Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Методы расчета общего искусственного освещения рабочих помещений

КАМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра электроники и электротехники

 

Лабораторная работа

Исследование искусственного освещения в производственном помещении

Методические указания к лабораторной работе по БЖД

 

 

 

 

 

 

Набережные Челны

 


Лабораторная работа: Исследование искусственного освещения в производственном помещении по БЖД.

Составил: доцент Р.Н. Мазитов, КамПИ.

Методическое указание предназначено для студентов дневной и вечерней форм обучения. В методических указаниях даются разъяснения по ознакомлению с основными светотехническими параметрами, номиналами, принципами нормирования, а также с методами и приборами для определения искусственного освещения в рабочих помещениях.

Цель работы: ознакомление нормативными материалами по искусственному освещению, методами и приборами для их определения в рабочих помещениях; определение параметров искусственной освещенности на определённых точках помещения.

Как известно, недостаточное освещение рабочего места затрудняет длительную высокопроизводительную работу, вызывает повышенное утомление и способствует развитию близорукости.

Излишний яркий свет слепит, снижает зрительные функции, приводит к перевозбуждению нервной системы, уменьшает работоспособность, нарушает механизм сумеречного зрения. Воздействие чрезмерной яркости может вызывать фотоожоги глаз и кожи, катаракты и другие нарушения зрения.

Световую среду формируют следующие количественные составляющие:

Лучистый поток Ф - это мощность лучистой энергии электромагнитного поля в оптическом диапазоне волн, измеряется в ваттах - Вт = Дж/с.

Световой поток F - это мощность световой энергии оцениваемой по зрительному восприятию, т.е. величина светового потока F является не только физической, но физиологической, измеряется в люменах - лм.

Сила света J - пространственная плотность светового потока в пределах телесного угла dW, измеряется в канделах - кд. Она равна отношению светового потока dF к величине телесного угла dW, в пределах которого распределение светового потока равномерно: J = dF/dW, (рис. 1).

Освещенность поверхности Е - плотность светового потока на освещаемой поверхности, измеряется в люксах - лк.

Яркость поверхности (отражающей или излучающей) - La, в данном направлении определяется как отношение силы света dJa, излучаемой поверхностью dS в этом направлении a, к проекции святящейся (или отражающей) поверхности на перпендикуляр к данному направлению:

Кроме количественных характеристик освещения существуют и качественные характеристики, связанные с зрительным восприятием света:

Фон - поверхность, непосредственно прилегающая к объекту различения или на которой находится объект различения. Под объектом различения понимается минимальный элемент рассматриваемого предмета, который необходимо выделить для зрительной работы.

Контраст объекта с фоном характеризуется коэффициентом контраста К который определяется соотношением яркости рассматриваемого объекта и фона по формуле:

Коэффициент пульсации освещенности Кп - критерий оценки изменения освещенности поверхности вследствие периодического изменения во времени светового потока источника света.

Показатель ослепленности Р - это критерий оценки слепящего действия источника света, вычисляемый по формуле:

где V1 - видимость объекта различия в экранированном источнике света;

V2 - видимость оюъекта при разэкранированном источнике света. По типу источника света производственное освещение бывает: естественное - за счет солнечного излучения и искусственное - за счет источников искусственного света, а также – совмещенное (комбинированное).

При недостаточном естественном освещении в светлое время суток используют и искусственный свет. Такое освещение называется совмещенным. Оно предусмотрено существующими нормами.

Искусственное освещение по способу расположения источника света подразделяется на общее, местное и комбинированное.

Рис.1. Схема, иллюстрирующая светотехнические понятия (по М.К. Полтеву, 1980).

На качество искусственного освещения оказывает влияние световой поток лампы, а также тип и спектр излучения (цвет) светильника, цвет окраски помещения и оборудования, их состояние (свежесть окраски и запыленность и т.п.). В производственных помещениях одно местное освещение использовать не разрешается. Основные характеристики ламп: номинальное напряжение, потребляемая электрическая мощность, световой поток, световая отдача и срок службы.

Ассортимент источников света, выпускаемых отечественной промышленностью, большой (табл. 1). Они по способу преобразования электроэнергии в световую подразделяются на:

- лампы накаливания - источники света теплового излучения, общего назначения и специального назначения. Они разделяются на вакуумные (КВ), газонаполненные, безспиральные (НК). В лампе накаливания световой поток зависит от потребляемой электрической мощности и температуры вольфрамовой нити, помещенной в стеклянную колбу, наполняемую при изготовлении инертным газом: аргоном, ксеноном, криптоном и их смесями. Это обеспечивает повышение температуры вольфрамовой нити и уменьшает её распыление.

