Искусственное освещение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

на тему: "Искусственное освещение"



1. Влияние освещения на зрение, безопасность и производительность труда

Свет - одно из естественных условий жизнедеятельности человека, которое играет важную роль в сохранении здоровья и высокой работоспособности. Под его влиянием активизируются все обменные процессы, улучшается психоэмоциональное состояние, регулируются биологические ритмы, острота зрения.

Правильное освещение в помещении является одним из важных факторов, действующих на самочувствие, работоспособность, восстановление человека. Недостаточное освещение часто увеличивает риск травматизма на производстве, потому что работники плохо ориентируются в пространстве из-за слепящих источников света, теней, бликов и так далее. Только при правильно спроектированном и выполненном освещении может осуществляться нормальная производственная и рабочая деятельность. Качество зрительной информации при неудовлетворительном освещении страдает. Недостаточное освещение часто увеличивает риск травматизма на производстве, потому что работники плохо ориентируются в пространстве из-за слепящих источников света, теней, бликов и так далее. Свет стимулирует работоспособность. Освещение достаточно, если человек длительное время без напряжения работает, не испытывая при этом утомления глаз. При пользовании люминесцентными лампами, зрительное утомление наступает позже, чем при обычных лампах накаливания, а производительность труда повышается. Наиболее комфортные условия могут обеспечиваться естественным солнечным светом. Основные задачи производственного освещения: поддерживать на рабочем месте необходимую освещенность, улучшать условия зрительной работы, снижать утомление, повышать безопасность и производительность труда, качество выпускаемой продукции и снижение профессиональных заболеваний.

Освещенность регламентируется нормами в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном. Организуя производственное освещение, выбирают нужный спектральный состав светового потока, для обеспечения правильной цветопередачи, или усиления цветовых контрастов. Естественное освещение дает лучший спектральный состав. Чтобы цвет передавался правильно, используют монохроматический свет. Он усиливает одни цвета и ослабляет другие. искусственный освещение производительность нормирование

Естественное освещение зависит от географической широты, высоты солнцестояния, облачности и прозрачности атмосферы. Нормы естественного освещения определяются в соответствии с назначением здания и отдельных помещений. Улучшать освещенность помещений можно окраской стен и потолков в светлые тона, очисткой оконных стекол. В помещении может использоваться естественное освещение, искусственное и смешенное.

Источники искусственного света - электрические лампы. Искусственное освещение выделяют двух видов: общее, распределение света равномерно по всему помещению, и комбинированное, состоящее из ламп одновременно общего и местного освещения. Только при местном освещении работать не рекомендуется, при переводе взгляда с ярко освещенной поверхности на темные окружающие предметы, создается дополнительная нагрузка на глаза. При выполнении точной зрительной работы лучше применять комбинированное освещение.

В поле зрения работающего не должно быть резких теней. Их наличие искажает размеры и формы объектов различения, повышает утомляемость, снижает производительность труда. Появляющиеся движущиеся тени опасны, т.к. могут привести к травмам. Тени надо смягчать, например, используя светильники со светорассеивающими молочными стеклами, при естественном освещении, применяя солнцезащитные устройства (жалюзи, козырьки и др.).

Для улучшения видимости объектов в поле зрения работающего не должно быть прямой и отраженной блескости, вызывающей ухудшение видимости объектов. Блескость уменьшают, снижая яркость источника света, делая правильный выбор защитного угла светильника, увеличивая высоту подвеса светильников, правильно направляя световой поток на рабочую поверхность, изменяя угол наклона рабочей поверхности. По возможности, блестящие поверхности надо заменить матовыми.

Колебания освещенности на рабочем месте, которые могут вызываться резким изменением напряжения в сети, обусловливают переадаптацию глаза, приводящую к сильному утомлению. Постоянство освещенности во времени достигается стабилизацией плавающего напряжения, жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп.

Нормы освещенности установлены СНиП 23-05-95. У светильников местного освещения имеются отражатели из непрозрачного материала с защитным углом не менее 30°, а при расположении светильников не выше уровня глаз работающего - не менее 10°. Освещение должно позволять четко различать деления на отсчетных и контрольно-измерительных устройствах и приборах, а также поверхности обрабатываемых деталей. Настольную лампу устанавливают так, чтобы свет от нее падал спереди с левой стороны, чтобы тень от руки не заслоняла работу. Мощность ламп в светильниках общего освещения определяется из расчета 10-15 Вт на 1 м ³ площади помещения. Общее освещение устраивают с помощью люминесцентных ламп, а для местного используют лампы накаливания.

