Тип освітленості. Нормування та розрахунок природної та штучної освітленості

Освітлення робочої зони і робочих місць може бути природним і штучним.

Природне освітлення:

- бічне - здійснюється через світлові прорізи у стінах;

- верхнє - через світлові ліхтарі в дахах, а також прорізи в місцях перепадів висот суміжних прольотів будинку;

- комбіноване - через прорізи для бічного і верхнього освітлення. Штучне електричне освітлення виробничих ділянок і будинків може бути: загальним і комбінованим.

Загальне освітлення - це освітлення для створення мінімально необхідної освітленості у виробничому приміщенні.

Воно може бути як рівномірним (при симетричному розташуванні світильників), так і посиленим на окремих ділянках виробничого приміщення за рахунок локалізованого розташування світильників. Загальне освітлення застосовують у приміщеннях, де умови роботи потребують освітленості не більше 50лк і де застосування місцевого освітлення пов'язане з технічними труднощами.

Комбіноване освітлення застосовується для створення досить високих рівнів освітленості на робочих поверхнях завдяки одночасному використанню систем загального і місцевого освітлення.

Місцеве освітлення поділяється на стаціонарне і переносне. Використання тільки місцевого освітлення за умов промислових підприємств не допускається внаслідок того, що велика різниця в освітленості робочих місць і навколишнього середовища спричинює виникнення нещасних випадків і зниження продуктивності праці.

Переносне місцеве освітлення дозволяється тільки при проведенні разових і періодичних робіт.

Штучне електричне освітлення розподіляють на:

- робоче, що забезпечує нормовану освітленість робочих місць за звичайних умов виробництва;

- аварійне, призначене для продовження виробничих процесів чи евакуації людей під час вимикання основного робочого освітлення. Воно повинно створювати освітленість не менш 5 % від нормованого робочого освітлення;

- ремонтне, призначене для огляду і ремонту у важкодоступних місцях. Для цього використовують мережі напругою 12 і 36 В;

- охоронне і чергове, для яких підключають, за звичай, частину світильників робочого чи аварійного освітлення.

Для штучного освітлення використовуються лампи розжарювання та люмінесцентні лампи низького і високого тисків. Лампи розжарювання працюють за рахунок нагрівання електричним струмом до 2500-3000 °С вольфрамової нитки. Для того, щоб нитка не перегоряла швидко (через розпилення), у колбі лампи малої потужності створюють вакуум; лампи великої потужності наповнюють нейтральним газом - аргоном чи азотом, новітні типи ламп - криптоном чи ксеноном.

У ламп розжарювання строк служби не перевищує 1000 год.

Енергія, що використовується на світло у цих лампах, не перевищує 3-5 % від споживаної енергії.

Штучне освітлення, нормування та розрахунок

Штучне освітлення поділяється в залежності від призначення на робоче, аварійне, евакуаційне та охоронне. Розрізняють такі системи штучного освітлення: загальне, місцеве та комбіноване.

Система загального освітлення призначена для освітлення всього приміщення, вона може бути рівномірною та локалізованою. Загальне рівномірне освітлення встановлюють у цехах, де виконуються однотипні роботи невисокої точності по усій площі приміщення при великій щільності робочих місць. Загальне локалізоване освітлення встановлюють на поточних лініях, при виконанні робіт, різноманітних за характером, на певних робочих місцях, при наявності стаціонарного затемнюючого обладнання, та якщо треба створити спрямованість світлового потоку.

Місцеве освітлення призначається для освітлення тільки робочих поверхонь, воно може бути стаціонарним (наприклад, для контролю за якістю продукції на поточних лініях) та переносним (для тимчасового збільшення освітленості окремих місць або зміни напрямку світлового потоку при огляді, контролі параметрів, ремонті).

Світильники місцевого освітлення повинні бути зручними у користуванні, а, головне, безпечними при експлуатації.

Категорично забороняється застосовувати лише місцеве освітлення, оскільки воно створює значну нерівномірність освітленості, яка підвищує втомленість зору та призводить до розладу нервової системи. Таке освітлення на виробництві є допоміжним до загального. Комбіноване освітлення складається з загального та місцевого. Його передбачають для робіт І—VIII розрядів точності за зоровими параметрами, та коли необхідно створити концентроване освітлення без утворення різких тіней.

Джерела світла

Головними джерелами світла для промислового освітлення є лампи розжарювання та газорозрядні лампи різноманітних типів. Кожен із типів ламп має свої недоліки та переваги. Лампи розжарювання (ЛР) належать до джерел світла теплового випромінювання, їх світлова віддача складає 10... 15 лм/Вт. Вони створюють безперервний спектр випромінювання, який найбільш багатий жовтими та червоними (тобто інфрачервоними) променями та бідніший у зоні синіх та зелених спектрів випромінювання, ніж спектр природнього світла неба, що погіршує розрізнення кольорів. У цих ламп низький коефіцієнт корисної дії, малий термін служби (до 1000 годин), висока температура на поверхні колби (250...300 °С). Водночас вони мають деякі переваги: широкий діапазон потужностей і типів, порівняно з газорозрядними лампами, незалежність експлуатації від навколишнього середовища (вологості, запиленості і т. д.), простота світильників та компактність.

