Розрахунок штучного освітлення виробничого приміщення
Мета завдання – ознайомитися з основними вимогами до виробничого освітлення, з принципами нормування і розрахунку штучного освітлення виробничих приміщень.
Вказівки до виконання завдання
Уважно ознайомитися з теоретичною частиною завдання і прикладом його виконання.
Вибрати вихідні дані з таблиці варіантів (табл 2.1).
Визначити необхідну кількість світильників з лампами розжарювання і загальну потужність електроенергії яка потрібна для живлення освітлювальної установки.
Теж саме визначити для світильників з люмінесцентними лампами.
Визначити економію електроенергії в квт-год за рік за рахунок використання люмінесцентних ламп.
Теоретична частина
Серед факторів зовнішнього середовища, що впливають на організм людини в процесі праці, світло займає одне з перших місць, оскільки 90% всієї інформації про довкілля людина одержує через органи зору.
При поганому освітленні людина швидко втомлюється, працює менш продуктивно, зростає потенціальна небезпека помилкових дій і нещасних випадків. До 5% виробничих травм можна пояснити недостатнім освітленням,, а в 20% воно сприяло виникненню травм. Погане освітлення може призвести до професійних захворювань органів зору.
Освітлення виробничих приміщень характеризується кількісними та якісними показниками. До основних кількісних показників відносяться: світловий потік, сила світла, яскравість і освітленість.
До основних якісних показників зорових умов роботи можна віднести: фон, контраст між об’єктом і фоном, видимість.
Для створення сприятливих умов зорової роботи виробниче освітлення повинно відповідати наступним вимогам:
1. Створювати на робочій поверхні освітленість, що відповідає характеру зорової роботи і не є нижчою за встановлені норми;
2.Не повинно чинити засліплюючої дії як від самих джерел освітлення, так і від інших предметів, що знаходяться в полі зору;
3.Забезпечити достатню рівномірність та постійність рівня освітленості у виробничих приміщеннях, щоб уникнути частої переадаптації органів зору;
4.Не створювати на робочій поверхні різких та глибоких тіней (особливо рухомих);
5.Повинен бути достатній для розрізнення деталей контраст поверхонь, що освітлюються;
6.Не створювати небезпечних та шкідливих виробничих факторів (шум, ураження струмом, пожежо- та вибухонебезпеки, теплові випромінювання, тощо);
7.Повинно бути надійним і простим в експлуатації, економічним та естетичним.
Залежно від джерел світла виробниче освітлення може бути: природним, штучним та суміщеним (рис.2.1), при якому недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним.
Природне освітлення поділяється на бокове, верхнє і комбіноване, при якому поєднуються верхнє та бокове освітлення.
Штучне освітлення може бути загальним та комбінованим. Загальне освітлення поділяється на: загальне рівномірне і загальне локалізоване.
Комбіноване освітлення складається із загального та місцевого.
|
Рис. 2.1. Класифікація видів виробничого освітлення
За функціональним призначенням штучне освітлення поділяється на робоче, аварійне, евакуаційне, охоронне, чергове.
Природне освітлення, як правило, передбачається у всіх приміщеннях з постійним перебуванням людей. Для нормування та розрахунку природного освітлення приміщень використовують відносний показник – коефіцієнт природного освітлення (КПО). Нормовані значення КПО визначаються відповідно до ДБН В 2.5-28-2006. Інженерне обладнання будинків і споруд. Природне і штучне освітлення.
Штучне освітлення передбачається у всіх виробничих та побутових приміщеннях для компенсації нестачі природного світла та для освітлення приміщень у темний період доби.
Величина штучної освітленості (абсолютне її значення) нормується залежно від характеристики зорової роботи, тобто найменшого лінійного розміру об’єкта розпізнавання, контрасту між об’єктом розпізнавання і фоном, типу системи освітлення і джерел світла.
В ДБН В 2.5-28-2006 приведено вісім розрядів зорової роботи. Найбільша нормована освітленість складає 5000 лк, а найменша – 30 лк.
В якості джерел штучного освітлення використовують лампи розжарювання та газорозрядні лампи.
