Классификация искусственного освещения на производстве. План: Введение Классификация искусственного освещения Функциональное назначение искусственного освещения Характеристика типов освещения Искусственное освещение

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых испытывается недостаток естественного света, а также для освещения помещения в те часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

По принципу организации искусственное освещение можно разделить на два вида: общее и комбинированное.

Общее освещение предназначено для освещения всего помещения, оно может быть равномерным или локализованным. Общее равномерное освещение создает условия для выполнения работ в любом месте освещаемого пространства. При общем локализованном освещении светильника размещают в соответствии с расположением оборудования, что позволяет создавать повышенную освещенность на рабочих местах.

Комбинированное освещение состоит из общего и местного. Его целесообразно устраивать при работах высокой точности, а также при необходимости создания в процессе работы определенной направленности светового потока. Местное освещение предназначено для освещения только рабочих поверхностей и не создает необходимой освещенности даже на прилегающих к ним участкам. Оно не может быть стационарным и переносным. Применение только местного освещения в производственных помещениях запрещается, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами утомляет зрение, замедляет скорость работы и нередко является причиной несчастных случаев.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное.

Рабочее освещение предусматривается для всех помещений производственных зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение в помещениях и на местах производства работ необходимо предусматривать, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение технологического процесса или работы объектов жизнеобеспечения. Наименьшая освещенность, создаваемая аварийным освещением, должна составлять 5% освещенности, нормируемой для рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территорий предприятий.

Эвакуационное освещение следует предусматривать в местах, отведенных для прохода людей, в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей в количестве более 50 человек. Это освещение должно обеспечивать на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк на открытой территории.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ территории, охраняемой в ночное время. Охранное освещение должно обеспечивать освещенность не менее 0,5 лк на уровне земли.

Источники искусственного освещения

В качестве источников искусственного освещения применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы.

В лампах накаливания источником света является раскаленная вольфрамовая проволока. Эти лампы дают непрерывный спектр излучения с повышенной (по сравнению с естественным светом) интенсивностью в желто-красной области спектра. По конструкции лампы накаливания бывают вакуумные, газонаполненные, бесспиральные (галогенные).

Общим недостатком ламп накаливания является сравнительно небольшой срок службы (менее 2000 часов) и малая световая отдача (отношение создаваемого лампой светового потока к потребляемой электрической мощности) (8-20 лм/Вт). В промышленности они находят применение для организации местного освещения.

Наибольшее применение в промышленности находят газоразрядные лампы низкого и высокого давления. Газоразрядные лампы низкого давления, называемые люминесцентными, содержат стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором, наполненную дозированным количеством ртути (30-80 мг) и смесью инертных газов под давлением около 400 Па. На противоположных концах трубки размещаются электроды, между которыми, при включении лампы в сеть, возникает газовый разряд, сопровождающийся излучением преимущественно в ультрафиолетовой области спектра. Это излучение, в свою очередь, преобразуется люминофором в видимое световое излучение. В зависимости от состава люминофора люминесцентные лампы обладают различной цветностью.

В последние годы появились газоразрядные лампы низкого давления со встроенным высокочастотным преобразователем. Газовый разряд в таких лампах (называемый вихревым) возбуждается на высоких частотах (десятки кГц) за счет чего обеспечивается очень высокая светоотдача.

К газоразрядным лампам высокого давления (0,03-0,08 МПа) относят дуговые ртутные лампы (ДРЛ). В спектре излучения этих ламп преобладают составляющие зелено-голубой области спектра.

Основным достоинством газоразрядных ламп является их долговечность (свыше 10000 часов), экономичность, малая себестоимость изготовления, благоприятный спектр излучения, обеспечивающий высокое качество цветопередачи, низкая температура поверхности. Светоотдача этих ламп колеблется в пределах от 30 до 105 лм/Вт, что в несколько раз превышает светоотдачу ламп накаливания.

Нормирование искусственного освещения

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей в производственных помещениях устанавливается в зависимости от характеристики зрительной работы и регламентируется строительными нормами и правилами СНиП 23-05-95 * «Естественное и искусственное освещение».

Характеристика зрительной работы определяется минимальным размером объекта различения, контрастом объекта с фоном и свойствами фона.

Объект различения – рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, которые следует контролировать в процессе работы.

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается: светлым при коэффициенте отражения ( ) светового потока поверхностью более 0,4; средне светлым при коэффициенте отражения от 0,2 до 0,4; темным при коэффициенте отражения менее 0,2.

Контраст объекта различения с фоном (К ) определяется отношением абсолютной величины разности яркостей объекта В 0 и фона В ф к наибольшей их этих двух яркостей. Контраст считается большим - при значениях К более 0,5; средним - при значениях К от 0,2 до 0,5; малым - при значениях К менее 0,2.

