Основные помещения предприятий машиностроения

4.1. Проектирование естественного и совмещенного освещения предприятий машиностроения должно осуществляться с учетом особенностей технологии. Краткая характеристика технологического процесса, зрительных работ и требования к освещению даны в табл. 36.

4.2. При выборе конструктивного решения и количества слоев остекления в зависимости от климата месторасположения зданий и характера внутренней среды производственных помещений рекомендуется руководствоваться табл. 37.

4.3. Для верхнего естественного освещения помещений с нормальным температурно-влажностным режимом (табл. 37) следует применять зенитные фонари.

Выбор типоразмеров унифицированных зенитных фонарей рекомендуется производить в зависимости от разряда зрительной работы и высоты производственных помещений согласно табл. 38.

4.4. При проектировании зданий, располагаемых в III и IV строительно-климатических районах (со среднемесячной температурой наружного воздуха за июль месяц выше +21°С) в зенитных фонарях следует предусматривать солнцезащиту.

4.5. Выбор площади и расположения зенитных фонарей в покрытии здания производится по преобладающему в помещении разряду зрительной работы с учетом:

а) результатов технико-экономического расчета освещения согласно п. 3.7;

б) возможности сохранения равноценных условий освещения при изменении расположения технологического оборудования, перепланировке помещения и т.п.

4.6. В целях сокращения теплопотерь через боковые светопрозрачные ограждения в производственных помещениях с зенитными фонарями площадь окон в крайних пролетах (если технологический процесс и оборудование не предъявляют специальных требований к боковому освещению) рекомендуется выбирать, как правило, минимальной, исходя из требований зрительной связи с наружным пространством, которая обеспечивается окнами высотой не более 1,8 м и шириной до 4,8 м, располагаемыми в ряд.

Таблица 36

Цех	Технологическое оборудование	Перечень основных работ	Преобладающие разряды зрительной работы	Требования к освещению
Заготовительный	Металлорежущие, металлодавящие станки и машины, автоматические машины для плазменной резки, гибочные машины, механические ножницы	Резка, штамповка, раскрой металла	V	Условия работы требуют равномерного естественного освещения по всей рабочей площади и общего искусственного освещения с локализованным размещением светильников Ряды светильников общего освещения рекомендуется располагать над линиями станков; на механических ножницах требуется установка светильников местного освещения для освещения режущей кромки ножниц и измерительных линеек
Кузнечно-прессовый	На заготовительных участках то же, что и в заготовительных цехах; на участках прессовки - прессы, штампы, кузнечный молот	Резка, штамповка и раскрой, прессовка и ковка металла	V	То же
Сварочный	Сварочные: машины, автоматы и полуавтоматы, клещи и т.п.	Сварка узлов и деталей	IV, V и VII	Условия освещения выбираются так, чтобы снизить слепящее действие дуги при сварке; естественное освещение - равномерное, верхнее; искусственное - комбинированное; светильники местного освещения встраиваются в оборудование
Механический: крупно- механический	Крупные машины с дистанционным, автоматическим и программным управлением	Механическая обработка крупных деталей и узлов	III	Равномерное естественное освещение и комбинированное искусственное освещение
Мелко- механический	Расточные, строгальные, шлифовальные станки	То же, отдельных узлов и деталей	I и II	Для освещения пультов управления станков используются ряды светильников общего освещения, светильник целесообразно располагать не над суппортом станка, а сдвигать на 0,5-1 м в сторону от станка
Сборочный и сборочно-сварочный	Сборочные конвейеры, верстаки	Сборка узлов и изделий из плоскостных и объемных элементов	II, III и VII	Равномерное верхнее естественное освещение и комбинированное искусственное освещение; при сборке плоских элементов требуется обеспечить горизонтальное освещение; при сборке объемных элементов и крупных изделий на подвесных конвейерах требуется обеспечить вертикальную освещенность, с этой целью рекомендуется предусматривать установку дополнительных светильников на стойках, колоннах или светильников типа «кососвет»
Окрасочный	Подвесные конвейеры, окрасочные камеры	Окраска деталей, узлов и изделии	IV	Равномерное естественное и общее искусственное освещение; основное требование к освещению - обеспечение правильной цветопередачи
Метало- покрытий	Гальванические ванны	Металлопокрытие деталей, узлов и изделий	IV	Равномерное естественное и общее искусственное освещение с локализованным размещением светильников над ваннами
Литейный	Формовочные, литейные машины	Формовка, литье	V-VII	Равномерное естественное и общее искусственное освещение с равномерным размещением светильников
Термический	Печи, ванны	Термообработка, пропитка	V-VII	Равномерное естественное и общее искусственное освещение с локализованным размещением светильников

