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標題:勞工安全衛生簡訊
 
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期別 60
出版時間 92年8月
專欄 研究主題
篇名 室外工作場所照明與作業安全之探討
作者 李建璁
摘要

室外工作場所照明與作業安全之探討

勞工衛生組 李建璁助理研究員

一、 前言

合理採光照明對於滿足生產和生活要求、保護視力和確保安全具重要作用。夜間室外作業如營造業吊掛、捷運軌道巡視等,易衍生安全衛生問題。本文透過國內外資料蒐集及人因工程原則說明,提供夜間作業照明之參考。

室外照明可視為一規模龐大之照明場所,由於多屬開放空間,且常使用於夜間或晝光不足的情況,因而需要高照度照明,其範圍易遠及設置區域外,可能產生不良影響有眩光、溢光、能源浪費、夜間光害等,這些問題對公共衛生、安全及財產可能造成嚴重危害,因此如何在室外環境條件下提供適當且平均的照度,同時減低眩光現象為其主要訴求。

二、 室外照明設計考量因素

人眼視覺特性僅能有限的調節適應周遭環境的明亮度,決定照明效果之良窳必須同時考量燈具類型及作業環境,使其最佳化以順應生理特性。其中涉及人、物、環境間的交互作用及影響,以下就三者間存在之關係探討室外照明設計考量的因素。

(一) 人員生理特性

眼睛生理特性決定明暗視覺及效能,影響視覺舒適及疲勞的因素有照度水準、明暗適應、明視比(Lumi-nance ratio)、反射比及眩光等。

1. 照度水準

照度水準泛指工作面照度值,就室外照明而言,工作面可視為室外作業場地。照明水準的決定係依作業性質而異,一般而言,越精細或對比越低的視覺作業,所需照明水準越高。改變作業的特性(如增加目標物大小或對比)要比增加照明水準可得更大績效;再者,對視覺上較困難的作業(目標物小或對比低),很少只靠增加照明水準就得到與視覺上較容易作業的相同績效,因此照明規範尚須考慮任何能減輕人眼調節適應活動之因素,如營建工地標誌牌設立高度,字體大小及對比等。

2. 明暗適應

工作環境的亮度分布若有很大的差異,當人的視線移動時,眼睛必須適應不同的亮度水準,此種暫時性適應(transient adaption)會暫時降低能見度直到能完全適應新亮度為止,此種明暗交替的光適應可分為亮、暗適應兩類:

亮適應(Light adaption):暗處走進亮處時,會產生瞬間眩光感受,通常僅佔千分之一或數秒,完全亮適應約需2~10分鐘。

暗適應(Dark adaption):暗適應過程較緩慢,時間長短視亮度差而定,完全暗適應可達20分至1小時之久。

3. 明視比

明視比:視野內任兩區域被照面之亮度比。由於工作環境與視覺目標明暗對比強烈時,會造成瞳孔擴約肌收縮頻繁而容易疲累,因此在工作場所降低明視比能減少視覺疲勞。實際做法為改善燈具設置排列以獲得均勻照度,表一列出美國照明工程協會(IES)建議之最高明視比限制。

4. 眩光(Glare)

根據眩光的影響,可分為:(1)不適眩光(Dis-comfort glare):使人產生不適感,但未必會干擾視力或績效;(2)失能眩光(Disability glare):除了有不適感外,伴隨有視功能及明視度降低;(3)目盲眩光(Blinding glare):強眩光,移除一段時間後仍無法看到任何東西。

由於眩光的不適感為主觀經驗,通常用以自陳式量表評估。常用的評量方式是使用「舒適界線」(Bor-derline BCD,Between Comfort and Discomfort)來測量。由BCD概念可知,眩光感受因人而異,假設對一百人實施眩光評估調查,則眩光可以機率表示,陳述時可說有若干百分比人認為有眩光問題。

(1) IES的評估模式

IES採不適眩光評分(Discomfort Glare Rating,DGR)評估室內燈具造成之不適眩光。再根據DGR與BCD的關係估計出觀察者對照明環境中眩光情形的滿意機率,也就是視覺舒適率(Visual Comfort Prob-ability,VCP),評估程序如圖一。

