Освещение производственных помещений
Общие сведения
Производственное освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К основным количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициент отражения.
Качественные показатели систем производственного освещения являются комплексными и определяют условия зрительной работы. Речь идет прежде всего о виде освещения и спектральном составе света, которые тесно связаны с ролью света в психофизиологическом воздействии на человека и наряду с другими компонентами труда – с производственной эстетикой.
Производственное освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения работающего резких теней. Наличие резких теней искажает размеры и формы объектов различения и тем самым повышает утомляемость, снижает производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травме.
Производственное освещение нормируется количественными и качественными показателями, в зависимости от характера зрительной работы, вида освещения, фона и контраста объекта различения с фоном.
При организации производственного освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах. Перевод взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения и соответственно к снижению производительности труда. Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и оборудования способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения работающего.
Производственное освещение бывает нескольких видов. По источнику света различают: а) естественное освещение (солнечный и диффузный свет небосвода); б) искусственное (электрические лампы); в) совмещенное – сочетание естественного и искусственного освещения. По конструкции источника света естественное освещение делится на боковое, верхнее, комбинированное; искусственное – на общее, местное, комбинированное. По назначению освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное (эвакуационное, охранное и сигнальное).
Рабочее освещение предназначено для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.
Аварийное освещение предназначено для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Для аварийного освещения используются лампы накаливания с автономным питанием.
Эвакуационное освещение следует предусматривать:
- в местах, опасных для прохода людей;
- в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей, при числе эвакуирующихся более 50 чел.;
- в лестничных клетках жилых зданий высотой 6 этажей и более;
- в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения связан с опасностью травматизма;
- в зданиях промышленных предприятий, где могут одновременно находиться более 100 чел;
- в производственных помещениях без естественного света.
Охранное освещение (при отсутствии специальных технических средств охраны) должно предусматриваться вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время.
Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации.
Методические указания
Яркость поверхности в канделах (кд) определяется по следующей формуле:
, кд/м2 (2.1)
где I – сила света, кд; S – площадь поверхности, м2; j – угол между направлением светового потока по отношению к поверхности, град.
Яркость пламени свечи составляет 5000 кд/м2.
Коэффициент отражения светового потока определяется отношением отраженного светового потока к падающему
(2.2)
При r> 0,4 фон считается светлым; 0,2 <r< 0,4 - средним и r< 0,2 - темным.
Освещенность рабочей поверхности определяется отношением падающего светового потока F люмен (лм) к площади поверхности S (м2):
, (лк). (2.3)
Контраст объекта с фоном определяется по формуле
(2.4)
где Lо – яркость объекта различения, кд/м2; Lф – яркость фона, кд/м2.
Контраст считается большим при К> 0,5, средним при 0,2 <K< 0,5 и малым K< 0,2.
К качественным показателям относится коэффициент пульсации светового потока, который определяется по формуле
, % (2.5)
Расчет общего равномерного искусственного освещения методом светового потока состоит в определении необходимого числа светильников для создания требуемой освещенности. Задавшись типом светильника, по справочным данным определяют создаваемый им световой поток и коэффициент использования. Число светильников определяют по формуле
, шт., (2.6)
где Z – коэффициент неравномерности освещения (отношение средней к минимальной освещенности), принимается 1,2; n – число ламп в светильнике; F – световой поток светильника, лм; h – коэффициент использования светового потока; Кз – коэффициент запаса, принимается равным 1,3; Е – нормируемая освещенность, лк; S – освещаемая поверхность, м2.
Расстояние между рядами светильников определяется как
(2.7)
где λ - Интегральный критерий оптимальности расположения светильников, уменьшение которого удорожает устройство и обслуживание освещения, а чрезмерное увеличение ведёт к резкой неравномерности освещённости, λ=1,5 для светильников ПВЛ; H-высота подвеса светильника.
Делением общего числа светильников N на количество рядов определяется число светильников в каждом ряду, а так как длина светильника известна и равна 1,2 м, то можно найти полную длину всех светильников ряда. Если полученная длина близка к длине помещения, ряд получается сплошным, если меньше длины помещения, ряд выполняют с разрывами, а если больше - увеличивают число рядов или каждый ряд выполняют из сдвоенных или строенных светильников.
Мощность осветительной установки по методу удельной мощности определяется по следующей формуле:
, кВт, (2.8)
где Е – нормируемая освещенность, лк; Еср – средняя условная освещенность, лк, в контрольной точке, определяется по графикам пространственных изолюкс, при равномерном размещении осветительных приборов общего освещения, при расходе электроэнергии 1 Вт/м2; Кз – коэффициент запаса; S – площадь освещаемой поверхности.
Необходимое число ламп выбранной мощности определяется по формуле:
, шт (2.9)
где W – мощность осветительной установки; Wл – мощность одной лампы.
Точечный метод применяют для расчета локализованного и комбинированного освещения, освещения наклонных и вертикальных плоскостей.
При расчете точечным методом значение освещенности в расчетной точке находят суммированием освещенностей, создаваемых в этой точке каждым из источников света
, причем 
(2.10)
где Ia – сила света i-го источника в направлении на расчетную точку для данного типа светильника при установке в нем лампы со световым потоком F = 1000 лм, определяется по кривой силы света (КСС); Н – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью; a – угол между направлением на расчетную точку и нормалью к рабочей поверхности; Кз – коэффициент запаса.
Если полученное значение освещенности в расчетной точке не соответствует требуемому, то пропорционально требуемой освещенности увеличивают или уменьшают значение F и по полученному значению светового потока подбирают соответствующую лампу. Если лампа найденной мощности не может быть установлена в светильнике, то необходимо либо изменить тип светильника, либо их расстановку и высоту подвеса.
