Расчеты искусственного освещения

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Уральский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВПО  УрГУПС)

Кафедра «Техносферная безопасность»

Контрольная работа

На тему: Расчеты искусственного освещения

Проверил:          Выполнил:

Екатеринбург 2013

Содержание

Введение            3

1.Параметры освещения         4

2. Виды освещения          5

3. Искусственные источники  освещения       6

4 .Нормирование освещения         7

5. Краткие теоретические сведения        8

6. Порядок выполнения работы        12

7. Список литературы          20

Введение

Освещение для человека играет важную роль в его жизни. Через зрение человек воспринимает около 90% получаемой информации. Элементы самочувствия – усталость, настроение, душевное состояние очень зависят от освещения и цвета предметов окружающих человека. По статистике много несчастных случаев происходит из-за недостаточного (неудовлетворительного) освещения, а также ошибок рабочего персонала из-за трудности зрительного распознания предмета связанного с обслуживанием технологического оборудования. Свет создает нормальные психологические условия для трудовой деятельности.

Недостаточное освещение вызывает зрительный дискомфорт. Пребывание в условиях зрительного дискомфорта приводит к отвлечению внимания, уменьшению сосредоточенности, а также общему и зрительному утомлению. Кроме всего выше описанному свет оказывает на человека как психологическое так и эстетическое воздействие. Неудовлетворительное освещение в рабочей зоне может явиться причиной снижения производительности труда и качества выполняемой работы, и увеличивает процент получения травм.

Необходимую освещенность может быть получена за счёт регулирования (изменения) источника освещения – включение или выключение дополнительных ламп в осветительных приборах, а также изменением спектрального состава света.

Основные понятия и гигиенические требования к производственному освещению.

Основными понятиями, характеризующими свет, являются световой поток, сила света, освещённость и яркость.

Световым потоком называют поток лучистой энергии, оцениваемый глазом по световому ощущению.

Хорошее освещение действует тонизирующие, создаёт хорошее настроение, улучшает протекание основных процессов нервной высшей деятельности.

Улучшение освещённости способствует улучшению работоспособности даже в тех случаях, когда процесс труда практически не зависит от зрительного восприятия.

Свет оказывает положительное влияние на обмен веществ, сердечно-сосудистую систему, нервно-психическую сферу. Рациональное освещение способствует повышению производительности труда, его безопасности. При недостаточном освещении и плохом его качестве происходит быстрое утомление зрительных анализаторов, повышается травматичность. Слишком высокая яркость вызывает явление ослепленности, нарушение функции глаза.

1.Параметры освещения

1. Количественные характеристики

Световой поток - Ф, лм (люмены). Поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению, характеризует мощность светового излучения, основан на зрительном восприятии.

Сила света - J, кд (кандела). Так как световой поток распространяется в пространстве неравномерно, вводится понятие силы света. J - пространственная плотность светового потока;

 - телесный угол (ср.).

Освещённость - Е, лк (люкс). Поверхностная плотность светового потока. S -

освещаемая площадь, м2. Е = Ф / S , (лк).

L, кд/м2. Поверхностная плотность силы света. Коэффициент отражения - р. Блескость - повышенная яркость.

Качественные характеристики.

Фон - поверхность, прилегающая к объекту различения. Объект различения - деталь минимальных размеров, знак, символ, буква, которые человек различает в результате деятельности.

Фон характеризуется коэффициентом отражения: > 0. 4 - светлый фон; ³ 0. 2 - светлый; < 0. 2 - тёмный; контраст объекта с фоном: > 0. 5 - большой; < 0. 2 - малый

Видимость, спектральный состав света, коэффициент пульсации светового потока.

2. Виды освещения

Производственное освещение бывает:

Естественным: обусловлено прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода. Меняется в зависимости от географической широты, времени суток, степени облачности, прозрачности атмосферы. По устройству различают: боковое, верхнее, комбинированное.

Искусственным: создаётся искусственными источниками света (лампа накаливания и т. д.). Применяется при отсутствии или недостатке естественного. По назначению бывает:

рабочим, аварийным, эвакуационным, охранным, дежурным. По устройству бывает:

местным, общим, комбинированным. Устраивать одно местное освещение нельзя.

Рациональное искусственное освещение должно обеспечивать нормальные условия для работы при допустимом расходе средств, материалов и электроэнергии.

