 |
Расчет искусственного освещения.
|
|
|
|
КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Методические указания к лабораторным
и практическим занятиям по дисциплине
«Безопасность жизнедеятельности»
для студентов всех специальностей всех форм обучения
| Составители Л. А. Шевченко В. В. Билибин Утверждены на заседании кафедры Протокол № 3 от 02.11.2006 Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 330500 Протокол № 3 от 02.11.2006 Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ |
Кемерово 2006
Цель работы
Изучить влияние фактора освещенности на безопасность труда, ознакомиться с устройством и принципом действия приборов для измерения освещенности, произвести измерения и сделать светотехнический расчет.
Общие положения
Освещение производственных помещений и рабочих мест – неотъемлемый элемент нормальных санитарно-гигиенических условий труда. Правильно организованное освещение обеспечивает сохранность органов зрения человека в процессе труда, а также его нормальное психоэмоциональное состояние. На органы зрения приходится 90 % всей полученной информации о внешней среде. Зрительные ощущения возникают под воздействием видимого излучения на органы зрения.
Видимый свет – это электромагнитные волны с длиной волны от 770 до 380 нм. Он входит в оптическую область электромагнитного спектра, который ограничен длинами волн от 10 до 34000 нм. Электромагнитное излучение длиной волны менее 380 нм называется ультрафиолетовым, более 770 нм – инфракрасным (тепловым).
С физической точки зрения любой источник света – это скопление множества возбужденных или непрерывно возбужденных атомов, при этом каждый отдельный атом является генератором световой волны.
|
|
|
С физиологической точки зрения свет служит возбудителем органа зрения человека. Человеческий глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. Приблизительные границы диапазонов длин волн (нм) и соответствующие им ощущения цвета следующие:
| 380–455 | фиолетовый | 540–590 | желтый |
| 455–470 | синий | 590–610 | оранжевый |
| 470–500 | голубой | 610–770 | красный |
| 500–540 | зеленый |
Наибольшая чувствительность органов зрения человека приходится на излучения с длиной волны 555 нм (желто-зеленая часть спектра), что примерно соответствует дневному свету.
Часть лучистого потока, воспринимаемая органами зрения человека как свет, называется световым потоком (
). Единицей измерения светового потока является люмены (лм). Просфаксивенная плоскость светового потока называется силой света (
) и измеряется в канделах (кд).
(1)
где 
– световой поток, исходящий от источника света внутри элементарного телесного угла; 
– величина элементарного телесного угла.
Единицей телесного угла является угол, вырезающий из сферы (с центром в вершине угла) площадь, равную площади квадрата, построенного на радиусе и называется стерадианом (ср).
Освещенность – это отношение светового потока к площади поверхности, на которую он падает
, люкс (2)
Яркость поверхности (кд/м2) – это отношение силы света, излучаемой данной поверхностью в каком-либо направлении, к площади, перпендикулярной к данному направлению
(3)
где 
– угол между нормалью к святящейся поверхности и глазом наблюдения.
Способность любой поверхности отражать падающий на нее световой поток характеризуется коэффициентом отражения, равным отношению
(4)
где 
– отраженный от поверхности световой поток, 
– падающий на поверхность световой поток.
Коэффициент отражения может принимать значения от 0 до 1, при этом, если 
< 0,2 – поверхность считается темной, < 0,2–0,4 – средней, > 0,4 – светлой.
|
|
|
Для четкого различения предметов на определенном фоне используется понятие контраста объекта различения и фона
(5)
где 
– яркость фона; 
– яркость объекта.
Контраст считается малым, если 
< 0,2, средним при
= 02,–0,5 и большим при > 0,5. По видам освещения различают искусственное, естественное и совмещенное.
Искусственное освещение
Для создания искусственного освещения применяются различные источники света: лампы накаливания и разрядные лампы. Все они характеризуются световым потоком, силой света, яркостью, спектральным составом и др. К конструктивным параметрам ламп относятся их габариты, высота светового центра, форма колбы, конструкция ввода и др.
К преимуществам ламп накаливания относятся простота их изготовления, удобство в эксплуатации, простота включений в сеть устойчивая работа при низких температурах и др. основные недостатки – небольшой срок службы, невысокая световая отдача, слепящее действие, низкий КПД.
Разрядные (люминесцентные) лампы применяются для освещения производственных помещений, объектов культурного и общественного назначения, площадей, улиц и т.д. Они обладают более высоким КПД, повышенной световой отдачей, большим сроком службы, их спектр близок к спектру дневного света.