В соответствии со СНиП 23-05-95 все зрительные работы делятся на 8 разрядов в зависимости от размера объекта различения и условий зрительной работы. Допустимые значения наименьшей освещенности рабочих поверхностей в производственных помещениях в соответствии со СНиП 23-05-95 приведены в приложении 1.

Кроме цветности источников света и цветовой отделки интерьера, влияющих на субъективную оценку освещения, важным параметром, характеризующим качество освещения, является коэффициент пульсации освещенности К п :

где Е макс – максимальное значение пульсирующей освещенности на рабочей поверхности;

Е мин – минимальное значение пульсирующей освещенности;

Е ср – среднее значение освещенности.

Пульсации освещенности на рабочей поверхности, не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект – кажущееся изменение или прекращение движения объекта, освещаемого светом, периодически изменяющимся с определенной частотой. Например, если вращающийся белый диск с черным сектором освещать пульсирующим световым потоком (вспышками), то сектор будет казаться: неподвижным при частоте f Всп =f Ввращ , медленно вращающимся в обратную сторону при f Всп >f Ввращ , медленно вращающимся в ту же сторону при f Всп <f Ввращ , где f Всп и f Ввращ – соответственно частоты вспышек и вращения диска. Пульсации освещенности на вращающихся объектах могут вызывать видимость их неподвижности, что в свою очередь, может явиться причиной травматизма.

Значение К п меняется от нескольких процентов (для ламп накаливания) до нескольких десятков процентов (для люминесцентных ламп). Малое значение К п для ламп накаливания объясняется большой тепловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению светового потока F лн ламп в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через 0 (см. рисунок 1а). В тоже время газоразрядные лампы обладают малой инерцией и меняют свой световой поток F лл почти пропорционально амплитуде сетевого напряжения (см. рисунок 1а).

Рисунок 1а

Рисунок 1б.

Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности К п люминесцентные лампы включают в разные фазы трехфазной электрической сети. Это хорошо поясняет нижняя кривая на рисунке 1б, где показан характер изменения во времени светового потока (и связанной с ним освещенности), создаваемого тремя люминесцентными лампами 3F лл , включенными в фазу А и в три различные фазы сети. В последнем случае, за счет сдвига фаз на 1/3 периода провалы в световом потоке каждой из ламп компенсируются световыми потоками двух других ламп, так что пульсации суммарного светового потока существенно уменьшаются. При этом среднее значение освещенности, создаваемой лампами, остается неизменным и не зависит от способа их включения.

В соответствии со СНиП 23-05-95 * коэффициент пульсации освещенности К п нормируется в зависимости от разряда зрительных работ в сочетании с показателем ослепленности Р :

,

где s – коэффициент ослепленности, определяемый как:

,

где B пор – пороговая разность яркости объекта и фона при обнаружении объекта на фоне равномерной яркости;

(B пор )S –то же при наличии в поле зрения блеского (яркого) источника света.

На освещенность рабочих поверхностей в производственном помещении влияют отражение и поглощение света стенами, потолком и другими поверхностями, расстояние от светильника до рабочей поверхности, состояние излучающей поверхности светильника, наличие рассеивателя света и т.д. Вследствие этого полезно используется лишь часть светового потока, излучаемого источником света.

Коэффициент использования осветительной установки

Расчет искусственного освещения предусматривает: выбор типа источника света, системы освещения и, светильника, проведение светотехнических расчетов, распределение светильников и определение потребляемой системой освещения мощности. Величина, характеризующая эффективность использования источников света, называется – коэффициентом использования светового потока или коэффициентом использования осветительной установки ( ) и определяется как отношение фактического светового потока (F фак ) к суммарному световому потоку (F амп ) используемых источников света, определенному по их номинальной мощности в соответствии с нормативной документацией:

,

Значение фактического светового потока F факт можно определить по результатам измерений в помещении средней освещенности Е ср по формуле:

,

где S – площадь помещения, м 2 .

При проектировании освещения для оценки светового потока F факт используется формула:

,

где Е – нормируемая освещенность, лм;

K з – коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников (обычно K з – 1,3 для ламп накаливания и 1,5 для люминесцентных ламп);

Z – коэффициент неравномерности освещения (обычно Z = 1,1-1,2).

Отражающие свойства поверхностей помещения можно учесть с помощью коэффициента отражения светового потока  . В случае равномерного диффузного отражения, когда отраженный световой поток рассеивается с одинаковой яркостью во всех направлениях, яркость участка равномерно диффузно отражающей поверхности равна:

,

где Е – освещенность поверхности.

Измерить освещенность, создаваемую различными источниками света и сравнить с нормируемыми значениями. По измеренным значениям освещенности определить коэффициент использования осветительной установки. Измерить и сравнить коэффициенты пульсаций освещенности, создаваемой различными источниками света, оценить зависимость коэффициента пульсаций освещенность от способа подключения ламп к фазам трехфазной сети.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из макета производственного помещения, оборудованного различными источниками искусственного освещения, и люксметра-пульсметра для измерения значений освещенности и коэффициента ее пульсаций. Макет и люксметр-пульсметр устанавливают на стол лабораторный.

