Производственное освещение. 2

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Нижнетагильский технологический институт (филиал)

Доклад по теме: «Производственное освещение»

Проверил:                                                                                                                  Воронин В.К.                                                                                

Исполнили студенты гр.  57104 ХТ                                                Гришкин С.А. 

                                                                                                             Иванова И.В.

Нижний Тагил 2011

Содержание

1.Определение понятия «свет», его источники, светотехнические величины                                                                                                                 3

2.Искусственное и естественное освещение, их преимущества и недостатки                                                                                                               5

3.Источники искусственного света, их характеристики                           7

4.Системы искусственного и естественного освещения                         10

5.Влияние параметров световой среды на здоровье и работоспособность человека                                                                                                                                       11

6.Гигиеническое нормирование освещения                                             15

7.Методы контроля параметров освещения                                                            26

8. Расчет естественного и искусственного освещения                                          28

1.Определение понятия «свет», его источники, светотехнические величины

            Свет — электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в возбуждённом состоянии веществом, воспринимаемое человеческим глазом. Нередко, под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра.  

             Источник света — любой объект, излучающий энергию в световом спектре. По своей природе подразделяются на искусственные и естественные.

            Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции и различными способами преобразования энергии, основным назначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). В источниках света используется в основном электроэнергия, но также иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света.

           Естественные источники света — это природные материальные объекты и явления, основным или вторичным свойством которых является способность испускать видимый свет. К естественным или природным источникам света прежде всего относят: Солнце, Луну, планеты, кометы, полярные сияния, атмосферные электрические разряды, биолюминесценцию живых организмов, свет звезд и иных космических объектов, свечение окисляющихся органических продуктов и минералов, и проч.

Светотехнические величины

Световой поток

           Характеризует мощность видимого излучения по её воздействию на глаз человека в специальных единицах – люменах [Лм]. Световой поток является важнейшей характеристикой ламп. Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет световой поток 1300 Лм, а металлогалогенная лампа мощностью 70 Вт – 6000 Лм.

Освещённость

          Это поверхностная плотность светового потока, падающего на площадку заданной величины. Единица освещённости – люкс [Лк]. Одна из самых главных величин в нормах освещения. Чаще всего нормируется горизонтальная освещённость (в горизонтальной плоскости). Диапазон уровней освещённости составляет при искусственном освещении от 1 до 20 Лк на улице и от 20 до 5000 Лк в помещении. В природных условиях освещённость E=0,2 Лк в полнолуние, 5000 – 10000 Лк днём при сплошной облачности и до 100000 Лк в ясный солнечный день.

Сила света

            Это пространственная плотность светового потока, ограниченная телесным углом. Единица измерения силы света – кандела [кд] – воспроизводится эталоном и входит в Международную систему основных единиц (СИ).

            Распределение силы света в пространстве ( кривая силы света, КСС) – одна из важнейших характеристик осветительных приборов, необходимых для расчёта освещения. КСС светильников обычно приводится в полярных координатах для условной лампы со световым потоком 1000 лм, т.е. в кд/кЛм.

Яркость

            Для матовых (диффузных или равноярких) поверхностей эта величина пропорциональна поверхностной плотности отраженного или излучаемого этой поверхностью светового потока. В более общем виде она равна отношению силы света в направлении точки наблюдения к видимой из этой точки площади светящей поверхности (проекции). Единица яркости – кд/м2. Яркость непосредственно связана с уровнем зрительного ощущения, а распределение яркости в поле зрения (например, в интерьере) характеризует качество освещения. В полной темноте человек реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2. Сплошной светящий потолок при яркости более 500 кд/м2 оказывает дискомфортное влияние. Яркость солнца – около 1 000 000 000 кд/м2, а люминесцентной лампы – 5-11 тысяч кд/м2.

Световая отдача

Это главная характеристика энергоэкономичности ламп и она равна отношению светового потока лампы к её мощности. Применение ламп с высокой световой отдачей – основной путь экономии электроэнергии в осветительных установках. Например, путём замены ламп накаливания, световая отдача которых 7-22 лм/Вт, компактными люминесцентными лампами (50-90 лм/Вт) можно снизить расход электроэнергии в среднем в 5-6 раз, не уменьшая уровня освещённости.

Цвет и цветность

Понятие цвета определяется, как свойство видимого излучения вызывать зрительное ощущение цветности (цветовой тон + насыщенность) и яркости предметов. Цветовой тон (красный, оранжевый и т.д.) характеризуется длиной волны видимого излучения, а насыщенность – чистотой цвета, связанной со степенью приближения к спектрально чистому цвету от точки белого. Например, малонасыщенные цветовые тона получают путём большого разбавления красителя белой краской. Цвет одного и того же предмета может сильно изменяться в зависимости от спектрального состава освещения.