2. Достоинства и недостатки искусственных источников света

Сравнивать искусственные источники света друг с другом можно по следующим параметрам: номинальному напряжению питания U (В), электрической мощности лампы Р (Вт), световому потоку, излучаемому лампой Ф (лм), максимальной силе света J(кд); световой отдаче

Еv = Ф/Р (лм/Вт),

т.е. отношению светового потока лампы к ее электрической мощности; срок службы лампы и спектральный состав света.

Широкое применение в промышленности находят лампы накаливания. Их преимущества: удобство в эксплуатации, простота в изготовлении, низкая инерционность при включении, отсутствие дополнительных пусковых устройств, надежность работы при колебаниях напряжения и при различных метеорологических условиях окружающей среды. К недостаткам ламп накаливания относят: низкую световую отдачу (для ламп общего назначения Еv = 7...20 лм/Вт), сравнительно малый срок службы (до 2,5 тыс. ч), преобладание желтых и красных лучей в спектре, что не много отличает их спектральный состав от солнечного света.

Галогеновые лампы - лампы накаливания с йодным циклом получили распространение. Их преимущества перед лампами накаливания увеличение световой отдачи (до 40 лм/Вт), за счет повышения температуры накала нити. Так же увеличивается срок службы лампы до 3 тыс. ч., благодаря тому, что пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания, соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя распылению вольфрамовой нити. Галогеновые лампы имеют более близкий к естественному спектр излучения.

Основным преимуществом газоразрядных ламп перед лампами накаливания является большая световая отдача 40...110 лм/Вт. Они имеют значительно большой срок службы, до 8...12 тыс. ч. От газоразрядных ламп можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары металлов, люминоформ. По спектральному составу видимого света различают лампы дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого цвета (ЛБ). Основной недостаток газоразрядных ламп заключается в пульсации светового потока, что может вызвать стробоскопического эффект, заключающийся в искажении зрительного восприятия. Недостатком газоразрядных ламп является длительный период разгорания, необходимость применения специальных пусковых приспособлений, облегчающих зажигание ламп, зависимость работоспособности от температуры окружающей среды. Газоразрядные лампы могут создавать радиопомехи, исключение которых требует специальных устройств.

Достоинства светодиодных ламп заключается в следующем: световая отдача высокая, большой срок эксплуатации до 50 тысяч часов, могут иметь различные спектральные характеристики без применения светофильтров, безопасность использования, малые размеры, высокая прочность, отсутствие ртутных паров, низкое ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, небольшое тепловыделение, устойчивость к вандализму. К недостаткам этих ламп относится: высокая цена, использование преобразователей напряжения, высокий коэффициент пульсаций светового потока без сглаживающего конденсатора, спектр немного отличается от солнечного.

По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света. В зависимости от конструктивного исполнения различают светильники открытые, защищенные, закрытые, пылепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные, взрывобезопасные.

3. Принцип нормирования искусственного освещения

Цель нормирования освещения состоит в том, чтобы создать такие его нормы, которые бы обеспечивали необходимый уровень видимости и наибольшую работоспособность зрения при длительной работе и минимальном его утомлении. Гигиеническое нормирование уровней освещенности устанавливается в соответствии с физиологическими особенностями зрительных функций людей и отражено в определенных санитарных правилах и нормах.

