Освещение

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………...….... 3

1 Основные светотехнические величины…………………………………………………......3

2 Системы и  виды производственного освещения…….…………………………………......4

3 Источники искусственного  освещения………..………………………………………..…..6

4 Основные требования  к производственному освещению…...………………………….....12

5 Нормирование освещения…………..……………………......…………………………...…14

    5.1 Нормирование  естественного освещения ……………………………………………..14

    5.2 Нормирование  искусственного освещения…………………………………………....16

6 Расчет системы  производственного освещения……………………………………………18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Производственное  освещение – неотъемлемый элемент  условий трудовой деятельности человека. Правильно организованное освещение  рабочего места обеспечивает сохранность  зрения человека и нормальное состояние  его нервной системы, а также  безопасность в процессе производства. Производительность труда и качество выпускаемой продукции находятся  в прямой зависимости от освещения.

1 Основные светотехнические  величины 

       Световой  поток Ф — лучистая энергия, которая воспринимается человеком как свет. Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

       Сила  света I — пространственная плотность светового потока, численно равная отношению светового потока Ф, исходящего от точечного источника, к величине телесного угла ω, в пределах которого он распространяется:

За единицу  силы света принята кандела (кд).

            Освещенность Е — поверхностная плотность светового потока, численно равная отношению светового потока Ф, равномерно падающего на освещаемую поверхность, к площади этой поверхности S.

      Единица освещенности — люкс (лк).

     Яркость В — это поверхностная плотность силы света в данном направлении. Яркость В поверхности под углом α к нормали численно равна отношению силы света I излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении к площади S проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению:

    Яркость является величиной, непосредственно  воспринимаемой глазом человека. Единицей измерения яркости является кандела  на 1 м² (кд/м²).

    Световая  отдача – это главная характеристика энергоэкономичности лам и она равна отношению светового потока лампы к ее мощности. Применение ламп с высокой световой отдачей – основной путь экономии электроэнергии в осветительных установках. 
 
 
 
 
 
 

2 Системы и виды  производственного  освещения

      Производственное  освещение подразделяется на:

• естественное — освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных oграждающих конструкциях;
• искусственное — освещение, создаваемое искусственными источниками света, т.е. устройствами, предназначенными для превращения какого-либо вида энергии в оптическое излучение;
• совмещенное — освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Естественное  освещение в свою очередь бывает:

• боковым, при котором освещение помещения естественным светом осуществляется через световые проемы в наружных стенах;
• верхним — естественное освещение помещения через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания;
• комбинированным — сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

      Верхнее и комбинированное естественное освещение в основном применяется  в производственных одноэтажных  многопролетных зданиях, в одноэтажных  общественных зданиях большой площади (крытые рынки, стадионы и т.п.), а  также в зданиях с крупногабаритными  технологическими объемами, в частности, производственных транспортных предприятиях, предназначенных для ввода подвижного состава.

        Боковое естественное освещение  применяется в многоэтажных производственных, общественных и жилых зданиях,  а также в одноэтажных общественных  и производственных зданиях, в  которых отношение глубины помещения  к высоте окон над условной  рабочей поверхностью (горизонтальная  поверхность, расположенная на  высоте 0,8 м от пола) не превышает  8.

      Искусственное освещение может быть двух систем — общее освещение и комбинированное освещение.

        Общее освещение предназначено для освещения всего помещения и может быть равномерным или локализованным. Общее равномерное освещение создает условия для выполнения работы в любом месте освещаемого пространства. При общем локализованном освещении светильники размещают в соответствии с расположением оборудования, что позволяет создать большую освещенность на рабочих местах.

      Система общего равномерного освещения рекомендуется  в помещениях:

• с большой плотностью расположения оборудования и рабочих мест, где нет теней на рассматриваемой поверхности;
• при выполнении однотипных работ по всей площади помещения (крупносборчные цеха, литейные цеха);
• где не требуется большого и длительного напряжения зрения (работы 5 разряда и ниже).

Общее локализованное освещение применяют:

• различное назначение отдельных частей помещения;
• наличие громоздкого затеняющего оборудования;
• большие размеры рабочих поверхностей или размещение их сосредоточенной группой (конвейер);
• желательность определенного направления света.

      Комбинированное освещение состоит из общего и местного. Его целесообразно устраивать при работах высокой точности, а также при необходимости создания определенного или изменяемого в процессе работы направления света. Местное освещение предназначено для освещения только рабочих поверхностей и не создает необходимой освещенности даже на прилегающих к ним площадям. Оно может быть стационарным и переносным. Применение только местного освещения в производственных помещениях не допускается из-за дискомфортной блескости, возникающей при наличии темных окружающих поверхностей и ярких пятен в поле зрения.