На підприємствах для освітлення застосовують різноманітні види ламп розжарювання: вакуумні (В), газонаповнені (Г), газо-наповнені біоспіральні (Б) та ін.

Газорозрядні лампи (люмінесцентні, ртутні, високого тиску дугові типу ДРЛ та ін.) випромінюють світло, близьке до природного,

12. Освітлення виробничих приміщень 1 "73

Поверхня колби цих ламп холодна, вони більш економні, дозволяють створювати високу освітленість. Такі лампи випускаються в асортименті. За спектром їх випромінювання передача кольорів має велике значення для промисловості, оскільки дає можливість визначити дійсну якість продукції, здійснювати контроль сировини, напівфабрикатів та готових виробів. Люмінесцентні лампи в 2,5...З рази економніші від ламп розжарювання, працюють протягом 5-Ю тис. годин, їх світловіддача становить З0...80лм/Вт.

Недоліки освітлювальних установок із газорозрядними лампами (пульсація світлового потоку, осліплююча дія, шум дроселів, великі первинні витрати на закупівлю та монтаж) компенсуються їх економністю в процесі тривалої експлуатації, а також їх незамінністю при необхідності виконання робіт із розрізненням кольорів. Пульсація світлового потоку газорозрядних ламп не сприймається оком, але небажана, оскільки є причиною виникнення стробоскопічного ефекту. В пульсуючому світлі виникає викривлення зорового сприйняття стану рухомих та обертальних об'єктів, а це вже є небезпечним фактором. Ослаблення пульсації досягається підключенням паралельно працюючих ламп на різні фази трифазної мережі або застосуванням високочастотного постачання освітлювальної установки.

Засліплювання змінює сприйняття спектрального складу світлового випромінення. Тому захист від блискучості таких світильників обов'язковий. Не дозволяється застосовувати відкриті газорозрядні лампи.

Зараз виготовляють такі види газорозрядних ламп, які розрізняються за спектром: лампи денного світла (ЛД) мають блакитний колір, за спектром випромінювання вони близькі до розсіяного світла чистого неба; лампи денного світла з покращеною передачею кольорів (ЛДЦ), вони близькі до ламп ЛД, але мають кращу передачу кольорів теплих відтінків, у тому числі зовнішнього вигляду людини; люмінесцентні лампи типу ЛЄ найбільш близькі до спектру природного сонячного світла; лампи білого кольору ЛБ дають випромінення з меншим вмістом синьо-фіолетових променів, світло у них трохи фіолетове, нагадує світло неба, критого хмарами, що освітлюються сонцем; лампи холодно-білого світла ЛХБ, ЛХЄ дають кращу предачу світла, ніж лампи ЛБ та ЛД; лампи тепло-білого світла ЛТБ дають світло рожево-білого відтінку.

У виробничих приміщеннях підприємств доцільно застосовувати люмінесцентні лампи білого світла - ЛБ. Вони найбільш економні та дають світло теплих тонів. Лампи ЛТБ можна застосовувати в приміщеннях для відпочинку. Там, де необхідно проводити ретельний контроль якості продукції, належить застосовувати лампи ЛДЦ.

Люмінесцентні лампи треба застосовувати насамперед там, де недостатнє природне освітлення (приміщення з вікнами, що затіняються будівлями, деревами, або виходять на північ, експедиції, підвальні приміщення тощо). Для комбінованого освітлення краще застосовувати лампи ЛБ.

Лампи ДРЛ (дугові ртутні) належать до ламп високого тиску. Вони економні, світлова віддача майже 75... 100 лм/Вт. Такі лампи застосовують для освітлення в цехах при виконанні грубих робіт та робіт середньої точності, при загальному нагляді, а також для зовнішнього освітлення місць навантаження, вивантаження і в цехах великої висоти та площі.

Світильники

Світильники складаються з джерела світла та арматури. Арматуру призначено для перерозподілу світлового потоку, захисту очей від блискучості, запобігання забруднення джерела світла та його пошкоджень. Світильники класифікуются за спрямуванням світлового потоку в робочій зоні та захистом від факторів навколишнього середовища.

