Министерство Общего и Профессионального Образования Российской Федерации

Министерство Общего и Профессионального Образования Российской Федерации

Волгоградский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Технический Университет

Кафедра охраны труда и безопасности жизнедеятельности

Лабораторная работа №9

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ.

ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Волгоград 1984

1. Цель работы:

1). Ознакомиться с методикой и расчета искусственного освещения.

2). Изучить устройство и принцип работы прибора для измерения освещенности (люксметра 10-17)

3) Изучить нормирование освещенности в соответствии с нормами СНиП П-4-79.

2. Содержание работы

1). Ознакомится с принципом работы люксметра.

2). Провести анализ изменения освещенности рабочего места в зависимости от высоты подвеса светильников.

3) Исследовать комбинированное освещение.

4) произвести расчет искусственного освещения в помещение методом коэффициента использования.

5) Провести анализ изменения освещенности как функции расстояния.

6) Изучить нормирование искусственного освещения. Сравнить полученные результаты с требованиями СНиП П-4-79 и сделать соответствующие выводы.

3. Теоретическая часть

Производительность и безопасность труда во многом зависит от освещенности рабочих мест.

За единицу освещенности в системе СИ принимается 1 люкс (лк), равный освещенности площади 1 м², на которую падает равномерно распределенный световой поток в 1 люмен (ЛМ).

Чем меньше размеры объекта различения (объектом различения называется пятно, риска, черточка на изделии, которые надо различить в процессе выполнения рабочих операций) и контрастность с фоном, тем выше должен быть уровень освещенности (таблица 1 приложения).

Строительные нормы предписывают для каждого вида зрительных работ, условно разделенных на разряды и подразряды, определенный уровень освещенности.

Освещение должно быть гигиеничным и рациональным, т. е. обеспечить

- достаточную освещенность рабочих поверхностей;

- равномерность освещенности во времени;

- равномерное распределение яркостей в окружающем пространстве;

- отсутствие слепящего действия;

- отсутствие дополнительных опасностей и вредностей.

Все это создает благоприятные условия работы, предупреждает зрительное, общее утомление, способствует высокой производительности и безопасным условиям труда.

По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух систем: общее – осуществляемое равномерным распределением светильников в помещении без учета расположения рабочих мест и оборудования; комбинированное – представляющее собой совокупность общего освещения и местных светильников, которые концентрируют световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение одного местного освещения внутри зданий не допускается. Для исключения больших световых контрастов между рабочим местом и окружающим пространством при комбинированном освещении необходимо, чтобы светильники общего освещения обеспечивали не менее 10% суммарной освещенности.

В помещениях производственных предприятий искусственное освещение создается лампами накаливания и газоразрядными лампами. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Они удобны и просты в эксплуатации, дают световой поток без пульсации. Но световая отдача (7-20 лм/Вт) и срок службы (до 1000 ч) малы, а спектральный состав далек от естественного и находится в основном в желтой и красной зонах видимого спектра. Выпускаются следующие типы ламп накаливания: НВ – вакуумные, НБ – газонаполненные бесспиральные, НБК – бесспиральные с крептоно-ксеоновым наполнителем и иодные лампы, срок службы которых удалось увеличить до 3000 ч.

Газоразрядные лампы – это приборы, в которых излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов, паров металла и смесей.

Для газоразрядных ламп характерна гораздо большая, по сравнению с лампами накаливания, световая отдача (50 – 200 лм/Вт) и больший срок службы (до 8000 – 14000 ч). Кроме того, может быть получен полноценный спектр света, близкий к дневному, или соответствующий любой видимой части спектра. Следует отметить и малую по сравнению с лампами накаливания чувствительность к колебаниям напряжения.

К числу недостатков газоразрядных ламп следует отнести: сравнительно высокую стоимость ламп и пускорегулирующей аппаратуры, а также зависимость возникновения стробоскопического эффекта при освещении движущихся и вращающихся деталей.

