II. экспериментальная часть

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

_______________

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЗРИТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ

Методические указания к лабораторной работе № 1

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

ПЕНЗА 2013*

__________________________________________________

*Переиздание МУ от 2011 г.

УДК 658.382.3

ИБ 62

В работе изложены принципы нормирования производственного освещения, приведены методики оценки условий зрительной работы, рассмотрены основные вопросы гигиены зрения. Приведены способы рационализации зрительных условий труда и повышения зрительной работоспособности.

Методические указания разработаны на кафедре «Экология и безопасность жизнедеятельности» Пензенского государственного университета и предназначены студентам всех специальностей и форм обучения.

Составитель: И. П. Ястребова

Научный редактор Н.Н, Вершинин, заведующий кафедрой «Экология и безопасность жизнедеятельности», доктор технических наук, профессор

Рецензент: В.А. Казаков, заведующий кафедрой «Защита в чрезвычайных ситуациях» РГУИТиП, доктор технических наук, профессор

Методические указания

к лабораторной работе № 1

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Исследование УСЛОВИЙ ЗРИТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

В производственном помещении

Цель работы – ознакомить студентов с нормированием производственного освещения, с приборами и методами определения освещенности на рабочих местах, обучить способам рационализации зрительных условий труда и повышения зрительной работоспособности.

I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

До 90 % информации об окружающем нас мире мы получаем через органы зрения, поэтому чрезвычайно важно сохранять здоровое зрение в течение всей жизни. Эффективное использование света с помощью достижений современной светотехники способствует снижению травматизма и сохранению здоровья людей.

В зависимости от источника света производственное освещение может быть:

- естественным, создаваемым непосредственно солнцем и диффузным светом небесного излучения;

- искусственным, осуществляемым электрическими лампами накаливания и газоразрядными источниками света – люминесцентными лампами, ртутными лампами высокого давления, металлогалогенными лампами общего назначения, натриевыми, ксеноновыми и др.;

- совмещенным, обеспечивающим необходимый уровень освещенности одновременно за счет искусственного и естественного света.

Для количественной оценки искусственного света используются следующие светотехнические характеристики:

- световой поток (Ф, люмен, лм) – это мощность лучистой энергии, которая оценивается по световому ощущению, производимому на глаз человека.

Все источники света, и осветительные приборы также, излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому вводится величина пространственной плотности светового потока:

- сила света (I, кандела, кд):

,

где – телесный угол, в котором распределен световой поток.

- освещенность (Е, люкс, лк) – поверхностная плотность светового потока. Световой поток, падающий на какую-либо поверхность, освещает ее. Об интенсивности освещения поверхности судят по плотности распределения по ней светового потока:

,

где S – освещаемая площадь;

- яркость освещаемой поверхности (L, кд/м² ) – поверхностно-пространственная плотность светового потока, отраженного от поверхности:

,

где – коэффициент отражения, характеризующий способность поверхности отражать падающий на нее световой поток.

Кроме перечисленных характеристик существует ряд других (яркость светящейся поверхности, удельная сила света, светлость и др.).

Нормативным документом, регламентирующим производственное освещение, являются Строительные нормы и правила (СНиП 23-05-95).

Для искусственного освещения они устанавливают значение минимальной освещенности на рабочей поверхности в зависимости от следующих факторов:

- характеристики или разряда зрительной работы, зависящих от наименьших размеров объекта различения (например, при работе с приборами – толщина линии градуировки шкалы, при чертежных работах – толщина самой тонкой линии на чертеже);

- контраста объекта различения с фоном (К), представляющего отношение абсолютной величины разности между яркостями объекта и фона к большей по значению яркости:

при или при ,

где L_О , L_Ф– соответственно яркость объекта и яркость фона.

Так как , то или, ,

где , – соответственно коэффициенты отражения фона и объекта.

Контраст объекта различения с фоном считается:

- большим при К > 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости);

- средним – при (объект и фон заметно отличаются по яркости);

- малым – при К < 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости);

- характеристики фона (степени светлости), зависящей от величины коэффициента отражения. Фон считается светлым, если коэффициент отражения поверхности больше 0,4; средним – коэффициент отражения от 0,2 до 0,4; темным – коэффициент отражения менее 0,2. Значения коэффициентов отражения приведены в табл. П.1;

- системы освещения (для искусственного вида освещения), которая может быть двух видов: общая и комбинированная, когда к общей системе добавляется местное освещение, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочую поверхность. Общее освещение – это освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к оборудованию (общее локализованное освещение);

- слепящей блесткости – это блесткость, нарушающая видимость объектов, снижающая контраст между наблюдаемым объектом и фоном. Критерием оценки слепящего действия осветительной установки является показатель ослепленности (Р, отн.ед.). Ослепленность – это изменение видимости или контрастной чувствительности при наличии блестких источников в поле зрения;

- коэффициента пульсации освещенности (К_п, %), характеризуется изменением светового потока разрядных источников света во времени с частотой 100 Гц при питании током промышленной частоты.

