Виды и требования к системам освещения

                Министерство образования и науки  Российской Федерации

                               Волжский политехнический институт (филиал)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный технический университет»

ВПИ (филиал) ВолГТУ

                                          Реферат

                                 по дисциплине: «БЖД»

                               на тему: «Виды и требования к системам освещения».

Выполнил:

студент гр. ВХЭ-161

Евтерёв А.Ю.

Проверил:

                                                                                            Егоров

                                             Волжский 2012

                                           Оглавление

Введение

1. Основные светотехнические характеристики              5

1.1. Количественные показатели              6

1.2. Качественные показатели              7

2. Системы и виды производственного освещения              9
2.1 Нормы освещённости………………………………………………………..11

2.2 Электрические источники света……………………………………………12

2.3 Нормирование естественного и искусственного освещения……………..14

3. Технические требования к системам освещения…………………………...16

Заключение              18

Список литературы              20

Введение

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющемся в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.

Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда.

Совмещенное освещение допускается для производственных помещений, в которых выполняются зрительные работы I и II разрядов; для производственных помещений, строящихся в северной климатической зоне страны; для помещений, в которых по условиям технологии требуется выдерживать стабильными параметры воздушной среды (участки прецизионных металлообрабатывающих станков, электропрецизионного оборудования). При этом общее искусственное освещение помещений должно обеспечиваться газоразрядными лампами, а нормы освещенности повышаются на одну ступень.

Целью данной работы является рассмотрение и изучение освещения и его характеристик.

1. Основные светотехнические характеристики

          Свет обеспечивает связь организма с внешней средой, обладает высоким биологическим и тонизирующим действием. Хорошее освещение производственных помещений - одно из условий снижения утомляемости и повышение производительности и безопасности труда. Установлено, что как при низком, так и при слишком высоком уровне освещенности быстро утомляются органы зрения - глаза. В первом случае из-за постоянного напряжения, а во втором от частой адаптации (приспособляемости).

В производстве функции освещения различаются следующим образом: утилитарные, биологические, эстетические и экономические.

         Утилитарность заключается в улучшении качества освещенности, которое зависит от направленности световых потоков, соотношения между прямым и рассеянным светом, а также от яркости окружающего человека пространства, цветности освещения. Биологические действия света оказывает на кожный покров тела человека, повышая сопротивляемость организма влиянию вредных микробов. Эстетическое воздействие оказывается путем цветораспределения окраски интерьера в помещениях.         Экономические функции освещения связаны с преобразованием электрической энергии в световую - высокой светоотдачей источников освещения и сроком их работы.

          Рациональное освещение, как правило, обеспечивает высокое качество выполняемых работ, безопасность, улучшает условия и повышает производительность труда, а, следовательно, сказывается на психологическом состоянии работающих.

          Качество освещения рабочих мест оценивается условиями видения и характеризуется:

постоянством освещенности во времени;

отсутствие резких контрастов;

достаточной и равномерно распределенной яркости освещения поверхности и окружающего пространства;

отсутствие ослепляемости;

исключением резких и глубоких теней на освещаемых поверхностях. Для определения качественной характеристики систем освещения установлены следующие светотехнические единицы: световой поток, сила света, освещенность, яркость и светимость.

1.1    Количественные характеристики

Ощущение зрения происходит под воздействием видимого излучения (света), которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38...0,76 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0,555 мкм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:

- световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);

- сила света J – пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dф, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла dΩ, к величине этого угла; J== dф/dΩ ; измеряется в канделах (кд);

- освещенность Е – поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dф, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м2), к ее площади: Е=dф/dS, измеряется в люксах (лк);

- яркость L поверхности под углом α к нормали –это отношение силы света dJα, излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности, на плоскость, перпендикулярную к этому направлению: L = dф/(dScosα), измеряется в кд • м-2.

        - светимость - отношение светового потока к поверхности излучаемого источника света, выражается в лм/м2:

.

1.2 Качественные показатели

Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель освещенности, спектральный состав света.

Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения р) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Фотр к падающему на нее световому потоку Фпад; р == Фот/Фпад. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02...0,95; при р >0,4 фон считается светлым; при р = 0,2...0,4–средним и при р <0,2–темным.