При недостаточности естественного освещения используется совмещенное (комбинированное) освещение. Последнее представляет собой освещение, при котором в светлое время суток используется одновременно естественный и искусственный свет.

3. Искусственные  источники освещения

3.1 Чаще всего применяют  газоразрядные лампы (галогеновые, ртутные...), так как велик срок  службы (до 14 000 часов) и большая световая  отдача.

Недостатки:

стробоскопический эффект (пульсация светового потока, которая приводит к утомлению зрения из-за постоянной переадаптации глаза).

Лампы накаливания применяются, когда по условиям технологической среды или интерьера применение газоразрядных ламп нецелесообразно. Достоинства: тепловые источники света, простота и надёжность. Недостатки: малый срок службы (1000), световая отдача мала (КПД). Светильник: лампа с арматурой, основное назначение - перераспределение светового потока в требуемом направлении; защита лампы от воздействий внешней среды.

По исполнению: открытые, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащитные, взрывозащитные.

По распределению светового потока: прямого света, отражённого света, рассеянного света.

4 .Нормирование освещения

Естественное и искусственное освещение нормируется в зависимости от характеристики зрительной работы, наименьшего размера объекта различения, фона контраста объекта с фоном. Для естественного освещения нормируется коэффициент естественного освещения, причём для бокового освещения нормируется минимальное значение КЕО, а для верхнего и комбинированного - среднее значение.

Для каждого помещения строится кривая распределения КЕО и освещенности в характерном разрезе помещения - фронтальная плоскость, проходящая по середине помещения перпендикулярно плоскости остекления. Измерение Евнутреннего осуществляется на уровне 0. 8 м от уровня пола. Нормированной характеристикой для искусственного освещения является минимальная освещённость на рабочем месте Emin (люкс).

4.1 Ослепленность

Для большинства производственных, бытовых, учебных и других помещений нормированию подлежит показатель ослеплённости.

Ослепляющий объект – обычный светильник, расположенный ниже угла 47° над линией зрения, если он не имеет защитного угла (рис.1). Расчет показателя ослепленности сложен. Обычно пользуются готовыми таблицами. Если под руками таких таблиц нет, то можно воспользоваться следующими правилами. Светильник не нуждается в проверке на ослепленность, если: он расположен за пределами угла 47° над линией зрения; длина помещения меньше двойной высоты установки светильника; в светильнике из молочного стекла установлены ЛЛ и ЛН мощностью 60 Вт и менее; при защитном угле 15° и более применяют ЛЛ и лампы ДРЛ мощностью до 250 Вт, а ЛН с прозрачной колбой – не более 150 Вт.

Рис. 1. Защитный угол светильника.

5. Краткие теоретические сведения

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

Искусственное освещение может быть общим (все производственные участки освещаются однотипными светильниками, равномерно расположенными над освещаемой поверхностью и снабженными лампами одинаковой мощности) и комбинированным (к общему освещению добавляется местное освещение рабочих мест светильниками, находящимися у станка, агрегата, приборов и т. д.). Использование только местного освещения недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенным и неосвещенными участками утомляет глаза, замедляет процесс работы и может послужить причиной несчастных случаев и аварий.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, дежурное, аварийное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы людей и движения транспорта. Дежурное освещение включается вовне рабочее время.

Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.

В современных многопролетных одноэтажных зданиях без световых фонарей с одним боковым остеклением в дневное время суток применяют одновременно естественное и искусственное освещение (совмещенное освещение). Важно, чтобы оба вида освещения гармонировали одно с другим. Для искусственного освещения в этом случае целесообразно использовать люминесцентные лампы.

В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные.

Лампы накаливания. Свечение в этих лампах возникает в результате нагрева вольфрамовой нити до высокой температуры. Промышленность выпускает различные типы ламп накаливания:

- вакуумные (В);

- газонаполненные (Г) – наполнитель смесь аргона и азота;

- биспиральные (Б);

- с криптоновым наполнителем (К);

- биспиральные с криптоновым наполнителем (БК).

Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть.

Недостатки этих ламп:

- малая световая отдача (7…20 лм/Вт);

- при большой яркости  нити накала низкий кпд, равный 10…13 %;

- срок службы 800…1000 ч;

- дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного  света преобладанием желтых и  красных лучей, что в какой-то  степени искажает восприятие  человеком цветов окружающих  предметов.

Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары того или иного галогена (например, йода), который повышает температуру накала нити и практически исключает испарение. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и более высокую светоотдачу (до 30 лм/Вт).

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрических разрядов в парах газа. На внутреннюю поверхность колбы нанесен слой светящегося вещества – люминофора, трансформирующего электрические разряды в видимый свет. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления.

Люминесцентные лампы создают в помещениях искусственный свет, приближающийся к естественному, более экономичны в сравнении с другими лампами и создают освещение, более благоприятное с гигиенической точки зрения.

К другим преимуществам люминесцентных ламп относятся большой срок службы (10000 ч) и высокая световая отдача, достигающая для ламп некоторых видов 75 лм/Вт, т. е. они почти в 3 раза экономичнее ламп накаливания. Свечение происходит по всей поверхности трубки, а следовательно, яркость и слепящее действие люминесцентных ламп значительно ниже ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы (около 5 °С) делают лампу относительно пожаробезопасной.

Несмотря на ряд преимуществ, люминесцентное освещение имеет и некоторые недостатки:

– пульсация светового потока, вызывающая стробоскопический эффект (искажение зрительного восприятия объектов различия – вместо одного предмета видны изображения нескольких, а также направления и скорости движения);

– дорогостоящая и относительно сложная схема включения;

– значительная отраженная блескость;

– чувствительность к колебаниям температуры окружающей среды (оптимальная температура 20…25°С);

– понижение и повышение температуры вызывает уменьшение светового потока.

В зависимости от состава люминофора и особенностей конструкции различают несколько типов люминесцентных ламп:

– белого света (ЛБ);

– дневного света (ЛД);

– тепло-белого света (ЛТБ);

– холодного света (ЛХБ) – лампы дневного света правильной цветопередачи (ЛДЦ).

Наиболее универсальны лампы ЛБ. Лампы ЛХБ, ЛД и особенно ЛДЦ применяются в случаях, когда выполняемая работа требует цветоразличия.

Для освещения открытых пространств, высоких (более 6 м) производственных помещений используют дуговые люминесцентные ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Эти лампы в отличие от обычных люминесцентных ламп сосредоточивают в небольшом объеме значительную электрическую и световую мощность. Лампы работают при любой температуре внешней среды. Кроме того, их можно устанавливать в обычных светильниках взамен ламп накаливания.

К недостаткам этих ламп относится длительное, в течение 5…7 мин, разгорание при включении.

Основные световые и электрические параметры ламп приведены в табл. 8.1 и 8.2.

Таблица 8.1

Светотехнические характеристики ламп накаливания

Таблица 8.2

Светотехнические характеристики люминесцентных ламп

6.Порядок выполнения работы

> Ознакомиться с лабораторной  установкой, схема которой приведена  на рис. 8.1, а, пульт управления  – на рис. 8.1, б.

> Подключить лабораторную  установку к сети.

> С помощью регулятора  напряжения 9 установить в сети  напряжение 200 В, произвести замеры общей и комбинированной освещенности для ламп накаливания (л.н.) и люминесцентных ламп (л.л.).

При измерении освещенности фотоэлемент люксметра располагают горизонтально на поверхности стола лабораторной установки. Полученные результаты вносят в табл. 8.3.

Включение необходимой системы освещения производится переключателями 7 и 8, установленными на стенде по схеме, приведенной в табл. 8.4.

Рис. 8.1. Схема лабораторной установки для определения освещенности: а – разрез камеры; б – пульт управления; 1 – пульт управления; 2 – люксметр; 3 – светильник местного освещения; 4 – светильник общего освещения с лампой накаливания; 5 – светильник общего освещения с газоразрядной лампой; 6 – вольтметр; 7, 8 – трехпозиционные переключатели; 9 – регулятор или ползунковый реостат напряжения

Таблица 8.3

Результаты измерения освещенности

> Повторить измерения  при напряжении в сети 150 В.

Таблица 8.4

Порядок включения системы освещения

> Выбор нормируемых  значений искусственной освещенности.

Для определения нормируемой освещенности необходимо учитывать размер объекта различия, фон и яркость фона, вид и систему освещения.