Лампы накаливания несложны в изготовлении, просты и надежны в эксплуатации. К их недостаткам следует отнести: низкую световую отдачу (в три-шесть меньше (не более 20 лм/Вт) по сравнению с газоразрядными лампами), небольшой срок службы (около 1000 ч.), неблагоприятный спектральный состав, искажающий светопередачу. Лампы накаливания обладают большой яркостью, но не дают равномерного распределения светового потока. Все большее распространение получают лампы накаливания с йодным циклом - галоидные лампы, которые имеют лучший спектральный состав света и хорошие экономические характеристики.

Газоразрядные лампы предпочтительнее для применения в системах искусственного освещения. Они имеют высокую световую отдачу (до 100 лм/Вт) и больший срок службы (10... 14 тыс. ч.). Световой поток от них более благоприятен для зрения. Однако, газоразрядные лампы имеют существенные недостатки, к числу которых относятся пульсация светового потока, что искажает направление и скорость движения. Это явление ведет к увеличению опасности производственного травматизма и делает невозможным выполнение некоторых производственных операции.

Внутренняя поверхность трубки покрыта тонким слоем люминофора, который преобразует ультрафиолетовое излучение газового электрического разряда в видимый свет.

Промышленность выпускает люминесцентные лампы: белого цвета (ЛБ), теплого белого цвета (ЛТБ), холодного белого цвета (ЛХБ), дневного света (ЛД), с исправленной цветопередачей (ЛДЦ). Помимо основных типов выпускаются также лампы для целей местного освещения.

Кроме люминесцентных ламп (низкого давления), в производственном освещении применяют газоразрядные лампы высокого давления: лампы ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные); галогенные лампы ДРИ (дуговые ртутные с йодидами); ксеноновые лампы ЛКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые), которые в основном применяются для освещения территорий предприятия; натриевые лампы ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые), используемые для освещения цехов с большой высотой (в частности многих литейных цехов).


Таблица 1

Характеристика основных осветительных ламп накаливания и люминесцентных для номинальных напряжений 220 В, ГОСТ 2239-70 и ГОСТ 6825-70

Лампы накаливания Люминесцентные лампы
Тип и мощность Световой поток, лм Световая отдача, лм/Вт Тип и мощность Световой поток, лм Световая отдача, лм/Вт
НВ-15     ЛДЦ-20    
НВ-25   8,8 ЛД-20    
НБ-40     ЛБ-20    
НБК-40   11,5 ЛДЦ-30   48,2
НБ-60   11,9 ЛД-30   54,5
НБК-100   14,5 ЛБ-30    
НГ-150   13,3 ЛБЦ-40   52,5
НГ-200     ЛД-40   58,5
НГ-300   15,4 ЛБ-40    
НГ-500   16,6 ЛДЦ-80   44,5
НГ-750   17.5 ЛД-80   50,8
НГ-1000   18,6 ЛБ-80   65,3

Примечание. Буквенные обозначения указывают типы ламп. Первые буквы определяют вид лампы: Н - накаливание, Л - люминесцентные. Далее по лампам накаливания: В - вакуумные. Б - биспиральные. Г - газонаполненные; по люминесцентным: Д - дневного света. Ц - улучшенной цветопередачи. Б - белого цвета.

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

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

Светильники классифицируются: по назначению - для общего и местного освещения; по конструктивному исполнению - открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывозащищенные; по распределению светового потока прямого света, преимущественно прямого света, рассеянного света, отраженного света. Такое подразделение основано на отношении светового потока, излучаемого в нижнюю сферу, к полному световому потоку светильника [3].

При выборе и сравнении источников света друг другом пользуются следующими параметрами: номинальное напряжение питания U(В); электрическая мощность лампы Р(Вт); световой поток, излучаемый лампой Ф(лм) или максимальная сила света J(кд); световая отдача Y = Ф/Р (лм/Вт), т.е. отношение светового потока лампы к её электрической мощности; срок службы лампы и спектральный состав света.

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 защищенный угол светильника был не менее 30°, а при расположении светильника не выше уровня глаз работающего - не менее 10°, что исключает освещение и правильно освещает рабочее место. Чистка светильника должна производиться 4-12 раз в год в зависимости от запыленности производственного помещения. Проверка уровня освещенности в контрольных точках помещения или на отдельных рабочих местах производится не реже 1 раз в год.