Таблица 37

Категория помещения по внутренней среде	Характеристика внутренней среды	Примерный перечень помещений	(tвtз.5)*, °С	Количество слоев остекления
С нормальным температурно-влажностным режимом	Избыток тепловыделений - не более 23,2 Вт/м3 [20 ккал/(м3·ч)], температура в рабочей зоне 16-18°С, относительная влажность 50-60%, скорость движения воздуха в рабочей зоне 0,3 м/с	Цехи: механические и инструментальные; сварных конструкций (заготовительные, механические и сборочно-сварные отделения); ремонтно-строительные (станочно-заготовительные, сборочные и заточные отделения); металлопокрытий (полировочное и машинное отделения); окрасочные	До 35
От 35 до 49
Св. 49
С повышенным температурно-влажностным режимом:
с горячей сухой средой	Избыток тепловыделении свыше 23,2 Вт/м3, температура в рабочей зоне 20-25°С, относительная влажность менее 50%, скорость движения воздуха 0,5 м/с	Чугунолитейные и сталелитейные (комплексно-механизированные участки литейного производства); кузнечные; термические; плавильные; склады горячих заготовок	Любая	1**
с горячей влажной средой	Избыток тепловыделений свыше 23,2 Вт/м3, температура в рабочей зоне 18-20°С, относительная влажность 60-75%, скорость движения воздуха 0,5 м/с	Травильные; гальванические; электролиза меди и никеля; сушильные	До 49	1**
Св. 49	2**
с влажной средой и незначительными тепловыделениями	Избыток тепловыделений менее 23,2 Вт/м3, температура в рабочей зоне 16-18°С, относительная влажность 60-75%, скорость движения воздуха в рабочей зоне 0,3 м/с	Никелировочные	До 35
Св. 35	(при обеспечении мер защиты от выпадения конденсата)
Со строго заданными параметрами микроклимата (постоянные температура, влажность и чистота воздуха)	Избыток тепловыделений менее 23,2 Вт/м3; остальные параметры среды определяются технологическими требованиями	Точного машиностроения, приборостроения, сборки радиоэлектронной аппаратуры, оптико-механических и электроизмерительных приборов	До 49
Св. 49
	(при влажности свыше 60% необходимы меры защиты от выпадения конденсата)
С внутренней средой, зависящей от условий внешней среды	Ограничения по температуре и влажности устанавливаются в зависимости от технологических требований и физических свойств материалов и изделий	Склады сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, гаражи и производственные помещения без постоянного пребывания в них людей; цехи металлических конструкций и металлозаготовительные	Любая
* Разность температуры внутреннего воздуха и средней температуры наиболее холодной пятидневки, °С. ** Целесообразно применять светоаэрационные фонари.

Таблица 38

Высота здания (до низа ферм), м	Разряд зрительной работы	Размеры фонарей в плане, м
До 6	i-iii	1,5´5,9
2,7´2,7
2,9´2,9
IV-VIII	1,5´1,7
1,5´2,9
1,5´3,9
6-12,6	I-III	2,7´2,7
2,9´2,9
2,9´3,9
2,9´5,9
IV-VIII	1,5´3,9
1,5´5,9
Св. 12,6	I-V	2,9´5,9
VI-VIII	1,5´5,9
2,7´2,7
2,9´2,9
2,9´3,9

4.7.В том случае, если значения КЕО в помещениях меньше значений, указанных в табл. 16, 17, 18, нормированное значение освещенности от искусственного освещения повышается на одну ступень по шкале освещенностей согласно СНиП II-4-79.

Для экономии электроэнергии освещенность от искусственного освещения целесообразно повышать на одну ступень только в зоне расположения технологического оборудования и рабочих мест, исключая проходы и проезды.