Для искусственного освещения нормируемым параметром является освещенность. Количественные и качественные характеристики освещения (показатель дискомфорта, показатель освещенности, коэффициент пульсации освещенности) регламентируются СНиП 25-05-95 (II-4-79). Нормируется один из количественных показателей - наименьшая освещенность рабочей поверхности, обеспечивающая выполнение зрительной работы, остальные учитываются косвенно. Значения освещенности устанавливаются в зависимости от точности зрительной работы, контраста объекта с фоном, яркости фона, системы освещения и типа используемых ламп, а также сложностью и продолжительностью зрительной работы, санитарными требованиями, требованиями безопасности работы и передвижения. Критерием точности зрительной работы является размер объекта различения. Чем меньше угловые размеры объектов, контраст объекта с фоном и коэффициент отражения освещаемой поверхности, тем выше должен быть уровень нормируемой освещенности. Разряд зрительной работы делится на четыре подразряда в зависимости от сочетаний контраста и фона. Всего различают восемь разрядов и четыре подразряда в зависимости от степени зрительного напряжения. Для системы комбинированного освещения значения норм освещенности выше, чем для общего. Нормируется степень равномерности освещения источниками общего и местного освещения при комбинированном освещении для обеспечения более полной зрительной адаптации в наименьший отрезок времени. Нормами предусмотрены защитные меры для ослабления слепящего действия открытых источников света и освещенных поверхностей с чрезмерной яркостью. Устранение и ограничение слепящего действия источников света и отражающих поверхностей предусмотрены регламентацией минимально допустимых высот подвеса светильников (не ниже 2,8 м от пола) и предельно допустимых яркостей светящихся поверхностей светильников (от 2000 до 5000 нт). Ослабление отраженной блескости достигается использованием матовой окраски поверхностей и оборудования, устранением из поля зрения глянцевых и полированных предметов. При нормировании устанавливаются минимальные гигиенические величины освещенности. Снижение их снижает работоспособность и вызывает повышенное утомление зрения.

Таким образом, нормирование освещения сводится к следующему: достаточность уровня освещенности или яркости фона; равномерность распределения яркости в поле зрения; ограничение слепящего действия от источников света; устранение резких и глубоких теней; приближение спектра излучения искусственных источников к спектру дневного света.

4. Методы расчета искусственного освещения

Расчет искусственного освещения заключается в определении типа и количества светильников, которые необходимы для создания заданной освещенности. Искусственную освещенность рассчитать можно тремя методами. Метод коэффициента использования светового потока применяют для расчета общего равномерного освещения горизонтальной рабочей поверхности. Он позволяет рассчитывать среднюю освещенность горизонтальной поверхности с учетом всех падающих на нее прямых и отраженных потоков. Световой поток Ф находится по формуле:

,

где Е - минимальная нормированная освещенность, лк, принимаемая по СНиП 32-05-95 или отраслевым нормам; S -освещаемая площадь, м²; К ₃ - коэффициент запаса; Z - коэффициент неравномерности освещения; N - количество рядов светильников; -коэффициент затенения; - в долях единицы. Коэффициент использования светового потока зависит от высоты подвеса светильников, от коэффициентов отражения стен и потолка, от индекса помещения i, определяемого по формуле:

,

где S - площадь помещения, м²; h - расчетная высота подвеса (расстояние от светильника до рабочей поверхности), м; А и В - ширина и длина помещения, м.

Точечный метод расчета освещения позволяет определить освещенность в любой точке поверхности освещаемого помещения независимо от размещения светильников. Он обычно используется как поверочный метод для расчета освещенности в определенных точках поверхности. Освещенность какой-либо точки А горизонтальной поверхности выражается формулой:

E= ,

где I_A - сила света (кд), заданная для условной лампы со световым потоком 1000лм; б- угол между вертикальной плоскостью и направлением светового потока на освещаемую точку; h_св - высота подвеса светильника, м. Относительная освещенность:

_Acos³б.

Это величина численно соответствует освещенности точки А, расположенной на том же луче, но на плоскости, по отношению к которой высота установки светильника равна 1 м. Так как освещенность данным методом рассчитывается для ламп со световым потоком 1000 лм, заменяют обозначение освещенности Е на е, записывая формулу:

е = ,

где е - условная освещенность. Относительная освещенность - это функция угла б, но её удобнее изображать кривыми в функции:

.

При расчете освещенности для лампы с произвольным световым потоком Ф пользуются формулой:

Е = .

Для каждого типа светильника строят пространственные изолюксы, которые показывают условную горизонтальную освещенность е, являющейся функцией параметров d, h.

Метод удельной мощности является производным от метода коэффициента использования. Он проще, но менее точный. Этот метод часто применяют на стадии проектирования при ориентировочных расчетах общего равномерного освещения. Этим методом проводят расчет общего равномерного освещения, особенно для помещений с большой площадью. Этот метод основан на анализе большого количества светотехнических расчетов, выполненных по методу коэффициента использования светового потока. Удельная мощность W_y - это отношение мощности W источников света всех осветительных установок освещаемого помещения к освещаемой площади S_п, т.е.

W_у=.