Объектом различия называют зрительно воспринимаемые минимальную деталь предмета, его часть, царапину, нить, дефект и т. д., которые требуется отчетливо различать во время работы.

Фоном называют поверхность, прилегающую непосредственно к объекту различия, на которой он рассматривается.

Контраст объекта различия с фоном определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона.

Контраст объекта различия с фоном считается:

– большим – объект и фон резко отличаются по яркости;

– средним – объект и фон заметно отличаются по яркости;

– малым – объект и фон мало отличаются по яркости.

При выполнении лабораторной работы нормируемая величина искусственной освещенности на рабочем месте определяется по табл. 1 [1] для следующих условий зрительной работы:

– системы освещения – общая, комбинированная;

– наименьшего объекта различия, мм – 0,3;

– разряда зрительной работы – III;

– подразряда зрительной работы – а;

– контраста объекта с фоном – малый;

– характеристики фона – темный.

Нормированные значения освещения, определенные для заданных условий зрительной работы, вносятся в табл. 8.3.

На основании данных табл. 8.3 делаются выводы:

– какой источник света в системе общего освещения обеспечивает более качественную освещенность;

– какой источник света более чувствителен к перепаду напряжения в сети с точки зрения освещенности;

– какая система освещения в наибольшей степени удовлетворяет нормативным требованиям.

> Расчет искусственного  освещения.

По заданному варианту (табл. 8.5) необходимо произвести расчет искусственного освещения производственного помещения.

Расчет искусственного освещения выполняют при проектировании осветительных установок для определений общей установленной мощности и мощности каждой лампы или числа всех светильников [2].

Существует несколько методов расчета освещения, наиболее простой – метод удельной мощности, но он менее точен, и им пользуются только для ориентировочных расчетов.

Таблица 8.5

Варианты заданий

Основной метод расчета – по коэффициенту использования светового потока, которым определяется поток, необходимый для создания заданной освещенности горизонтальной поверхности при общем равномерном освещении с учетом света, отраженного стенами и потолком. Расчет выполняют по формуле

, (8.1)

где – световой поток лампы, лм; – нормативная освещенность, лк, (табл. 1 [1] и 8.6); –

коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации; – площадь помещения, м; – поправочный коэффициент, учитывающий

неравномерность освещения, = 1,1–1,2; – количество светильников; – количество ламп в

светильнике; – коэффициент затенения рабочего места работающим, = 0,8–0,9; –

коэффициент использования светового потока (табл. 8.7).

Коэффициент использования светового потока определяется в зависимости от типа светильника,

коэффициентов отражения стен и потолка помещения и индекса помещения, рассчитываемого по формуле

, (8.2)

где и – длина и ширина помещения, м; – высота подвеса светильника над рабочей

поверхностью, м.

Таблица 8.6

Нормативная освещенность в помещениях

Таблица 8.7

Коэффициент использования светового потока

В расчете следует определить необходимое количество светильников для обеспечения нормируемого значения . В этом случае формула (8.1) примет вид

. (8.3)

При нахождении количества светильников по типу источника света определяется световой поток лампы (табл. 8.1 и 8.2).

После расчетов необходимо на плане помещения сделать схему расположения светильников.

Ориентировочно устанавливается количество светильников в соответствии с рекомендуемыми расстояниями между светильниками и строительными конструкциями. Светильники устанавливаются вдоль длинной стороны помещения.

Расстояние между рядами светильников определяется из соотношения

,

где – наивыгоднейшее соотношение и ; – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м ( и даны в табл. 8.5).

Расстояние между стенами и крайними рядами светильников ориентировочно принимается равным (0,3–0,5) .

Количество рядов светильников по длине помещения определяется аналогично (для светильников с лампами накаливания) или по длине светильников с люминесцентными лампами).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 23-05-95. Естественное  и искусственное освещение. –  М.: Стройиздат, 1995.

2. Тесленко, И.М. Освещение  производственных помещений: Учеб. пособие / И.М. Тесленко. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001.

3. Безопасность жизнедеятельности: Сб. лабораторных работ: В 2 ч. Ч. 2 / Под  ред. Б.А. Мамот. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1995.

4. Нормы искусственного  освещения объектов транспорта. РД 3215-91. – М.: Транспорт, 1992.

5. ГОСТ 24940-96. Здания и сооружения. Методы измерения освещения. –  М.: Стройиздат, 1997.