Источники искусственного освещения

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

И КАЧЕСТВА ОСВЕЩЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе № 2

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

ПЕНЗА 2013

УДК

ИБ

В работе изложены принципы нормирования искусственного освещения, приведены методики оценки условий зрительной работы, рассмотрены вопросы принципиального отличия ламп накаливания от газоразрядных, причины и последствия пульсации светового потока газоразрядных ламп. Дана оценка степени влияния отделки интерьера на коэффициент использования осветительной установки.

Методические указания разработаны на кафедре «Техносферная безопасность» Пензенского государственного университета и предназначены для студентов всех специальностей и форм обучения.

Ил. 3, табл. 1, прил. 1, библиогр. 4 назв.

Составитель: И. П. Ястребова

Научный редактор: д.т.н., профессор,заведующий кафедрой «Техносферная безопасность» Н. Н. Вершинин

Рецензент: д.т.н.,профессор, заведующий кафедрой «Защита в чрезвычайных ситуациях» ПФ РГУ ИТП В. А. Казаков

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ.. 3

I. Теоретическая часть. 4

1.2 Источники искусственного освещения. 7

1.3 Нормирование искусственного освещения. 8

1.4. Коэффициент использования осветительной установки. 12

II. Содержание работы.. 13

III. Экспериментальная часть. 13

3.1 Описание лабораторной установки. 13

3.2 Требования безопасности при выполнении лабораторной работы.. 15

3.3 Порядок проведения лабораторной работы.. 16

Содержание отчёта. 18

Контрольные вопросы.. 18

Список литературы.. 18

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе № 2

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

И КАЧЕСТВА ОСВЕЩЕНИЯ

Цель работы – изучение нормируемых качественных и количественных характеристик освещения, оценка влияния типа светильника и цветовой отделки интерьера помещения на освещенность и коэффициент использования светового потока.

I. Теоретическая часть

Сохранность зрения человека, состояние его центральной нервной системы, производительность, качество труда и безопасность в производственных условиях в значительной мере зависят от условий освещения. Рациональное освещение помещений и рабочих мест – одно из важнейших условий создания благоприятных ибезопасных условий труда.

Около 80 % из общего объема информации человек получает через зрительный аппарат. Качество получаемой информации во многом зависит от освещения: неудовлетворительное в количественном или качественном отношении освещение не только утомляет зрение, но и вызывает утомление организма в целом. Нерационально организованное освещение может, кроме того, явиться причиной травматизма: плохо освещенные опасные зоны, слепящие источники света и блики от них, резкие тени и пульсации освещенности ухудшают видимость и могут вызвать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта.

В зависимости от источников света производственное освещение может быть естественным, искусственным и совмещенным.

Для гигиенической оценки освещения используются светотехнические характеристики, принятые вфизике.

Видимое излучение – участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм (1 нм = 10^-9м), регистрируемых человеческим глазом.

Для количественной оценки искусственного света используются следующие светотехнические характеристики:

Световой поток Ф – мощность лучистой энергии, оцениваемая глазом по производимому ею зрительному ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм).

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

- сила света (I, кандела, кд):

, (1)

где – телесный угол, в котором распределен световой поток.

Единица измерения силы света – кандела (кд), равная световому потоку в 1 лм (люмен), распространяющемуся внутри телесного утла в 1 стерадиан.

- 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:

, (2)

где S – освещаемая площадь.

- яркость, (В, кд/м²) – поверхностная плотность силы света в заданном направлении. Яркость, являющаяся характеристикой светящихся тел, равна отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению:

, (3)

где I_a – сила света, кд; dS – площадь излучающей поверхности, м²; α – угол между направлением излучения и плоскостью, град.

Единицей измерения яркости является кд/м², это яркость такой плоской поверхности, которая в перпендикулярном направлении излучает силу света в 1 кд с площади 1 м² .

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых испытывается недостаток естественного света, а также для освещения помещения в те часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух систем: общее и комбинированное.

Общее освещение предназначено для освещения всего помещения, оно может быть равномерным или локализованным. Общее равномерное освещение создает условия для выполнения работ в любом месте освещаемого пространства. При общем локализованном освещении светильники размещают в соответствии с расположением оборудования, что позволяет создавать повышенную освещенность на рабочих местах.

Комбинированное освещение состоит из общего и местного. Его целесообразно устраивать при работах высокой точности, а также при необходимости создания в процессе работы определенной направленности светового потока. Местное освещение предназначено для освещения только рабочих поверхностей и не создает необходимой освещенности даже на прилегающих к ним участкам. Оно может быть стационарным и переносным. Применение только местного освещения в производственных помещениях запрещается, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами утомляет зрение, замедляет скорость работы и нередко является причиной несчастных случаев.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное.