      Система комбинированного освещения как  наиболее экономичная должна предусматриваться:

• в помещениях, где выполняются точные зрительные работы (I-Yб разряда);
• при работе на оборудовании, создающем глубокие резкие тени (прессы, штампы) или на оборудовании, рабочие поверхности которого расположены вертикально или наклонно;
• в случаях необходимости определенного, а тем более изменяемого в процессе работы направления света;
• в помещениях в невысокой плотностью расположения рабочих мест.

    Искусственное освещение устраивают в помещениях производственных, бытовых и вспомогательных  зданий промышленных предприятий, а  также в местах работы на открытых пространствах (территории промышленных предприятий, строительных площадок и  т.д.) Его применяют, если естественного  освещения недостаточно, оно отсутствует  или противопоказано по технологическим  соображениям.

    Искусственное освещение подразделяют на:

• рабочее (предусматривается для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта);
• аварийное: 1. освещение безопасности (для продолжения работы в случае отключения производственного освещения), 2. эвакуационное освещение (для эвакуации людей);
• охранное (располагается по границам охраняемых территорий);
• дежурное (освещение помещений  в нерабочее время).

3 Источники искусственного  освещения

       Для искусственного освещения  производственных помещений используются  разрядные лампы и лампы накаливания.

        В лампах накаливания (ЛН) свечение возникает в результате нагрева нити лампы до высоких температур.

      К преимуществам ламп накаливания  относятся их инерционность, компактность, включение в сеть без дополнительных устройств, независимость от окружающей среды и температуры, возможность  работы при постоянном и переменном токе, налаженность в массовом производстве, малая стоимость, небольшие размеры, отсутствие мерцание и гудения при  работе на переменном токе, отсутствие в спектре ультрафиолетового  излучения, высокую надежность работы.

      К недостаткам ламп накаливания следует  отнести: низкая светоотдача 7...20лм/Вт, небольшой срок службы (1500 часов), преобладание в спектре желтовато-красных лучей, которые искажают цветовое восприятие, низкий КПД (3-4%). В силу перечисленных  недостатков лампы накаливания  имеют ограниченное применение. В  частности для освещения в  производственных помещениях лампы  накаливания применяют:

• для аварийного и эвакуационного освещения;
• в помещениях, для питания освещения которых допускается напряжение не более 42 В;
• в помещениях с кратковременным пребыванием людей;
• для местного освещения;
• в случаях, когда применение разрядных ламп невозможно по технологическим причинам (низкая температура воздуха, вибрация).

     Галогенная  лампа – лампа накаливания, в  баллон которой добавлен буферный газ, пары галогенов(брома или йода). В галогенной лампе йод, окружающий тело накала, вступает в химическое соединение с испарившимися атомами вольфрама, препятствуя их осаждению на колбе. Этот процесс является необратимым – при высоких температурах вблизи тела накала соединение распадается на составляющие вещества. Атомы вольфрама высвобождаются либо на самой спирали, либо возле нее. В результате атомы вольфрама возвращаются на тело накала, что позволяет повысить рабочую температуру лампы и продлить срок службы (до 2000 час).

     Наибольшее  распространение получили разрядные лампы. Принцип действия разрядных ламп (РЛ) основан на электрическом разряде между двумя электродами, запаянными в прозрачную для оптического излучения колбу той или иной формы. Внутреннее пространство колбы после удаления воздуха наполняется определенным газом, чаще всего инертным, до заданного давления или же инертным газом и небольшим количеством металла (с высокой упругостью паров), например ртутью, натрием. 

       Люминесцентные  лампы (ЛЛ) представляют собой разрядные источники света низкого давления, в которых ультрафиолетовое (УФ) излучение ртутного разряда преобразуется люминофором в видимое излучение. Колба лампы заполнена инертным газом — аргон- криптоновой смесью. В качестве люминофора, как правило, применяется галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем. Подбирая состав люминофоров можно создать излучение любого спектра.

     Основными недостатками ЛЛ являются:

• относительная сложность схемы включения;
• ограниченная единичная мощность и большие размеры при данной мощности;
• невозможность переключения ламп, работающих на переменном токе, на питание от постоянного тока;
• зависимость характеристик от температуры внешней среды,
• значительное снижение потока к концу срока службы,
• вредная для зрения пульсация светового потока с частотой 100 Гц при переменном токе 50 Гц.