К недостаткам разрядных ламп следует отнести пульсацию светового потока, необходимость специальных пусковых устройств, искажение цветопередачи, стробоскопический эффект. Для производственного освещения применяют лампы ДС, БС, ДРЛ, НЛВД и др.
Источники света располагаются в специальной осветительной аппаратуре, цель которой более благоприятное распределение светового потока. Совокупность источника света и осветительной арматуры называется светильником.
Освещенность в производственных помещениях нормируется согласно СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение», где все работы делятся на восемь разрядов (I–VIII) и четыре подразряда (а, б, в, г). Для определения величины нормативной освещенности необходимо задать наименьший размер объекта различения, а также характеристику фона и контраста объекта и фона (см. табл. 1 в приложении).
|
|
|
Расчет искусственного освещения
Для расчета искусственного освещения применяют точечный метод, метод светового потока и метод удельной мощности.
3.1. Точечный метод
Применяется в помещениях с низким коэффициентом отражения внутренних поверхностей < 0,2 (рис. 1).
Рис. 1. Схема к расчету освещенности точечным методом
Освещенность в любой точке на горизонтальной поверхности определяется по формуле
(6)
где 
– сила света от светильника в направлении расчетной точки, определяемая по кривой светораспределения для данного светильника, кд (рис. 2); 
– угол между нормалью к поверхности и направлением точку, град; 
– высота подвески светильника, м.
Освещенность на вертикальной поверхности определяется по формуле
(7)
При расчете прожекторного освещения в какой-либо точке на поверхности земли (рис. 3) формула принимает вид
(8)
где 
– сила света в направлении данной точки в пределах светового потока, определяемая по кривым равной силы света для данного прожектора (рис. 4); 
– угол между оптической осью прожектора и направлением на данную точку (может быть представлении в виде суммы углов в вертикальной и горизонтальной плоскостях (
и 
).
Рис. 3. Схема для расчета освещенности, создаваемой
прожектором
Рис. 4. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).
Прожектор ПЗС-45 с лампой Г220-1000
3.2. Метод светового потока
Применяется в помещениях с высоким коэффициентом отражения внутренних поверхностей ( > 0,4) и учитывает дополнительно световой поток, отраженный от этих поверхностей.
Требуемый световой поток одного светильника определяется по формуле
, лм (9)
где 
– нормативная освещенность для данного разряда работ, принимается по СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение», лк; 
– площадь помещения, м2; 
– коэффициент запаса; 
– коэффициент неравномерности освещенности; 
– число светильников; 
– коэффициент использования светового потока, определяемый по табл. 2.
|
|
|
Таблица 2
Коэффициенты использования светового потока η
для разных типов светильников
| Све- тильник | Глубокоизлучатель ГЭ | Универсаль УЭ | Люминисцентные ЛСЦ02, ПД, ЛСП06 | ||||||
| 0,5 | |||||||||
| 0,6 | |||||||||
| 0,7 | |||||||||
| 0,8 | |||||||||
| 0,9 | |||||||||
| 1,0 | |||||||||
| 1,1 | |||||||||
| 1,25 | |||||||||
| 1,5 | |||||||||
| 1,75 | |||||||||
| 2,0 | |||||||||
| 2,25 | |||||||||
| 2,5 | |||||||||
| 3,0 | |||||||||
| 3,5 | |||||||||
| 4,0 | |||||||||
| 5,0 |
Для того чтобы воспользоваться табл. 2, надо знать коэффициент отражения потолка и стен помещения (табл. 3) и показатель помещения 
, определяемой по формуле
(10)
где 
– размеры помещения в плане, м; 
– высота подвески светильника, м.
Таблица 3
Значения коэффициентов отражения потолка и стен (%)
| Состояние потолка | ρn, % | Состояние стен | ρc, % |
| Свежепобеленный | Свежепобеленные с окнами, закрытыми белыми 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, склады) | С темными обоями |
Рассчитав 
, выбираем светильник по табл. 4 или 5 (см. в приложении).
3. Метод удельной мощности
Применяется для ориентировочных расчетов. Вначале задается значение удельной мощности 
, Вт/м2, для данного помещения и разряда зрительной работы, затем рассчитывается мощность ламп по формуле
(11)
Если лампы с рассчитанной мощностью не обеспечивают требуемой освещенности, необходимо назначить новое (большее) значение и т.д.