Основным прибором для измерения освещенности является фотоэлектрический люксметр (Ю-16, Ю-117).

Принцип работы прибора заключается в следующем: световой поток, воздействует на фотоэлемент, с которым соединен миллиамперметр. Во время измерения фотоэлемент размещают в точке замера, расположив его в плоскости, параллельной плоскости рабочей поверхности. Стрелка миллиамперметра отклоняется пропорционально величине освещенности в измеряемой точке. Школа прибора градуирована в люксах. Градуировка школы выполнена для спектрального состава ламп накаливания. При измерении светового потока для люминесцентных ламп 1,15 (ЛБ); 0,88(ЛД); 1,2(ДРЛ), а естественного света этой коэффициент равен 0,8.

Методы расчета общего искусственного освещения рабочих помещений

Расчет искусственного освещения в помещениях можно производить следующими методами: ватт (по таблицам удельной мощности), графическим и методом коэффициента использования светового потока.

Метод - ватт (по таблицам удельной мощности) является наиболее простым, но и менее точным из всех методов расчета освещения, поэтому применяется для ориентировочных расчетов. Этот метод дает возможность определить мощность каждой лампы (Вт) для обеспечения освещенности.

Рл = РS/N, где Рл - мощность одной лампы, Вт; Р - удельная мощность, Вт/м2; S - площадь помещения, м2; N - количество ламп в осветительной установке.

Удельная мощность зависит от величины нормативной освещенности, площади и высоты помещения, типа и размещения светильника и коэффициента запаса. Ее значения приводятся в таблицах и могут изменяться в больших пределах, например при освещенности до 200 лк - от 8 до 28 Вт/м2.

Графический метод профессора А.А. Труханова дает наибольшую точность при расчете осветительных установок с направленным светом. Расчет по этому методу выдается по номограммам.

Метод светового потока (коэффициента использования) применяется при равномерном расположении светильников и при нормированной горизонтальной освещенности. С помощью этого метода рассчитывают среднюю освещенность поверхности. При этом наиболее целесообразно рассчитывать освещение для помещений со светлым потолком и стенами, особенно при рассеянном и отраженном свете. Световой поток ламп Фд (лм) для ламп накаливания или световой поток люминесцентных ламп светильника рассчитывают по формуле:

Фл = 100*Е*Sn*К*z/nсв*h

Е - минимальная нормированная освещенность (лк) принимаемая по СНиП 23-05-95 (приложение 1) и или отраслевым нормам; Sn - площадь освещаемого помещения, м; К - коэффициент запаса, принимаемый по СНиП 23-05-95 (1,4 - 1,7); 2-коэффициент минимальный освещенности, равный отношению Еср/Еmin. Его значения для ламп накаливания и ДРЛ - 1,15; для люминесцентных -1,1; nсв - число светильников в помещении; h - коэффициент использования светового потока (табл.2).


Таблица 2

Коэффициент использования светового потока

  Светильник "Астра" УПМ - 15   УПД   НСП - 07 ВЗТ - 200 отража-телем   ЛСП - 01   ПВЛ
Рп,%                                    
Рс,%                                    
i Коэффициент использования, h
0,5                                    
0,6                                    
0,7                                    
0,8                                    
0,9                                    
1,0                           л а 40        
1,5                                    
2,0                                    
3,0                                    
4,0                                    
5,0           72     61                  

Он зависит от индекса помещения подвеса светильника Нсв и коэффициентов отражения стен (Р0) и потолка (Pn).

Коэффициенты отражения оцениваются субъективно (табл.4).

Таблица 3

Значения коэффициентов отражения потолка и стен, %

Состояние потолка Рп, % Состояние стен Рс, %
Свежепобеленный   Свежепобеленные с окнами закрытыми белым шторами  
Побеленный, в сырых помещениях   Свежепобеленные с окнами без штор  
Чистый бетонный   Бетонные с окнами  
Светлый деревянный (окрашенный)   Оклеенные светлыми обоями  
Бетонный грязный   Грязные  
Деревянный неокрашенный   Кирпичные неоштукатуренные  
Грязный (кузницы, слады)   С темными обоями  

Индекс помещения который определяется по формуле:

где а и b - длина и ширина помещения, м; nсв - число светильников в помещении.

