Исследование естественного производственного освещения

Владимирский Государственный Университет

Кафедра БЖ

Методические указания к

Лабораторной работе №1

Владимир 1997г

Лабораторная работа №1

Исследование естественного производственного освещения

Цель работы.

1. Изучить методы измерения, принципы нормирования и расчета естественной освещенности в производственных помещениях.

2. Исследовать естественную освещенность на рабочих местах и дать ее гигиеническую оценку.

Сохранность зрения человека, состояние его нервной системы и безопасность на производстве в большой степени зависят от условий освещения. Рациональное освещение рабочих мест создает благоприятные условия труда, способствует повышению качества выпускаемой продукции и производительности труда.

В соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП) в производственных помещениях с постоянным пребыванием в них людей для работ в дневное время необходимо предусматривать естественное освещение, которое создает наиболее благоприятные санитарно-гигиенические условия для трудовой деятельности человека по сравнению с искусственным освещением.

Одной из основных характеристик видимого (светового) излучения ( =0,38-0,76 мкм) является световой поток Ф, который измеряется в люменах (лм). Световым потоком называют поток лучистой энергии, оцениваемый глазом человека по световому ощущению. Световой поток, падая на рабочую поверхность, освещает ее. Плотность светового потока на освещаемой поверхности характеризуется освещенностью и измеряется в люксах (лк)

где dS - площадь элемента освещаемой поверхности, m²

Естественное освещение создается лучами солнца. Проходя через атмосферу земли, солнечные лучи многократно преломляются в ней, рассеиваются по небосклону и сам небосклон становится источником света.

Различают три системы естественного освещения: боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее, осуществляемое через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях; комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое. Наиболее рациональным является комбинированное освещение, так как создает равномерное по площади помещения освещение.

Естественная освещенность непостоянна во времени и зависит от метеорологических факторов, времени дня и года. Для средних широт она колеблется от 600 до 120000 лк, а ночью в полнолуние освещенность составляет 0,2 лк. Поэтому характеризовать естественное освещение абсолютным значением невозможно. Для характеристики освещения принято относительная величина - коэффициент естественной освещенности е (КЕО)

где E_в- естественная горизонтальная освещенность в заданной точке внутри помещения;

E_н - одновременная наружная горизонтальная освещенность, создаваемая светом небосвода.

Коэффициент естественного освещения показывает, какую долю от одновременной горизонтальной освещенности на открытом месте при диффузном свете небосвода составляет освещенность в рассматриваемой точке производственного помещения и характеризует способность системы естественного освещения пропускать свет небосвода.

При определении норм естественной освещенности производственных помещений нормативные значения КЕОвыбираются из табл.1 строительных норм и правил (СНиП) 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования" (см. планшет лабораторной работы) с учетом следующих факторов:

- характеристики зрительной работы (определяется в зависимости от наименьшего размера объекта различения , мм);

- системы освещения (верхнее, боковое или комбинированное);

- коэффициента светового климата ( =0,8-1,2 в зависимости от района расположения здания на территории СССР);

- коэффициента солнечности с (зависит от ориентации здания относительно сторон света и составляет от 0,6 до 1,0);

- зоны СССР, характеризующиеся устойчивостью снежного покрова.

Нормируемое значение КЕОнаходится по формуле

Для зданий, расположенных в центре европейской части СССР, коэффициенты светового климата и солнечности равны единице, а зона . устойчивости снежного покрова относится к "остальной территории СССР". Освещенность на рабочем месте создается не всем небосводом, а отдельным участком, определяемым световыми проемами, а так же отраженным светом от противостоящих объектов (рис.1). Попадая в помещение, свет многократно отражается от стен и потолка (рис.2), чем создается дополнительная освещенность рабочих мест.

Рис.1. Схема создания освещенности пря­мым и отраженным от противосто­ящих зданий светом небосвода.

Для определения КЕОиспользуются два метода: экспериментальный, графический.

При определении КЕО по первому методу расчет ведется по формуле (1), используя измеренные люксметром величины освещенности в заданной точке (Е_в) и одновременной освещенности в горизонтальной плоскости под всем небосводом (Е_н). Этот метод используется для определения или проверки освещенности в существующих производственных помещениях с целью установления их пригодности для того или иного вида работ при сравнении рассчитанного значения КЕО с нормативным, определяемым по СНиПу.

Рис.2. Схема создания освещенности отражен­­ным от внутренних поверхностей помещения светом.

При отсутствии экспериментальных данных, например, в проектируемых зданиях, КЕОдля бокового освещения e_p определяется расчетным путем по формуле

, (2)

где - геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещения, учитывающий прямой свет небосвода;

q - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба;

-геометрический КЕО в расчетной точке, учитывающий свет, отраженный от противостоящих зданий;

R- коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания.

Для определения геометрических КЕО( , ) используется графический метод архитектора А.М.Данилюка с учетом того, что оконные проемы не имеют остекления и переплетов, а внутренние поверхности помещения не отражают света. Сущность этого метода состоит в том, что полусфера небосвода разбита на 100 меридианов и 100 пересекающих их параллелей. В результате на полусфере образуется 10000 площадок равномерного светового потока. Каждая из этих площадок создает освещенность в 10000 раз меньшую, чем освещенность всей полусферы небосвода. Таким образом, если через световой проем здания видна одна площадка небосвода, то создаваемая ею освещенность будет равна 0,0001 освещенности открытого места, а = 0,01% если будет видно К площадок, то = К • 0,01%. В соответствии с этим геометрический коэффициент естественной освещенности, учитывающий прямой свет неба, определяется по формуле

=0,01·(n1·n2),

где nl - количество лучей по графику I,проходящих через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения (рис.3);

n2 - количество лучей по графику II,проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на плане помещения (рис.4).

Геометрический коэффициент естественной освещенности, учитывающий свет, отраженный от противостоящего здания .,определяется по формуле

=0,01·(n1'·n2'),

где n1' - количество лучей по графику I, проходящих от противостоящего здания через световой проем в расчетную точку на поперечном разрезе помещения (рис.5);

п2' - количество лучей по графику II, проходящих от противостоящего здания в расчетную точку на плане помещения (рис.4).

Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов в помещении и фактического значения КЕО. Исходной величиной для расчета является величина коэффициента естественной освещенности в зависимости от разряда зрительной работы, определяемая по СНиПу, значение которого совпадает с нормируемым значением этого коэффициента е_н (так как m=1, с=1).

При боковом освещении площадь световых проемов SO, необходимая для обеспечения нормированного значения КЕО, будет равна

, (3)

где S_n - площадь пола;

- общий коэффициент светопропускания световых проемов;

- коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении за счет света, отраженного от поверхности помещения;

- коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями;

- световая характеристика окон;

К_з - коэффициент запаса.

Рис. 3

Номер полуокружности по графику I

Рис. 5