Внешний вид макета представлен на рисунке 2.

Макет имеет каркас 1 из алюминиевого профиля, пол 2, потолок 3, боковые стенки являются съемными и могут устанавливаться любой из двух сторон внутрь макета помещения, фиксируясь в проемах каркаса с помощью магнитных защелок. Одна сторона стенок окрашена в светлые тона, другая – в темные тона, при этом нижняя окрашенная половина стенки темнее верхней.

Передняя стенка 5 жестко вмонтирована в каркас и выполнена из тонированного прозрачного стекла. В передней нижней части каркаса 1 предусмотрено окно для установки измерительной головки 6 люксметра-пульсметра 7 внутрь каркаса.

На полу 2 размещен вентилятор 8 для наблюдения стробоскопического эффекта и охлаждения ламп в процессе работы.

На потолке 3 размещены 7 патронов, в которых установлены две лампы накаливания 9, три люминесцентные лампы 10 типа КЛ9, галогенная лампа 11 и люминесцентная лампа 12 типа СКЛЭН с высокочастотным преобразователем.

Вертикальная проекция ламп отмечена на полу 2 цифрами, соответствующими номерами ламп на лицевой панели макета.

Включение электропитания установки производится автоматом защиты, находящимся на задней панели каркаса, и регистрируется сигнальной лампой, расположенной на передней панели каркаса.

На передней панели каркаса (рисунок 3) расположены органы управления и контроля, в том числе:

– лампа индикации включения напряжения;

– переключатель для включения вентилятора;

– переключатели (1-7) для включения ламп.

Рисунок 3.

Электропитание ламп накаливания и люминесцентных ламп осуществляется от разных фаз. Схема позволяет включать отдельно каждую лампу с помощью соответствующих переключателей, расположенных на передней панели каркаса На задней панели каркаса расположен автомат защиты сети и сдвоенная розетка с напряжением 220 В для подключения измерительных приборов.

Люксметр-пульсметр состоит из блока обработки информации 1 (рисунок 4) на лицевой панели которого расположен жидкокристаллический индикатор, кнопки питания «ВКЛ/ВЫКЛ », кнопка управления «HOLD », кнопка индикатора «Подсветка », разъем типа DB -9 . На задней стенке блока обработки сигналов расположена крышка батарейного отсека. Фотоприемный элемент с корригирующим фильтрами, формирующими спектральные характеристики, располагаются в фотометрической головке 2 (рисунок 4). При включенном питании прибор работает как люксметр-пульсметр (ТКА-ПКМ) и позволяет измерять освещенность в

диапазоне от10 до 200000 лк и коэффициент пульсации в диапазоне от 1 до 100%.

Рисунок 4.

Для измерения характеристик излучения необходимо расположить фотометрическую головку прибора в плоскости измеряемого объекта.

Для проведения измерений прибором «ТКА-ПКМ» необходимо включить его кнопкой «ВКЛ/ВЫКЛ ». На экране после включения появится надпись фирмы производителя и название прибора. В ходе измерения в правом поле строки загорается символ «Батарейка », информирующий о емкости батареи питания.

Для правильного обнуления прибора произвести затемнение датчика прибора и нажать кнопку «HOLD ». Процесс обнуления сопровождается надписью на жидкокристаллическом индикаторе «ПОДОЖДИТЕ, ИДЕТ ИЗМЕРЕНИЕ ».

Засветка измерительной части во время обнуления приводит к неправильным измерениям впоследствии!

После пропадания предупреждающей надписи прибор переходит в основной режим измерений. Первая строка выводит текущую освещенность в лк (клк) «Е= », во второй строке отображается значение коэффициента пульсации светового потока в % «К п = ».

В случае измерения освещенности, необходимо расположить фотометрическую головку параллельно плоскости измеряемого объекта (при этом на окно фотоприемника не должна падать тень от оператора, производящего измерения, а также посторонних предметов). Подождать 3 секунды и считать с цифрового индикатора измеренное значение. При увеличении сигнала, создаваемого источником светового потока, в строке Е происходит автоматический переход численного значения освещенности в клк. При выходе за пределы измерений освещенности появится надпись «ОСВЕЩЕНИЕ ИЗБЫТОЧНО ».

Для запоминания измеренного показания на индикаторе прибора необходимо кратковременно нажать кнопку «HOLD ». Для продолжения измерений еще раз нажать кнопку «HOLD ».

Если во время работы прибора появится надпись: «ЗАМЕНИТЕ БАТАРЕЙКУ », то необходимо произвести замену элемента питания.

