Исследование характеристик искусственного производственного освещения

1.1 Цель работы: ознакомиться с нормированием и контролем производственного освещения, произвести теоретический расчет искусственного освещения методом коэффициента использования, а также исследовать характеристики искусственного производственного освещения.

1.2 Теоретические сведения

Искусственное освещение применяется при отсутствии или недостаточности естественного освещения, осуществляется путем использования таких источников света, как лампы накаливания, газоразрядные лампы высокого и низкого давления, плоские и щелевые световоды.

Степень усталости глаз зависит от степени напряженности процессов, сопровождающих зрительное восприятие предметов. К таким процессам относятся аккомодация, конвергенция и адаптация.

Для создания благоприятных условий труда производственное освещение должно отвечать следующим требованиям:

- освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру выполняемой работы по СНиП РК 2.04-05-2002 «Естественное и искусственное освещение. Общие требования»;

- яркость на рабочей поверхности и в пределах окружающего пространства должна распределяться по возможности равномерно;

- резкие тени на рабочей поверхности должны отсутствовать;

- освещение должно обеспечивать необходимый спектральный состав света для правильной цветопередачи;

- система освещения не должна являться источником других вредных факторов (шум и т.д), а также должна быть электро- и пожаробезопасной.

Виды искусственного освещения: рабочее, аварийное, охранное.

Рабочее освещение – освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности составляет 5% (но не менее 2 лк в зданиях и 1 лк для территорий предприятий) от рабочего освещения и предусматривается в случаях, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования может вызвать пожар, взрыв, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса и т. п. /1/.

Эвакуационное освещение предусматривается для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении нормативного освещения. Оно устанавливается в местах опасных для прохода людей, на лестничных клетках. Освещенность в проходах должна быть не менее 0,5 лк в зданиях и 0,2 лк вне их /1/.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ территории, охраняемых в ночное время.

Различают следующие системы освещения:

-общее освещение предназначено для равномерного освещения помещений или части его;

- местное освещение – стационарное или переносное - для освещения только рабочих поверхностей;

- комбинированное освещение – совокупность местного и общего освещения.

Применение только местного освещения запрещается. Для избежания больших световых контрастов между рабочим местом и окружающим пространством, доля общего освещения в комбинированном должна составлять не менее 10%.

Нормирование искусственного освещения производится в соответствии со СНиП РК 2.04-05-2002 «Естественное и искусственное освещение. Общие требования», нормируется освещенность на рабочих местах в зависимости от условий выполняемых зрительных работ, вида источника света и системы освещения.

Условия зрительной работы определяются следующими параметрами:

- размер объекта различения - наименьший размер, который необходимо выделить при проведении работы.

- фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Характеризуется коэффициентом отражения (ρ), который зависит от цвета и фактуры поверхности. Фон считается светлым при , средним при и темным при ;

- контраст объекта с фоном (К) - характеризуется отношением разности коэффициентов отражения фона и объекта, по абсолютной величине, к коэффициенту отражения фона. Контраст считается малым ; средним - ; большим - при .

Условия зрительной работы улучшаются при повышении яркости фона, что достигается повышением коэффициента отражения поверхностей помещения (стен, потолка, поля) и производственного оборудования.

Кроме абсолютного значения освещенности, нормируются качественные характеристики освещения: показатель ослепленности и коэффициент пульсации освещенности.

Расчет искусственного освещения заключается в решении следующих задач: выбор системы освещения, типа источника света, расположение светильников, выполнение светотехнического расчета и определение мощности осветительной установки /2,3/.

Светотехнический расчет может быть выполнен:

- методом коэффициента использования;

- точечным методом;

- методом удельной мощности.

Метод коэффициента использования заключается в определении значения коэффициента, равного отношению светового потока, падающего на расчетную поверхность, к полному потоку осветительного прибора. Затем определяется световой поток источника света, необходимый для создания заданной освещенности.