Лампи розжарювання відносяться до теплових джерел світла. Поряд з деякими перевагами їм притаманні і суттєві недоліки: низька світлова віддача, малий термін експлуатації, висока температура нагрівання, що робить їх пожежонебезпечними.
Газорозрядні лампи випромінюють світло оптичного діапазону спектру внаслідок електричного розряду в середовищі інертних газів і парів металів та явища люмінесценції.
Основною перевагою газорозрядних ламп є їх економічність.
Газорозрядні лампи бувають низького та високого тиску. Газорозрядні лампи низького тиску, що називаються люмінесцентними, застосовуються для освітлення приміщень (виробничих і побутових).
Газорозрядні лампи високого тиску застосовуються в умовах, коли необхідна висока світлова віддача, компактність джерел світла і стійкість до умов зовнішнього середовища. Найчастіше використовують металогалогенні, дугові ртутні та натрієві лампи.
До основних характеристик джерел штучного освітлення відносять: напругу живлення, В; потужність лампи, Вт; світловий потік, лм; світлову віддачу, лм/Вт; термін експлуатації, год.; спектральний склад світла.
Одним з основних питань проектування штучного освітлення виробничого приміщення є вибір світильника.
Від правильного вирішення цього питання залежить не лише якість та економічність, але й надійність та безпека роботи освітлювальної установки.
Світильник – це світловий прилад, що складається із джерела світла (лампи) та освітлювальної арматури.
Основними світлотехнічними характеристиками світильників є: світлорозподілення, крива сили світла, коефіцієнт корисної дії, захисний кут.
Для вимірювання освітленості приміщень необхідно використовувати спеціальний прилад, який називається люксметром ( рис. 2.2).
Рисунок 2.2 – Прилад «люксметр»
Для розрахунку штучного освітлення використовують, в основному, три методи: світлового потоку (коефіцієнту використання), точковий та питомої потужності.
Метод світлового потоку призначений для розрахунку загального рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь. Цей метод дозволяє врахувати як прямий світловий потік, так і відбитий від стін та стелі.
Світловий потік ламп визначають за формулою:
(2.1)
- площа освітлюваного приміщення, м2;
- коефіцієнт запасу, що враховує зниження освітленості в результаті забруднення та старіння ламп ( = 1,3 – для ламп розжарювання; 1,5 – для газорозрядних ламп);
- коефіцієнт нерівномірності освітлення ( = 1,1¸1,15);
- кількість світильників;
- кількість ламп в світильнику;
- коефіцієнт використання світлового потоку.
Коефіцієнт визначається за світлотехнічними таблицями залежно від показника приміщення і, коефіцієнтів відбиття стін та стелі.
Показник і знаходиться за формулою:
і = 
(2.2)
де 
і - довжина і ширина приміщення, м;
- висота світильника над робочою поверхнею, м.
Визначивши світловий потік лампи в світильнику 
, за таблицею вибирають найближчу стандартну лампу і визначають електричну потужність всієї освітлювальної установки.
Точковий метод призначений для розрахунку локалізованого та комбінованого освітлення, а також освітлення похилих площин.
Метод питомої потужності застосовують лише при наближених розрахунках.
Приклад виконання завдання
Задача
Завдання:
Розрахувати систему загального рівномірного освітлення для виробничого приміщення. 
а) з лампами розжарювання, встановленими в світильники (по 1 шт. в світильник);
б) з люмінесцентними лампами, встановленими по 2 шт. в світильник.
Визначити загальну потужність електроенергії для живлення систем освітлення з лампами розжарювання і з люмінесцентними лампами.
Визначити економію енергії в квт-год. за рік за рахунок використання люмінесцентних ламп. Виконати розрахунок за вихідними даними (згідно з варіантом табл.2.1):
1 довжина приміщення 
;
2 ширина приміщення 
;
3 нормована освітленість 
;
4 коефіцієнт відбиття: стелі 
% та стін 
%;
5 тип світильника з лампами розжарювання – “універсаль”;
6 висота підвісу світильників над робочою поверхнею 
(однакова для всіх варіантів);
7 режим роботи освітлювальної установки за рік – 260 робочих днів, по 10 годин на день, всього:
260´10=2600 годин/рік, (однаково для всіх варіантів).