За напрямком світлового потоку вони поділяються на світильники: прямого світла (випромінювання нижче за світильник, не менше 80% світлового потоку спрямовано на робочу поверхню); відбитого світла (випромінювання світлового потоку - більше 80% - спрямовано на стелю та верхню частину стін (вище за світильник); напіввідбитого світла (40-60% світлового потоку спрямовується на робочу поверхню, а решта - на стелю).

За ступенем захисту від навколишнього середовища світильники (рис. 12.3) поділяються на: пилонезахищені (відкриті); пилоза-хищені та пилонепроникні; водозахищені (від потрапляння крапель зверху); водонепроникні або герметичні (навіть при зануренні у рідину); вибухозахищені (для вибухонебезпечних і пожежо-небезпечних приміщень, наприклад, приміщень, де застосовується спирт, гас, розчинники фарб).

Вимоги безпеки до світлового обладнання встановлені відповідним стандартом.

Нормування штучного освітлення виробничих приміщень

Нормами встановлюються мінімально допустимі величини освітленості виробничих та допоміжних приміщень, житлових та громадських будівель, територій виробничих підприємств, відкритих просторів та залізничних шляхів. Мінімальна освітленість встановлюється залежно від характеру зорової роботи за найменшим розміром об'єкта розрізнення, контрастом об'єкта з фоном і характеристикою фону. Враховується система робочого освітлення (загальне або комбіноване) та джерела світла (лампи розжарювання або газорозрядні).

Згідно з нормами всі роботи в залежності від розміру об'єкта розрізнення поділяються на 8 розрядів, більшість з яких ділиться на 4 підрозряди (а, б, в, г) за характером фону р та величиною контрасту об'єкта з фоном К (табл. 12.4 і 12.5).

На промислових підприємствах робоче освітлення більшості виробничих приміщень відповідає III...VIII розрядам зорових робіт. Приміщення в основному обладнуються системами комбінованого освітлення. На поточних лініях воно локалізоване.

Крім робочого освітлення, нормами передбачається встановлення аварійного, евакуаційного та охоронного освітлення.

Аварійне освітлення призначається для продовження робіт там, де у випадку відсутності робочого освітлення може порушуватися технологія, виникнути небезпека вибуху, пожежі, отруєння людей, наприклад, компресорні, котельні, пічні відділення тощо. Найменша освітленість робочих поверхонь при цьому повинна становити 5% від робочого освітлення, але не менше 2 л к у приміщенні! Д лк на території підприємства.

Евакуаційне освітлення передбачають для безпечної евакуації людей із приміщень у місцях, небезпечних для проходу, сходових клітках, а також на шляху евакуації людей із приміщення або території. Це освітлення повинно забезпечувати освітленість 0,5 лк на підлозі або східцях і 0,2 лк на землі. Для цього застосовуються світильники аварійного освітлення.

Охоронне освітлення передбачають уздовж території в нічний час, або чергове в приміщенні. Для цього виділяють частину світильників робочого або аварійного освітлення, які забезпечують освітленість на рівні землі або підлоги не менше 0,5 лк. Таблиця 12.4. Нормована освітленість робочих поверхонь при штучному освітленні за зоровими параметрами джерела (газорозрядні лампи)

У розрахунку штучного освітлення для конкретних умов виробництва виникає потреба дослідити існуючу освітлювальну установку або спроектувати нову для даного виду робіт. У першому випадку розраховують освітленість, яку повинна створити освітлювальна установка, вимірюють дійсну освітленість та порівнюють її з нормованою.

У другому випадку обирають систему освітлення, тип джерела світла, визначають нормовану освітленість і розраховують кількість світильників або ламп, які забезпечують нормовану освітленість.

Для цього застосовують методи; питомої потужності, коефіцієнта використання світлового потоку і точковий.

1. Метод питомої потужності - найбільш простий, але є приблизним (орієнтовним) методом розрахунку. Він базується на визначенні за світлотехнічними довідниками питомої потужності освітлювальної установки, яка залежить від коефіцієнтів відбиття телі, стін та підлоги приміщення і коефіцієнтів запасу для світильників з різними джерелами світла. Таблиці для визначення питомої отужності складені для різних показників освітленості та коефіцієнтів, тому для розрахунку необхідно їх мати.

Знайдену в таблиці питому потужність перемножують на площу і отримують загальну необхідну потужність. Поділивши загальну потужність на кількість ламп, одержують потужність однієї лампи і, навпаки, поділивши на потужність однієї лампи - одержують їх кількість:

P^P^S/N, Вт, (12.12)

де Рл - потужність однієї лампи, Вт; Рпит - питома потужність, Вт/м2; 5 - площа приміщення, м2; N - кількість світильників (ламп).