Условия задач
Задача 6 Определить коэффициент отражения r и среднюю освещенность Е (лк) стены площадью S (м2); дать оценку фона (светлый, средний, темный). Световой поток F (лм) отражается - Fотр (лм).
| Пара метры | Варианты исходных данных | ||||||||||||||
| S, м2 | |||||||||||||||
| F, лм | |||||||||||||||
| Fотр, лм | |||||||||||||||
| Пара метры | Варианты исходных данных | ||||||||||||||
| S, м2 | |||||||||||||||
| F, лм | |||||||||||||||
| Fотр, лм |
Задача 7 Найдите минимальное и максимальное значение освещенности рабочей поверхности, если коэффициент пульсаций освещенности равен Кп (%), а среднее значение освещенности Еср (лк).
| Пара метры | Варианты исходных данных | ||||||||||||||
| Кп % | |||||||||||||||
| Еср, лк | |||||||||||||||
| Пара метры | Варианты исходных данных | ||||||||||||||
| Кп , % | |||||||||||||||
| Еср, лк |
Задача 8.В производственном помещении площадью S (м2), со средним выделением пыли, минимальная освещенность по нормам составляетЕ (лк). Освещение осуществляется светильникам прямого света. Напряжение сети 220 (В). Мощность применяемых ламп Wл (Вт). Определить мощность осветительной установки W (Вт) и число ламп N, необходимое для создания общего равномерного освещения. Расчет произвести методом определения удельной мощности. Еср принять равным 4,15 лк, коэффициент запаса Кз указан в исходных данных.
| Пара метры | Варианты исходных данных | ||||||||||||||
| S, м2 | |||||||||||||||
| E, лк | |||||||||||||||
| Wл, Вт | |||||||||||||||
| Kз | 1,1 | 1,2 | 1,4 | 1,5 | 1,2 | 1,4 | 1,2 | 1,3 | 1,1 | 1,4 | 1,2 | 1,3 | 1,1 | 1,4 | 1,2 |
| Пара метры | Варианты исходных данных | ||||||||||||||
| S, м2 | |||||||||||||||
| E, лк | |||||||||||||||
| Wл, Вт | |||||||||||||||
| Kз | 1,3 | 1,1 | 1,4 | 1,2 | 1,3 | 1,1 | 1,4 | 1,2 | 1,3 | 1,5 | 1,4 | 1,2 | 1,3 | 1,1 | 1,4 |
Задача 9. Найдите освещенностьЕ(лк) горизонтальной рабочей поверхности, которая создается двумя светильниками, подвешенными на высоте Н (м) от уровня пола так, что свет от них падает на поверхность под углом a к нормали, если известно, что сила света, испускаемого каждым из светильников в этом направлении, I (кд). Коэффициент запаса Кз =1,3. Высота рабочей поверхности – 0,8 м.
| Пара метры | Варианты исходных данных | ||||||||||||||
| I, кд | |||||||||||||||
| Н, м | 2,8 | 3,5 | 4,0 | 3,2 | 2,5 | 3,8 | 4,2 | 2,7 | 3,7 | 3,5 | 4,2 | 3,0 | 2,8 | 4,2 | |
| a, град | |||||||||||||||
| Пара метры | Варианты исходных данных | ||||||||||||||
| I, кд | |||||||||||||||
| Н, м | 4,0 | 3,5 | 2,5 | 3,7 | 4,5 | 2,8 | 2,5 | 3,1 | 4,0 | 3,2 | 4,2 | 3,6 | 3,4 | 3,0 | 3,5 |
| a, град |
Задача 10. Рассчитать общее искусственное освещение (определить количество светильников) для помещения, размерами L´В. используя метод светового потока. Помещение характеризуется незначительными пылевыделениями. Норма освещенности для работ, выполняемых в помещенииЕ (лк). Для освещения используются газоразрядные люминесцентные лампы ЛБ, мощностью 40 Вт, в светильниках ПВЛМ-2 с двумя лампами, создающими световой поток F=3980 лм, с коэффициентом использования светового потока равным h = 0,85. Определить число светильников в каждом ряду и полную длину всех светильников ряда, приняв минимальное число рядов светильников. Длина светильника l = 1,2 м. Расстояние между светильниками в ряду 0,3 м.
| Пара метры | Варианты исходных данных | ||||||||||||||
| Е, лк | |||||||||||||||
| L, м | |||||||||||||||
| B, м | |||||||||||||||
| Пара метры | Варианты исходных данных | ||||||||||||||
| Е, лк | |||||||||||||||
| L, м | |||||||||||||||
| B, м |
Контрольные вопросы
1. Каково социально-гигиеническое значение рационального освещения помещения?
2. Назовите виды производственного освещения.
3. Назовите единицы измерения уровня освещенности и коэффициента пульсации.
4. Какие требования предъявляются к естественному и искусственному освещению в компьютерном классе?
5. Определение какого параметра является основной задачей расчета освещения при использовании искусственного света?
6. Раскройте понятия: световой поток, сила света, освещенность, яркость.
7. Раскройте понятия: общее и комбинированное освещение. Приведите примеры.
8. Лампы накаливания и газоразрядные лампы; положительные и отрицательные стороны.
9. Пульсации освещенности и причины стробоскопического эффекта.
10. Что такое коэффициент пульсации? Как осуществляется измерение коэффициента пульсации? Способы снижения коэффициента пульсации.
11. Определение какого параметра является основной задачей расчета освещения при использовании естественного света?