По окончании измерений, прибор выключается, нажатием на кнопку «ВКЛ/ВЫКЛ ».

Требования безопасности при выполнении лабораторной работы

К работе допускаются студенты, ознакомленные с устройством лабораторной установки, принципом действия и мерами безопасности при проведении лабораторной работы.

Для предотвращения перегрева установки при длительной работе ламп необходимо включить вентилятор.

После проведения лабораторной работы отключить электропитание стенда и люксметра-пульсметра.

Порядок проведения лабораторной работы

Установить стенки макета производственного помещения таким образом, чтобы стороны, окрашенные в темные тона, были обращены внутрь помещения.

Включить установку с помощью автомата защиты, находящегося на задней панели каркаса.

Включить поочередно лампы (выбор ламп производится по заданию преподавателя).

Произвести измерение освещенности и коэффициента пульсации для каждой включенной лампы с помощью люксметра-пульсометра не менее чем в пяти точках макета производственного помещения (в центре и углах пола), определить среднее значение освещенности Е ср .

Сравнить полученные в результате измерений значения освещенности и коэффициента пульсации с допустимыми значениями (разряд зрительных работ принять по указанию преподавателя)

Установить стенки макета производственного помещения таким образом, чтобы стороны, окрашенные в светлые тона, были обращены внутрь помещения.

Произвести измерение освещенности не менее чем в пяти точках макета производственного помещения, определить среднее значение освещенности.

Сравнить полученные в результате измерений значения освещенности и коэффициента пульсации с допустимыми значениями (разряд зрительных работ принять по указанию преподавателя)

По результатам измерений освещенности для варианта с темной и светлой окраской стен вычислить значение фактического светового потока F факт по формуле:

,

где Е ср –среднее значение освещенности, лк;

S – площадь макета помещения, м 2 .

Вычислить коэффициент использования осветительной установки  для варианта с темной и светлой окраской стен по формуле:

.

Суммарный световой поток F ламп выбрать по номинальной мощности для каждого типа ламп по таблице 1.

Таблица 1 Технические характеристики ламп

* После минимальной продолжительности горения (2000 часов)

Сравнить значения коэффициентов использования осветительных установок, полученные для случаев с использованием различных источников света и различной окраски стен.

С помощью люксметра-пульсометра измерить коэффициенты пульсации освещенности при включении одной люминесцентной лампы, затем – двух и наконец, при включении трех люминесцентных ламп типа КЛ9 (следует учесть, что люминесцентные лампы включены в три различные фазы трехфазной сети, поэтому измерительную головку люксметра-пульсметра необходимо располагать в геометрическом центре системы включенных ламп).

Сравнить измеренные значения коэффициентов пульсации освещенности с допустимыми значениями. Объяснить полученные результаты.

Включить люминесцентную лампу типа КЛ9 в центре установки и вентилятор. Вращая ручку «Частота», регулирующую скорость вращения лопастей вентилятора, подобрать такую частоту, при которой возникает стробоскопический эффект (лопасти, кажутся неподвижными).

Выключить стенд. Составить отчет о работе.

Таблица 2 Результаты измерений освещенности и расчеты лабораторной работы (светлая, темная сторона стены)

Таблица 3 Результаты измерения пульсации светового потока

Отчет должен содержать:

Название и цель работы.

Порядок проведения работы.

Описание используемых приборов и оборудования.

Таблицы результатов измерений.

Результаты обработки экспериментальных данных с соответствующими расчетами.

Выводы по каждому пункту порядка проведения работы.

Контрольные вопросы

1. Что такое освещение помещений?

2. Перечислите виды освещения в зависимости то источника света.

3. Что такое световой поток, сила света, освещенность, яркость?

4. Какие бывают системы искусственного освещения?

5. Перечислите виды искусственного освещения по функциональному назначению.

6. Назовите источники искусственного освещения.

7. В чем заключается принцип нормирования параметров световой среды?

8. Что такое коэффициент пульсации светового потока?

9. Каким способом можно уменьшить коэффициент пульсации светового потока?

10. Объясните суть стробоскопического эффекта.

11. Что такое коэффициент использования осветительной установки?

Под светильником понимается комплект лампы (источника света) и осветительной арматуры. Светильник обеспечивает крепление лампы, подсоединение к ней электрического питания, предохранение ее от загрязнения и механического повреждения.

Светильники предназначены для размещения в них ламп в целях повышения санитарно-гигиенических качеств освещения и снижения расхода электроэнергии. Они устраивают слепящее действие источника света, предохраняя глаза работающих от чрезмерной яркости. Это обеспечивается защитным углом светильника.

Светильник классифицируются: по назначению - для общего и местного освещения; по конструктивному исполнению - открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывозащищенные (взрывонепроницаемые и повышенной надежности против взрыва); по распределению светового потока (24, а-е) - прямого света, преимущественно прямого света, рассеянного света, отраженного света, преимущественно отраженного света. Такое подразделение основано на отношении светового потока, излучаемого в нижнюю сферу, к полному световому потоку светильника.