Стробоскопический эффект состоит в искажении восприятия движущихся и вращающихся предметов. Природа его следующая: при частоте 50 Гц ток в электрической цепи лампы прекращается 100 раз в секунду, одновременно прекращается ультрафиолетовое излучение ртутных паров и свечение люминофора. За счет чего световой поток ламп пульсирует с частотой 100 Гц. В результате этого при вращении детали с частотой 100 гц создается иллюзия остановки вращения, а при частотах свыше 100 Гц – иллюзия смены направления ее вращения и т. д.

В лампах накаливания такой эффект отсутствует, поскольку нагретая спираль обладает тепловой инерцией и не успевает за один полупериод колебания остыть.

При включении люминесцентных ламп в разные фазы электросети или в одну фазу со сдвигом напряжения посредством конденсатора стробоскопический эффект значительно снижается.

Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную колбу длинной от 45 до 150 см, в которую впаяны металлические электроды – катод и анод, а стенки изнутри покрыты слоем люминофора. Трубка наполнена разряженными парами ртути (давление 0,1 – 1 мм рт. столба) с добавлением аргона.

При включении лампы в сеть между катодом и анодом возникает дуговой разряд, который сопровождается ультрафиолетовым излучением, возбуждающим видимое свечение люминофора. У люминесцентных ламп 15% светового потока обеспечивается за счет свечения дугового разряда и 85% - свечение люминофора. В зависимости от состава люминофора получается различная цветность свечения – различный спектр света.

Выпускаются лампы основных следующих типов: ДС – дневного света, БС – белого света, ХБС – холодного белого света, ТБС – теплого белого света и некоторые марки ламп с улучшенной цветопередачей. Причем, чем лучше цветность лампы, тем ниже КПД.

Для возникновения разряда необходимо или разогреть электроды или подать на лампу повышенной напряжение. Обычно используют оба условия сразу. Устойчивые условия зажигания люминесцентной лампы создаются схемой пуска.

При проектировании осветительных установок для обеспечения на рабочих местах нормируемой освещенности проводят светотехнический расчет. Его задачей является определение электрической мощности установки для получения заданной освещенности. При расчете общего освещения для горизонтальной рабочей поверхности с учетом света, окрашенного потолком и стенами, применим метод коэффициента светового потока. Основное уравнение метода:

Fл=	100EнSZКz	(3.1)
Nh

где F_л – световой поток каждой из ламп;

E_н – минимальная нормируемая освещенность, лк (см. приложение 1)

К_z – коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников (К=1,4-1,8) – в зависимости от количества выделяемой в помещении пыли;

S – площадь помещения, м²;

Z – отношение средней освещенности к минимальной, значение которого для ламп накаливания и ДРЛ-1,15;

N – число светильников;

h – коэффициент использования светового потока ламп, % (см. приложение 2), т. е. отношение светового потока, падающего на расчетную поверхность к суммарному потоку всех ламп. Зависит от типа светильника, коэффициентов отражения потолка r_п; стен r_с и индекса i формы помещения. Индекс формы помещения:

i=	S	(3.2)
Hp(A+B)

где H_p – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

А и В – характерные основные размеры помещения, м;

Подсчитав по формуле (3.1) световой поток, по приложению 3 подбирают ближайшую стандартную лампу, обеспечивающую этот поток.

В практике допускается отклонение светового потока выбранной лампы от расчетного в пределах от –10% до +20%, в противном случае задается другая схема расположения светильников.

Точечный метод применяют для расчета локализованного и комбинированного освещения наклонных и вертикальных плоскостей и для проверки расчета равномерного общего освещения, когда отраженным световым потоком можно пренебречь. В основу точечного метода положено уравнение:

E=	Jacos^3a	(3.3)
kHp

где J_a – сила света в направлении от источника на данную точку рабочей поверхности, кд;

a – угол между нормалью рабочей поверхности и направлениям светового потока от источника.

Данные о распределении силы света J_a приводится в светотехнических справочниках.

При необходимости расчета освещенности в точке, создаваемой несколькими светильниками, подсчитывают освещенность каждого из них, а затем полученные значения складывают.