2.Искусственное и естественное освещение, их преимущества и недостатки

Преимущества и недостатки ламп накаливания

Преимущества:

-налаженность в массовом производстве

-малая стоимость

-небольшие размеры

-отсутствие пускорегулирующей аппаратуры

-чисто активное электрическое сопротивление (единичный коэффициент мощности)

-быстрый выход на рабочий режим

-невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения

-отсутствие токсичных компонентов[источник не указан 269 дней] и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации

-возможность работы на любом роде тока

-нечувствительность к полярности напряжения

-возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)

-отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе

-непрерывный спектр излучения

-приятный и привычный в быту спектр

-устойчивость к электромагнитному импульсу[источник не указан 357 дней]

-возможность использования регуляторов яркости

-не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату

Недостатки:

-низкая световая отдача

-относительно малый срок службы

-хрупкость, чувствительность к удару и вибрации

-бросок тока при включении (примерно десятикратный)

-при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона

-резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения

-лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт-100 °C, 40 Вт — 145 °C, 75 Вт — 250 °C, 100 Вт — 290 °C, 200 Вт — 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

-нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников

Газоразрядные лампы преимущества и недостатки

Преимущества

-Высокая эффективность ламп.

-Длительный срок службы по сравнению лампами накаливания и экономичность.

Недостатки

-высокая стоимость

-большие размеры

-необходимость пускорегулирующей аппаратуры

-долгий выход на рабочий режим

-высокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения

-наличие токсичных компонентов и как следствие необходимость в инфраструктуре по сбору и утилизации

-невозможность работы на любом роде тока

-невозможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)

-наличие мерцания и гудения при работе на переменном токе промышленной частоты

-прерывистый спектр излучения

-непривычный в быту спектр

3.Источники искусственного света, их характеристики

            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 наполнением (К). Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть. Недостаток этих ламп – малая световая отдача от 7 до 20 лм/Вт при большой яркости нити накала, низкий кпд, равный 10-13 %; срок службы 800-1000 ч. Лампы дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком цветов окружающих предметов.

           Основные характеристики ламп – световая отдача, световой поток, средняя продолжительность службы — регламентированы ГОСТ 2239-79 "Лампы накаливания Общего назначения. Технические условия" и ГОСТ 19190-84 "Лампы электрические. Общие технические условия".

            Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары того или иного галогена (например, иода), который повышает температуру накала нити и практически исключает испарение. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и более высокую светоотдачу (до 60 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 производственных и других 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 больший срок службы (10000 ч) и высокая световая отдача, достигающая для ламп некоторых видов 75 лм/Вт, т.е. они в 2,5-3 раза экономичнее ламп накаливания. Свечение происходит со всей поверхности трубки, а следовательно, яркость и слепящее действие люминесцентных ламп значительно ниже ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы (около 5°С) делает 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, требующая регулирующих пусковых устройств (дроссели, стартеры); 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: ЛБ — лампы белого света, ЛД — лампы дневного света, ЛТБ — лампы тепло-белого света, ЛХБ — лампы холодного света, ЛДЦ — лампы дневного света правильной цветопередачи. Наиболее универсальны лампы ЛБ. Лампы ЛХБ, ЛД и особенно ЛДЦ применяются в случаях, когда выполняемая работа предполагает цветоразличение.

            Характеристика люминесцентных ламп приведена в ГОСТ 6825-74. Для освещения открытых пространств, высоких (более 6 м) производственных помещений в последнее время большое распространение получили дуговые люминесцентные ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Эти лампы в отличие от обычных люминесцентных ламп сосредотачивают в небольшом объеме значительную электрическую и световую мощность. Такие лампы выпускают мощностью от 80 до 1000 Вт. Лампы работают при любой температуре внешней среды. Кроме того, их можно устанавливать в обычных светильниках взамен ламп накаливания.

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

4.Системы искусственного и естественного освещения

             Действующими строительными нормами и правилами предусмотрены две системы искусственного освещения: система общего освещения и комбинированного освещения.

              Естественное освещение создается природными источниками света прямыми солидными лучами и диффузным светом небосвода (от солнечных лучей, рассеянных атмосферой). Естественное освещение является биологически наиболее ценным видом освещения, к которому максимально приспособлен глаз человека.