В помещениях с высокими отражающими свойствами стен и потолков для освещения целесообразно применять светильники прямого света. В помещениях, стены и потолки которых обладают высокими отражающими свойствами, надлежит устанавливать светильники преимущественно прямого света, направляющие часть светового потока на потолок.

В высоких помещениях рационально применять светильники концентрированного светораспределения. Они значительно увеличивают силу света лампы по оси светильника и направляют основную часть светового потока вниз, непосредственно на рабочие места. В помещениях с большой площадью и небольшой высотой целесообразно использовать светильники более широкого светораспределения.

При выборе типа светильника важнейшим требованием является учет условий среды. В помещениях с нормальной средой к конструкции светильника не предъявляется специальных требований. Это же относится и к помещениям влажным и сырым, но с одним с требованием патрон должен иметь корпус из изоляционных влагостойких материалов. В помещениях особо сырых, с химически активной средой, пожаро- и взрывоопасных конструкция светильника должна отвечать специальным требованиям.

Рис. 24 Основные типы осветительных приборов

а)рассеянного света, б)прямого света "Универсал",

в)прямого света "Глубокоизлучатель", г)рассеянного света

"Школьный", д)пыле- и влагонепроницаемый,

е)повышенной надежности против взрыва.

Светильники местного освещения предназначены для освещения места выполнения работы, они укрепляются обычно на шарнирных кронштейнах, обеспечивающих возможность их перемещения и изменения направления светового потока. Поскольку светильники местного освещения располагаются в непосредственной близости от глаз работающего, необходимо, чтобы защитный угол светильника был не менее 30 град, а при расположении светильника не выше уровня глаз работающего - не менее 10 град, что исключает ослепление и правильно освещает рабочее место.

Особую группу осветительных приборов составляют прожекторы, в которых с помощью системы линз и зеркал свет концентрируется узким лучом. Прожекторы широко используются для освещения открытых пространств, карьеров, территорий предприятий, строительных площадок, складов и др.

Перспективным является применение световодов, передающих свет от естественного или искусственного источника на значительное расстояние, что особенно целесообразно во взрыво- и пожароопасных помещениях.

Классификация искусственного освещения.

Искусственное освещение выполняется двух систем: общее и комбинированное (общее с местным). Для освещения помещений должны предусматриваться газоразрядные лампы (люминесцентные, металлогенные, натриевые, ксеновые), допускается применение ламп накаливания.

Освещение применяется и в лечебных профилактических целях: ультрафиолетовое облучение (кварцевые лампы, эритемные лампы). По назначению искусственное освещение делится на рабочее, аварийное, эвакуационное и специальное.

Рабочее освещение должно предусматриваться для всех помещений и открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

В системе комбинированного освещения общее освещение должно создавать не менее 10 % от нормируемой освещенности. Для местного освещения используются светильники с непросвечивающими отражателями с защитным углом не менее 30 град.

Защитный угол - это угол между горизонталью, на которой лежит центр светильника и прямой, проходящей через центр накала лампы и краем отражателя (рассеивателя).

Аварийное освещение следует предусматривать, если отключение рабочего освещения может вызвать: взрывы, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса, нарушение обслуживания больных в операционных, нарушение режима детских учреждений. Наименьшая освещенность рабочих поверхностей должна быть не менее 5 % от нормируемого рабочего, но не менее 2 лк. внутри зданий и 1 лк для территорий предприятия.

Эвакуационное освещение предусматривается:

а)в местах, опасных для прохода людей;

б)в проходах и на лестницах при числе эвакуирующихся более 50 чел;

в)по основным проходам помещений, в которой работает более 50 чел;

г)в лестничных клетках жилых домов, высотой 6 и более этажей и др. случаях по СНиП.

Эвакуационное освещение обеспечивает наименьшую освещенность на полу проходов: в помещениях - 0, 5 лк; на открытых территориях - 0, 2 лк.

К специальным видам освещения относятся охранное и дежурное. Охранное освещение (при отсутствии специальных технических средств охраны) предусматривается вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время: освещенность 0, 5 лк на уровне земли.

Нормирование и принцип расчета искусственного освещения

Искусственное освещение нормируется согласно СНиП 11-4-79. Освещенность рабочих поверхностей мест работ вне зданий нормируется в зависимости от характера работы по разрядам зрительной работы от IX (точные работы - отношение наименьшего размера объекта различения к расстоянию до глаз не менее 0, 005) и до XIII (различение крупных предметов) табл. 16 СНиП.

Наружное освещение должно иметь управление, независимо от управления освещением внутри здания. СНиП нормирует и высоту установок наружного освещения для ограничения их слепящего действия. Расчет искусственного освещения сводится к решению следующих вопросов: выбор системы освещения, типа источников света, нормы освещенности, типа светильников, расчета освещенности на рабочих местах, уточнение размещения и числа светильников, определение одиночной мощности ламп.