Значение удельной мощности зависит от основных факторов таких как тип светильников, размещение их в помещении, мощности и типа ламп, характеристики освещаемого помещения.

Ва ри ант	Разряд зритель ных работ	Размеры помещения, м	Коэффициент отражения, %	Высота рабочей поверх ности, м	Свес светиль ника, м
		длина	ширина	высота	потолка	стен	пола
1	IIIб	16	10	3,5	70	50	30	1,0	0,3

5. Задача: рассчитать общее равномерное освещение производственного помещения. Расчет выполнить методом коэффициента использования светового потока для ламп накаливания и люминесцентных ламп. Сравнить результаты расчета

Решение. Разряд зрительных работ IIIб, поэтому норма освещенности для общего освещения Е = 200 лк для ламп накаливания и Е = 300 лк для люминесцентных ламп (по СНиП 23.05-95, таблица 7.13 [1]).

Расчет освещения с использованием ламп накаливания. Выбираем источник света. Принимаем лампы накаливания.

Выбираем тип светильника. Принимаем по таблице 7.8 [1] светильник СП 21-200-0054 с кривой силы света типа Г.Свес светильника по условию 0,3 м.

Принимаем высоту рабочей поверхности в соответствии ОСТ 32.120-98 (таблица 7.14 [1]) h_Р=1,0 м.

Определяем расчетную высоту подвеса светильника Н_Р по формуле:

H_Р = H - h_С - h_Р,

где H -высота помещения, h_С - высота подвески светильника от потолка, h_Р -высота рабочей поверхности, м

H_Р = 3,5-0,3-1,0 = 2,2 м. Определяем оптимальное расстояние между светильниками L по формуле:

L = лH_Р,

где л - коэффициент для определения расстояния между светильниками. л = 1 (по таблице 7.2 [1])

L =1•2,2 = 2,2.

Учитывая шаг колонн l = 6 м, будем располагать светильники между фермами.

Определяем число светильников по длине помещения n_А по формуле:

n_А = A/L,

где А - длина помещения, м.

n_А =16/2,2 =7,27?7.

Принимаем n_А =7 шт.

Определяем число светильников по ширине помещения n_В по формуле:

n_В =В/L,

В - ширина помещения, м.

n_В =10/2,2=4,5?4.

Принимаем n_В =4 шт.

Определяем общее число светильников по формуле:

N= n_A •n_B,

N= 7•4=28 шт.

Определяем площадь помещения по формуле:

S = A• B,

S = 16•10=160 м².

Выбираем коэффициент запаса по таблице 7.16 [1] K=1,4, учитывая, что он лежит в пределах (1,2…1,5).

Принимаем коэффициент неравномерной освещенности (см. п. 7.7) Z=1,1.

Определяем индекс помещения ц по формуле:

ц = S/H_p(A+B)ц =160/2,2(16+10)=2,8.

Выбираем коэффициент использования светового потока з по таблице 7.17 [1].

Для светильников с КСС типа М при с_n=0,7, с_c=0,5, с_р =0,3 индексе помещения ц=2,8 с учетом интерполяции принимаем з=0,98. Определяем необходимый световой поток одной лампы F по формуле:

F = E_H •S •K •Z / N•з,

F = 200 • 160 • 1,4 • 1,1/28 • 0,98 = 1795 лм. Выбираем лампу Г 220-230-150 (таблица 7.3 [1]) мощностью 150 Вт со световым потоком F_л=2090 лм. Определяем фактическое значение освещенности E факт по формуле:

E_факт =E_н F_л / F,

E факт =200 • 2090/1795 = 233 лк.

Определяем отклонение фактической освещенности от нормативного значения Д по формуле:

Д = 100(E _{факт -} E_Н)/E_Н,

Д = 100(233-200)/200 = 16,5 %.

Фактическое значение освещенности не превышает нормированного значения более чем на 20 %, что удовлетворяет требованиям СНиП 23-05-95.

Определяем электрическую мощность ламп:

P = 28 • 150 = 4200 Вт.

Рис. Схема размещения светильников в помещении

Расчет освещения с использованием люминесцентных ламп. Выбираем источник света - люминесцентные лампы. Принимаем наиболее экономичные лампы белого света типа ЛБ.

Выбираем тип светильника. Принимаем подвесные светильники типа ЛВ 003-2х 40-001 с двумя лампами ЛБ 40 с КСС типа Д.