              В производственных помещениях используются следующие виды естественного освещения: боковое - через светопроемы (окна) в наружных стенах; верхнее - через световые фонари в перекрытиях; комбинированное - через световые фонари и окна.

              В зданиях с недостаточным естественным освещением применяют совмещенное освещение - сочетание естественного и искусственного света. Искусственное освещение в системе совмещенного может функционировать постоянно (в зонах с недостаточным естественным освещением) или включаться с наступлением сумерек.

             Искусственное освещение на промышленных предприятиях осуществляется лампами накаливания и газоразрядными лампами, которые являются источниками искусственного света.

             В производственных помещениях применяются общее и местное освещение. Общее - для освещения всего помещения, местное (в системе комбинированного) - для увеличения освещения только рабочих поверхностей или отдельных частей оборудования.

Применение не только местного освещения не допускается.

Системы искусственного освещения – общая и комбинированная.

Для освещения помещений должны предусматриваться газоразрядные лампы допускается применение ламп накаливания. Освещение применяется и в лечебных профилактических целях: ультрафиолетовое облучение

Системы общего освещения, где по всей площади однотипная работа.

Могут быть общее равномерное и общее локализованное

Общее – потолок.

Местное – подсветки, настольные лампы – точные зрительные работы.

Совокупность общих и местных – комбинированное.

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

        Рабочее – обязательное на всех помещениях и производственных территориях для нормального производственного процесса, движения людей и транспорта.

         Аварийное – для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения наименьшее освещение рабочей поверхности при аварийном режиме должно составлять 5% освещенности.

К специальным видам освещения относятся охранное и дежурное.

Охранное – вдоль границ территории, охраняемой в ночное время.

Дежурное – в нерабочее время.

5.Влияние параметров световой среды на здоровье и работоспособность человека

Свет является необходимым условием существования человека. Он влияет на состояние высших психических функций и физиологические процессы в организме. Хорошее освещение действует тонизирующе, со­здает хорошее настроение, улучшает протекание основных процессов высшей нервной деятельности.

В зависимости от спектрального состава свет может оказывать воз­буждающее действие и усиливать чувство тепла (оранжево-красный), или, наоборот, — успокаивающее (желто-зеленый), или усиливать тор­мозные процессы (сине-фиолетовый) (рис.1).

Это используется при эстетическом оформлении производственных помещений, окраске обо­рудования и стен: холодные тона—при высоких температурах и нали­чии источников тепловыделений, в жарком климате. Теплые тона — в случае пониженных температур, необходимости тонизирующего влия­ния производственной среды на работающих. Наиболее широко исполь­зуется зеленый цвет, оказывающий благоприятное психологическое воз­действие.

Наиболее значительное влияние освещение оказывает на функцию зрения, а через нее на производительность труда. Рациональное осве­щение играет важную роль в профилактике производственного травма­тизма.

Согласно статистике в среднем при различных видах производ­ственной деятельности число несчастных случаев, связанных с неудовлетворенным освещением, составляет 30... 50% от общего количества. При зрительных работах, не требующих высокой точности, около 1,5% травм со смертельным исходом происходит по причине плохо­го освещения. Травматизм глаз при таких работах, непосредственно связанный с неудовлетворительным освещением, составляет от 18% до 25%. Причиной травматизма может быть как непосредственное ухудше­ние видимости в рабочей зоне, так и повышенное утомление работников, вследствие работы в условиях неудовлетворительного освещения.

Кроме травматизма, неблагоприятные условия освещения могут вы­зывать утомление зрительного анализатора (при систематическом воздействии — развитие дефектов зрения), снижать работоспособность, приводят к профессиональным заболеваниям.

Возможность отрицательного воздействия условий освещения на работников определяется рядом факторов:

•                      отсутствием или недостаточностью естественного света;

•                      пониженной освещенностью;

•                      повышенной яркостью;

•                      прямой или отраженной блескостью;

•                      повышенной пульсацией освещенности;

•                      повышенным уровнем ультрафиолетового излучения.

С отсутствием естественного света связано явление «светового го-

лодания».

Световое голодание — это состояние организма, обусловленное де­фицитом ультрафиолетового излучения и проявляющееся в нарушении обмена веществ и снижении сопротивляемости организма. Кроме того, продолжительная работа в помещении без естественного света может оказывать неблагоприятное психофизиологическое воздействие на пер­сонал из-за отсутствия связи с внешним миром, ощущения замкнутости пространства.

Для компенсации ультрафиолетовой недостаточности используют­ся УФ-облучательные установки длительного действия (совмещенные с осветительными установками) и облучательные установки кратковре­менного действия (фотарии).