Контраст объекта с фоном k – степень различения объекта и фона –характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знаки, пятна, трещины, риски или других элементов) и фона; k = (Lop–Lo)/Lop считается большим, если k>0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при k==0,2...0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при k<0,2 (объект слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности kЕ–это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока

KЕ=100(Emax-Emin)/(2Eср);

где Emax, Emin Ecp – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп kе = 25...65 %, для обычныхламп накаливания kE≈7 %, для галогенных ламп накаливания KE= 1%.

Показатель ослепленности Ро – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,

Po=1000(V1/V2-1),

где V1 и V2 –видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.

Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т.п.

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т.е. V=k/kпop, где kпор –пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.

2. Системы и виды производственного освещения

Конструктивно естественное освещение подразделяют на боковое (одно- и двухстороннее), осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее –через аэрационные и зенитные фонари, проемы в кровле и перекрытиях; комбинированное – сочетание верхнего и бокового освещения.

Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов – общее и комбинированное. Систему общего освещения применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные, гальванические цехи), а также в административных, конторских и складских помещениях. Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).

При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных, контрольных) в местах, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность производственного травматизма.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.

Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.

Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т.д. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять 5 % нормируемой освещенности рабочего освещения, но не менее 2 лк.

Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключении рабочего освещения; организуется в местах, опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работают более 50 чел. Минимальная освещенность на полу основных проходов и на ступеньках при эвакуационном освещении должна быть не менее 0,5 лк, на открытых территориях – не менее 0,2 лк.

Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Наименьшая освещенность в ночное время 0,5 лк.

Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации.

Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений. Бактерицидное облучение («освещение») создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания. Наибольшей бактерицидной способностью обладают ультрафиолетовые лучи с λ == 0,254...0,257 мкм. Эритемное облучение создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения). Максимальное эритемное воздействие оказывают электромагнитные лучи с λ = 0,297 мкм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.

   2.1  Нормы освещенности

Различают следующие виды искусственного освещения: рабочее, для работы, прохода людей и движения транспорта; аварийное (освещение безопасности) для продолжения работы и аварийное для эвакуации; охранное для освещения в нерабочее время и дежурное.

Системы освещения подразделяются на общее и комбинированное. Общее освещение также делится на общее равномерное и общее с акцентом на рабочие места. Общее равномерное освещение - освещение, при котором светильники, располагаемые как правило в верхней зоне помещения, обеспечивают равномерную освещенность всей площади. Общее освещение с акцентом на рабочие места - освещение, при котором светильники общего освещения располагают либо непосредственно над рабочими местами, либо акцентируют их на рабочие места. Комбинированное освещение включает в себя светильники как общего, так и местного освещения.

Нормирование освещенности помещений промышленных предприятий регламентирует минимальный допустимый ее уровень в зависимости от наименьшего размера объекта различения, контраста объекта различия с фоном, характеристики фона и вида выполняемых работ. Выбор необходимой освещенности осуществляется с помощью строительных норм и правил - СниП 23-05-95 «естественное и искусственное освещение». Все виды работ по точности распределены на шесть разрядов, в зависимости от размера объекта при условии его удаления от глаза не более чем на 0,5 м.

Для данного помещения центральной химической лаборатории приведены нормы освещенности:

                                                                                                                           Таблица 1.

Нормы освещенности

Коэффициент пульсации Кп - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп, питаемых переменным током:

Кп = (Еmax - Emin)/(2Еср)·100%,

где Еmax, Emin, Еср - максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебания переменного тока, лк.

Слепящее действие осветительной установки оценивается показателем ослепленности Р, определяемым выражением:

Р = 1000(s-1),

где s - коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.

   2.2  Электрические источники света

В настоящее время наибольшее распространение получили два вида источников света: лампы накаливания и газоразрядные лампы. В данном помещении центральной химической лаборатории используются газоразрядные лампы.

Газоразрядные лампы подразделяются на люминесцентные лампы (низкого давления) и лампы высокого давления. Излучение люминесцентных ламп основано на явлении люминесценции - свечение атомов и молекул инертного газа и паров ртути, возникающего при возбуждении их электрическим полем. Газовый разряд имеет значительно большую световую эффективность по сравнению с тепловым излучением. Электрическое поле, возникающее между электродами при подключении лампы к электрической сети, воздействует на свободные электроны и ионы газа. Возникает, электрический ток, вызывающий ультрафиолетовое излучение в видимое. Тип люминофора определяет и цветность светового излучения лампы.