По условию свес светильника h_С =0,3 м.

Принимаем высоту рабочей поверхности в соответствии ОСТ 32.120-98 (табл. 7.14 [1]) h_Р =1,0 м.



Рис. Схема размещения светильников на разрезе помещения

Определяем расчетную высоту подвеса светильника Н_Р по формуле:

H_Р =Н - h_С - h_Р,

H_Р =3,5-0,3-1,0 =2,2 м.

Определяем оптимальное расстояние между рядами люминесцентных светильников L по формуле:

L = лH_Р,

где л - коэффициент для определения расстояния между светильниками. По таблице 7.12 [1] для светильников с КСС типа Д принимаем л=1,4.

L=1,4*2,2 =3,08 м.

Определяем число рядов светильников N по формуле:

N=В/L,

N=10/3,08=3,25?3.

Принимаем N=3.

Определяем площадь помещения по формуле:

S = A• B,

S = 16•10=160м ²

Выбираем коэффициент запаса по таблице 7.16 [1] K=1,4, учитывая, что он лежит в пределах (1,2…1,5).

Принимаем коэффициент неравномерной освещенности (см. п. 7.7) Z=1,1.

Определяем индекс помещения ц по формуле:

ц = S/H_p(A+B)ц =160/2,2(16+10)=2,8.

Выбираем коэффициент использования светового потока з по таблице 7.17 [1].

Для светильников с КСС типа Д при с _n =0,7, с _c = 0,5, с _р =0,3 индекс помещения ц =2,8 с учетом интерполяции принимаем з = 0,79.

Определяем необходимый световой поток одного ряда светильников по формуле:

F = E_H •S •K •Z / N•з,

F = 300 • 160 • 1,4 • 1,1/3 • 0,79 = 31189,87 лм. Определяем число светильников в одном ряду по формуле:

n=F/F _св.

Световой поток лампы ЛБ 40-1 по таблице 7.2 [1] F _л =3200 лм.

Световой поток одного светильника с двумя лампами ЛБ 40-1.

F _св = 2 • F _л = 2 • 3200 = 6400 лм.

n=31189/6400=4,87 ? 5.

Принимаем n=5 шт.

Определяем фактическое значение освещенности E факт по формуле:

E _факт = E _Н F _факт /F,

Фактическое значение светового потока одного ряда светильников:

F _факт = n F _св = 5 • 6400 = 32000 лм.

E _факт = 300 • 32000/31189,87 = 307,79 лк.

Рис. Схема размещения светильников в помещении

Определяем отклонение фактической освещенности от нормированного значения Д по формуле:

Д=100(E _факт - E _Н)/E _Н, Д= 100(307,79-300)/300 = 2,59 %.

Фактическое значение освещенности больше нормированного значения на 2,59 %, что удовлетворяет требованиям СНиП 23-05-95.

Всего светильников 15 (3 ряда по 5 светильников), в каждом по 2 лампы, значит, ламп 30.

P = 30 • 40 = 1200 Вт.



Литература

1. Безопасность жизнедеятельности в условиях производства. Расчёты: учеб пособие /Т.А. Бойко, Е.Б. Воробьёв, Ж.Б. Ворожбитова [и др.]; под. общ. ред. Е.Б. Воробьёва: Рост гос. ун-т путей сообщения. - Ростов н/Д, 2007. - 127 с.

2. Безопасность жизнедеятельности в условиях производства учеб. пособие/ В.М. Гарин, Т.А. Бойко, Е.Б. Воробьёв [и др.]; под общ. ред. В.М. Гарина; Рост. гос. ун-т путей сообщения Ростов н/Д, 2003. - 346 с.

3. Дегтярев В.О., Корягин О.Г., Фирсанов Н.Н. Осветительные установки железнодорожных территорий. - М.: Транспорт, 2009. - 223 с.

4. ОСТ 32,120-98. Стандарт отрасли. Нормы искусственного освещения объектов железнодорожного транспорта. - М.: Транспорт, 2004. - 70 с.

5. СНиП 23-05-95. Строительные нормы и правила Российской Федерации.

6. Естественное и искусственное освещение. - М.: Стройиздат, 2008. - 32 с.

7. Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под ред. Г.М. Кнорринга - Л.: "Энергия", 2010. - 384 с., ил.

Размещено на Allbest.ru

...