Естественное освещение
Для характеристики естественного освещения используется коэффициент естественной освещенности (К.Е.О.)
, % (12)
где 
– освещенность точки внутри помещения, лк; 
– освещенность снаружи помещения, лк.
|
|
|
Нормативное значение К.Е.О. для зданий, расположенных в административных районах 2–5 групп определяется по формуле
(13)
где 
– значение К.Е.О. для 1 группы административных районов (табл. 6); 
– коэффициент светового климата, определяемый по табл. 7.
Для Кемеровской области =1.
Таблица 6
Группы административных районов по ресурсам
светового климата
| Номер группы | Административный район |
| Московская, Смоленская, Владимирская, Калужская, Тульская, Рязанская, Нижегородская, Свердловская, Пермский край, Челябинская, Курганская, Новосибирская, Кемеровская области, Мордовия, Удмуртия, Башкортостан, Татарстан, Красноярский край (севернее 63 с.ш.), Республика Саха (Якутия) (севернее 63 с.ш.). Чукотский нац. округ, Хабаровский край (севернее 55 с.ш.) | |
| Брянская, Курская, Орловская, Белгородская, Воронежская, Липецкая, Тамбовская, Пензенская, Самарская, Ульяновская, Оренбургская, Саратовская, Волгоградская области, Республика Коми, Кабардино-Балкарская Республика, Северо-Осетинская Республика, Чеченская Республика, Ингушская республика, Ханты-Мансийский нац. округ, Алтайский край, Краснодарский край (южнее 63 с.ш.), Республика Саха (Якутия) (южнее 63 с.ш.), Республика Тыва, Бурятская Республика, Читинская область, Хабаровский край (южнее 55 с.ш.), Магаданская область | |
| Калининградская, Псковская, Новгородская, Тверская, Ярославская, Ивановская, Ленинградская, Вологодская, Костромская, Кировская области, Карельская Республика, Ямало-Ненецкий нац. округ, Ненецкий нац. округ | |
| Архангельская, Мурманская области | |
| Калмыцкая Республика, Ростовская, Архангельская области, Ставропольский край, Дагестанская Республика, Амурская область, Приморский край |
Таблица 7
Коэффициенты светового климата () для зданий со световым проемами в наружных стенах
| Номер группы административных районов | () при световых проемах, ориентированных по сторонам горизонта на
| ||
| север, северо-запад, северо-восток | запад, восток | юг, юго-запад, юго-восток | |
| 0,9 | 0,9 | 0,85 | |
| 1,1 | 1,1 | ||
| 1,2 | 1,1 | 1,1 | |
| 0,8 | 0,8 | 0,8 |
4.1. Аналитический метод расчета естественного освещения
Расчетное значение К.Е.О. определяется
а) при боковом освещении по формуле
(14)
б) при верхнем освещении по формуле
(15)
где 
, 
– значения К.Е.О. в расчетных точках, создаваемые прямым светом видимого участка небосвода через световые проемы; – коэффициент ориентации световых проемов; 
– К.Е.О. от участка фасада соседнего здания, видимого из расчетной точки; 
– средняя яркость фасадов противоположных зданий; 
– коэффициент ориентации фасада здания; 
– значение К.Е.О. в расчетных точках, создаваемое отраженным светом от внутренних поверхностей помещения.
4.2. Графический метод определения коэффициента естественной освещенности (метод Данилюка)
Геометрический коэффициент естественной освещенности, учитывающий прямой свет от небосвода в какой-либо точке помещения при боковом освещении, определяется по формуле
(16)
где 
– количество лучей по графику I, проходящих от небосвода через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения (рис. 5); 
– количество лучей по графику II, проходящих от небосвода через световые проемы в расчетную точку на плане помещения (рис. 6).
Рис. 5. Определение количества лучей n1, проходящих через
световые проемы в стене при боковом освещении, по графику I
Рис. 6. Определение количества лучей n1 и n2, проходящих через световые проемы в стене при боковом освещении,
по графику II
Рис. 7. Определение количества лучей n1 и n2 (от небосвода
и от противостоящего здания), проходящих через световые
проемы в стене, по графику I
Геометрический коэффициент естественной освещенности, учитывающий свет, отраженный от противостоящего здания при боковом освещении, определяется по формуле
(17)
где 
– количество лучей по графику I, проходящих от противостоящего здания через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения (рис. 7); 
– количество лучей по графику II, проходящих от противоположного здания через световые проемы в расчетную точку на плане помещения (рис. 6).
|
|
|