4.8. Выбор источников света и светильников при проектировании совмещенного освещения рекомендуется производить в зависимости от разряда зрительной работы, особенностей технологии и высоты производственных помещений согласно табл. 39. Ряды светильников рекомендуется располагать параллельно световым проемам в наружных стенах или параллельно расположению технологического оборудования.

Таблица 39

Разряд зрительной работы	Высота помещений, м	Источники света н светильники
I-IV	До 6	Люминесцентные лампы типов ЛД, ЛХБ, ЛБ в светильниках типов ОД, ЛСП01, ЛСП02, ЛСП06 т.п. в помещениях с повышенными требованиями к микроклимату и при наличии подвесного потолка - светильники типов ВЛК, ВЛН и ЛВП
От 6 до 11	Люминесцентные лампы типов ЛД, ЛХБ, ЛБ в светильниках типов ПУ-23, ПУ-25, ЛСП-13 и т.п. Металлогалогенные лампы типа ДРИ в светильниках ГСП
Св. 11	Металлогалогенные лампы типа ДРИ в светильниках ГСП
V-VIII	До 6	Люминесцентные лампы типа ЛБ в светильниках типов ОД, ЛСП01, ЛСП02, ЛСП06 и т.п. Лампы типа ДРЛ в светильниках РСП
От 6 до 11	Лампы типа ДРЛ в светильниках РСП
Св. 11	Лампы типа ДРИ или ДРЛ в светильниках РСП или ГСП

4.9. Отделку потолков, стен, перегородок и других поверхностей помещений, а также технологического оборудования следует осуществлять, как правило, материалами с высокими коэффициентами отражения, обеспечивающими повышение освещенности рабочих мест за счет отраженного света. Основным поверхностям интерьера следует придавать матовую фактуру, а коэффициент отражения поверхностей принимать в следующих пределах:

0,6-0,8 - для верхней зоны интерьера - потолков, открытых ферм, балок, ригелей, участков стен и перегородок в межферменном пространстве, подъемно-транспортных средств, мостовых кранов и т.п.;

0,4-0,7 - для средней зоны интерьеров - стен, перегородок, колонн, антресолей, этажерок, ворот, дверей и т.п.;

0,3-0,5 - для производственного оборудования - станков, машин, аппаратов, приборов, средств внутрицехового транспорта и т.п.;

0,2-0,45 - для нижней зоны интерьера - полов, цокольных участков стен и перегородок, фундаментов машин и аппаратов.

Пример проектирования совмещенного освещения производственного здания. Требуется определить наиболее экономичную систему совмещенного освещения здания машиностроительного предприятия с естественным освещением через зенитные фонари, расположенного в Смоленской области.

Исходные данные

1. Климатические условия района строительства:

строительно-климатический район ................................................................ IIв

территориальный район .................................................................................... I

географическая широта ..................................................................................... -54,5° с. ш.

географическая долгота .................................................................................... -32,5° в. д.

снеговой район ..................................................................................................... -III

пояс светового климата ..................................................................................... -III

температура наиболее холодной пятидневки ............................................. t_з.5=-26°С

продолжительность периода со средней суточной температурой

воздуха менее 10°С ............................................................................................. z_от^н=210 сут

средняя температура наружного воздуха за отопительный период .... t_з.ср=-2,7°С

продолжительность вентиляционного периода ......................................... z_вн=0

2. Характеристика здания и конструкций:

длина ....................................................................................................................... -1071

ширина .................................................................................................................... -336

площадь пола А_п=1071´336=360000 м²

сетка колонн .......................................................................................................... -12´24 м

высота до покрытия ............................................................................................ -11,2 м

высота до низа ферм ........................................................................................... -8,4 м

тип зенитного фонаря - 3ФГ - М 3´6 с 2-слойным остеклением конструкции

«Главспецлегконструкция» площадь фонаря в покрытии ....................... А_ф=18 м²

сметная стоимость 1 м² глухой части покрытия ......................................... -С=11,5 руб/м²

сметная стоимость 1 м² проекции фонаря .................................................... -С_ск=29 руб/м²

3. Условия внутренней среды:

по агрессивности ................................................................................................. - нормальная;

по пылевыделениям ............................................................................................ - от 1 до 5 мг/м³

4. Характеристика системы общего искусственного освещения:

светильники общего освещения ....................................................................... - ЛСП01-2´80

стоимость светильника ...................................................................................... - C_ap=29 руб.

