Расчет искусственного освещения
Лабораторная работа 2
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ИСКУССТВЕННОГО
ОСВЕЩЕНИЯ
Цель работы
Ознакомиться с параметрами систем искусственного освещения, с методами расчета, приборами и порядком нормирования искусственного освещения.
Основные положения
Искусственное освещение – освещение помещений светильниками с электрическими источниками света.
Искусственное освещение применяется в часы суток, когда естественного света недостаточно либо в помещениях, где оно отсутствует по технологическим ограничениям.
По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть:
а) общим, которое подразделяется на равномерное и локализованное;
б) комбинированным, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочем месте.
По функциональному назначению искусственное освещение может быть:
а) рабочим, предназначенным для обеспечения нормальных зрительных условий при выполнении работ, прохода людей и движения транспорта;
б) аварийным, предназначенным для продолжения работ при внезапном отключении рабочего освещения;
в) специальным, к которому следует отнести охранное, дежурное, сигнальное и др.
В действующих нормах искусственного освещения производственных помещений (СНиП 23-05-95) нормируются как количественная (минимальная освещенность, допустимая яркость в поле зрения) так и качественная (фон, контраст, показатель ослепленности, глубина пульсации освещенности) характеристики.
Величина номинальной освещенности устанавливается согласно условиям зрительной работы, которые определяются следующими параметрами:
а) размером объекта различения - наименьший размер, который необходимо выделить при проведении работы;
б) фоном - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на котором он рассматривался, характеризуется коэффициентом отражения ρ; фон считается светлым при ρ > 0,4, средним - при ρ = 0,2 .. 0,4 и темным - при ρ < 0,2;
в) контрастом объекта с фоном, который характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта и фона. Контраст объекта считается большим при К > 0,5, средним - при К = 0,2 .. . 0,5 и малым - при К < 0,2.
В качестве источников света в условиях производства и в быту используют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные лампы, основными характеристиками которых являются: электрическая мощность лампы Р (Вт); световой поток, излучаемый лампой F (лм), или максимальная сила света I (кд); световая отдача ψ = F/Р (лм/Вт), которая характеризует коэффициент полезного действия лампы, т.е. отношение светового потока лампы к ее электрической мощности; срок службы лампы и спектральный состав света.
Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити до высокой температуры.
Промышленность выпускает различные типы ламп накаливания: вакуумные (В), газонаполненные (Г – смесь аргона и азота), биспиральные (Б), с криптоновым наполнением.
Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть. Недостаток этих ламп – малая световая отдача (до 20 лм/Вт) при большой яркости нити накала, низкий кпд (10…13 %) и небольшой срок службы (до 2,5 тыс. часов). Лампы дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком окружающих предметов (что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света). Они обладают большой яркостью, но не дают равномерного распределения светового потока.
Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары того или иного галогена (например, йода), который повышает температуру накала нити и практически исключает испарение. Пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания, соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя распылению вольфрамовой нити и увеличивая срок службы лампы до 3 тыс. ч. При этом световая отдача лампы составляет до 40 лм/Вт, а спектр излучения более близок к естественному.
Газоразрядные лампы излучают свет оптического диапазона спектра в результате электрических разрядов в атмосфере инертных газов и паров металлов (ртути), а также за счет явлений люминесценции.
На внутреннюю поверхность колбы лампы нанесен слой люминофора – вещества, преобразующего ультрафиолетовое излучение, испускаемое под действием электрического разряда парами ртути, в свет видимой части спектра.
Основными преимуществами газоразрядных ламп перед лампами накаливания является большая световая отдача (40…110 лм/Вт), значительно больший срок службы, который у некоторых типов ламп достигает 8…12 тыс. ч.
Свечение у данных типов ламп происходит от всей поверхности трубки, а, следовательно, яркость и слепящее действие газоразрядных ламп значительно ниже ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы (около 5 ºС) делает лампу относительно пожароопасной. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления (дуговые люминесцентные).
От люминесцентных ламп можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары металлов, люминофор. 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 цвета, ЛХБ – лампы холодного света, ЛДЦ – лампы дневного света правильной цветопередачи.
К газоразрядным лампам высокого давления относятся дуговые ртутные лампы (ДРЛ), металлогалогеновые (ДРИ), ксеноновые (ДКсТ) и натриевые лампы (ДНаТ). ДРЛ используют в помещениях, если работа не связана с различием цветов, остальные лампы имеют улучшенную цветопередачу.
Эти лампы в отличие от обычных люминесцентных ламп сосредотачивают в небольшом объеме значительную электрическую и световую мощность, поэтому их применяют для освещения высоких помещений и открытых пространств. Кроме того, их можно устанавливать в обычных светильниках взамен ламп накаливания.
Газоразрядные лампы наряду с достоинствами имеют и ряд существенных недостатков. Основным недостатком газоразрядных ламп является пульсация светового потока (эффект мерцания), с частотой, равной частоте промышленного тока. Это в ряде случаев может привести к появлению стробоскопического эффекта, заключающегося в искажении зрительного восприятия. При кратности или совпадении частоты пульсации источника света и обрабатываемых изделий вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажается направление и скорость движения, что делает невозможным выполнение производственных операций и ведет к увеличению опасности травматизма. К недостаткам газоразрядных ламп следует отнести также длительный период разгорания (в течение 5..7 мин), необходимость применения специальных пусковых приспособлений, облегчающих зажигание ламп, зависимость работоспособности некоторых видов ламп от параметров микроклимата, указанных в инструкции.
Открытая электролампа может вызвать утомление, ухудшение зрения, ослепление, пожар и взрыв. Для освещения помещений и открытых площадок применяют лампы, заключенные в специальную арматуру различных типов, называемую светильником. Светильники предназначены для перераспределения светового потока лампы в необходимом направлении с наименьшими светопотерями для предохранения глаз работающих от слепящей яркости, защиты ламп от загрязнений, механических повреждений, горючих и взрывоопасных- газов, паров и пыли, а в некоторых случаях для изменения спектрального состава источников света.
На рис. 1 представлены некоторые типы светильников с лампами накаливания и люминесцентными лампами.
Расчет искусственного освещения