     Достоинством  ЛЛ является значительная светоотдача (75... 85лм /Вт), экономичность, срок службы достигает 12000 часов, благоприятный  спектральный состав света, близкий  к естественному, равномерность светового потока и сравнительно невысокая яркость. ЛЛ выпускаются нескольких типов:

  Д – дневного света;

  Б – белая;

  ХБ  – холодно-белая;

  ТБ  – тепло-белая;

  Ц – правильной цветопередачи;

  Р – рефлекторная (с внутренним отражающим слоем);

  К – кольцевая.

      Люминисцентные лампы рекомендуются:

• в системе одного общего освещения I-Y разряда зрительных работ (браковочные операции, сварочные цехи, учебные помещения, проектно-конструкторские бюро и т.д.);
• для общего освещения в системе комбинированного освещения во всех случаях;
• для общего и местного освещения в производствах, где необходимо правильное различение цветности поверхности (малярное отделение,  сортировка в приборостроительной промышленности);
• в помещениях с недостаточным естественным освещением.

        Для производственных  целей широко используются также  ртутные лампы (РЛ) высокого давления, такие как ДРЛ — дуговые ртутные люминисцентные и ДРИ — дуговые ртутные лампы с излучающими добавками (иодида натрия, индия, теллурия). ДРЛ могут использоваться без люминофора, поскольку в спектре более 50% излучения составляет видимое излучение, около 40% — УФ. Однако это приводит к сильному искажению цвета предметов, особенно человеческой кожи, вследствие, отсутствия излучения в оранжево-красной части спектра. Недостатком ламп ДРЛ является присутствие в спектре некоторой доли УФ излучения, что может неблагоприятно сказаться на состоянии здоровья работающих. Качество цветопередачи ламп типа ДРЛ намного хуже, чем у ЛЛ. Световая отдача составляет 50... 60 лм/Вт. Кроме того, лампы ДРЛ вызывают большую пульсацию светового потока (63... 74%). На их зажигание также влияет температура окружающей среды и снижение напряжения сети.

  Применению ДРЛ благоприятствует:

• большая высота помещений;
• трудность доступа к светильникам;
• работа с поверхностями без выраженной цветности (металл, бетон);
• отсутствие специальных требований к качеству освещения;
• низкая температура окружающей среды ( ниже +10^оС).

      При выборе источников света предпочтение следует отдавать люминисцентным лампам как более экономичным и обладающим более благоприятной цветностью излучения.

      Создание  в производственных помещениях качественного  и экономичного освещения обеспечивается применением рациональных светильников.

     Распределение света в пространстве — одна из важнейших светотехнических характеристик  светильника, которая описывается  кривыми  силы света.

     Кривой  силы света (КСС) называется зависимость  силы света светильника от меридиальных и экваториальных углов, получаемая сечением фотометрического тела светильника плоскостью. Под фотометрическим телом понимается геометрическое место концов радиусов - векторов, выходящих из светового центра светильника, длина которых пропорциональна силе света в соответствующем направлении.

     Светильник — это осветительный прибор, осуществляющий перераспределение светового потока лампы внутри значительных телесных углов, содержащее источник света (лампу) и светотехническую арматуру. Светотехническая арматура перераспределяет свет источника света (ИС) в пространстве или преобразует его свойства (изменяет спектральный состав излучения или поляризует его). Наряду с этим светотехническая арматура выполняет функции защиты лампы от воздействия окружающей среды, механических повреждений, обеспечивает крепление лампы и подключение к источнику питания.

      Важнейшей светотехнической характеристикой светильника является светораспределение, т.е. распределение его светового потока в пространстве. В зависимости от отношения светового потока, направляемого в нижнюю полусферу, к полному световому потоку светильники подразделяют на пять классов. Светильники прямого света способствуют концентрации большей и части светового потока на рабочих поверхностях. Такие светильники рекомендуется применять в производственных цехах высотой 4... 10 м при невысоких коэффициентах отражения стен.

      Светильники отраженного света основную часть  светового потока направляют вверх. Они должны применяться в тех  помещениях, где нет пыли, а стены и потолок светлые. Такое освещение рекомендуется для чертежно-конструкторских бюро и других помещений, когда необходимо особо равномерное распределение яркости по помещению, а также для работ с блестящими поверхностями (металл, стекло).

      Светильники рассеянного света распределяют световой поток более или менее  равномерно в обе полусферы. Их изготавливают  из молочного или матового стекла и также применяют в помещениях со светлым потолком и стенами, где  требуется большая равномерность  освещения.

      Светильники преимущественно прямого света  и преимущественно отраженного  света распределяют световой поток  преимущественно  вниз или вверх.