圖片

圖一 不適眩光DGR評估程序示意圖

北美照明工程學會(IESNA)認為在最不利位置下若VCP尚有70%時,代表系統的眩光問題不嚴重,屬於可接受範圍。

(2) EMG眩光評估

由於不適眩光能造成眼睛周圍肌肉(如輪匝肌等)收縮現象,因此透過肌電量測技術EMG可間接獲得人眼對於眩光自然生理反應的量化資料,該技術主要特色即在於對眩光的客觀量測。透過單眼三片電極貼片(electrode),主貼片沾黏於下眼皮,其餘兩參考貼片盡可能黏沾於眼睛周圍,在固定時間內,提供眩光刺激以記錄臉部肌肉收縮造成的電流情形,如圖二所示。

圖片

圖二 EMG 肌電量測示意圖

(二)燈具設計原則

1. 燈具設置最大亮度分布限制

眩光為光源直接發出或由被照物表面反射光所形成,其亮度遠超過眼睛所能適應的程度而引起干擾、不適或視覺能力降低。人眼因眼皮覆蓋,對越接近垂直上方的亮度干擾越小,相對地越接近水平視線所能接受的亮度值越低。

為確保視覺上的舒適,並降低直接眩光的可能,應對安裝於上方的燈具特別是自垂直地面起60~85度範圍內之亮度加以限制;如前所述,視覺舒適率係用來決定所使用的照明燈具產生眩光危害程度的評估值,北美照明工程學會建議燈具的VCP值至少應高於70,燈具表面最大亮度與平均亮度的比值不得超過5:1,且以3:1以內最為理想,並建議燈具在各角度上的最大亮度限制如表二。

2. 燈具保護角

照明燈具防止眩光的範圍常用保護角衡量,指的是燈罩邊和發光體邊沿的連線與水平面的夾角,其安全範圍為<45度(圖三)。半透明材料的燈罩由於本身有一定的亮度,即使有一定的保護角,仍能造成眩光,因而對燈罩表面亮度應加以限制。

圖片

圖三 照明燈具保護角

3. 燈具顯(演)色性

照明光源顯色性以顯色指數表示,即標準顏色在標準光源照射下,顯色指數定為100。當標準顏色被所測試的光源照射時,顏色在視覺上的失真程度,就和這個光源的顯色指數有關。顯色指數越大,失真越小。對於室外作業場所而言,設置標語號誌處的光源最好能採用演色性較高的燈具,以提供勞工較高的視覺對比辨色力以及視銳度。

(三)作業場所照明規劃

作業場所照明規劃過程中選擇合理的照明方式,對改善照明質量、提高經濟效益和節約能源及保障勞工作業安全等有重要作用。以下就各照明方式進行說明:

1. 一般照明

一般照明由對稱排列的若干照明燈具組成,且有較高的照明效率,此種照明方式耗電大,布燈形式較呆板。均勻布燈的一般照明,其燈具距離與高度的比值不宜超過選用燈具之最大允許值,且邊緣燈具與牆距不宜大於燈間距的1/2。

另外為了提高特定工作區域照度,常採用「分區一般照明」。根據作業區域布置的情況,將照明燈具集中或分區集中設置在工作區上方,並將非工作區域照度適當降低為工作區的1/3至1/5,分區一般照明適用於某一部分或幾部分需要有較高照度的工作區域。

2. 局部照明

局部照明方式是在局部範圍內以較小的光源功率獲得較高的照度,同時也易於調整和改變光的方向。但在長時間持續工作的工作面上僅有局部照明則容易引起視覺疲勞。

3. 混合照明

由一般照明和局部照明組成的照明方式。混合照明是在一定的工作區域內,由一般照明和局部照明的配合起作用,以確保工作場所內應有的視覺條件。作業場所規劃良好的混合照明方式可以達到下列優點:

(1) 增加工作區的照度。

(2) 減少工作面上的陰影和光斑。

(3) 在垂直和傾斜面上獲得較高的照度。

(4) 減少照明設施總功率,節約能源。

混合照明方式的缺點是視野內亮度分布不均。為減少作業環境的不舒適程度,混合照明照度中的一般照明照度應佔該等級混合照明總照度的5~10%,且不宜低於20 lx。

三、結論與建議

室外照明必須考量的因素如明視比、明暗適應等,這些因素與眩光的生成有直接或間接的關聯,本文就蒐集相關規範及人因工程照明相關知識對室外作業場所照明之照度需求、眩光控制、明暗適應以及緊急照明應用等提出簡要建議說明:

(一)照度需求

各國相關組織在照度建議表方面皆依活動類型提出照度要求,由使用者自行判別。美國照明工程學會曾在1981年發展一套比較簡單的照度水準參考建議表,該表使用方式乃透過使用者對活動類型主觀判別,以對應建議照度範圍。

(二)眩光控制

由於眩光產生的普遍性,各照明相關書籍或是國內外照明規範都可見相關說明,為訂定室外照明規範之必要考量,以下為一般性眩光控制建議及簡易眩光檢核說明:

1. 一般性原則

(1) 降低來自照明燈具的直接眩光

A. 選擇不適眩光額定值較低之燈具。

B. 減少光源亮度,例如使用多個低強度燈具取代少數明亮燈具。

C. 盡量將燈具裝設在離視線角度較大處。

D. 增加眩光源周圍亮度以降低明視比。

E. 利用遮光板、燈罩、遮陽板、漫射透鏡、濾光器或交叉偏光透鏡等。

(2) 減少來自室內的直接眩光

A. 窗戶安裝距離地板以上某一段距離。

B. 使用磨砂玻璃、遮蔽物、窗簾等。

C. 使用周圍照明以降低明視度對比。

(3) 減少反射眩光

A. 盡可能使燈具保持最低的亮度水準。

B. 將光源位置或工作區域設置在反射光不會直接射向眼睛的地方。

C. 使用會漫射光的表面,如無光澤的油漆,同時避免光亮的金屬、玻璃等物品堆放。

2. 簡易眩光檢核

置放一面鏡子在工作面,任何從鏡面反射之亮光可視為眩光光源,若確有眩光光源,可改變燈具設置位置或角度,一般而言,最佳設置位置在勞工側面後方,若無法移動光源,則需移動工作平面或反射面。

3. 燈具配件控制眩光

除眩光控制一般性原則外,眩光危害可透過照明燈具配件獲得適當控制,如裝設遮光罩、遮光板及格柵等(圖四),說明如下:

(1) 遮光罩的使用

以外加套環(Hood or snoot extension)或局部遮光罩(Shield),避免直接目視光源而造成視覺不適,或防止光線從某方向照射。使用遮光套環目的在於達到45度遮光角度(人眼直接眩光區為45~85度),另為避免遮光罩表面鏡射光源或亮度過高引起視覺不適,使用反射率較低的材質或顏色,或採溝紋設計為佳。

(2) 遮光板及格柵

A. 圓形格柵:圓形下照燈可藉加裝環圈型(Concentric ring)、十字型(Cross)或蜂巢型(Honeycomb)格柵,截斷至垂直面60度以上眩光角內的光線。

B. 遮光百葉:為平行遮光板,主要用於線型光源的短向遮光,通常以約等於遮光板高度之間距排列。

C. 孔格柵欄:包括蛋架型(Egg crate)及楔行(Parawedge)格柵,為四方形孔格結構,長短向均可遮光(圖四),拋物狀反射格柵可產生蝙翼(Batwing)型配光,即在視覺舒適的視角內使燈具的布光側向光線高於中央,如此可拉大燈具之必要間距。
圖片 圖片
圖四 楔行(Parawedge)格柵 蛋架型(Egg crate)格柵

4. 光源角度及燈具設置高度

考慮光源角度主因在於避免眩光,然而光源角度卻需要因應工作場所需求作適當調整,本研究僅提供一般性場地照明建議,以提供室外作業場所足夠且安全的亮度為原則,至於配合實際需求可參閱室外照明考量因素進行調整。配合光源角度調整燈具亮度可參照本文燈具設置最大亮度分布限制建議表(表二)。