2. За методом коефіцієнта використання світлового потоку не

обхідна кількість світильників або освітленість розраховується так:

F= EMSK3Z/Nnz, лм, (12.13)

тоді: N- EMSK3Z/Fnz, шт, (12.14)

Ep~FhNn/SK3Z, лк, (12.15)

де Ен, Ер - нормована та розрахована освітленість, лк; S - освітлювальна поверхня, м2; N,n- відповідно кількість світильників і ламп у кожному, шт.; К3 - коефіцієнт запасу, який враховує старіння ламп і запиленість приміщення^- коефіцієнт нерівномірності освітлення, залежить від розташування світильника і знаходиться в межах 1,1 ...1,25; F- світловий потік однієї лампи, лм; г - коефіцієнт використання світлового потоку, визначається по світлотехнічних таблицях, залежить від коефіцієнтів відбиття стелі та стін та і - індексу приміщення. Індекс приміщення враховує висоту втановлення світильника над робочим місцем Нп, довжину та ширину приміщення А і В:

і=А-В/(А+В)-Н„. (12.16)

Коефіцієнт г вказує, яка частина світлового потоку (корисна) падає на робочу поверхню. Для світильників з лампами розжарювання г = 0,1...0,71, з газорозрядними г = 0,2...0,97.

Освітлення потребує систематичного догляду, правильної експлуатації освітлювальної установки та контролю освітленості на робочих місцях не менше одного разу на рік.

Залежно від специфіки цехів складаються графіки перевірки стану віконного скла, світильників, електроарматури, їх очищення та миття. Внаслідок тривалої експлуатації ламп їх світловий потік знижується до 25 %. Такі лампи треба своєчасно замінювати. Забороняється встановлення світильників, до комплекту яких входять неоднотипні газорозрядні лампи, а також такі, що мають різний спектр та величину світлового потоку.

Очищення світильників належить проводити не рідше одного разу на три місяці. Очищення шибок світлових отворів проводиться не рідше двох разів на рік для приміщень із незначним виділенням пилу, і не менше чотирьох разів із значним виділенням пилу.

Основним приладом для контролю та вимірювання освітленості на робочих місцях є люксметри типу Ю-16, Ю-17,Ю-116, Ю-117. Вони відрізняються границями вимірювання та оформленням. Принцип дії всіх однаковий і базується на явищі фотоелектричного ефекту.

Для автоматичного контролю освітленості на робочих місцях встановлюються фото діоди ФД, які вказують на недостатню освітленість.

Нормування природного освітлення та його розрахунок

В спектрі природного світла (сонячного) найбільш багато необхідних людині ультрафіолетових променів, характерна висока дифузність (розсіюваність) світла, дуже благотворна для ока.

Природнє освітлення ділять:

- бічне (через світлові прорізі в зовнішніх стінах);

- -верхнє (через аераційні і зенітні ліхтарі і пройми в перекриттях, через місця перепаду висот суміщених прольотів будівель);

-комбіноване (коли до верхнього освітлення добавляється бічне).

Світловий потік, що попадає в розрахункову точку виробничого приміщення, складається з прямого диффузійного світла небосхилу, видимого через світлопройму і світла відзеркаленого від внутрішніх поверхонь приміщення і навпротистоячих будівель.

r - коефіцієнт, що враховує підвищення КПО за рахунок відбитого від стелі і стін світла.

Оскільки природне освітлення постійно змінюється протягом року, дня, залежно від погоди та інших факторів, то для нормування природного освітлення прийнято відносну величину- коофіцієнт природної освітленості (КПО), який визначається відношенням освітленості в певній точці приміщення Ев, до освітленості під небом Езовн. (освітленість горизонтальної поверхні, що створюється в той самий час ззовні світлом повністю відкритого небосхилу), взяте в %.

е=КПО=Ев/Езовн*100%

КПО - коефіцієнт природньої освітленності - оцінює розміри віконних прорізів, вид освітлення і приміщень, їх забруднення.

Природнє освітлення нормовано по СНиП ІІ-4-79. Там приводяться нормовані значення КПО для 3 поясу світлового клімату. А взагалі КПО визначають по формулі

ен=е3*m*c

Де: m - коефіцієнт світлового клімату

c - коефіцієнт сонячності клімату (вибирають по таблиці в залежності від орієнтації будинку та поясу світлового клімату)

е3 - нормоване значення КПО для 3 поясу світлового клімату (вибирають по таблиці).

Маючи значення ен ведуть розрахунок природного освітлення, який полягає в визначенні площі віконних прорізів (вікон, ліхтарів) за формулою:

де: S0- площа вікон,

Sпр – площа приміщення,

Кз – коефіцієнт запасу,

h0 – світлова характеристика вікон,

Кбуд – коефіцієнт, що враховує затінення вікон протилежними будівлями,

t0 – загальний коефіцієнт світлопропускання,

r1 – коефіцієнт, що враховує підвищення КПО за рахунок світла, яке відбивається від внутрішніх поверхонь приміщення.