Проектування освітлення

ВСТУП

              Освітлення – використання світлової  енергії сонця і штучних джерел  світла для забезпечення зорового  сприйняття навколишнього світу.

              Світло є природною умовою  життя людини, необхідним для  здоров'я і високої продуктивності праці, заснованої на роботі зорового аналізатора, самого тонкого й універсального органа почуттів. Забезпечуючи безпосередній зв'язок організму з навколишнім світом, світло є сигнальним подразником для органа зору й організму в цілому: достатнє освітлення діє тонізуюче, поліпшує протікання основних процесів вищої нервової діяльності, стимулює обмінні й імунобіологічні процеси, впливає на формування добового ритму фізіологічних функцій людини. Основна інформація про навколишній світ – близько 90% - надходить через зорове сприйняття. Саме тому гігієнічно раціональне штучне освітлення має величезне позитивне значення.

Раціональне освітлення приміщення і робочих місць – один з найважливіших елементів сприятливій умові праці. При правильному освітленні підвищується продуктивність праці, поліпшуються умови безпеки, знижується стомлюваність. При недостатнім освітленні робітник погано бачить навколишні предмети і погано орієнтується у виробничій обстановці. Успішне виконання робочих операцій потребує від нього додаткових зусиль і великої зорової напруги. Неправильне і недостатнє освітлення може привести до створення небезпечних ситуацій. Найкращі умови для повного зорового сприйняття створює сонячне світло.

При поганому освітленні може розвинутись така хвороба, як короткозорість, а при занадто яскравому освітленні подразнюються фоторецептори сітківки ока. Це може призвести до часткової або повної втрати зору.

Порушення зору обмежує можливості людини. Насамперед, слід пам'ятати, що нормальний зір робить життя повноцінним, яскравим, забезпечує оволодіння будь - якими професіями, дає можливість насолоджуватися барвами природи, мистецтвом.

Світлотехніка тісно пов'язана з мистецтвом, в окремому випадку з архітектурою. Створення повноцінного витвору мистецтва неможливе без знання основ освітлювальної техніки. Сумісність архітектурного та світлотехнічного рішень дає можливість найкращого сприйняття архітектурно - художнього об'єкта і забезпечує виконання функцій них та технологічних вимог.

Тому великої уваги приділяється економічній та енергетичній ефективності освітлювальних установок. Основними шляхами підвищення  економічності   освітлювальних   установок  є підвищення

ефективності джерел світла та світильників, використання автоматичних установок для регулювання штучного освітлення в залежності від природного світла, раціоналізація в проектуванні, методах розрахунку та розробці індустріальних методів монтажеві освітлювальних установок.

Спроектована ОУ повинна забезпечувати комфортне кольорово-світлове середовище, сприяти підвищенню продуктивності праці та зниженню стомлюваності зорового аналізатора. Крім того, установка повинна бути зручною і безпечною при використанні, енерго- та матеріально-економічною,  органічно вписуватися в інтер¢єр.

1 СВІТЛОТЕХНІЧНА  ЧАСТИНА

1. Стисла характеристика об’єкту та аналіз зорових задач

Вихідні дані

Типовий проект “будівлі ремонтно-експлуатаційної бази Затуринської РЕС” розроблений для використання в районах зі наступними природнокліматичними умовами:

• розрахункова зимова температура зовнішнього повітря –23° С.
• швидкісний тиск повітря – для І географічного району.
• вага снігового покриву для ІІ географічного району.
• рельєф території – спокійний.
• сейсмічність не вище 6 балів.
• грунти в основі непросідаючі.
• грунтові води відсутні.

Об¢ємно-планувальні рішення

Головні принципи об¢ємно-планувального рішення прийняті згідно технологічного процесу.

Будівля ремонтно-експлуатаційної бази двохповерхова і має підвал, з висотами поверху 3,3 м, прямокутні в плані з розмірами в осях 36 122 м.

