 |
Расчет искусственного освещения
|
|
|
|
Общие положения
Одним из основных вопросов охраны труда является организация рационального освещения производственных помещений и рабочих мест.
Прием и анализ информации зрительным анализатором (глазом) человека происходит в световом диапазоне λ = 0,38…0,76 мкм оптической области спектра электромагнитных волн. Наибольшее значение чувствительности достигается при длине волны λm = 0,554 мкм (желто-зеленая часть спектра).
При освещении производственных помещений используется как естественное освещение, создаваемое светом небесного купола (прямым и рассеянным), так и искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света. Имея более благоприятный для зрительного восприятия спектральный состав естественное освещение, меняется в зависимости от географической широты, времени года и суток. Поэтому для освещения в те часы суток, когда естественное освещение недостаточно для проведения технологических операций используют искусственное освещение.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.
К количественным светотехническим характеристикам относятся:
световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая зрением человека как свет; характеризует мощность светового излучения; измеряется в люменах (лм);
освещенность Е – это отношение светового потока Ф,равномерно падающего на освещаемую поверхность, к ее площади S (м2), т.е. Е = Ф/S; за единицу освещенности принят люкс (лк);
сила света J – это отношение светового потока Ф к телесному углу ω, в пределах которого световой поток равномерно распределяется; рассчитывается по формуле J = Ф/ω; измеряется в канделах (кд);
|
|
|
яркость В поверхности под углом α к нормали – это отношение силы света Jα, излучаемой поверхностью в этом направлении, к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению; определяется по формуле Вα = Jα /S*cosα; измеряется кд/м2.
К качественным характеристикам освещения относятся фон, контраст объекта с фоном К, коэффициент пульсации освещенности kп, показатель ослепленности Р0, видимость V.
Коэффициент пульсации освещенности kп – это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока; рассчитывается по формуле kп = 100*(Еmax - Еmin)/2Еср, где Еmax, Еmin, Еср – максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период колебаний.
Критерием слепящего действия, создаваемого осветительной установкой, является показатель ослепленности Р0, значение которого определяется по формуле Р0 = (V1/V2 - 1)*1000, где V1 и V2 – видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.
По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух видов – общее и комбинированное, когда к общему освещению помещения добавляется местное, установленное непосредственно на рабочих местах, где выполняются точные зрительные работы. При комбинированном освещении освещенность рабочих поверхностей от общего освещения должна быть равной или больше 10% нормируемой.
Общее освещение подразделяется на рабочее, аварийное и специальное.
Рабочее освещение предназначено для нормального выполнения производственного процесса, прохода людей и движения транспорта и является обязательным для всех помещений.
Аварийное освещение обеспечивает минимальную освещенность на рабочем месте и предусматривается для продолжения работы при внезапном отключении рабочего освещения. Оно необходимо для обслуживания оборудования, способного вызвать пожар, взрыв, отравление людей и т. п.
|
|
|
Минимальная освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания в аварийном режиме, должна быть равна 5% нормируемой освещенности в системе общего освещения. В то же время она не должна быть ниже 2 лк внутри зданий и 1 лк на открытых территориях. Наименьшая освещенность на полу, земле или ступенях при аварийном освещении для эвакуации людей должна быть в помещениях 0,5 лк, а на открытых территориях 0,2 лк.
Специальные виды освещения и облучения:
охранное освещение устраивают вдоль границ территории, охраняемой в ночное время. Его следует по возможности выполнять, используя частично рабочее и аварийное освещение;
эритемное освещение (искусственное ультрафиолетовое облучение) предусматривается на промышленных предприятиях, расположенных в районах с дефицитом естественного ультрафиолетового облучения;
бактерицидное освещение применяется для обеззараживания воздуха в производственном помещении.
Для искусственного освещения (общего и комбинированного) применяют электрические лампы накаливания и газоразрядные лампы: люминесцентные типа ЛД, ЛБ и др., дуговые ртутные лампы (ДРЛ), дуговые ксеноновые трубчатые лампы (ДКсТ), натриевые лампы (ДНаТ) и др. Все типы ламп ДРЛ, ДКсТ и ДНаТ имеют резьбовые цоколи, аналогичные цоколям ламп накаливания. Световая отдача ламп накаливания общего назначения 7-20 лм/Вт, люминесцентных – 40-75 лм/Вт, ртутных высокого давления – 60 лм/Вт, натриевых – до 100 лм/Вт.
Осветительные установки состоят из источника света и арматуры (светильника), которая предназначена для перераспределения излучаемого источником светового потока в требуемом направлении, предохранении глаз рабочего от слепящего действия ярких элементов источника света. Различают светильники общего и местного освещения.