Метод удельной мощности является наиболее простым, но наименее точным, поэтому его применяют только при ориентировочных расчетах. Этот метод позволяет определить мощность каждой лампы Р_л (Вт) для создания в помещении нормируемой освещенности:

Р_л= рS/n (3.4)

где р – удельная мощность, Вт/м²;

S – площадь помещения м²;

n – число ламп в осветительной установке.

Значение удельной мощности приводят в светотехнических справочниках, в зависимости от уровня освещенности, площади помещения, высоты подвеса.

4. Описание лабораторной установки

1) Лабораторная установка (рис. 4.1) имеет группу светильников. Светильники ПОЛ, НСП-2 – закреплены на перекрытиях.

Светильники ПО-02 (молочный шар) люцетта, ВЗГ укреплены на специальных тросах. Высота подвеса регулируется с помощью специального устройства (5), которое позволяет изменять высоту подвеса от Н_р до Н_р+10; Н_р+15; Н_р-10; Н_р-15 см. На вертикальной плоскости закреплен кронштейн с местным светильником.

2) Объективный фотоэлектрический люксметр Ю-17 (рис 4.2) предназначен для измерения освещенности в люксах с непосредственным отсчетом по шкале.

Принцип действия люксметра основан на явлении фотоэлектрического эффекта. При освещении фотоэлемента в замкнутой цепи, состоящей из фотоэлемента и измерителя, возникает ток, который отклоняет стрелку измерителя. Отклонение стрелки гальванометра пропорционально освещенности фотоэлемента.

Люксметр Ю-17 имеет три основных предела измерения (25-100-500) и три дополнительных (2500; 10000; 50000). На корпусе прибора расположены две клеммы и переключатель пределов измерения. Селеновый фотоэлемент имеет форму прямоугольника размером 50х60 и рабочей площадью 25 см². На корпусе фотоэлемента находится поглотитель который позволяет расширить основные пределы измерения в 100 раз. Показание прибора при применении поглотителя умножаются на 100.

Погрешность люксметра имеет максимальную величину в начале шкалы, поэтому для большей точности измерения при малых отклонениях стрелки следует переходить на меньший предел измерения.

При измерении освещенности от источников света с иным, чем у ламп накаливания спектральным составом, применяют поправочные коэффициенты. Для люминесцентных ламп ЛБ поправочный коэффициент равен 1,17; ЛД-0,99; ДРЛ-1,09 и т. д.

3) Техника безопасности.

Перед началом работы ознакомится с устройством установки и применяемых приборов.

При обнаружении неисправностей в электрических розетках, светильниках, соединительных кабелях сообщить лаборанту или преподавателю.

При изменении высоты подвеса светильников общего назначения строго следить за указателем высоты подвеса.

Пользоваться прибором (люксметром) можно после ознакомления с описанием лабораторной работы. Соблюдать полярность, указанную на зажимах при подключении фотоэлемента к измерителю.

5. Методика проведения эксперимента и обработка результатов.

5.1 Подготовить к измерению люксметр. Для чего необходимо:

- Расположить измеритель (люксметр) горизонтально;

- Проверить, находится ли стрелка на нулевом делении шкалы, для чего фотоэлемент отсоединить от измерителя и, в случае необходимости, подправить положении стрелки при помощи корректора (1), который расположен на лицевой стороне корпуса;

- Подключить фотоэлемент к измерителю, соблюдая полярность, указанную на зажимах.

5.2 Задание 1. Провести анализ изменения освещенности рабочего места в зависимости от высоты подвеса светильников.

1) Измерить освещенность на рабочем месте от светильников: люцетта, шар молочный, ВЗГ при высоте подвеса светильников Н_р.

2) Измерить освещенность рабочей поверхности при высоте подвеса светильников Н_р+10 см, Н_р+15 см, Н_р-10 см, Н_р-15 см. Результаты измерения занести в таблицу 5.1.

3) Определить параметры, характеризующие зрительные условия труда. (Характер выполняемой работы по заданию преподавателя).

4) По нормам /2/ (см. приложение 1) определить наименьшую нормируемую освещенность для выполняемой работы. Принимая во внимание параметры, определяемые выше, дать заключение о возможности проведения работ при действительной замеренной освещенности (тип светильника и высота подвеса светильника)

Таблица 5.1

Значения замеров освещенности в зависимости от типа

светильников и высоты подвеса.