Виды и вредность промышленной пыли.

К антропогенным источникам загрязнения окружающей среды относятся промышленные пыли.

Многие производственные процессы сопровождаются значительными выделением пыли. Промышленная пыль также оказывает вредное воздействие на организм человека.

В зависимости от источника света освещение бывает естественным, искусственным и совмещенным.

Источник естественного (дневного) света – поток лучистой энергии солнца, доходящий до земной поверхности в виде прямого и рассеянного света. Естественное освещение является наиболее гигиеничным. Если по условиям зрительной работы оно оказывается недостаточным, то используют совмещенное освещение.

По конструктивному исполнению системы естественного освещения бывают боковые, верхние и комбинированные.

Система искусственного освещения может быть: общей, когда светильники размещены в верхней части помещения, и комбинированной, когда к общему освещению добавляется местное, причем общее освещение в системе комбинированного должно составлять не менее 10 % и не менее 200 лк при газоразрядных лампах или 75 лк при лампах накаливания. Местное освещение самостоятельно от общего не применяется.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на следующие виды : рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, дежурное, эритемное, бактерицидное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы и движения транспорта. Оно обеспечивает нормируемое освещение на рабочих местах.

Аварийное освещение устраивают для продолжения работы, когда прекращение работы при выходе из строя рабочего освещения может вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т.д. Оно составляет не менее 5 % от рабочего и предусматривается для продолжения работы, когда ее прекращение при выходе из строя рабочего освещения может привести к тяжелым последствиям.

Эвакуационное освещение предназначено для эвакуации людей из производственных помещений при авариях и при отключении рабочего освещения; организуется в местах, опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, где работает 50 и более человек. Минимальная освещенность на полу основных проходов и на ступеньках должна быть не менее 0,5 лк.

Охранное и дежурное освещение должно обеспечивать несение дежурства и охраны в помещениях и на территории в нерабочее время.

Эритемное освещение используется для компенсации недостатка солнечного излучения. Оно стимулирует обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма.

Бактерицидное освещение используется для обеззараживания воздуха помещений, например операционных в больницах.

Источники искусственного освещения. В осветительных установках, предназначенных для освещения предприятий, применяют лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания относятся к тепловым источникам света. Нить накала под действием электрического тока нагревается до высокой температуры и излучает поток лучистой энергии. Лампы накаливания имеют низкую стоимость, удобны в эксплуатации, имеют низкую инерционность при включении, надежны при колебаниях напряжения и при различных метеорологических условиях, но имеют и ряд недостатков: малую светоотдачу 7-20 лм/Вт; преобладание в спектре желтых и красных излучений; малый срок службы (до 2000 ч); большой нагрев поверхности (до 140 0 С), делающий их пожароопасными.

Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары того или иного галогена (например, йода), который повышает температуру накала нити, т.е. светоотдачу, и практически исключает испарение, увеличивая срок службы лампы.

Газоразрядные лампы имеют ряд преимуществ перед лампами накаливания. Световая отдача их достигает 135 лм/Вт, срок службы – до 10000 ч, температура поверхности при работе 30 – 60 0 С, имеется возможность получения света в любой части спектра. Недостатки газоразрядных ламп: сложность включения в сеть, связанная с необходимостью применения специальных пусковых устройств; длительный период разгорания; зависимость светоотдачи от температуры окружающего воздуха; наличие радиопомех; значительная пульсация светового потока, что ведет к появлению стробоскопического эффекта.

Уменьшение пульсации светового потока достигается включением в разные фазы сети переменного тока трех ламп в светильнике; применением двухламповых светильников с искусственным сдвигом фаз; питанием током повышенной частоты.

Светильник – это световой прибор, состоящий из источников света и осветительной арматуры. Осветительная арматура служит для перераспределения светового потока таким образом, чтобы его основная часть падала на заданную поверхность, обеспечивая защиту глаз человека от ослепления. Кроме того, арматура предохраняет источники света от воздействия среды, от повреждения.

Для люминесцентных ламп применяются преимущественно многоламповые светильники. Это дает возможность использовать специальные схемы включению ламп с целью уменьшения пульсации светового потока.

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающего, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

Системы и виды производственного освещения.

Естественное освещение – создается прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода, меняется в зависимости от географической широты, время года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы.

Искусственное освещение – создается электрическими источниками света.

Совмещенное освещение – недостаточное по нормам естественное освещение, дополненное искусственным.

По конструктивному исполнению освещение делится на:

1. Естественное освещение:

а.) боковое (одно- и двухстороннее) – через световые проемы в наружных стенах;

б.) верхнее – через аэрационные и зенитные фонари, проемы в кровле и перекрытиях;

в.) комбинированное – сочетание а) и б).

