Промышленное освещение складских комплексов

Освещение складских помещений должно соответствовать условиям, при которых обеспечиваются сохранность материальных ценностей и работа с ними, а также учитываются требования безопасности к обслуживающему персоналу. Основной документ, согласно которому проектируется и выполняется освещение складских помещений – "СНиП 23-05-95", а также более свежая версия "СП 52.13330.2016. Свод правил. Естественное и искусственное освещение".

Помимо обеспечения комфортных условий для работников, осветительная система должна монтироваться таким образом, чтобы обеспечивалась электробезопасность, пожаробезопасность, надежность и бесперебойность. Обязательное условие – удобство и простота обслуживания и эксплуатации.

Освещение помещений разделяется на естественное и искусственное. В чистом виде естественное освещение практически не используется, а только в комбинации с искусственным, поскольку подразумевает обеспечение норм освещенности только в дневное время и при нормальных погодных условиях.

Разновидности освещения в складских помещениях:

• Рабочее;
• Резервное (аварийное);
• Безопасное;
• Эвакуационное;
• Охранное.

Каждая из разновидностей выполняет определенную функцию и характеризуется определенным уровнем освещенности и показателем качества освещения.

Рабочее освещение

Является основным и предназначено для обеспечения норм освещенности в местах складирования материалов, местах производства работ, на участках перемещения и подсобных помещениях. В тех помещениях где имеются зоны с различными уровнями естественного и искусственного освещения, а также с разными режимами и условиями работы, управление освещением зон должно быть выполнено раздельным. Как правило, освещение вспомогательных зон (пути перемещения) делается менее интенсивным.

Основное требование к управлению рабочим освещением – полная независимость от прочих типов освещения.

Осветительные приборы располагают в верхней части помещения равномерно с таким расчетом, чтобы не мешать работе вспомогательной техники – погрузчиков, штабелеров и ричтраков. Общее условие высоты расположения осветительных приборов – она должна превышать уровень штабелей не менее, чем на 5-6 метров.

Лампы освещения монтируются на подвесах, либо непосредственно на несущих поверхностях потолочных перекрытий по периметру штабелей и между ними. Допускается размещение осветительных приборов на специальных мачтах. В складах с мостовыми и козловыми кранами в зонах перемещения механизмов мачты освещения не устанавливаются. Вместо мачт используют прожекторы, направление которых должно совпадать с направлением зрения крановщика. Дополнительно устанавливаются прожекторы на ограждении тормозных площадок на амортизаторах для защиты от воздействия вибрации и ударных нагрузок.

Аварийное освещение

Данный тип освещения иначе именуют резервным, что говорит о том, что его предназначение – обеспечение освещенности при неисправностях рабочего освещения, а также при возникновении аварийных ситуаций.

Управление светильниками аварийного освещения должно предусматривать автоматическое включение при отключении основного освещения. Допускается постоянное включение вместе с основным освещением для одновременной работы.

Установка осветительных приборов рекомендуется вдали от оконных проемов во избежание паразитной засветки (ухудшения видимости) в дневное время.

Аварийное освещение подразделяется на эвакуационное и безопасное (освещение безопасности).

Освещение безопасности

Служит для обеспечения безопасного продолжения или завершения работ при пропадании основного освещения.

Эвакуационное освещение

Предназначено для обеспечения условий освещения путей эвакуации при выключении основного освещения и при возникновении аварийных ситуаций.

Для помещений без естественного освещения наличие эвакуационного освещения является обязательным. Осветительные приборы должны работать от источника питания, не используемого в нормальном режиме для питания устройств основного освещения.

Охранное освещение

Предназначено для освещения открытых складских территорий в границах их участков. Для охранного освещения используются как светильники, так и прожекторы. Установка осветительных приборов допускается как на отдельных стойках и опорах, так и на ограждениях. Согласно требованиям ПУЭ, электропитание охранного освещения должно производиться от отдельной линии питания непосредственно от трансформаторной подстанции и управляться независимо от внутреннего освещения.