Сущность расчета освещения по методу удельной мощности заключается в том, что в зависимости от типа светильника и места его установки, высоты подвеса над рабочей поверхностью, освещенности на горизонтальной поверхности и площади помещения определяется значение удельной мощности.

Точечный метод предполагает определение светового потока при заданной условной освещенности, которая зависит от светораспределения светильника и геометрических размеров, выбирается это значение по графикам пространственных изолюкс.

1.3 Описание опытной установки

Опыт проводится при помощи фотоэлектрического люксметра Ю-16 (рисунок 1.1)

Люксметр Ю-16 – прибор, основанный на принципе изменения фототока. Ток возникает в цепи селенового фотоэлемента и соединенного с ним гальванометра под влиянием падающего на чувствительный слой светового потока. Отклонения стрелки гальванометра пропорциональны освещенности. Прибор градуирован в люксах и имеет три шкалы 25, 100, 500 лк.

Рисунок 1.1

Переключатель диапазонов размещен на корпусе прибора. Если освещенность оказывается лк, то на селеновый фотоэлемент устанавливается поглотитель с коэффициентом. При использовании поглотителя предел изменения шкал приборов становится равным 2500, 10000, 50000 лк. При изменении фотоэлемент располагается чувствительным слоем вверх на поверхности, освещенность которой необходимо определить.

1.4 Порядок выполнения работы

1.4.1 Задание №1

Исследовать комбинированное освещение, определив долю общего освещения. По замеренной освещенности определить характер работ, которые можно проводить при данной освещенности.

Общее освещение имитируется включенным верхним светильником, комбинированное – одновременно включенными верхним и одним из остальных светильников.

1.4.1.1 Порядок выполнения задания:

а) включить один верхний светильник, замерить освещенность, перемещая люксметр по горизонтальным точкам 0, 10, 20, 30, 40, 50;

б) включить дополнительно к верхнему поочередно светильники, расположенные на высоте 20, 40, 60, 80 см, и также провести замеры освещенности в горизонтальных точках 0,10, 20, 30, 40, 50;

в) определить в каждом случае долю общего освещения в % по формуле и сделать заключение о ее достаточности;

г) полученные данные занести в таблицу 1.1;

д) при заданной преподавателем высоте подвеса светильника местного освещения в одной из горизонтальных точек поверхности определить освещенность и, используя данные таблицы 1.8, сделать вывод о характере работ, которые можно проводить при данной освещенности, занести результаты в таблицу 1.2.

Таблица 1.1-Результаты замеров (задание №1)

Высота подвеса светильника, см	Наименование	Расстояние по горизонтали
	Еобщ
	Екомб
D, %
	Екомб
D, %
	Екомб
D, %
	Екомб
D, %

Таблица 1.2-Результаты выбора характера выполняемых работ

Освещенность в точке при высоте подвеса Н= см	Характер работ, выполняемых при данной освещенности
Характеристика зрительной работы	Разряд зрительной работы	Подразряд зрительной работы	Контраст объекта с фоном	Характеристика фона
Е= лк

1.4.2 Задание №2

Построить кривые равных горизонтальных освещенностей (кривые изолюкс) для светильника местного освещения и выбрать наивыгоднейшую высоту подвеса светильников.

Для этого необходимо:

а) включить светильник местного освещения на высоте 20 см от горизонтальной поверхности;

б) замерить освещенность на горизонтальной поверхности в точках 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60;

в) провести аналогичные замеры горизонтальных освещенностей при высоте подвеса местного светильника 40, 60, 80, 100см.

Полученные результаты замеров занести в таблицу 1.3 и на основании этих данных построить график равных горизонтальных освещенностей. Ординатой служит высота подвеса светильника, абсциссой – расстояние по горизонтальной поверхности (рисунок 1.2). Из полученных замеров (таблица 1.3) выбираются равные значения освещенностей и соединяются между собой плавными кривыми, против каждой из них записывается значение освещенности.