      По  типам кривых силы света (КСС) согласно ГОСТ 17677 светильники классифицируются следующим образом:

     Характер  кривой силы света необходимо учитывать  при выборе cветильников в зависимости от характера зрительных работ.

     Например, когда необходимо направить основной световой поток на рабочую поверхность, выбирают светильник с концентрированной или глубокой КСС; для создания в помещении и на рабочих поверхностях более равномерного освещения используют светильники с КСС типа Л, М и Ш.

     КСС светильников обычно приводятся в полярных координатах для условной лампы  со световым потоком 1000 лм. Значения силы света светильника с лампами, работающими в условиях данного светильника, получают умножением значений силы света, найденных из КСС, на фактический световой поток установленных в светильнике ламп.

       По климатическому исполнению и категории размещения светильники делятся:

      У – эксплуатация в зонах с умеренным  климатом;

      ХЛ  – с холодным климатом;

      ТВ  – влажным тропическим климатом;

      ТС  – с сухим тропическим климатом;

      Т – как с сухим , так и влажным тропическим климатом;

      О – в любых климатических зонах  на суше (общеклиматическое исполнение).

     Структура условного обозначения  светильников -(по ГОСТ 17677- 82)

       Х Х Х ХХ – Х ХХ – ХХХ – ХХ

      1  2 3  4          5  6            7        8

      1 – Буква, обозначающая источник  света:

      Н – лампа накаливания

      С – лампы-светильники (зеркальные и  диффузные)

      И – кварцевые галогенные (накаливания)

      Л – прямые трубчатые люминесцентные

      Ф – фигурные люминисцентные

      Э – эритемные люминесцентные

      Р – ртутные типа ДРЛ

      Г – ртутные типа ДРИ, ДРИШ

      Ж – натриевые типа ДНаТ

      Б – бактерицидные

      К – ксеноновые трубчатые

      2 – Буква, обозначающая способ  установки светильника

      С – подвесные

      П- потолочные

      В – встраиваемые

      Д – пристраиваемые

      Б – настенные

      Н – настольные, опорные

      Т – напольные, венчающие

      К – консольные, торцевые

        Р– ручные

      Г – головные

      3 – Буква, обозначающая основное  назначение светильника

      П – для промышленных и производственных зданий

      О – для общественных зданий

      Б – для жилых и бытовых зданий

      У – для наружных работ

      Р – рудников и шахт

      Т – для кинематографических и  телевизионных студий.

       4 – Двузначное  число (01-99) означает номер серии

      5 – Цифра, означающая количество  ламп в светильнике

      6 – Цифры, означающие мощность  ламп в Вт

      7 – Трехзначное число (001-999), означает  номер модификации. Расшифровка  цифр модификации дается непосредственно  при описании соответствующего  светильника

      8 – Буква и цифра, означающие  климатическое исполнение и категорию  размещения светильников по ГОСТ 15150 -69

      Для защиты светильников от воздействия  окружающей среды используют оболочки. Под степенью защиты понимается способ защиты, проверяемй стандартными методами испытаний, который обеспечивается оболочкой от доступа к опасным частям (опасным токоведущим и опасным механическим частям), попадания внешних твердых предметов и (или) воды внутрь оболочки.

Маркировка  степени защиты оболочки электрооборудования  осуществляется при помощи международного знака защиты (IP) и двух цифр, первая из которых означает защиту от попадания  твёрдых предметов, вторая — от проникновения воды.

      С экономической точки зрения установки  со светильниками рассеянного и  отраженного света являются менее  выгодными из-за значительных потерь световой энергии. Назначение светильника  состоит также в защите глаз работающих от воздействия чрезмерно больших  яркостей источников света. Применяющиеся  источники света имеют яркость  колбы, в десятки и сотни раз  превышающую допустимую яркость  в поле зрения. Степень возможного ограничения слепящего действия источника света определяется защитным углом светильника. Защитный угол —  это угол между горизонталью и  линией, соединяющей нить накала (поверхность  лампы) с противоположным краем  отражателя. Защитные свойства светильника  тем лучше, чем больше его защитный угол. Светильники местного освещения  должны обеспечивать защитный угол не менее 30°, светильники общего освещения  — не менее 15°. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 Основные требования  к производственному  освещению

      Рациональное  искусственное производственное освещение  в приборостроительной и машиностроительной промышленности, отвечающее требованиям  существующих санитарных норм и строительных правил обеспечивает возможность нормальной деятельности человека. От особенностей устройства освещения в значительной степени зависят производительность труда и качество выпускаемой  продукции.