Среди различных типов освещения не упомянуто дежурное. Согласно Правил противопожарного режима в Российской федерации, утвержденных постановлением правительства РФ №1479 от 16.09.2020 г. запрещается использовать дежурное осещение в складах не зависимо от вида складируемых материалов.

Нормы освещенности

В своде правил СП 52.13330.2016 порядку и нормам освещенности складских помещений посвящена глава 7.2, а цифровые значения сведены в  таблицу Л.2.

В том числе, значение уровня освещенности должно иметь следующие величины (не менее):

• Помещения для хранения лакокрасочных материалов и масел без розлива – 50 лк, с розливом – 75 лк;
• Склады химикатов, кислот, щелочей – 50 лк;
• Склады металла, запасных частей, деталей, готовой продукции – 75 лк;
• Склады сыпучих материалов, громоздких предметов – 75 лк;
• Склады на открытых площадках – 50 лк;
• Сливно-наливные эстакады – 20 лк;
• Сортировочно-комплектовочные помещения – 300 лк;
• Завозные кладовые – 50 лк;
• Рампы:

1. в здании – 50 лк;
2. вне зданий – 20 лк;

• Дебаркадеры – 75 лк;
• Грузоподъемные механизмы (краны, тельферы, кран-балки):

1. в помещении – пульт управления, крюк крана, погрузочные площадки – 50 лк;
2. вне помещений – пульт управления – 50 лк, крюк, погрузочные площадки – 20 лк.

• Склады со стеллажным размещением продукции:

1. экспедиции приемки и выдачи груза – 200 лк;
2. транспортно-распределительные системы – 200 лк;
3. зоны хранилищ – на ячейках и валах – 75 лк, на стрелках – 300 лк.

Для открытых площадок и складов под навесами уровень освещенности должен составлять от 20 до 50 лк.

Освещение безопасности должно обеспечивать уровень освещенности не менее 5% расчетного рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри помещения и не менее 1 лк для внешней территории.

Минимальный уровень эвакуационного освещения должен составлять не менее 0.5 лк на уровне пола основных проходов и на ступенях лестниц и не менее 0.2 лк на открытых территориях.

Типы осветительных приборов

Для освещения промышленных и складских помещений спользуются следующие типы осветительных приборов:

• Лампы накаливания. Наиболее старый тип источников света. Отличаются минимальной стоимостью, высоким качеством освещения, в том числе высокой линейностью спектра, что важно для правильности цветопередачи. В настоящее время практически вышли из потребления в связи с тем, что они имеют малый срок службы и минимальный среди прочих источников света коэффицент полезного действия. Ограниченное применение лампы накаливания находят в системах аварийного освещения, особенно при сниженном напряжении (относительно номинального) питания. В данном случае срок службы ламп значительно возрастает.
• Дуговые ртутные лампы (ДРЛ). Характеризуются высокой интенсивностью свечения, но требуют наличия специальной пусковой аппаратуры. Также возникают проблемы с утилизацией ввиду содержания высокотоксичной ртути. Также, как и лампы накаливания постепенно выходят из употребления. Дуговые лампы запрещается использовать для аварийного и охранного освещения.
• Люминесцентные лампы. Отличаются высокой надежностью, большим сроком службы. К сожалению, данный тип ламп необходимо с осторожностью использовать на объектах с движущимися устройствами и механизмами вследствие с высоким коэффициентом пульсаций. В результате пульсаций может  возникнуть стробоскопический эффект. Как и дуговые лампы содержат ртуть, поэтому требуют специальных мер при утилизации. Люминесцентные лампы нормально функционируют при температуре окружающей среды не ниже +5^оС и снижении напряжения сети не ниже 10%.
• Металлогалогеновые лампы. Имеют высокий срок службы и светоотдачу. Цветопередача удовлетворительная и выше, чем у люминесцентных и дуговых ламп.
• Газоразрядные лампы высокого давления. Отличаются высокой светоотдачей, но, также, как и ДРЛ, требуют наличия пусковой аппаратуры. Имеют низкую цветопередачу и линейчатый спектр. Широко используются при освещении больших площадей.
• Светодиодные лампы (LED). Наиболее современный тип источников освещения. Характеризуются высоким КПД, сроком службы (до 50-100 тыс. часов). Работают в широком диапазоне температур и питающего напряжения. Отвечают самым высоким требованиям взрыво- пожаро- и электробезопасности. Только светодиодные источники и лампы накаливания обеспечивают стабильность электротехнических характеристик в течении всего срока службы. Также LED лампы имеют максимальную механическую прочность.