стоимость монтажа светильника .................................................................... - С_м=4 руб.

тип ламп ................................................................................................................. - ЛБ-80;

стоимость лампы ................................................................................................. - С_л=0,9 руб.

5. Тарифы на энергию:

стоимость 1 ГДж тепловой энергии ............................................................... - Ц_т=2,9 руб/ГДж

стоимость 1 кВт·ч электрической энергии ................................................... - Ц_э=0,015 руб/(кВт·ч)

коэффициент, учитывающий изменение стоимости

тепловой энергии на перспективу ................................................................... К_т=1,2

6. Работа выполняется в две смены.

7. В здании размещаются 13 технологических цехов и отделений, схема размещения которых на плане здания показана на рис. 20.

Рис. 20. Схема размещения технологических цехов и участков

1 - термокузнечный цех; 2 - заготовительное отделение; 3 - цех коленчатых валов;

4 - автоматный цех; 5 - участок приспособлений и вспомогательного оборудования; 6 - цех механизмов управления; 7 - цех пресс-форм; 8 - цех сборки двигателей; 9 - отделение координатно-расточных станков; 10 - цех алюминиевых деталей; 11 - цех чугунных деталей;

12 - цех мелких деталей; 13 - склад внешней кооперации

Решение

1. На основании изучения технологического процесса, задания технологов и отраслевых норм искусственного освещения проводим классификацию технологических операций по разрядам точности зрительных работ:

разряд I - в отделении координатно-расточных станков (9);

IIв - в цехах алюминиевых (10), чугунных (11) и мелких (12) деталей;

IIIб - цехах коленчатых валов (3), автоматном (4) и на участке приспособлений и вспомогательного оборудования (5); механизмов управления (6), пресс-форм (7), сборки двигателей (8);

разряды Va, Vб - в термокузнечном цехе (1) и заготовительном отделении (2);

разряд VIII - на складе внешней кооперации (13).

Относительное распределение площади здания по работам pas-личной точности, %: с разрядом Iв - 4; IIв - 33; Шб - 57; Va и Vб - 3; VIII - 3.

2. Естественное освещение всего здания принимается по преобладающему IIIб разряду работы с нормированным значением КЕО 5%.

В соответствии с п. 3.6 расчет освещения производится для трех вариантов:

1-й вариант - естественное освещение при нормируемом значении КЕО, е_н=5%;

2-й - совмещенное освещение при нормируемом значении КЕО, е_н=3%;

3-й - совмещенное освещение при минимально-допустимом значении КЕО для II разряда работ е_н=2,5%.

3. Расчет естественного освещения проводим в соответствии со СНиП II-4-79.

По исходным данным определяем отношение выходного отверстия фонаря (А_ф2=2,75´5,75=15,8 м²) к сумме площадей боковой поверхности (А_фб=2,75´5,75´0,8=13,6 м²) и входного отверстия фонаря (А_ф1=А_ф2). А_ф2/(А_ф1+А_фб)=15,8/(15,8+13,6)=0,54.

4. Определяем индекс помещения i_п.е=1071·336/10,4(1071+336)=0,54.

5. По найденным значениям А_ф2/(А_ф1+А_фб) и индексу помещения находим значение световой характеристики зенитных фонарей h_ф=1,42.

6. Определяем отношение высоты помещения до покрытия к ширине пролета h_пb_п1=10,4/24=0,42, где b_п1=b_п-0,8.

7. Определяем средневзвешенное значение коэффициента отражения поверхностей r_ср=(r_птА_пт+r_стА_ст+r_пА_п)/(А_пт+А_ст+А_п)=0,4

8. По найденным значениям h_п/b_п1 и r_ср в СНиП II-4-79 находим значение коэффициента r₂, учитывающего повышение КЕО за счет света, отраженного от поверхностей помещения, r₂=1,1.

9. Определяем общий коэффициент пропускания зенитных фонарей t_о=t₁t₂t₃t₄t₅=0,8·0,9·0,9·1·0,9=0,58.