Будівля по ступеню відповідальності відноситься до ІІ класу довговічності ІІ ступеню з коефіцієнтом надійності 0,95. Категорія пожежної безпеки “В”, “А”. Ступінь вогнестійкості – ІІ.

Основні будівельні показники

Площа забудови – 479,8 м2

Будівельний об¢єм – 37613 м3

Загальна площа – 769,9 м2

Конструкторські рішення

Головний корпус ремонтно-експлуатаційної бази Затуринської “РЕС” представляє собою багатоповерхову будівлю, яка збудована з цегли. Фундаменти – стрічкові з бетонних блоків і фундаментальних плит. Плити покриття і перекриття  - збірні, залізобетонні. Внутрішні стіни покриті шаром штукатурки, пофарбовані в світлий колір. Такі покриття забезпечують високі показники світло відбиття, макі як 0,7 для стелі, 0,5 для стін та 0,3 для підлоги.

На другому поверсі знаходяться: архів, сходи кабінет головного інженера, приймальня, кабінет начальника, бухгалтерія і каса, диспетчерська, кабінет старшого диспетчера, кабінет замісника начальника, виробничо-технічний відділ, кабінет техніки безпеки, кабінет ОВБ, коридор та перехідна галерея. Майже в усіх приміщеннях виконуються роботи пов’язані  з  розрізненням  дрібних  текстів.  Лише

архів призначений для зберігання документів і сходи, коридор та перехідна галерея призначені для орієнтування людей у просторі. Взагалі він передбачений для адміністративно-управлінського персоналу і суспільних організацій. Робоча висота цих кімнат приймається 0,8 м.

1.2 Вибір нормованої освітленості та коефіцієнту запасу

Рівень освітленості на робочій поверхні за діючими “Будівельними нормами і правилами” (СНиП) регламентується в залежності від розміру об’єкта розрізнення, контрасту об’єкта з фоном і коефіцієнта відбиття фону, тобто поверхні, на якій безпосередньо знаходиться та розрізняється об’єкт. Разом з цими основними параметрами, що характеризують точність зорової роботи, при виборі освітленості необхідно враховувати ряд умов, які викликають необхідність підвищення рівня освітленості, вибраного по точності роботи, наприклад значне віддалення об’єкта розрізнення від спостерігача або підвищена небезпека травматизму, а в деяких випадках і необхідність зменшення освітленості, наприклад при короткочасному перебуванні людей в приміщенні.

Отже для вибору освітленості в кожному конкретному випадку спочатку необхідно детально ознайомитись з технологією виробничого процесу та особливостями зорової роботи, з урахуванням яких повинні бути встановленні параметри, що характеризують точність зорової роботи і додаткові умови, які визначають вибір освітленості за нормами.

Вибір рівня нормованої освітленості знаходиться в тісному зв’язку з прийнятою системою освітлення. Враховуючи особливості системи комбінованого освітлення, що включає разом з світильниками загального освітлення також і світильники місцевого освітлення, встановлені поблизу робочого місця та дозволяють створювати високі рівень освітленості на робочій поверхні, норми освітленості в системі комбінованого освітлення істотно підвищують в порівнянні з нормами освітленості в системі одного загального освітлення.

Найбільш важкими питаннями, що виникають при виборі рівня освітленості, являється визначення контрасту об’єкта з фоном, а також розміру об’єкта розрізнення. Ці питання вирішуються відносно просто в тих випадках, коли зорова задача полягає в розрізненні плоского дифузно відбиваючого об’єкта на плоскому дифузно відбиваючому фоні. В цьому найпростішому випадку контраст визначається відносною різницею коефіцієнтів відбиття об’єкта та фону, а розмір - найменшим розміром об’єкта розрізнення: товщиною штриха, літери, цифри і т.д.

Визначення контрасту та розміру об’єкта розрізнення значно ускладнюється для рельєфних об’єктів, коли їх величина залежить від співвідношення і розподілення яскравостей по об’єкту і ділянках фону, що безпосередньо прилягає до об’єкта. Якщо, наприклад, об’єкт і фон дифузні, то контраст об’єкта з фоном буде визначатися глибиною і різкістю власної тіні на ділянці фону, який безпосередньо прилягає до

об’єкта розрізнення.