Естественное освещение, как правило, предусматривается во всех помещениях с постоянным пребыванием людей. Из-за крайней переменчивости природного освещения не только в течение суток, но даже в течение коротких промежутков времени для нормирования и расчета естественного освещения помещений принята относительная величина, называемая коэффициентом естественной освещенности (КЕО), значение которого равно отношению естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке помещения светом неба, к соответствующему ему значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой полностью открытым небосводом. КЕО выражается в процентах

Значения КЕО_НОРМ. определяют по СНиП 23-05-95 (табл. П.2) с учетом следующих факторов:

- характеристики или разряда зрительной работы (подробнее см. искусственное освещение);

- системы освещения.

Различают боковую систему естественного вида освещения, осуществляемую через световые проемы в наружных стенах помещения; верхнюю – обеспечиваемую через потолочные световые проемы (покрытия, зенитные купола, фонари и т.п.); комбинированную (боковая и верхняя системы одновременно).

При одностороннем боковом естественном освещении нормируется минимальное значение КЕОв точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности, на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов.

При двухстороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке посредине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза и условной рабочей поверхности.

При верхнем или комбинированном естественном освещении нормируется среднее значение КЕОв точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности.

При нормировании естественного освещения учитываются ресурсы светового климата, которые определяются следующим образом: вся территория РФ разбита на пять групп административных районов, для каждой из которых в СНиП 23-05-95 (табл.П.3) устанавливается значение коэффициента светового климата.

Нормированные значения КЕО е_N для зданий, расположенных в различных группах (табл. П.4.), следует определять по формуле

,

где е_н – значение КЕО по табл. П.2; m_N – коэффициент светового климата по табл. П.3;

Характерный разрез помещения – это поперечный разрез по середине помещения, плоскость которого перпендикулярна к плоскости остекления световых проемов (при боковом освещении). В разрез помещения должны попадать участки с наибольшим количеством рабочих мест, а также точки рабочей зоны, наиболее удаленные от световых проёмов.

Совмещенное освещение помещений производственных зданий следует предусматривать:

а) для производственных помещений, в которых выполняются работы I, II и III разрядов по СНиП 23-05-95;

б) в случаях, когда требования технологии или климата в месте строительства объёмно-планировочными решениями не позволяют обеспечить нормированные значения КЕО;

в) в соответствии с нормативными документами по строительному проектированию зданий и сооружений.

Для количественной оценки совмещенного освещения и установления нормированного значения используются те же характеристики, что и при естественном освещении. Подробнее см.раздел «Естественное освещение» СНиП 23-05-95.

II. экспериментальная часть

Устройство люксметра и правила работы с ним

Принцип действия прибора основан на явлении фотоэлектрического эффекта. Прибор магнитоэлектрической системы (Р) имеет 2 шкалы: «0-100» и «0-30». На шкалах точками отмечено начало диапазона измерений: на шкале 0-100 точка находится над отметкой 17 (17-100), а на шкале 0-30 – над отметкой 5 (5-30).

На боковой стенке прибора расположена вилка для присоединения селенового фотоэлемента. Селеновый фотоэлемент находится в пластмассовом корпусе и присоединяется к прибору шнуром с розеткой.

Для уменьшения косинусной погрешности, зависящей от угла падения света, применяется насадка на фотоэлемент, состоящая из непрозрачного пластмассового кольца и светофильтра, изготовленного из белой светорассеивающей пластмассы и выполненного в виде полусферы. Насадка обозначена буквой К (на внутренней стороне) и применяется совместно с одной из трех насадок, имеющих обозначения М(10), Р(100), Т(1000), нанесенные на их внутренней стороне. Буква указывает условное обозначение насадки, а цифра в скобках – коэффициент ослабления. Назначение насадок – расширение диапазона измерений.

При измерении установить измеритель люксметра в горизонтальное положение. Если при отключенном фотоэлементе стрелка прибора не находится на «0», с помощью корректора установить стрелку прибора на нулевое деление. При измерении освещенности фотоэлемент с одной из насадок установить горизонтально на рабочем месте. Отсчет по измерителю производится на некотором расстоянии от фотоэлемента, чтобы тень от экспериментатора не падала на фотоэлемент.

Схема электрическая принципиальная люксметра Ю-116:

В – селеновый фотоэлемент; Р – прибор магнитоэлектрической
системы; (RI – R4) – резисторы; S – переключатель пределов измерения; Х1, Х2 – розетка и вилка селенового фотоэлемента и прибора Р.

С целью ускорения поиска диапазона измерений последовательно установить насадки К-Т, К-Р, К-М и при каждой насадке вначале нажать правую кнопку, а затем – левую. Необходимо таких показаний прибора, чтобы стрелка откланялась как можно ближе к центру шкалы.

Принцип оценки значения измеряемой освещенности состоит в следующем: показания прибора в делениях по соответствующей шкале (17-100 лк или 5-30 лк) умножают на значение коэффициента ослабления насадки. Если при насадках К-М и нажатой левой кнопке стрелка не доходит до 5 делений по шкале 0-30, измерение производить без насадок, т.е. открытым фотоэлементом.