Типы светильников

Конструкции светильников должны отвечать требованиям ГОСТ 15597-82 "Светильники для производственных зданий. Общие технические условия", а также ГОСТ 14254-96 "Изделия электротехнические. Оболочки. Степени защиты". Светотехническая аппаратура должна обеспечивать надежную защиту конструкции от вредных воздействий окружающей среды и механических повреждений.

Также должны обеспечиваться требования ГОСТ 51330.0-99 "Электрооборудование взрывозащищенное" в зависимости от класса помещений по пожаро- и взрывоопасности.

По требованиям правил безопасности не допускатся устанавливать электрические светильники и нишах штабелей. Вся сеть освещения должна проектироваться так, чтобы светильники не имели контакт со сгораемыми конструкциями зданий и горючими материалами.

Степень защиты светильников в зависимости от класса помещения по взрывоопасности:

• В-I                  Взрывобезопасное;
• В-Iа, В-Iг        Повышенной надежности против взрыва;
• В-Iб, В-II        Без средств взрывозащиты. Степень защиты IP53

Степень защиты светильников в зависимости от пожароопасности помещения:

• П-I                                                                                         IP53;
• П-II                                                                                       IP53;
• П-IIа , а также П-II при наличии вентиляции              IP23;
• П-III                                                                                      IP23.

Выбор типов светильников ограничивается способом крепления и конструктивными особенностями помещения. Устройства освещения могут иметь жесткое крепление, а также подвешиваться на тросах и крюках.

В настоящее время наиболее распространены следующие разновидности конструкций:

• Подвесные с отражателем (алюминий). Обеспечивают освещение конкретного участка с довольно четкой границей;
• Подвесные с поликарбонатным рассеивателем. Отличается равномерным световым потоком;
• Светильники без рассеивателя. Наиболее часто используются для освещения помещений небольшой величины.

Требования к электропроводке и защите электрических сетей

Основной документ, требованиями которого руководствуются при проектировании и строительстве освещения складов это Правила устройства электроустановок - ПУЭ.

Как и любая иная сеть, осветительная должна быть защищена от токов короткого замыкания защитной аппаратурой – плавкими предохранителями, автоматическими выключателями с регулируемыми, нерегулируемыми и мгновенного действия расцепителями. Номинальные токи аппаратуры защиты должны соответствовать расчетным токам защищаемых участков при условии задействования одновременно всех ламп освещения. Защитное оборудование монтируется в щитках и шкафах, расположенных  в специальных помещениях.

Осветительные сети должны соответствовать всем требованиям по пожарной безопасности, долговечности и надежности.

Сечение кабелей и проводов рассчитывается из условий длительно допустимой токовой нагрузки (нагрев). При этом учитывается допустимая потеря напряжения и механическая прочность. Согласно требованиям ПУЭ выбирается сечение нулевых защитных и заземляющих проводов. Исполнение и степень защиты проводки, способ монтажа (скрытый или открытый) выбирают, исходя из класса помещения.

Места ответвлений и соединений жил проводов и кабеля должны быть заизолированы таким образом, чтобы эти места имели изоляцию, равноценную изоляции нетронутых жил. Для ответвлений и соединений используются специальные распаечные коробки из изолированного металла или негорючего материала.

Вне зависимости от типа электропроводки, для напряжения сети 220/380 В изоляция рассчитывается на напряжение не ниже 500 В.