В помещениях без естественного света для освещения применяют­ся газоразрядные источники света со спектральным составом, близким к естественному, устройства динамического освещения, а также исполь­зуются специальные архитектурные приемы, имитирующие естествен­ное освещение (витражи, ложные окна и т.п.).

Любая работа (например, чтение) может выполнятся в очень боль­шом диапазоне уровней освещенности. Однако ее эффективность (скорость чтения) будет меняться так, как это показано на рис.2.

      До некоторого уровня освещенности работа выполняться не может (текст не виден, скорость чтения равна нулю), затем эффективность зрительной, работы возрастает и в некото­рой точке дости-                                                      

                                                                гает максиму­ма. Дальнейший рост

                                                      освещенности не приводит к увеличению эффективности (скорость чтения не меняется). Освещенность, соответствующая этому значению (точке насыщения кривой),на­зывают оптимальной освещенностью.

Неблагоприятные условия для зрительных работ возникают не толь­ко при пониженной, но и чрезмерно высокой освещенности. При очень большой освещенности поверхности и высоком коэффициенте отраже­ния в результате повышенной яркости может возникать слепящее дей­ствие, состояние зрительного дискомфорта.

Предотвращению отрицательного воздействия повышенной ярко­сти способствует правильное устройство осветительных установок, соблюдение требуемых уровней освещенности.

Кроме освещенности на эффективность зрительной работы влияют также показатели качества освещения.

В частности, работа в условиях освещения пульсирующим све­том снижает работоспособность органа зрения, вызывает повышенное утомление, головные боли и т.д. Кроме того, наличие в поле зрения движущихся или вращающихся предметов, даже при низких значениях коэффициента пульсации, может вызвать стробоскопический эффект и привести к производственному травматизму.

К вредным факторам искусственного освещения относится также повышенный уровень ультрафиолетового излучения, имеющий место при неправильном устройстве ультрафиолетовых облучательных уста­новок и при использовании газоразрядных ламп высокого давления, ко­торые имеют в своем спектре значительную долю ультрафиолетового излучения.

6.Гигиеническое нормирование освещения

Нормирование освещения осуществляется на основании строитель­ных норм и правил СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение», согласно которым принято раздельное нормирование есте­ственного, искусственного и совмещенного освещения.

Нормирование искусственного освещения

Нормируемыми показателями искусственного освещения для поме­щений промышленных предприятий являются:

1)                 количественные показатели:

>  освещенность,

>  яркость;

2)                 качественные показатели:

>  равномерность распределения яркостей в освещаемом помещении и на рабочих поверхностях;

>  показатель ослепленности;

>  коэффициент пульсации освещенности;

>              спектральный состав излучения источников света.

Показатель ослепленности — это критерий оценки слепящего дей­ствия осветительной установки, определяемый выражением:

Р = (S -1)1000,

где S — коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения. Пороговой разностью яркости ΔLпор называется наимень­шее заметное глазу отличие яркости объекта (L0) и фона (Lф).

Коэффициент ослепленности определяется по формуле:

S = ΔLпорs/ ΔLпор

где ΔLпор — пороговая разность яркости объекта и фона при обнаруже­нии объекта на фоне равномерной яркости; ΔLпорs —то же при наличии в поле зрения блеского источника.

Коэффициент пульсации освещенности (Кп ,%) — критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате измене­ния во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током.

Для общественных и административных зданий, кроме указанных выше показателей освещения, нормируется в отдельных случаях цилин­дрическая освещенность. Вместо коэффициента ослепленности регла­ментируется показатель дискомфорта.

Цилиндрическая освещенность — это характеристика насыщенно­сти помещения светом. Определяется как средняя плотность светового потока на поверхности вертикально расположенного в помещении ци­линдра, радиус и высота которого стремятся к нулю (т.е. как средняя вер­тикальная освещенность, создаваемая в заданной точке наблюдения). Показатель дискомфорта М — критерий оценки дискомфортной блескости, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения.

Нормы искусственного освещения согласно СНиП 23-05-95 опреде­ляются в зависимости от:

•наименьшего или эквивалентного (для протяженных объектов раз­личения, имеющих длину больше их двойной ширины) размера объекта различения (например, при работе с контрольно-измерительными при­борами — толщиной линии градуировки шкалы);

•  контраста объекта с фоном;

•  характеристики фона.

В соответствии с этими показателями зрительные работы разделены на разряды с I по VIII и подразряды — а, б, в, г.