Наивыгоднейшая высота подвеса светильника определяется следующим образом: на оси абсцисс находят точку, соответствующую заданному расстоянию, на котором надо найти максимальную освещенность. Поднимаются от этой точки вверх по вертикали до той точки, в которой освещенность будет наибольшей; наивыгоднейшая высота подвеса светильника определяется ординатой этой точки. Расстояние по горизонтали и освещенность указываются преподавателем.

Таблица 1.3-Результаты замеров (задание №2)

Высота подвеса светильника, см	Освещенность в горизонтальных точках l, см

Выводы: Наивыгоднейшая высота подвеса светильника, обеспечивающая нормированную освещенность Е= лк в точке горизонтальной поверхности l = см равна Н= см

Рисунок 1.2

1.4.3 Задание №3

Произвести расчет искусственного освещения в производственном помещении методом коэффициента использования.

При расчете по этому методу определяется световой поток лампы по формуле

,

(1)

где E- заданная минимальная освещенность, лк;

K- коэффициент запаса;

S- освещаемая площадь, м²;

Z- коэффициент неравномерности освещения;

N- число светильников, шт;

- коэффициент использования светового потока, т.е. отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп; находится в зависимости от величины индекса помещения (i) и коэффициента отражения потолка и стен. Индекс помещения определяется по выражению

,

(2)

где - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

А, В- длина и ширина помещения, м.

Коэффициенты отражения выбираются в зависимости от состояния производственных помещений.

Расчет производить теоретически, используя в качестве задания данные таблицы 1.4.

Последовательность расчета:

а) по указанию преподавателя из таблицы 1.4 выбрать вариант;

б) по данным таблицы 1.4 вычислить площадь освещаемого помещения S, м², индекс помещения i по формуле (2);

в) по таблице 1.6 найти значение коэффициента использования ;

г) из таблицы 1.7, учитывая разряд зрительной работы, вид источника света и систему освещения, выбрать значение освещенности Е, лк;

д) принять значение коэффициента запаса К из таблицы 1.8 по характеристике производственного помещения;

е) рассчитать световой поток F, лм по формуле (1), используя раннее определенные значения;

ж) по полученному световому потоку F подобрать лампу, используя таблицу 1.9, учитывая, что рассчитанный световой поток не должен отличаться от выбираемого на .

Все результаты расчета записать в таблицу 1.5.

Таблица 1.4 - Данные для расчета искусственного освещения (задание №3)

Параметры	Номер варианта
Применяемые светильники	I,а	II,б	III,в	IV,в	V,а
НГ	ППД	НГ	ЛД	ДРЛ
Длина помещения А, м
Ширина помещения В,м
Высота подвеса светильников, h, м	2,5	2,5		4,2	5,5
Общее количество светильников, N, шт
Разряд зрительной работы	III, а	IV, б	V, а	III, б	IV, а
Коэффициент отражения потолка, ρпот, %
Коэффициент отражения стен ρстен, %
Коэффициент неравномерности, Z	1,2	1,1	1,2	1,1	1,2
Характеристика производственного помещения	Помещение с малыми выделениями пыли

Таблица 1.5 - Результаты расчета искусственного освещения (задание №3)

Номер варианта	S, м^2	i	η, %	K	N, шт	E, лк	F, лм	Вывод
Тип лампы	Мощность, Вт	Световой поток, лм