Для образования газового разряда с помощью стартера на электроды лампы подается импульс повышенного напряжения. Поддержание процесса разряда осуществляется пускорегулирующим устройством, состоящим из дросселя или дросселя и конденсатора. Световая отдача (экономичность лампы) достигает 93 лм/Вт.

Средний срок службы - 10000ч. Они менее чувствительны к колебаниям напряжения питающей среды.

По спектральному составу светового потока различают лампы белого света (ЛБ), дневного света (ЛД), улучшенного спектрального состава (ЛДЦ), холодно-белого света (ЛХБ).

По принципу преобразования электрической энергии в световую источники света подразделяются на тепловые, к которым относятся лампы накаливания; газоразрядные - люминесцентные лампы низкого и высокого давления. Все источники света характеризуются: напряжением, электрической мощностью, световым потоком, световой отдачей и сроком службы.

Лампы накаливания имеют невысокую светоотдачу (7 - 30 лм/Вт) относительно небольшой срок работы - до 1 000 ч. поэтому эксплуатация экономически невыгодна. Для повышения светоотдачи в нашей стране в 30-х годах создается новый тип источника света газоразрядный.

Газоразрядные источники света - люминесцентные трубчатые лампы типа ЛБ, ЛДЦ, ЛБЦТ, ЛДЦУФ (ЛХЕ) и др. низкого давления могут работать в закрытых помещениях при температуре до 4°С, их применение открытых площадках невозможно. На открытых производственных площадках широко используются дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления. Преимущество этих источников света перед лампами накаливания заключается в высокой светоотдаче (от 40 до 80 лм/В) и большой продолжительности работы (до 2000 ч). В последние годы появились новые галогенно-натриевые газоразрядные лампы высокого давления типа МГЛ, НЛВД, ДНаТ, которые имеют высокую светоотдачу.

Газоразрядные источники света по эксплуатационным качествам в 4 - 10 раз экономичнее ламп накаливания.

Осветительные приборы - устройства, состоявшие из источника света и арматуры. Они бывают ближнего действия - светильники и дальнего действия - прожекторы.

Все светильники делятся на три класса прямого, рассеянного и отраженного света. Основное назначение осветительной арматуры - рациональное распределение светового потока, защита глаз от чрезмерной яркости света, предохранение лампы то повреждений (механических, тепловых и т.д.). К арматуре предъявляются дополнительные требования: по взрывобезопасности, пылезащищенности, водозащищенности и др.

Для прожекторов используют арматуру типа ПЗС, ПКН, ПСМ и др.

Светильники характеризуются светораспределением, кпд и защитным углом (угол между горизонталью, проходящий через нить накала лампы, и линией, соединяющей крайнюю точку накала с противоположным краем отражателя светильника).

Сила света определяется на вертикальной оси светораспределения светильника и зависит от арматуры и мощности лампы. Кривые светораспределения (изолюксы) указываются в паспорте светильника.

Защитный угол, создаваемый отражателем, должен быть в пределах 15 - 30є. Чем больше защитный угол, тем меньше слепящее действие светильника. Применяемые на производстве и в офисах светильники имеют кпд в пределах 0,4-0,9.

2.3 Нормирование естественного и искусственного освещения

При проектировании, устройстве и эксплуатации систем освещения руководствуются СНиП "Естественное и искусственное освещение".

Основными принципами нормирования освещенности являются: обеспечение хорошей видимости деталей различия, зависящее от разряда зрительной работы (угловой размер, контраст с фоном и яркостью) на расстоянии 0,5 м от объекта различия.

При нормировании освещенности учитывают разряды зрительной работы учётом размера деталей различия. Естественное освещение оценивается коэффициентом естественной освещенности (КЕО) при боковом, верхнем и комбинированном освещении, который определяется по формуле:

где ЕВ - освещенность внутри помещения; ЕН - освещенность наружная.

По нормам искусственное освещение на рабочих местах с лампами накаливания при системе общего освещения должно быть: для работ наивысшей точностью 1000-1250 лк; грубых работ (очень малой точности) - 200 лк; общее наблюдение за ходом производственного процесса 200 лк; на рабочих столах офисов, аудиторий, лабораторий - 300 лк. Общее освещение должно обеспечивать равномерную освещенность всего помещения.