2. Искусственное освещение:

а.) общее, применяется там, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные, гальванические цехи), администрационные, конторские и складские помещения. Различают: 1)общее равномерное освещение (световой поток, распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест), 2)общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест);

б.) местное – при выполнении точных зрительных работ (слесарных, токарных, контрольных), в местах, где оборудование создает глубокие резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально. Применение одного местного освещения не допускается, т. к. образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность травматизма;

в.) комбинированное: общее совместно с местным.

По функциональному назначению искусственное освещение делят на рабочее, аварийное, специальное (охранное, дежурное, эвакуационное, эритемное, бактерицидное и др.).

Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производства, прохода людей, движения транспорта и обязательно для всех производственных помещений.

Аварийное освещение – устанавливают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (например, при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования, может вызвать взрыв, пожар, отравление, людей, нарушение технологического процесса и т. д. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять 5% от нормированной освещенности рабочего освещения, но не менее 2 лк.

Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключении рабочего освещения; организовывается в местах, опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений и на ступеньках. При эвакуационном освещении освещенность должна быть не менее 0,5 лк, а на открытых территориях не менее 0,2 лк.

Охранное освещение устанавливают вдоль границ территорий, охраняемых спец. Персоналом, наименьшая освещенность в ночное – 0,5 лк.

Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон, оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации.

Бактерицидное освещение (облучение) создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания (УФ лучи λ =0,754-,757 мкм).

Эритемное облучение – создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения). Maксимальное эритемное воздействие оказывают электромагнитные лучи с λ=0,297 мкм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.

Основные требования к освещению.

Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Также необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и открытых предметах, т. к. перевод глаз с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения и соответственно снижению производительности труда. Нежелательно и наличие резких теней, они искажают размеры и формы объектов различения и увеличивают утомляемость. Движущиеся тени могут привести к травмам.

Также должна отсутствовать прямая или отраженная блесткость. Блесткость – это повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая ослепленность, т.е. ухудшение видимости объектов.

Должно быть обеспеченно постоянство освещенности во времени, необходимый спектральный состав светового потока.

Осветительные установки должны быть удобны и просты в эксплуатации, долговечны, отвечать требованиям эстетики, электробезопасности и они не должны быть причиной взрыва, пожара.

Нормирование освещения.

Искусственное и естественное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП 23-05-95 в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном.

Характеристика зрительной работы определяется наименьшим размером объекта различения (толщина линии, шкалы).

В зависимости от размера объекта различения все виды работ, связанные со зрительным напряжением, делятся на 8 разрядов, которые в свою очередь в зависимости от фона и контраста объекта с фоном делятся на 4 подразряда.

Искусственное освещение нормируется количественными (минимальная освещенность, Emin) и качественными показателями (показатели ослепленности и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещения k E). Принято раздельное нормирование искусственного освещения в зависимости от применяемых источников света и системы освещения.

Естественное освещение характеризуется тем, что в создаваемая им освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому в качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина – коэффициент освещенности КЕО.

КЕО – это отношение освещенности в данной точке внутри помещения Евн к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Ен, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженое в %, т.е. КЕО=100·Евн/Ен.

Принято раздельное нормирование ЕЕО для бокового и верхнего естественного освещения (для бокового освещения в точках наиболее удаленных от окна, при верхнем и комбинированном - по усредненным в пределах рабочей зоны).

Нормированное значение КЕО находится по формуле:

е н =КЕО·m·c,

где m - коэффициент светового климата, определяеый в зависимости от района расположения здания на территорий страны;

с - коэффициент солнечности климата, в зависимости от ориентации здания относительно сторон света.

Все значения определяют по таблицам СниП 23-05-95.

Источники света и осветительные приборы.

Применяемые для искусственного освещения источники света делят на 2 группы: лампы накаливания (ЛН) и газоразрядные лампы (ГРЛ). Л.Н. относятся к источнику света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В ГРЛ излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере и инертных газов и паров металла, а также за счет явления люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

При выборе и сравнении источников света друг с другом пользуются следующими параметрами: номинальное напряжение U(В), электрическая мощность лампы Р(Вт), световой поток, излучаемый лампой Ф(лм) (или max сила света J(кд)), световая отдача Ψ=Ф/Р (лм/Вт); срок службы и спектральный состав света.

Достоинства ЛН: удобство в эксплуатации, простота в изготовлении, низкая инерционность при включении, отсутствие дополнительных пусковых устройств, надежность работы при колебаниях напряжения и различных метеорологических условиях окружающей среды.

Недостатки ЛН: низкая световая отдача Ψ=7-20 лм/Вт, сравнительно маленький срок службы (до 2,5 тыс.ч.), преобладание в спектре желтых и красных лучей.