Для рельєфних об’єктів і фону, що мають направлене і направлено - розсіяне відбиття, контраст буде визначатися відносною різницею яскравостей об’єкта і фону по напрямку до ока спостерігача, тобто буде залежати не тільки від форми об’єкта і їх відбиваючих властивостей, але й від положення спостерігача відносно робочої поверхні.

Контраст рельєфного об’єкта з фоном, особливо для направлено відбиваючих об’єкта і фону істотно залежить від напряму світлового потоку, що падає на робочу поверхню, і може бути помітно підвищеним при відповідному виборі положення світильника відносно оброблюваного виробу.

Вибір освітленості за діючими нормами залежить не тільки від характеристик зорової роботи, а й від відбиваючих властивостей фону. Тому для вирішення питання про те, по якому з підрозрядів норм треба вибирати величину освітленості, необхідно знати коефіцієнт відбиття фону і визначити, до якої категорії (світлий, середній чи темний) він може бути віднесений.

Вибрані по загальних нормах рівні освітленості для точних зорових робіт повинні збільшуватись в залежності від таких факторів, як великі відстані від об’єкта розрізнення до ока, ступінь продовження напруженої зорової роботи, необхідність розрізнення форми об’єкта, величини швидкості переміщення для рухомих об’єктів, недостатність або відсутність природного освітлення, і деяких інших умов.

При короткочасному перебуванні людей у приміщенні, а також при наявності обладнання, що не потребує постійного обслуговування, допускається зниження рівня освітленості на одну ступінь.

Освітлювальні установки в автоматизованих приміщеннях разом з освітленістю, що необхідна за нормами для обслуговування механізмів, повинні забезпечувати підвищені рівні освітленості для ремонтно-налагоджувальних робіт, які повинні забезпечуватися додатковими світильниками місцевого або загального освітлення. Вибрані значення нормованої освітленості для всіх приміщень другого поверху будівлі ремонтно-експлуатаційної бази Затуринської РЕС заносимо до таблиці 1.

При проектуванні освітлювальної установки в розрахунок вводиться коефіцієнт запасу, що враховує зниження світлового потоку джерела світла внаслідок його старіння, а також зниження коефіцієнту

корисної дії (к.к.д.) світильника в результаті забруднення ламп, освітлювальної арматури й огороджуючих поверхонь освітлюваного приміщення.

Більше значення коефіцієнтів запасу ми вибираємо при використанні газорозрядних ламп, тому, що в порівнянні з лампами розжарювання при тих же умовах експлуатації пояснюється великим

спадом світлового потоку в газорозрядних ламп до кінця служби, ніж в лампах розжарювання. Отже при розрахунках в приміщеннях, які будуть освітлюватися ЛЛ я вибираю згідно СНиП коефіцієнт запасу рівний 1,4.

Таблиця 1. Нормована освітленість для приміщень другого поверху будівлі ремонтно-експлуатаційної бази Затуринської РЕС.

1.3 Вибір джерел світла.

До числа джерел світла масового застосування, що випускаються нашою промисловістю, відносяться лампи розжарювання і лампи ЛЛ.

При рішенні питання про вибір джерела світла для освітлення робочих кабінетів, лабораторій та інших приміщень будівлі бази корпусу ремонтно-експлуатаційної бази Затуринської “РЕС” проаналізуємо переваги і недоліки ламп розжарювання і люмінесцентних ламп:

1. Значно більш висока світлова віддача люмінесцентних ламп у порівнянні зі світловою віддачею ламп розжарювання дозволяє створювати більш високі рівні освітленості на робочих поверхнях при одній і тій же встановленій потужності, що сприяє підвищенню видимості.
2. Спектральний склад люмінесцентних ламп дозволяє забезпечити більш правильну передачу кольору, що в ряді випадків є вирішальним при виборі джерела світла.
3. Істотно більш висока середня тривалість горіння люмінесцентних ламп у порівнянні з лампами розжарювання полегшує експлуатацію освітлювальної установки, зокрема заміну перегорілих ламп.