При одинаковом коэффициенте отражения потолка и стен, равным 0,7, коэффициент использования светового потока в зависимости от показателя помещения имеет следующие значения:

Показатель помещения... 0,5          
Коэффициент использования h 0,22 0,37 0,48 0,54 0,54 0,61

 

Объекты различия согласно СН и П 23-05-95 классифицируется по размерам на шесть разрядов: от I наивысшей точности (<0,15мм) до VI - грубые работы (>5мм). Последние VII, VIII, IX разряды не учитывают размеры объекта различения, поскольку к ним относятся работы, требующие общего наблюдения за годом производственного процесса, а также работа с самосветящимися объектами.

Контраст объекта с фоном принято считать малым, если К<0,2, средним при 0,2<К<0,5 и большим при К>0,5. Рабочие поверхности являющиеся фоном, на котором объект зрительно обнаруживается и опознается, классифицируют их значению коэффициента отражения Р: если Р<0,2 - фон считается темным; если 0,2<Р<0,4 - средним; при Р>0,4 светлым.

Расчет общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности световым потоком (лм) лампы или группы люминесцентных ламп одного светильника

Фк = Ен *S * z * Кз/(п*h),

где Ен - нормируемая минимальная освещенность по СН иП 23-05-95, лк; S - площадь освещаемого помещения, м2; z - коэффициент неравномерного освещения, обычно z = 1,1... 1,2; КЗ - коэффициент запаса, зависит от видового технологического процесса и типа применяемых источников света; обычно Кз = 1,3...1,8; n - число светильников в помещении; h - коэффициент использования световых потоков.

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

Для проверочного расчета местного освещения, а также для расчета освещенности конкретной точки наклонной поверхности при общем локализованном освещении применяется точечный метод. В основу точечного метода положено уравнение

Еа = Ia*cosa/r2,

где Е а - освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А, лк; I а - сила света (кд) в направлении от источника к расчетной точке А (рис. 2); определяется по кривой распределения световые потоки выбираемого светильника и источника света; a - угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точку А; г- расстояние от светильника до точки А, м.

Учитывая, что r = Нсоsa, и выводя коэффициент запаса Кз, получим ЕА = Iaсоs3a/(НКз),

где Eа - освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А (лк); I а - сила света в направлении от источника к расчетной точке А (кд); r - расстояние от светильника до точки А (м); Н - высота подвеса светильников (м); Кз - коэффициент запаса, (рис. 2).

Источник света

Горизонтальная поверхность

Рис. 2. Определение освещенности точечным методом.

Критерием правильности расчета служит неравенство Еа > Ен, где еа - освещенность в расчетной точке А; Ен- нормируемая минимальная освещенность по СН и П 23 - 05 – 95/, (лк).

Приводятся примерные расчеты по определению светового потока и точечной освещенности люминесцентными лампами (приложение 3,4). Согласно нормам освещенности при искусственном освещении и коэффициента естественного освещения (СH и П 23-05-95) служит условие: зрительная работа высокой точности (размер объекта от 0,30 до 0,50 мм), разряд зрительной работы III, подразряд зрительной работы «а», контраст с фоном малый, фон средний.

Люминесцентная лампа ЛБ - 30, световой поток 2100 лм (табл.1). Фотоэлектрический люксметр (Ю - 16), угломер для определения освещенности плоскости на точке А.


Задание

1. Определить среднюю освещенность поверхности методом светового потока (коэффициент использования) при равномерном расположении светильников и при нормированной горизонтальной освещенности.

2. Определить общее равномерное и локальное освещение точечным методом.

 


 

Рекомендуемая литература

1. Белов С.В., Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф и др. Безопасность жизнедеятельности. -М.: «Высшая школа», 2002. — 484с.

2. Кукин П.П, Лапин В.Л., Подгорных Н.Л. и др. Безопасность технологических процессов и производств (охрана труда).-М.: «Высшая школа», 1999. — 317с.

3. Полтев М.К. Охрана труда в машиностроении. М.: «Высшая школа», 1980. — 292с.