10. По СНиП II-4-79 определяем, что для горизонтально расположенных светопропускающих элементов в помещениях с выделением пыли от 1 до 5 мг/м³ коэффициент запаса К_з.е=1,8.

11. Значение коэффициента фонаря К_ф для штучных световых проемов в плоскости покрытия принимаем по СНиП II-4-79, К_ф=1,1.

12. Определяем суммарную площадь фонарей А_с.ф и их количество N_ф, для всего здания: А_с.ф=(е_нК_зh_фА_п)/(100t_оr₂К_ф); N_ф=А_с.ф/А_ф.

Суммарная площадь фонарей и их количество для трех вариантов составляет:

1-й вариант - А_с.ф1=(5·1,8·1,42·360000)/(100·0,58·1,1·1,1)=65520 м².

N_ф1=65520/15,8=4148 шт.

2-й - А_с.ф2=(3·1,8·1,42·360000)/(100,0,58·1,1·1,1)=39340 м².

N_ф2=39340/15,8=2484 шт.

3-й - А_сф3=(2,5·1,8·1,42·360000)/(100·0,58·1,1·1,1)=32863 м².

N_ф3=32863/15,8=2071 шт.

13. После размещения фонарей на плане кровли с учетом строительного решения здания и симметричного заполнения всех рядов имеем количество фонарей в покрытии:

1-й вариант - N_ф1=4220 шт., КЕО=5,1%;

2-й - N_ф2=2580 шт., КЕО=3,1%;

3-й - N_ф3= 2060 шт., КЕО=2,5% .

14. Проводим технико-экономическое сопоставление вариантов освещения в соответствии с пп. 3.7-3.17.

15. Приведенные затраты, руб/(м²·год), связанные с устройством естественного освещения П_стр, рассчитываются по формуле (12), значения коэффициентов принимаем а_ск=9,4%, а=6% (табл. 21) и М_оч=0,92 руб/(м²·год) (табл. 22).

Значения П_стр по вариантам составляют:

1-й вариант - П_стр1=1,06;

2-й - П_стр2=0,65;

3-й - П_стр3=0,52.

16. Приведенные затраты, руб/(м²·год), на систему воздушного отопления П_от, рассчитываются по формуле (13). Предварительно определяются капитальные затраты на систему воздушного отопления по формуле (14) и стоимость энергии, расходуемой на отопление по формулам (15) и (16). В расчетах принимаются следующие значения коэффициентов: С_т=0,0012 руб·ч/кДж (табл. 24); а_ст=12%; h=0 (табл. 21); R_ск=0,31 м²·°С/Вт (табл. 25); R_эк=0,77´1,5=1,15 м²·°С/Вт; t=18+3=21°С; t_д=5°С; z_от=z_от^н.

Приведенные затраты на воздушное отопление П_от, руб/м²·год, по вариантам составляют:

1-й вариант - П_от1=(0,12+0,12)0,13+0,74=0,77;

2-й - П_от2=(0,12+0,12)0,08+0,45=0,47;

3-й - П_от3=(0,12+0,12)0,06+0,36=0,38.

Затраты на вентиляцию связанную с естественным освещением помещения, не учитываются, так как средняя суточная температура (в данном районе) не поднимается выше 20°С.

17. Необходимое количество светильников ЛСП01-2´80 с лампами типа ЛБ80 рассчитывается для общего освещения по формуле (42), для каждого помещения в отдельности, принимая значения освещенности Е по табл. 35, а затем суммируется.

Коэффициент использования светового потока светильника ЛСП01-2´80 при средневзвешенном коэффициенте отражения поверхностей r_ср=0,4 и индексе помещения i_п.и=3,7 равен; и_св=0,74.

Время использования общего освещения при двухсменной работе и расчетных значениях КЕО в зависимости от нормированной освещенности определяется по табл. 33.