Тип светильника	Освещенность, лк
Высота подвеса
	Нр	Нр+10	Нр+15	Нр-10	Нр-15
Молочный шар
Люцетта
ВЗГ
Зрительные условия труда	Размер объекта различения		Наименьшая освещенность, лк
Фон
Контраст объема с фоном
Выводы:

5.3 Задание 2 Исследовать комбинированное освещение. Полученные результаты измерений и расчетов занести в таблицу 5.2.

1) Включить светильник местного освещения, определить освещенность на рабочем месте под светильником.

2) Последовательно, в соответствии с нормами выключателей, включить светильники общего освещения, определить суммарную освещенность.

3) Определить в каждом случае долю общего освещения (в %), сделать заключение.

Таблица 5.2

Значения замеров освещенности от местных

и общих светильников.

Количество светильников	1 местный 1 общий	1 местный 2 общих	1 местный 3 общих	1 местный 4 общих
Освещенность, создаваемая местным светильником
Освещенность комбинированного освещения
Доля общего освещения, %

5.4 Задание 3 Произвести расчет искусственного освещения в помещении методом коэффициента использования по данным таблицы 5.3. (Вариант по указанию преподавателя)

Таблица 5.3

Значения исходных данных для расчета

искусственного освещения.

Данные для расчета	Варианты
Производительная зрительная работа подобна работе с чертежом
Размер объекта различения	0,25 мм	4 мм	0,45 мм	0,45 мм	4 мм
	Применяемые светильники
Накаливания	Люминесцентные
Глубоко излучатель	Универсаль без заменителя	Люцетта	ОД (открытый)	НБЛ (пыле- защитный)
Размеры помещения (S)
Высота подвеса светильника, м
Общее кол-во светильников
Количество светильников
Коэффициент отражения потолка rп и стен rс, %

Порядок расчета:

1) Вычислить площадь помещения.

2) Определить индекс помещения по формуле (3.2).

3) По приложению 2 найти значение коэффициента h использования осветительной установки.

4) В соответствии с заданным разрядом работы оценить нормируемую освещенность E_min (см. результаты задания 1).

5) Полученные и заданные значения подставить в формулу (3.1) и произвести расчет.

6) По полученному световому потоку F_л подобрать стандартную лампу.

7) Определить мощность осветительной установки, учитывая, что цифра в маркировке типа лампы, указывает электрическую мощность (Вт). Полученные результаты записать в отчет о лабораторной работе.

СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ СВЕТИЛЬНИКОВ И УСТРОЙСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫСОТЫ ПОДВЕСА СВЕТИЛЬНИКОВ

Рис 4.1

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛЮКСМЕТР Ю-17

Рис 4.2

СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ ТОЧЕК ЗАМЕРА

ОСВЕЩЕННОСТИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ КНР

5.5 Задание 4 Провести анализ изменения освещенности как функций расстояния.

1) Разметить расположение точек замера, для чего расстояние разбить на “n” участков. Участок “l/n” принять таким, чтобы число замеров было не менее 6-8. (рис. 5.1)

2) Замерить освещенность Е₁, Е₂, Е₃,…Е_n+1 на уровне рабочего места (для рабочих помещений уровень принимать 0,7-0,8 м от пола, для коридоров, лестниц, складов замеры принимать на уровне пола).

3) Построить график: изменение освещенности как функции расстояния (рис. 5.2).

4) Определить коэффициент неравномерности освещения КНР по формуле:

КНР=	Еср	=	SEn	(5.1)
Еmin	n·Emin

5) Дать заключение о рациональности расположения светильников (СНиП 11-4-79)

График изменения освещенности как функции расстояния

Рис. 5.2

Таблица 5.4

Значения замеров освещения как функций расстояния.