Категорически запрещено прокладывать в защитных трубах совместно провода и кабели разных цепей, в том числе взаиморезервирующих, силовых и осветительных, рабочего и резервного освещения. Запрещена открытая прокладка транзитных кабелей через складские помещения, а также установка штепсельных розеток в помещении склада.

Правила прокладки электропроводки в пожароопасных помещениях и зонах

• Запрещено использовать кабели с горючей изоляцией;
• Запрещено использование неизолированных проводов;
• На расстоянии менее 1 м по вертикали и горизонтали от пожароопасной зоны запрещается прокладывать транзитные кабельные линии любого напряжения, не относящиеся к данному технологическому процессу;
• Прокладка незащищенных изолированных проводов с алюминиевыми жилами в пожароопасных помещениях любого класса должна быть выполнена в коробах и трубах;
• Для передвижных электроприемников (краны, тельферы и т.д.) необходимо использовать гибкий медный кабель с резиновой изоляцией, стойкой к воздействию окружающей среды;
• Соединительные и ответвительные коробки, используемые в пожароопасныз помещениях любого класса, должны иметь степень защиты оболочки не ниже IP43. Коробки из стали или иного прочного негорючего материала должны иметь соответствующие размеры и форму, обеспечивающие удобство монтажа и надежность соединения.

Виды электропроводки во взрывоопасных зонах

• Бронированные кабели. Разрешено прокладывать открыто по стенкам конструкции на скобах, в коробах, лотках, на тросах, кабельных и технологических эстакадах, в каналах в помещениях любых классов при напряжении до 1 кВ;
• Небронированные кабели в резиновой, поливинилхлоридной и металлической оболочке:

1. открыто  – при отсутствии химических и механических воздействий по стенам и строительным конструкциям, на скобах и кабельных конструкциях в лотках, на тросах при напряжении до 380 В  в помещениях классов B-Ia, B-Iб, B-Iг, B-IIa, при напряжении до 1000 В в помещениях B-Iб, B-Iг, B-IIa.
2. В пылеуплотненных или засыпанных песком каналах при напряжении до 1000 В в помещениях классов B-IIa, B-II;
3. Открыто в коробах – в помещениях классов B-Ia, B-Iб, B-Iг при напряжении до 1000В;
4. В стальных водопроводных трубах – в помещениях любых классов при напряжении до 1000 В;

• Изолированные провода – в стальных водо– и газопроводных трубах в помещениях любых классов при напряжении до 1000В.

Проектирование систем промышленного освещения

Расчет освещения производится по формуле F=S*E,

где F – световой поток;

S – площадь помещения в квадратных метрах;

E – норма освещенности, лк.

Для упрощения и ускорения расчетов разработано многочисленное программное обеспечение. Наиболее часто используются следующие программные продукты:

• Dialux;
• CalcuLuX от Philips;
• Ulysse от Schreder;
• NanoCAD Электро;
• Компас. Электроснабжение: ЭС/ЭМ;
• Формула света.

Часть программ производит простейшие расчеты освещенности, часть позволяет выполнять моделирование с учетом многих факторов, включающих наличие внешнего освещения, цвета стен и мебели и т.д.

Большая часть программ имеет русифицированный и понятный интерфейс.

Комфорт и безопасность.

Задачей промышленного освещения складских комплексов является создание необходимых условий для комфортной и безопасной работы. Существующие нормы накладывают определенные ограничения и требования к количеству, типу и расположению осветительных приборов.