Недоліки ЛЛ:

1. Усталена робота люмінесцентних ламп забезпечується в приміщеннях при температурі навколишнього повітря від +5 до +50 0С, що не дозволяє використовувати їх без спеціальних пристосувань для освітлення поза будинком.

2. Люмінесцентним лампам, як і всяким розрядним лампам, що живляться змінним струмом промислової частоти, властива пульсація світлового потоку, що вимагає для усунення стробоскопічного ефекту ускладнення електричних освітлювальних мереж або застосування спеціальних схем включення.

3. Для люмінесцентного освітлення характерне підвищення нижньої границі зони зорового комфорту, у межах якої освітлення сприймається як достатнє. Якщо ця границя для ламп розжарювання відповідає освітленості 30 – 50 лк, то для люмінесцентних ламп ЛБ вона підвищується до 150 – 200 лк, що говорить про недоцільність застосування люмінесцентних ламп при низьких рівнях нормування освітленості.

В ОУ основних адміністративних приміщень бази  в цілях економії електроенергії і підвищення рівня освітленості застосовуємо ЛЛ.

Якщо відсутні спеціальні вимоги до передачі кольору, то слід застосовувати ЛЛ типу TL-D; а при технічній необхідності або з естетичних міркувань можна застосовувати джерела світла різних типів в межах одного приміщення.

Для освітлення приміщень головного корпусу Затуринського РЕС вибираємо люмінесцентні лампи фірми PHILIPS типу TL-D 18  для всіх приміщень, бо вони мають найбільший світловий потік, високу економічність, низьку вартість, правильну кольоропередачу та великий строк дії. Для освітлення перехідної галереї я вибрав компактну люмінесцентну лампу Mfster PL-H 24, тому, що вони можуть використовуватися в світильниках для ламп розжарювання, але на відміну від ЛР вони мають високу енергоекономічність та більший строк служби.

1.4 Вибір освітлювальних  приладів

 При виборі освітлювального  приладу є одним з основних  питань проектування освітлювальної  установки, від правильного вирішення якого залежать не тільки якість й економність, а також і надійність дії освітлювальної установки.

Невідповідність світлотехнічних характеристик світильника розмірам і характеру обробки освітлюваного приміщення призводить до збільшення встановленої потужності, зниження якості освітлення. В свою чергу невідповідність конструктивного виконання світильника умовам середовища освітлюваного приміщення зменшує довговічність і надійність дії освітлювальної установки, а в ряді випадків може призвести до виникнення пожежі чи вибуху.

Основні показники, для визначення вибору світильника при проектуванні освітлювальної установки, слід вважати:

1) конструктивне виконання  світильника;

2) світлорозподіл світильника;

3) блискучість світильника;

4) економічність світильника.

Умови середовища освітлюваного приміщення істотно впливають на вибір типу світильника. До світильників, що встановлюються в приміщеннях з нормальними умовами середовища (сухі опалювальні приміщення) не пред’являється спеціальних вимог. В вологих та сирих приміщеннях виконання світильника також може бути будь - яким, але патрон повинен мати корпус з ізоляційних вологостійких матеріалів.

Відкриті світильники як більш дешеві і мають більш високий к.к.д. повинні використовуватися в тих випадках, коли пил локалізується в нижній частині приміщення, не має властивостей пригорати до нагрітих частин світильників і не проводить струм.

В світильниках з люмінесцентними лампами пускорегулююча апаратура та стартери повинні розміщуватися в спеціально передбаченій незгораємій порожнині світильника, повинна бути виключена можливість випадання ламп і стартерів. Вводи у світильник виконуються проводом в негорючій оболонці чи стальній трубі.