Рішення завдання
1 Визначаємо орієнтовну кількість світильників:
Рівномірність освітлення досягається при співвідношенні відстані між світильниками 
і висоти їх підвісу :
Необхідна кількість світильників становить:
(2.3)
2 Визначаємо показник приміщення 
(2.4)
3Визначаємо мінімально необхідну величину світлового потоку лампи розжарювання при її використанні в світильнику типу “Універсаль”:
(2.5)
За табл.2.2 знаходимо коефіцієнт використання світлового потоку для світильника типу “Універсаль” при 
, %, %, 
За табл. 2.3 вибираємо лампу розжарювання потужністю 
з світловим потоком 4600 лм > 3914 лм.
Загальна потужність електроенергії, яка повинна підводитися до системи освітлення становитиме:
(2.6)
Визначаємо світловий потік для люмінесцентної лампи, якщо освітлювальна установка буде виконана з світильників з люмінесцентними лампами (по 2 лампи на 1 світильник):
(2.7)
Коефіцієнт використання знаходимо за табл. 2.2, при , %, %; для світильника з люмінесцентними лампами, 
.
За табл. 2.4 вибираємо люмінесцентну лампу потужністю 
, з світловим потоком 2500 лм > 2217 лм.
Загальна потужність в разі використання люмінесцентних ламп становитиме:
(2.8)
Економія електроенергії за рік при використанні люмінесцентних ламп становитиме: 260 дн´10 год´(3 кВт-0,8 кВт)=5720 кВт-год/рік,
де 260 – число робочих днів за рік;
10 год – зміна в темний час доби.
Література:[1]; [21-31].
Таблиця 2.1-Варіанти вихідних даних до завдання
| Вар | Приміщення | Нормована освітленість,  | Коефіцієнт відбиття | Тип світильника з лампами розжарю вання | ||
Довжина,  | Ширина,  | Стелі,  % | Стін,  % | |||
| глибоковипромінювач | ||||||
| Продовження табл.2.1 | ||||||
| універсаль | ||||||
| люцетта | ||||||
Таблиця 2.2-Коефіцієнти використання світлового потоку η, %
| Інде кс при міщ. і | Світильники | |||||||||||
| з лампами розжарювання | з люмінісцент-ними лампами | |||||||||||
| глибоковипромінювач | універсаль | люцетта | ||||||||||
| при коефіцієнті відбиття Р стелі /Р стін, % | ||||||||||||
| 0,5 | ||||||||||||
| 0,6 | ||||||||||||
| 0,7 | ||||||||||||
| 0,8 | ||||||||||||
| 0,9 | ||||||||||||
| 1,0 | ||||||||||||
| 1,1 | ||||||||||||
| 1,25 | ||||||||||||
| 1,5 | ||||||||||||
| 1,75 | ||||||||||||
| Продовження таблиці 2.2 | ||||||||||||
| 2,0 | ||||||||||||
| 2,25 | ||||||||||||
| 3,0 | ||||||||||||
| 3,5 | ||||||||||||
| 4.0 | ||||||||||||
| 5,0 |
Таблиця 2.3-Світлові і електротехнічні характеристики деяких ламп розжарювання загального призначення напругою живлення 220 В
| Тип лампи | Номінальні величини | |
| потужність, Вт | світловий потік, лм | |
| В 220-15 | ||
| В 220-25 | ||
| БК+220-40 | ||
| БК+220-60 | ||
| БК+220-100 | ||
| Б +220-150 | ||
| Б 220-200 | ||
| Г 220-300 | ||
| Г 220-500 | ||
| Г 220-750 | ||
| Г 220-1000 | ||
| Г 220-1500 |
Таблиця 2.4-Світлові і електротехнічні характеристики деяких люмінесцентних ламп денного світла (ЛД)
| Тип лампи | Номінальні величини | Довжина лампи, м | |
| потужність, Вт | світловий потік, лм | ||
| ЛД 15-4 | 0,6 | ||
| ЛД 20-4 | 0,6 | ||
| ЛД 39-4 | 0,9 | ||
| ЛД 40-4 | 1,2 | ||
| ЛД 65-4 | 1,2 | ||
| ЛД 80-4 | 1,5 |
Розділ 3Техніка безпеки (ТБ)