Точки замера										Кн
Освещенность измеренная в лк
Коэффициент неравномерности освещения
Заключение о соответствии данного расположения светильников СНиП 11-4-79

Примечание. Санитарными нормами принята величина КНР в пределах не более 1,1

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Зрительный разряд	Размер объекта разли-чения, мм	Контраст объекта с фоном	Фон	Наименьшая освещенность (лк) при лампах
газоразрядных	накаливания
освещение
комбини-рованное	общее	комбини-рованное	общее
1. наивысшей точности	Менее 0,15	Малый	Темный
Малый	Средний
Средний Малый Средний	Темный Светлый Средний
Большой Средний Большой	Темный Светлый Средний
2. очень высокой точности	От 0,15 до 0,3	Малый	Темный
Малый	Средний
Средний Малый Средний	Темный Светлый Средний
Большой Средний Большой	Темный Светлый Средний
3. высокой точности	От 0,3 до 0,5	Малый	Темный
Малый	Средний
Средний Малый Средний	Темный Светлый Средний
Большой Средний Большой	Темный Светлый Средний
4. средней точности	От 0,5 до 1,0	Малый	Темный
Малый	Средний
Средний Малый Средний	Темный Светлый Средний
Большой Средний Большой	Темный Светлый Средний
5. малой точности	От 1,0 до 5,0	Малый	Темный
Малый	Средний
Средний Малый Средний	Темный Светлый Средний	-		-
Большой Средний Большой	Темный Светлый Средний	-		-
6. грубая работа	Более 5,0	Не зависит от характери-стики фона и контраста объекта с фоном	-		-

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

i	h
Глубокоиз-лучатель	Универсаль	Люцетта	ОД	ПВЛ
30; 50; 70; 10 30 50	30; 50; 70; 10 30 50	30; 50; 70; 10 30 50	30; 50; 70; 10 30 50	30; 50; 70; 10 30 50
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 3,0 3,5 4,0 5,0	19 21 25 24 27 31 29 31 34 32 34 37 34 36 39 36 38 40 37 39 41 39 41 43 41 43 46 43 44 48 44 46 49 46 48 51 49 51 53 50 52 54 51 52 55 52 54 57	21 24 28 27 30 34 32 35 38 35 38 41 38 40 44 40 42 45 42 44 46 44 46 48 46 48 51 48 50 53 50 52 55 52 54 56 55 57 60 56 58 61 57 59 62 58 60 63	14 16 22 19 21 27 23 24 30 25 26 33 27 29 35 29 31 37 30 32 38 31 34 41 34 37 44 36 39 46 38 41 48 40 43 50 44 47 54 45 49 57 46 50 59 48 52 61	23 26 31 30 33 37 35 38 42 39 41 45 42 44 48 44 46 49 46 48 51 48 50 53 50 52 56 52 55 58 55 57 60 57 59 62 60 62 66 61 64 67 63 65 68 64 66 70	14 16 19 18 20 22 21 23 25 23 25 27 25 27 29 26 28 30 27 29 31 29 30 32 30 31 34 31 33 35 33 34 36 34 35 37 36 37 40 37 38 40 38 39 41 38 40 42

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Лампы
накаливания	люминесцентные
Тип лампы	Световой поток, лм	Тип лампы	Световой поток, лм
В-15 В-25 Б-40 БК-40 Б-60 БК-100 Г-150 Г-200 Г-300 Г-500 Г-750 Г-1000		ЛДЦ20 ЛД20 ЛБ20 ЛДЦ30 ЛД30 ЛБ30 ЛДЦ40 ЛД40 ЛБ40 ЛДЦ80 ЛД80 ЛБ80

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП П-4-79, Естественное и искусственное освещение. М., 1980.

2. Юдин Е. Я., Болов С. В. Охрана труда в машиностроении. М., Машиностроение, 1983.

3. Злобинский Б. М. Охрана труда в металлургии. М., Металлургия. 1975.

4. Макаров Г. В. и др. Охрана труда в химической промышленности. М., Химия, 1977.

5. Салов А. Ц. Охрана труда на автотранспортных предприятиях. М., Транспорт, 1976.

6. Кальберт Д. Я. Охрана труда в текстильной промышленности. М., 1971.

Дата добавления: 2015-09-29