Світлорозподіл, що являється основною характеристикою освітлювального приладу, визначає якість освітлення і енергетичну ефективність освітлювальної установки - питому потужність.

В основу світлотехнічної класифікації покладено дві ознаки: відношення потоку, випромінюваного світильником в нижню півсферу, до повного потоку світильника і коефіцієнт форми кривої сили світла, під яким розуміється відношення максимальної сили світла світильника до умовного середньоарифметичного значення сили світла для даної меридіональної площини.

За першою ознакою - відношенню (О) світлового потоку,

випромінюваного світильником в нижню півсферу Ф до повного світлового потоку світильника Фсв всі світильники поділяються на п’ять класів: прямого світла (О>80%), переважно прямого світла (60%<О£80%), розсіяного світла (40%<О£60%), переважно відбитого світла (20%<О£40%) й відбитого світла (О£20%).

При освітлюванні приміщень, стіни й стеля яких мають високі відбиваючі властивості, наприклад, приміщення з великим відсотком засклованих стін і ферменними перекриттями, доцільно використовувати світильники переважно прямого світла, що направляють від 20 до 40% світлового потоку на стелю приміщення.

Світильники розсіяного світла (наприклад, Шар) використо-вуються для освітлення приміщень зі світлою обробкою: адміністративно - конторських приміщень, де за специфікою роботи бажане усунення різких тіней, навчальних та лікувальних закладів, а також приміщень різного виду громадських будівель.

Істотну роль при виборі типу світильника відіграє форма кривої сили світла. Характеризуючи ступінь концентрації світлового потоку світильника, форма кривої сили світла в нижній півсфері являється показником ефективності використання світлового потоку джерел світла.

В приміщеннях, відношення висоти яких до площі велике (малі індекси приміщення), доцільно використовувати світильники концентрованого або глибокого світлорозподілу, направляючих основну частину світлового потоку безпосередньо на робочі поверхні, що підвищує ефективність його використання.

Навпаки, в приміщеннях з великою площею і незначною висотою (великі індекси приміщення) доцільне використання світильників більш широкого світлорозподілу, що дозволяє навіть при значних відстанях між світильниками забезпечити рівномірне розподілення освітленості за розрахунковою площиною.

Блискучість світильника, що залежить від сили світла та яскравості в напрямку до ока спостерігача, є характеристикою, що істотно впливає на якість освітлення.

Обмеження сліпучої дії, що виникає при наявності близьких джерел в освітлюваному приміщенні, можливе регламентацією або найбільших значень показника засліпленості, або найбільших значень показника дискомфорту. Обмеження сліпучої дії за величиною коефіцієнта засліплення покладене в основу правил штучного освітлення промислових підприємств; в приміщеннях громадських будівель регламентуються граничні значення показника дискомфорту.

Отже, вибір світильника за характеристиками блискучості повинен передбачати попередній розрахунок показника засліплення чи показника дискомфорту від сукупності всіх світильників в приміщенні і подальше порівняння розрахованих значень з регламентованими

значеннями для розглянутих умов.

Економічність світильника в значній мірі визначає економічність освітлювальної установки в цілому. Критерієм оцінки економічності світильника в загальному випадку повинні бути приведені затрати, так як ні вартість світильника, ні його річні експлуатаційні витрати, взяті окремо, не можуть характеризувати економічність світильника.

Для санаторних приміщень вибір типу світильника виконується на основі врахування вимог: світлотехнічних, санітарно - гігієнічних, економічних, навколишнього середовища, функціонального призна-чення приміщення.

При виборі світильників слід віддавати перевагу таким, обслуговування й експлуатація яких простіша й економніша.

Вибір типу світильника, системи й виду освітлення виконується у відповідності з характеристикою й призначенням приміщення. Основні приміщення мають нормальні умови середовища. Вибрані світильники повинні відповідати умовам середовища. В частині естетичних вимог світильники повинні мати сучасну форму і бути зручними в експлуатації.