18. Приведенные затраты на общее искусственное освещение П_иск определяются в соответствии с п. 3.17, принимая К_з.и=1,5; Z=1,1; п_л=2; a=1,2; b=0,037; w=0 (табл. 30); Ф_л=4960 лм; Р_л=80 Вт; Т_л=12000 ч (табл. 29), С_з=0,35 руб. С_ч=1,1 руб. (табл. 31), п_ч=4, причем удельная стоимость системы общего освещения С_иск и затраты на амортизацию М_а рассчитываются для суммарного по каждому варианту количества светильников N, а затраты на обслуживание М_о и электроэнергию М_э, определяются с учетом разного времени использования общего освещения Т_и и на участках выполнения работ разной точности.

Приведенные затраты на искусственное освещение, руб/(м²·год), по вариантам составляют:

П_иск.1=0,12·2,02+0,25+0,18+0,21=0,89;

П_иск.2=0,12·2,43+0,30+0,22+0,30=1,12;

П_иск.3=0,12·2,77+0,35+0,26+0,36=1,30.

19. Суммарные приведенные затраты на освещение, руб/м²´год), соответственно составляют:

П_осв.1=1,06+0,77+0,89=2,72;

П_осв.2=0,65+0,47+1,12=2,24;

П_осв.3=0,52+0,38+1,30==2,20.

Разница приведенных затрат 2-го и 3-го вариантов меньше 5%, что позволяет считать их равноэкономичными.

Для окончательного выбора варианта освещения проводится энергетическая оценка вариантов.

20. Расчет годовых энергозатрат выполняем согласно п. 3.19. Расход тепла, ГДж/(м²·год), рассчитанный по формуле (16), составляет:

w_т.от.1=0,207;

w_т.от.2=0,127;

w_т.от.3=0,101.

Расход электроэнергии на воздушное отопление, кВт·ч/(м²·год), в соответствии с формулой (45) составляет:

w_э.от.1=1,47;

w_э.от.2=0,90;

w_э.от.3=0,72.

Расход электроэнергии на общее искусственное освещение кВт·ч/(м²·год) с учетом относительного распределения площади корпуса по разрядам зрительной работы и разного времени использования искусственного освещения в соответствии с формулой (47) составляет:

w_э.и.1=14,2;

w_э.и.2=19,9;

w_э.и.3=24,4.

Суммарные энергозатраты на освещение, кг/(м²·год), в соответствии с формулами (43), (44) и (46) составляют:

w_усл.1=41,2·0,207+0,33(1,47+14,2)=13,70;

w_усл.2=41,2·0,127+0,33(0,90+19,9)=12,09;

w_усл.3=41,2·0,101+0,33(0,72+24,4)=12,45.

Таблица 40

Наименование показателей	Варианты освещения
I	II
Расчетное значение КЕО, %	5,1	3,1	2,5
Количество фонарей, шт.
Относительная площадь светопроемов, %	18,6	11,4	9,1
Приведенные затраты на естественное освещение - Пстр, руб/(м2·год)	1,06	0,65	0,52
Приведенные затраты на отопление Пот, руб/(м2·год)	0,77	0,47	0,38
Приведенные затраты на искусственное освещение - Писк, руб/(м2·год)	0,89	1,12	1,3
Суммарные приведенные затраты - П, руб/(м2·год)	2,72	2,24	2,20
Расход тепла - w, ГДж/(м2·год)	0,207	0,127	0,101
Расход эл. энергии на отопление - w, кВт·ч/(м2·год)	1,47	0,90	0,72
Расход эл. энергии на искусственное освещение - w, кВт·ч/(м2·год)	14,2	19,9	24,4
Расход условного топлива w, кг/(м2·год)	13,7	12,09	12,45

15. Результаты технико-экономических расчетов приведены в табл. 40. Анализ данных табл. 40 показывает, что наилучшим является 2-й вариант освещения: по сравнению с 1-м вариантом он на 18% экономичнее по приведенным затратам и на 12% экономичнее по суммарным энергозатратам. Экономия приведенных затрат, руб/(м²·год), составляет:

П_осв.1-П_осв.2=2,72-2,24=0,48.

Рис. 21. Схема размещения зенитных фонарей размером 3´6 м в ячейке размером 48´72 м (КЕО=3,1%)

Экономия условного топлива, кг/(м²·год):

w_усл.1-w_усл.2=13,70-12,09=1,61.

16. Количество фонарей и размещение их в покрытии принимаем по 2-му варианту согласно схеме (рис. 21).