Достоинства ГРЛ: большая световая отдача Ψ=40-110 лм/Вт, значительно большой срок службы 8-12 тыс.ч., возможность подобрать спектральный состав в зависимости от типа лампы.

Недостаток ГРЛ: пульсация светового потока (стробоскопический эффект), приводящая к искажению зрительного восприятия. Могут быть видны несколько предметов вместо одного, искажается направление и скорость движения, что ведет к травмоопасности. Длительный период разгорания, необходимость специальных пусковых приспособлений, зависит от температуры окружающего воздуха, создание радиопомех.

Большое распространение получают галогеновые лампы – ЛН с йодным циклом. Наличие в колбе паров йода позволяет повысить температуру накала нити, т.е. свет световую отдачу лампы до 40 лм/Вт. Пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания, соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя распылению вольфрамовой нити и увеличивая срок службы лампы до 3тыс.ч. Спектральное излучение галогеновой лампы более близко к естественному.

Эл.светильник – это совокупность источников света и осветительной арматуры, предназначенной для перераспределения излучаемого источником света светового потока в требуемом направлении, предохраняя глаза рабочего от слепящего действия ярких элементов источника света, защита источника от механических повреждений, воздействия окружающей среды и эстетического оформления помещения.

По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света.

Конструкция светильника должна надежно защищать источник света от пыли, воды и др. внешних факторов, обеспечивать электро - , пожаро - , взрывобезопасность, стабильность светотехнических характеристик в данных условиях среды, удобство монтажа и обслуживания, соответствовать эстетическим требованиям.

По конструктивному исполнению различают светильники открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащитные, взрывозащитные, взрывобезопасные.

Расчет освещения.

Основной задачей светотехнических расчетов является: для естественного освещения определение необходимой площади световых проемов; для искусственного – требуемой мощности электроосветительной установки для создания заданной освещенности.

І) При естественном боковом освещении требуемая S светопроемов (м 2):

где S n – площадь пола помещения, м 2 ;

ε ok – коэффициент световой активности оконного проема;

к зд – коэффициент, учитывающий затенения окон противостоящего здания

к з – коэффициент запаса (зависит от запыленности помещения, расположения стекол (наклонно, горизонтально, вертикально), периодичности очистки);

ρ – коэффициент, учитывающий влияние отраженного света, определяется с учетом геометрических размеров помещения, светопроема и значения коэффициента отражения стен, потолка, пола;

τ общ – общий коэффициент светопропускания (определяется в зависимости от коэффициента светопропускания стекол, потерь света в переплетах окон, слоя его загрязнения, наличия несущих солнцезащитных конструкций перед окнами).

При выбранных светопроемах действительное значение коэффициента естественного освещения для различных точек помещения рассчитывают с использованием графоаналитического метода Данилюка по СниП 23-05-95.

II) При проектировании искусственного освещения необходимо выбрать тип источников света, систему освещения, вид светильника, наметить целесообразную высоту установки светильников и размещение их в помещении; определить число светильников и мощность ламп, необходимых для создания нормируемой освещенности на рабочем месте и в заключении проверить намеченный вариант освещения на соответствие его нормативным требованиям.

Расчет общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности выполняется методом коэффициента использования светового потока. Световой поток (лм) одной лампы или группы люминенесцентных ламп одного светильника:

Ф к =Е н ·S·Z·k з /(n·η н ),

где Е н – нормированная минимальная освещенность по СниП 23-05-95, лк;

S – площадь освещаемого помещения, м 2 ;

Z – коэффициент неравномерности освещения (1,1 – 1,2);

k з – коэффициент запаса, зависящий от вида технологического процесса и типа применяемых источников света (1,3 – 1,8);

n – число светильников в помещении;

η н – коэффициент использования светового потока определяется по СниП 23-05-95, в зависимости от типа светильника, отражательной способности стен и потолка, размеров помещения, определяемых индексом помещения:

i = A·B/,

где А,В – длинна и ширина помещения на плане, м;

Н – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.

По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 2239-79 и ГОСТ 6825-91 выбираю ближайшую стандартную лампу и определяют необходимую эл. мощность. При выборе лампы допускается отклонение светового потока от расчетного в пределах 10 – 20%.

Для поверочного расчета местного освещения, а также для расчета освещенности конкретной точки наклонной поверхности при общем локализованном освещении применяют точный метод. В основу точного метода положено уравнение:

Е А =J α ·cos α /r 2 ,

где Е А – освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А, лк;

J α – сила света в направлении от источника к расчетной точке А, определяется по кривой распределения светового потока выбираемого светильника и источника света;

α – угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точке А;

r – расстояние от светильника до точки А, м.

Учитывая, что r = H/ cos α и вводя коэффициент запаса k з, получим:

Е А =J α ·cos 3 α /(Н·k з),

Критерием правильности расчета служит неравенство.