Задоволення вимог, що пред’являються до освітлення даних приміщень, здійснюється великим асортиментом як загально промислової, так і спеціальної світлотехнічної апаратури. Вибрані люмінесцентні світильники для цих приміщень повинні бути укомплектовані пускорегулюючою апаратурою з особливо низьким рівнем шуму. Промисловість виробляє таку пускорегулюючу апаратуру разом зі стартерами, що забезпечує режим запалювання й стабілізації розряду люмінесцентних ламп потужністю 9, 11, 18, 20, 30, 36, 40, 65 та 80 Вт.

Таким чином в проектованому об¢єкті вибираємо світильники під люмінесцентну лампу – Balot 418; під компактну люмінесцентну лампу – Corso-EP 24. Бо ці світильники відповідають усім вищезгаданим умовам.

1.5 Вибір системи освітлення та видів освітлення.

Виникає питання при проектуванні освітлювальних установок про вибір системи освітлення: загальне (рівномірне або локалізоване) і комбіноване (до загального освітлення додається місцеве). Система загального освітлення призначається не тільки для освітлення робочих поверхонь, але й всього приміщення, в зв’язку з чим світильники загального освітлення звичайно розміщують на стелі або в безпосередній близькості від неї, на достатньо великій відстані від робочих поверхонь.

В системі загального рівномірного освітлення розміщення світильників рівномірно у приміщенні: відстані між світильниками, а також відстань між їх рядами витримуються незмінними.

Рівномірне розміщення світильників загального освітлення використовується, звичайно, в тих випадках, коли бажано забезпечити рівномірність освітлення всієї площини приміщення в цілому. При необхідності додаткового підсвічення окремих ділянок освітлюваного приміщення, якщо ці ділянки досить великі за площею або за умовами роботи не можлива установка місцевого освітлення, використовують локалізоване розміщення світильників. Локалізоване розміщення світильників дозволяє одночасно зі зменшенням потужності освітлювальної установки в порівнянні з варіантом рівномірного розміщення забезпечити й кращу якість освітлення, а особливо створити бажаний напрям світлового потоку на робочі поверхні і уникнути падаючих тіней від близько розміщеного обладнання або самого робітника.

До недоліків локалізованого розміщення світильників слід віднести досить підвищену, в порівнянні з рівномірним розміщенням, нерівномірність розподілення яскравості в полі зору, а також в деяких випадках ускладнення прокладки електричної освітлювальної мережі.

Інша система - система комбінованого освітлення - включає в себе світильники, розміщені безпосередньо біля робочого місця й призначені для освітлення тільки лише робочої поверхні (місцеве освітлення), а також світильники загального освітлення, призначені для вирівнювання розподілення яскравості в полі зору і створення необхідної освітленості по проходах освітлюваного приміщення.

Основним елементом системи комбінованого освітлення являється світильник місцевого освітлення, правильним вибором типу та розміщення якого відносно робочої поверхні можна досягнути істотного підвищення рівня бачення рельєфних об’єктів розрізнення за рахунок підвищення контракту їх з фоном.

До найбільш поширених способів підвищення контрасту об’єкта розрізнення з фоном можна віднести наступні:

1. Створення глибоких та різких власних тіней від рельєфних

об’єктів розрізнення на близько розміщених ділянках поверхні фону або поверхні самого об’єкта розрізнення за рахунок вибору відповідного напряму світлового потоку на робочу поверхню.

2. Створення на поверхнях об’єктів розрізнення або поверхні фону дзеркального відбиття світлової поверхні світильника, що досягається вибором відповідних розміру й розміщення світильника відносно робочого місця.
3. Створення різкого розрізнення в коефіцієнтах відбиття різнокольорових об’єктів й фону за рахунок вибору відповідного спектрального складу випромінювання.
4. Створення силуетного бачення освітленням робочої поверхні на просвіт, якщо об’єкти розрізнення і фон мають різні коефіцієнти пропускання, або використання рівно яскравих екранів, якщо між об’єктом розрізнення й фоном є зазор.