 


Приложение 1

Нормы освещенности при искусственном освещении и коэффициента естественного освещения (для III светового климата РФ) при естественном и совмещенном освещении (СН и П 23-05-95)

    Характе-ристика зрительной работы     Наименьший или эквивалентный размер объекта, мм     Раз-ряд зри-тель-ной рабо-ты     Под-раз-рад зри-тель-ной рабо-ты     Кон-траст с фоном     Характе-ристика фона Освещение  
Искусственное Естественное Совмещеиные  
  Освещенность, лк Сочетание нор-мируемых ве-личин показа-теля ослеплен-ности и коэф-фициента пульсации   КЕО еи, %  
 
 
При системе комбиниро-ванного освещения При систе-ме об-щего осве-щения   Р     Кл, % При верхнем или комбини-рованном освеще-нии При боковом освеще-нии При верх-нем или комбинированном освеще-нии При боко-вом осве-ще-нии  
 
  Все-го В т.ч. от об-щего  
 
 
 
 
                               
Наивысшей точности Менее 1,5   а Малый Темный                    
-                
б Малый Средний           6,0  
Средний Темный            
в Малый Светлый            
Средний Средний            
Большой Темиый  
г Средний Светлый            
Большой Светлый            
Большой Средний  
Очень высокой точности От 0,11 до 0,30 II а Малый Темный                    
б Малый Средний            
Средний Темный            
в Малый Светлый           4,2  
Средний Средний            
Большой Темный  
г Средний Светлый            
Большой Средний            
Высокой точности 0,30 до 0,50 III а Малый Темный                    
           
б Малый Средний            
Средний Темный            
в Малый Светлый            
Средний Средний            
Большой I емный  
г Средний Светлый            
Большой Светлый  
Большой Средний  
Средней точности Свыше 0,15 до 1 IV а Малый Темный                    
б Малый Средний            
Средний Темный  
в Малый Светлый            
Средний Средний  
Большой Темный  
г Средний Светлый - -        
Большой Светлый  
Большой Средний  

 

Продолжение Приложения 1

Нормы освещенности при искусственном освещении и коэффициента естественного освещения (для III светового климата РФ) при естественном и совмещенном освещении (СН и П 23-05-95)

 

    Характе-ристика зрительной работы     Наименьший или эквивалентный размер объекта, мм     Раз-ряд зри-тель-ной рабо-ты     Под-раз-рад зри-тель-ной рабо-ты     Кон-траст с фоном     Характе-ристика фона Освещение  
Искусственное Естественное Совмещеиные  
  Освещенность, лк Сочетание нор-мируемых ве-личин показа-теля ослеплен-ности и коэф-фициента пульсации   КЕО еи, %  
 
 
При системе комбиниро-ванного освещения При систе-ме об-щего осве-щения   Р     Кл, % При верхнем или комбини-рованном освеще-нии При боковом освеще-нии При верх-нем или комбинированном освеще-нии При боко-вом осве-ще-нии  
 
  Все-го В т.ч. от об-щего  
 
 
 
 
                               
Малой точности Свыше 1 до 5 V а Малый Темный                    
б Малый Средний - -             1,8  
Средний Темный  
в Малый Светлый            
Средний Средний  
Большой Темный  
г Средний Светлый            
Большой Светлый  
Большой Средний  
Грубая (очень ма-лой точности) Более 5 VI Не зависимо от характе-ристик фона и контраста объекта с фоном - -           1,8 0,6  
Работа со светящими-ся материа-лами и из-делиями и горящих цехах Более 5 VII Независимо от характеристик фона и котграста объекта с фоном - -           1,8 0,6  
Любое наб-людение за ходом про-изводствен-ного про-цесса; пос-тоянно-пе-риодичес-кое при постоянном прибыва-нии людей в помещении Более 5 VIII а Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном - -           1,8 0,6  
б - -   - -   0,3 0,7 0.2  

 


Приложение 2

Значения соsa

a, радусы Значение
cos 0° 1,0000
cos 5° 0,9961
соs 10° 0,9848
соs 15° 0,9659
соs 20° 0,9369
соs 25° 0,9063
cos 30° 0,8660
соs 35° 0,8191
соs 40° 0,7660
соs 50° 0,6427
cos 60° 0,5000
cos 65° 0,4226
соs 70° 0,3420

Приложение 3

Протокол записи по определению светового потока

Ф-световой поток, лм Е - минимальная, нормализованная освещенность, лк n - число светильников, шт S –площадь поме-щения, кв.м К – коэффи-циент запаса по СН и П 23-05-95 Z – коэффи-циент мини-мальной ос-вещенности h - коэффици-ент использо-вания светово-го потока  
 
 
ФН Фа  
 
          1,5 1,1 0,5  

 

Приложение 4

Протокол записи проверочного расчета местного освещения и конкретный точки наклонный поверхности

Освещенность горизонтальной поверхности в точке А, лк Iа - сила света (F/w), кд w - телесный угол, стерадиан r – расстояние от светильника до точки А, м.   Кз   Н, м
Ен Еа
        1,0 1,5 0,7

 

Примечание. Н - нормированное, а - расчетные показатели.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...