表二 燈具設置最大亮度分布限制

自垂直面角度

最大亮度

cd/m2

45 7710

55

5500

65

3860

75

2570

85

1700

資料來源:IESNA, 1993

(三)降低暗適應負擔

由於夜間室外光環境必須完全仰賴人造光源提供充足照度,因而容易產生光分布不均現象,此時必須考慮作業人員視野內光照度比例調整以及明暗交接處之光線控制,以順應人眼明暗適應之生理特性。

此外,作業場所的「噪音問題」亦可能影響「暗適應」之光感度,以室外營建工地而言,打樁機所發出的噪音量最大,約95-106分貝,且占施工地點噪音總量之百分比最高,目前已有研究指出,長期在中等強度噪音環境中工作,視力會受一定影響,故在無法全員配合隔音輔具使用之室外作業環境下,必須特別注意噪音作業區域適當照明的增設,以下就室外工作場所照明與明暗適應問題提出相關建議:

1. 透過作業區域照明環境明視比之確認,配合勞工作業動線,在明視比較高之交界區域增設適當輔助照明燈具。

2. 室外作業環境於合理照度範圍內(參考IESNA作業性質照度表),將照明燈具移置較高處以提供較均勻之照度比例,同時加大視線、睹物以及照明光源角度,以避免眩光情形。

3. 注意噪音對視覺的影響,噪音作業環境可降低視覺暗適應光感度,室外例如打樁機作業噪音等,適當增設輔助照明設施。

4. 注意工作場所明視比(表一)。

表一 工廠與辦公室的最高明視比

 

最高明視比例

地區

工廠

辦公室

工作場所與附近區域

 

3:1

工作場所與附近較暗區域

3:1

 

工作場所與附近較明亮區域

1:3

 

工作場所與遠方較暗區域

10:1

5:1

工作場所與遠方較明亮區域

1:10

1:5

光亮物體、窗戶與表面:

 

 

1.周圍

20:1

 

2.在一般可視及範圍

40:1

 

資料來源:IES Lighting Handbook 8th Edition

(四)室外作業場所視覺顯示裝置

作業場所內必須提供作業人員關於某些作業區域的類別或危險性,以及機具運作狀態等訊息,除了以文字或圖案等靜態資訊顯示,最直接最常用的狀態指示器是燈光,在夜間的效果更為顯目,目前相關研究較少,但依據有關人類感覺與知覺歷程的知識,提出一般設計準則如下:

1. 信號和警示燈(signal and warning lights)

(1) 使用時機及使用數量

使用時機於警告實際或潛在的危險狀況;使用數量原則上同一對象只運用一具,如需多具併用時,宜使用一具較大的主要警示燈,而配以文字看板來顯示特定的危險狀況。

(2) 閃光或穩光

如果所代表的是持續進行中的狀態,宜採用穩光燈,除非狀況特別危險。如果所代表的是偶發的緊急事故或新近趨勢,則使用閃光燈,連續閃爍的燈號會造成分心。

(3) 閃爍率

閃爍率以3~4次/秒為宜,而4次/秒為佳,且明滅間距應相等。若以不同的閃爍率代表某變項的不同水準,則最多不要超過三種。

(4) 燈光強度及位置

亮度至少為鄰近背景兩倍。警示燈位置必須設置於作業人員目光法線的30?範圍之內。

(5) 顏色

警示燈一般為紅色光,因為對大多數人而言,紅色代表危險,在同一作業區域內其他信號燈應採用其他色光。

2. 作業人員醒目性(conspicuity)

夜間室外作業場所因視線不良易使作業人員遭受各種危險,包括被活動機具如運輸車輛撞傷等,因此在室外照明規劃初期還須考慮增加作業人員的醒目性以減少肇事率。

各種反光材料製作構形的衣服有全套式、臂章式、斑馬紋式(圖五)與美國政府所規定的頭盔反光片(6 in2或39 cm2)進行模擬比較研究,發現無論哪種構形的衣服,均比頭盔反光片可增加偵測的準確度。

由於成本的考量(反光纖維價格高),建議採用臂章式或斑馬紋式上衣;它們與美國政府所要求的最低條件相比,在視野周邊的偵測度約可增加100%。

圖片

圖五 顯眼性研究所用的臂章式和斑馬紋式反光外套

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