В настоящее время существует тенденция к максимальному использованию светодиодных источников света (LED). Это связано с техническими и экономическими параметрами используемых устройств, которые дают следующие преимущества:

• Низкое потребление электрической энергии, что позволяет снизить финансовую нагрузку и освободить дополнительные энергоресурсы на другие цели;
• Снижение стоимости кабельно-проводниковой продукции за счет снижения сечения питающих кабелей;
• Снижение затрат на обслуживание в связи с высоким сроком службы (до 100 тыс. часов) и стабильностью параметров в течение всего срока службы. Таким образом, отпадает необходимость содержания большого штата обслуживающего персонала;
• Высокое быстродействие. Светодиодные источники освещения достигают максимально возможного уровня светового потока мгновенно, в отличие от люминесцентных ламп, а особенно, газоразрядных (ДРЛ);
• Высокий уровень светового потока;
• Возможность управления яркостью в широких пределах (диммирование);
• Отсутствие пульсаций света и, как следствие, стробоскопического эффекта. Это существенно повышает безопасность работ при наличии движущихся механизмов и создает более комфортные условия для работы;
• Светодиоды работоспособны в широком диапазоне температур – от -40^оС до +50^оС;
• Бесшумность работы;
• Удовлетворительная цветопередача, возможность использования источников света с желаемой цветовой температурой, отсутствие вредных составляющих спектра излучения;
• Отсутствие содержания вредных веществ, что снижает затраты на утилизацию;
• Высокая механическая прочность.

Большая стоимость светодиодных источников освещения быстро окупается за счет высокого срока службы и низкого потребления электрической энергии. Конструктивные особенности светодиодов легко позволяют производить устройства освещения с классом защиты вплоть до IP67.

Системы управления промышленным освещением

Текущий уровень развития электроники позволяет создавать интеллектуальные системы управления освещением промышленных помещений.

Интеллектуальные системы автоматически, в соответствии с заложенным алгоритмом, автоматически поддерживают заданный уровень освещения в производственном помещении в целом и отдельных рабочих зонах. Работа освещения регулируется с учетом графика работы обслуживающего персонала и уровня естественного освещения.

Работа системы обеспечивается наличием большого количества различных датчиков – движения, присутствия, безопасности, освещенности.

Интеллектуальная система управлением освещения интегрируется в систему управления производственным процессом.

Состав и устройство системы управления

Как правило, интеллектуальные системы управления освещением имеют модульную структуру, основным модулем которой является центральный сервер. На сервере установлено специализированное программное обеспечение, позволяющее производить необходимую конфигурацию системы, проверять текущие параметры, выполнять тестирование. Возможно подключение сервера в глобальную сеть Internet для возможности удаленного контроля и управления.

Непосредственно в цеху устанавливается базовая станция, соединенная с сервером по сети Ethernet. К базовой станции по шлейфам с определенным протоколом подключаются коммутируемый устройства, в том числе диммируемые, а также необходимые датчики. Связь оконечных устройств с базовой станцией может также осуществляться посредством Wi-Fi или защищенного радиоканала. Базовая станция также может поддерживать ГЛОНАСС/GPS, а также содержать в составе встроенный модем GSM/3G/4G и модуль поддержки сетки частот по стандарту IEEE 802.15.4, ISM диапазона 868/915 МГц. Для возможности интеграции с дополнительными устройствами, в том числе счетчиками электроэнергии в устройство встраивается последовательный интерфейс RS-485.

Управление и диммирование осуществляется по протоколам 1-10В, DALI, а также по беспроводному протоколу ZigBee или LiTouch.

Автоматическая система управления допускает масштабирование в широких пределах путем добавления новых модулей и внесением изменений в конфигурацию при помощи программного обеспечения.

Работа системы заключается в непрерывном контроле текущей ситуации. При отсутствии в контролируемой зоне техники или обслуживающего персонала, аппаратура управления поддерживает освещение на уровне аварийного, с минимальным уровнем освещенности. При приближении человека или техники заранее включается соответствующий осветительный прибор. Включение производится не мгновенно, а с плавным увеличением яркости вплоть до максимальной для создания необходимого уровня освещенности. Так сделано для снижения нагрузки на органы зрения и повышает уровень безопасности. При покидании рабочей зоны, аппаратура снижает яркость освещения до минимальной. Чтобы избежать частых коммутаций осветительных устройств при периодическом посещении рабочей зоны, вводится временная задержка на отключение.