovatelnykh-uchrezhdeniy/

4. ООО «ЭлМикс». Режим доступа: https://elektrika-ok.ru/elektrooborudovanie/o-produkcii/sovremennye-osvetitelnye-pribory-na-svetodiodah

5. Современные технологии освещения: вперёд в будущее. Режим доступа:

https://www.pravda.ru/navigator/sovremennye-tekhnologii-osveshchenija.html

6. Электросам.Ру. Режим доступа: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektroobustrojstvo/osveshhenie/osveshchennost-pomeshchenii/

Приложение 1. Нормы освещённости для школы

Приложение 2. Схема измерения освещённости кабинетов с помощью люксметра

Приложение 3. Световой поток ламп

Приложение 4. Расчёт мощности ламп и суммарного светового потока для кабинетов МАОУ «Поярковская СОШ № 1»