Расчет искусственного освещения. Светотехнический расчет сводится к выбору систем освещения, источников света, определению норм и осветительных приборов, высоты подвеса и расчету уровня освещенности.

Расчет уровня освещенности производится: точечным методом; методом коэффициента использования светового потока; метод удельных мощностей.

При расчете точечным методом отраженная световая энергия учитывается. Освещенность для горизонтальной плоскости рассчитывается по формуле:

Ег=I*cos3α/Н 2 *К3,

для вертикальной плоскости

ЕВ= I*cos3 (90-α) /Н 2 *К3,где I –

сила света, определяется по кривым светораспределения, кд;

Н - высота подвеса светильника, м;

К3 - коэффициент запаса, 1,1 5 - 1,8.

Если точка А освещается несколькими светильниками, то подсчитывают её освещенность отдельно от каждого светильника, полученные результаты суммируют. Тогда уровень освещенности определяется по формуле:

Е=n*ФлμΣЕг/1000*К3

где n - число ламп;

Фл - световой поток лампы, лм;

μ - коэффициент дополнительной освещенности от светильников, которые светят в данную точку, от 1,1 до 1,2;

ΣЕг - сумма условных освещенностей от светильников, которые светят в данную точку;

1000 - светильник с условным световым потоком, равным 1000 лм.

Расчет методом коэффициента использования светового потока определяется η =ФΣ/Фл, где ФΣ= Фл+Фо в пределах 0,6-2,0. числовое значение этого коэффициента зависит от размера помещения, высоты подвеса светильников и оценивается индексом помещения по формуле i = ab/H1 (a+b). По полученному значению и с учетом коэффициентов отражения от стен и потолка по таблице находят вышеуказанный коэффициент, подставляя его значение в формулу:

где Еmin - уровень минимальной освещенности по нормам, лк;

S - площадь освещаемого помещения, м2;

Z - коэффициент неравномерности светильника, 1,1 - 1,15;

К3 - коэффициент запаса;

N - суммарный световой поток ламп, установленных в светильнике;

Фл - световой поток лампы, лм;

η - коэффициент использования светового потока осветительной установки.

3. Технические требования к системам освещения

(ПРИКАЗ МПТР РФ от 12.07.2002 N 134)

3.1. Освещенность на игровой площадке в плоскости, перпендикулярной направлению к камере, не должна превышать 1500 - 2000 лк, минимальная освещенность - 750 лк (при диафрагме 1:4).

3.2. Система постановочного освещения (СПО) телевизионных студий, независимо от размеров студий и характера передач, должна состоять из следующих элементов:

- подвесной осветительной установки (ПОУ);

- напольных осветительных приборов;

- системы дистанционного управления освещением.

3.3. В состав ПОУ должны входить:

- подвесная осветительная система, обеспечивающая возможность перемещения осветительных приборов в студии;

- подвесное механическое оборудование, позволяющее изменять высоту осветительных приборов;

- подвесные осветительные приборы.

3.4. Подвесное механическое оборудование должно обеспечивать:

- надежное крепление подвесных осветительных приборов;

- их свободное перемещение в студии и ориентацию в пространстве;

- обеспечивать выполнение требований охраны труда, техники безопасности и эргономики.

3.5. В СПО должны использоваться специальные телевизионные осветительные приборы, в которых применяются источники света с цветовой температурой излучения:

- кварцево-галогенные лампы накаливания с цветовой температурой излучения Тцв 3200 К;

- металлогалогенные лампы с Тцв 5500 К - 6000 К;

- люминесцентные лампы с Тцв 3100 К или 5500 К.

3.6. Парк осветительных приборов должен обеспечивать возможность создания всех элементов художественного света:

- контрового;

- фонового;

- рисующего;

- моделирующего;

- заполняющего;

- световых спецэффектов (для студий, предназначенных для съемок развлекательных передач).

3.7. Для создания каждого из элементов художественного света должны использоваться следующие, строго определенные, типы осветительных приборов:

- прожекторы с линзами Френеля - для рисующего, моделирующего и контрового света;

- приборы рассеянного (бестеневого) света или приборы направленно-рассеянного света - для заполняющего света;

- специальные осветительные приборы с несимметричным светораспределением (типа "Кососвет") или приборы рассеянного света - для фонового света;