Рабочее освещение предусматривается для всех помещений производственных зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение в помещениях и на местах производства работ необходимо предусматривать, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования может привести к взрыву, пожару, длительному нарушению технологического процесса или работы объектов жизнеобеспечения. Наименьшая освещенность, создаваемая аварийным освещением, должна составлять 5% освещенности, нормируемой для рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территорий предприятий.

Эвакуационное освещение следует предусматривать в местах отведенных для прохода людей, в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей в количестве более 50 человек. Это освещение должно обеспечивать на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк на открытой территории.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ территории, охраняемой в ночное время. Охранное освещение должно обеспечивать освещенность не менее 0,5 лк на уровне земли.

Источники искусственного освещения

В качестве источников света в настоящее время применяются электрические лампы накаливания и газоразрядные лампы.

В лампах накаливания источником света является раскаленная вольфрамовая проволока. Эти лампы дают непрерывный спектр излучения с повышенной (по сравнению с естественным светом) интенсивностью в желто-красной области спектра. По конструкции лампы накаливания бывают вакуумные, газонаполненные, бесспиральные (галогенные). Лампы накаливания удобны в эксплуатации, легко монтируются, дешевы, работают в широком диапазоне температур окружающей среды, однако обладают низкой световой отдачей 10...20 лм/Вт (при идеальных условиях 1 Вт соответствует 683 лм), сравнительно небольшим сроком службы до 2500 часов; их спектральный состав сильно отличается от естественного света, нарушается правильная цветопередача.

В промышленности они находят применение для организации местного освещения.

Наибольшее применение в промышленности находят газоразрядные лампы низкого и высокого давления. Газоразрядные лампы низкого давления, называемые люминесцентными, содержат стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором, наполненную дозированным количеством ртути (30 – 80 мг) и смесью инертных газов под давлением около 400 Па. На противоположных концах внутри трубки размещаются электроды, между которыми, при включении лампы в сеть, возникает газовый разряд, сопровождающийся излучением преимущественно в ультрафиолетовой области спектра. Это излучение, в свою очередь, преобразуется люминофором в видимое световое излучение. В зависимости от состава люминофора люминесцентные лампы обладают различной цветностью. В последние годы появились газоразрядные лампы низкого давления со встроенным высокочастотным преобразователем. Газовый разряд в таких лампах (называемый вихревым) возбуждается на высоких частотах (десятки кГц) за счет чего обеспечивается очень высокая светоотдача.

К газоразрядным лампам высокого давления (0,03 – 0,08 МПа) относят дуговые ртутные лампы (ДРЛ). В спектре излучения этих ламп преобладают составляющие зелено-голубой области спектра.

Основными достоинствами газоразрядных ламп является большой срок службы 5000...20000 часов, близкий к естественному, солнечному спектр излучения, экономичность, малая себестоимость изготовления, низкая температура поверхности, высокая световая отдача (ДРЛ – до 65 лм/Вт, люминесцентные – до 90 лм/Вт, ксеноновые и натриевые – 110...200 лм/Вт), что в несколько раз превышает светоотдачу ламп накаливания.

К недостаткам газоразрядных ламп следует отнести наличие вредных для биосферы и человека паров ртути и натрия при их разгерметизации, радиопомехи; сложную и дорогостоящую пускорегулирующую арматуру, включающую в некоторых случаях стартер, дроссели, конденсаторы; длительный период выхода отдельных типов ламп на номинальный режим (для ламп ДРЛ 3...5 мин), невозможность быстрого вторичного включения лампы при кратковременном отключении питающего напряжения.

Основным и существенным недостатком всех газоразрядных ламп является пульсация светового потока, то есть непостоянство во времени, излучение света, вызванное переменным током в питающей сети и малой инерционностью процессов, сопровождающих работу этих ламп.

При проектировании осветительных установок стремятся обеспечить требования норм при минимальных затратах электроэнергии с сохранением равномерного распределения яркостей в поле зрения, исключающих слепящее действие самих ламп. Для этого применяют светильники с рассеивающими экранами, матовыми стеклами, что приводит к частичной потере световой энергии (на 10... 15 %).

По конструкции различают светильники прямого света, концентрирующие световой поток в нижнюю полусферу с помощью белого или зеркального отражателя; рассеянного света (при равномерном распределении света в пространстве) и отраженного света (световой поток направлен в верхнюю полусферу).