Таблица 1.6 - Значения коэффициента использования светового потока

Вариант	I	II	III	IV	V
ρпот, %
ρс, %
Индекс помещения
0,5	0,19	0,21	0,25	0,21	0,24	0,28	0,14	0,17	0,21	0,18	0,21	0,28	0,20	0,23	0,30
0,7	0,29	0,31	0,34	0,32	0,35	0,38	0,23	0,26	0,28	0,26	0,30	0,38	0,31	0,33	0,42
0,9	0,34	0,36	0,39	0,38	0,40	0,44	0,28	0,30	0,34	0,32	0,37	0,46	0,37	0,40	0,47
1,0	0,36	0,38	0,40	0,40	0,42	0,45	0,30	0,32	0,35	0,35	0,40	0,49	0,40	0,41	0,48
1,25	0,38	0,41	0,43	0,44	0,46	0,48	0,33	0,35	0,37	0,40	0,45	0,55	0,44	0,47	0,55
1,5	0,41	0,43	0,46	0,46	0,48	0,51	0,35	0,36	0,40	0,45	0,49	0,60	0,48	0,50	0,59
	0,44	0,46	0,49	0,50	0,52	0,55	0,39	0,40	0,43	0,51	0,55	0,65	0,53	0,56	0,67
2,5	0,48	0,49	0,52	0,54	0,55	0,59	0,42	0,44	0,46	0,55	0,58	0,70	0,57	0,59	0,71
	0,49	0,51	0,53	0,55	0,57	0,60	0,43	0,45	0,47	0,58	0,61	0,73	0,58	0,60	0,73
4,0	0,51	0,52	0,55	0,57	0,59	0,62	0,45	0,47	0,49	0,61	0,64	0,77	0,61	0,63	0,77
5,0	0,52	0,54	0,57	0,58	0,60	0,63	0,46	0,48	0,51	0,65	0,67	0,80	0,63	0,66	0,79

Таблица 1.7 - Нормы освещенности при искусственном освещении (выдержки из СНиП РК 2.04-05-2002 «Естественное и искусственное освещение. Общие требования»)

Характеристика зрительной работы	Наименьший или эквивалентный размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	Подразряд зрительной работы	Контраст объекта с фоном	Характеристика фона	Освещенность, Е, лк
При системе комбинированного освещения	система общего освещения
Всего	В т. ч. общего
Высокой точности	От 0,3 до 0,5	III	а	Малый	Темный
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой Большой	Светлый Светлый Средний
Средней точности	от 0,5 до 1	IV	а	Малый	Темный
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой Большой	Светлый Светлый Средний	-	-
Малой точности	от 1 до 5	V	а	Малый	Темный
б	Малый Средний	Средний Темный	-	-
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	-	-
г	Средний Большой Большой	Светлый Светлый Средний	-	-
Грубая (очень малой точности)	Более 0,5	VI		Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном	-	-

Таблица 1.8 - Значения коэффициента запаса К₃

Характеристика помещения	Коэффициент запаса К3
Газоразрядные лампы	Лампы накаливания
Помещения с большими выделениями пыли, дыма, копоти	2,0	1,7
Помещения со средними выделениями пыли, дыма, копоти	1,8	1,5
Помещения с малыми выделениями пыли, дыма, копоти	1,5	1,3

Таблица 1.9-Световой поток и мощность ламп накаливания и газоразрядных ламп при U=220 В

Лампы накаливания	Газоразрядные лампы
Тип лампы	Мощность, Вт	Световой поток, лм	Тип лампы	Мощность, Вт	Световой поток, лм
НВ-23			ЛД
НВ-24
НВ-25
НГ-27
НГ-48
НГ-49
НГ-50			ДРЛ
НГ-51
НГ-53
НГ-54
НГ-55

Контрольные вопросы

1.4.4.1 Действие света на организм человека. Роль освещения в создании здоровых условий труда.

1.4.4.2 Основные светотехнические единицы.

1.4.4.3 Виды и системы искусственного освещения.

1.4.4.4 Виды источников искусственного освещения (достоинства и недостатки).

1.4.4.5 Принцип нормирования искусственного освещения.

1.4.4.6 Методы светотехнического расчета.

1.4.4.7 Устройство и принцип действия люксметра.

1.4.4.8 Параметры, определяющие условия зрительной работы.

1.4.4.9 Кривые равной освещенности (построение, определение освещенности и высоты подвеса).

Дата добавления: 2015-07-18