По окончании измерения:

1. Отсоединить фотоэлемент от измерителя люксметра;

2. Надеть на фотоэлемент насадку Т;

3. Уложить фотоэлемент в крышку футляра.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

Вариант 1

Изучить принцип нормирования производственного освещения (см. табл. П.2). Для заданного преподавателем вида зрительной работы определить нормированное значение освещенности или КЕО в зависимости от вида освещения (искусственное, совмещенное, естественное). Используя прибор люксметр Ю-116, проверить соответствие фактического и нормированного значений для конкретных условий. На основании полученных данных заполнить табл. П.5. В случае несоответствия фактического и нормированного значений дать рекомендации по улучшению зрительных условий труда. При измерении освещенности в помещениях, освещаемых люминесцентными лампами, показания люксметра надо умножать на коэффициент k₁=1,17(для ламп марки ЛБ), для ламп дневного света (ЛД) k₁=0,99.

Вариант 2

С помощью прибора люксметр Ю-116 исследовать характер изменения КЕО в лаборатории, для чего измерить освещенность на расстоянии 1, 2, ..., 6 м от окна в плоскости характерного разреза. При этом пластину фотоэлемента люксметра держать параллельно полу, обращенной вверх, на уровне высоты стола (h = 0,8 м от пола). Одновременно измерить наружную освещенность. Для каждой из контрольных точек подсчитать КЕО. Полученные данные свести в табл. П.6 и, используя их, построить график зависимости КЕО=¦(x). На основании изучения принципов нормирования освещенности (табл. П.2) и данных эксперимента заполнить табл. П.5.

Вариант 3

Для заданного преподавателем вида зрительной работы и конкретного рабочего места построить в прямоугольной системе координат кривые, отражающие изменение освещенности на рабочей плоскости, для чего произвести измерение с помощью люксметра Ю-116 значения освещенности в контрольных точках в соответствии с табл. П.7. Построить график Е_const = f(x,y). Проверить соответствие фактической освещенности (см. табл. П.7) нормированному значению (см. табл. П.2). Дать оценку неравномерности освещения путем определения отношения . На основании изученного материала и экспериментальных данных заполнить табл. П.5.

Вариант 4

Положить белый образец (лист ватмана) на стол. Установить фотоэлемент люксметра Ю-116 на штативе светочувствительной стороной к образцу. Включить светильник местного освещения и, меняя высоту подвеса фотоэлемента, получить от образца белого цвета отраженную освещенность 200 – 300 лк. Не изменяя положения светильника и фотоэлемента, заменять белый образец поочередно образцами других цветов (других длин волн), измеряя при этом освещенность от поверхности. Данные эксперимента свести в табл. П.8, на основании которой построить график E = f(l), выделяя область наибольших значений освещенности. Определить, при какой цветности поверхности освещение соответствует норме освещенности (см. табл. П.2) для заданного преподавателем вида зрительной работы. На основании теоретического и экспериментального материала заполнить табл. П.5.

Вариант 5

Исследовать искусственное освещение лаборатории в следующем порядке:

а) определить систему искусственного освещения, вид источника света и тип светильника;

б) определить коэффициент отражения фона на задаваемых преподавателем рабочих местах, пользуясь формулой

,

где Е_пад– освещенность рабочей поверхности, при измерении которой фотоэлемент люксметра Ю-116 должен быть обращен вверх; Е_отр– отраженный от рабочей поверхности свет – соответствует измерению при максимальном отклонении стрелки люксметра.

При измерении Е_отр фотоэлемент люксметра должен быть обращен в сторону рабочей поверхности. Постепенно поднимая фотоэлемент вверх, получить максимальное отклонение стрелки прибора;

в) измерить освещенность рабочего места с максимальным значением r_фпри различной высоте подвеса светильника местного освещения (h =0,5; 0,6; 0,7; 0,8м). Заполнить табл. П.9. По нормам табл. П.2 определить, какие работы можно производить при различной высоте подвеса светильника. Построить график , заполнить табл. П.5.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Принципиальную схему прибора Ю-116.

3. Запись одного из вариантов опыта по указанию
преподавателя.

4. Расчетную часть. Графики.

5. Результаты измерений и расчетов, сведенные в табл. П.8.

6. Выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Перечислить основные характеристики света.

2. Перечислить виды производственного освещения и источники света.

3. Назвать системы естественного и искусственного освещения. Дать их краткую характеристику.

4. По какому принципу составлены нормы искусственного освещения СНиП 23-05-95?

5. Назначение и устройство люксметра Ю-116.

6. Собеседование по экспериментальной части задания.

Список литературы

1. Справочная книга по светотехнике./ под ред. Ю.Б. Айзенберга. – М.: Энергоатомиздат, 2006.

2. СНиП 23-05-95, Естественное и искусственное освещения. М.,1995.

3. Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники. Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989.

4. Кнорринг Г.М. Проектирование осветительных установок. Л.: Энергия, 1973.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П.1