Для ламп накаливания применяют светильники типа «Глубокоизлучатель», «Универсаль», «Люцетта», «Молочный шар» (у вышеперечисленных светильников количество ламп в светильнике n = 1), а для газоразрядных ламп – типа ЛПО («Циклон Де Люкс», «Леванто») и ЛВО («Муссон»). Светильники типа ЛПО предназначены для n = 2 люминесцентных ламп мощностью 36, 40 Вт каждая и крепятся к любому типу потолков. Светильники типа ЛВО предназначены для n = 4 люминесцентных ламп мощностью 18 Вт и устанавливаются в подвесной потолок.
|
|
|
Искусственное освещение должно обеспечить освещенность на рабочих местах в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95.
Освещенность принято нормировать раздельно в зависимости от применяемых ламп и систем освещения. Наименьшую освещенность в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95 устанавливают согласно условиям зрительной работы, которые определяются следующими параметрами:
1. Размер объекта различения – наименьший размер, который необходимо выделить при проведении работы (размер самой маленькой детали, самой тонкой линии на чертеже и пр.).
2. Фон – поверхность, на которой рассматривается объект различения. Характеризует фон коэффициент отражения ρ, который зависит от цвета и фактуры поверхности; в зависимости от коэффициента отражения фон может быть светлым при ρ > 0,4; средним при ρ = 0,2…0,4 и темным при ρ < 0,2.
3. Контраст объекта с фоном К – характеризуется соотношением яркости Воб объекта различения и яркости Вф фона; определяется по формуле К = |Воб-Вф|/Воб; контраст считается большим, если К > 0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при К = 0,2…0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при К < 0,2 (объект слабо заметен на фоне).
К другим нормируемым параметрам искусственного освещения относятся показатель ослепленности Р0 и коэффициент пульсации освещенностиkп. Диапазон изменения допустимых значений этих нормируемых параметров определяется разрядом зрительной работы: Р0 = 20…80 единиц; kп = 10…20 %.
Расчет искусственного освещения
Основной задачей светотехнических расчетов является определение мощности осветительной установки для создания заданной по нормам освещенности. При этом используются три метода расчета: метод коэффициента использования светового потока, точечный метод и метод удельной мощности.
Для расчета общего равномерного освещения горизонтальной рабочей поверхности основным является метод коэффициента использования светового потока, при этом учитывается отражение светового потока от потолка и стен.
|
|
|
Световой поток Фл (лм) одной лампы или группы люминесцентных ламп одного светильника
(2.1)
где Енорм – нормируемая минимальная освещенность по СНиП 23-05-95, лк; S – площадь освещаемого помещения, м2; z – коэффициент неравномерности освещения, это отношение средней освещенности к минимальной, обычно z = 1,1…1,2; N – число светильников в помещении; η - коэффициент использования светового потока (в долях единицы), то есть отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп; находится по справочным данным в зависимости от типа светильника, коэффициента отражения стен ρс, потолка ρп, индекса помещения
(2.2)
где А и В – длина и ширина помещения а плане, м; h – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью (расстояние между светильниками и освещаемой поверхностью), м.
Коэффициент запаса kз, зависящий от вида технологического процесса и типа применяемых источников света приводится в Приложении 1.
Обычно для расчета задаются числом светильников N, по нормам определяют значение минимальной освещенности Енорм (Приложение 2), по справочным данным находят значения η (Приложение 3), kз (Приложение 1) и z, по формуле (2.1) рассчитывается световой поток. По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 17677-82 и ГОСТ 6825-91 выбирается ближайшая стандартная лампа и определяется необходимая электрическая мощность (Приложение 4). 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 на горизонтальной и наклонной поверхности при общем локализованном (с учетом расположения рабочих мест) освещении применяют точечный метод.
В основу точечного метода положено уравнение, связывающее освещенность и силу света:
(2.3)
где ЕА – освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А, лк; Jα – сила света в направлении от источника к расчетной точке А (значение силы света определяется выбранным источником света и типом светильника); α – угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точку А; r – расстояние от светильника до точки А, м. Учитывая, что r = Н/cosα и вводя коэффициент запаса kз, можно записать
(2.4)
При ориентировочных расчетах применяют наиболее простой, но менее точный метод – метод удельной мощности:
(2.5)
|
|
|
где Руд – удельная мощность источника света, Вт; Рл – мощность одной лампы, Вт; N – число светильников; S – площадь освещаемой поверхности, м2.
|
|
|
