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 принципу организации искусственное освещение можно разделить на два вида: 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 светильника 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 не 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 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 искусственного освещения применяются 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).
Общим недостатком ламп накаливания является сравнительно небольшой срок службы (менее 2000 часов) и малая световая отдача (отношение создаваемого лампой светового потока к потребляемой электрической мощности) (8-20 лм/Вт). 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 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.
Основным достоинством газоразрядных ламп является их долговечность (свыше 10000 часов), экономичность, малая себестоимость изготовления, благоприятный спектр излучения, обеспечивающий высокое качество цветопередачи, низкая температура поверхности. Светоотдача этих ламп колеблется в пределах от 30 до 105 лм/Вт, что в несколько раз превышает светоотдачу ламп накаливания.
Нормирование искусственного освещения
Наименьшая освещенность рабочих поверхностей в производственных помещениях устанавливается в зависимости от характеристики зрительной работы и регламентируется строительными нормами и правилами СНиП 23-05-95 * «Естественное и искусственное освещение».
Характеристика зрительной работы определяется минимальным размером объекта различения, контрастом объекта с фоном и свойствами фона.
Объект различения – рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, которые следует контролировать в процессе работы.
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается: светлым при коэффициенте отражения ( ) светового потока поверхностью более 0,4; средне светлым при коэффициенте отражения от 0,2 до 0,4; темным при коэффициенте отражения менее 0,2.
Контраст объекта различения с фоном (К ) определяется отношением абсолютной величины разности яркостей объекта В 0 и фона В ф к наибольшей их этих двух яркостей. Контраст считается большим - при значениях К более 0,5; средним - при значениях К от 0,2 до 0,5; малым - при значениях К менее 0,2.
В соответствии со СНиП 23-05-95 все зрительные работы делятся на 8 разрядов в зависимости от размера объекта различения и условий зрительной работы. Допустимые значения наименьшей освещенности рабочих поверхностей в производственных помещениях в соответствии со СНиП 23-05-95 приведены в приложении 1.
Кроме цветности источников света и цветовой отделки интерьера, влияющих на субъективную оценку освещения, важным параметром, характеризующим качество освещения, является коэффициент пульсации освещенности К п :
где Е макс – максимальное значение пульсирующей освещенности на рабочей поверхности;
Е мин – минимальное значение пульсирующей освещенности;
Е ср – среднее значение освещенности.
Пульсации освещенности на рабочей поверхности, не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект – кажущееся изменение или прекращение движения объекта, освещаемого светом, периодически изменяющимся с определенной частотой. Например, если вращающийся белый диск с черным сектором освещать пульсирующим световым потоком (вспышками), то сектор будет казаться: неподвижным при частоте f Всп =f Ввращ , медленно вращающимся в обратную сторону при f Всп >f Ввращ , медленно вращающимся в ту же сторону при f Всп <f Ввращ , где f Всп и f Ввращ – соответственно частоты вспышек и вращения диска. Пульсации освещенности на вращающихся объектах могут вызывать видимость их неподвижности, что в свою очередь, может явиться причиной травматизма.
Значение К п меняется от нескольких процентов (для ламп накаливания) до нескольких десятков процентов (для люминесцентных ламп). Малое значение К п для ламп накаливания объясняется большой тепловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению светового потока F лн ламп в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через 0 (см. рисунок 1а). В тоже время газоразрядные лампы обладают малой инерцией и меняют свой световой поток F лл почти пропорционально амплитуде сетевого напряжения (см. рисунок 1а).
Рисунок 1а
Рисунок 1б.
Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности К п люминесцентные лампы включают в разные фазы трехфазной электрической сети. Это хорошо поясняет нижняя кривая на рисунке 1б, где показан характер изменения во времени светового потока (и связанной с ним освещенности), создаваемого тремя люминесцентными лампами 3F лл , включенными в фазу А и в три различные фазы сети. В последнем случае, за счет сдвига фаз на 1/3 периода провалы в световом потоке каждой из ламп компенсируются световыми потоками двух других ламп, так что пульсации суммарного светового потока существенно уменьшаются. При этом среднее значение освещенности, создаваемой лампами, остается неизменным и не зависит от способа их включения.
В соответствии со СНиП 23-05-95 * коэффициент пульсации освещенности К п нормируется в зависимости от разряда зрительных работ в сочетании с показателем ослепленности Р :
,
где s – коэффициент ослепленности, определяемый как:
,
где B пор – пороговая разность яркости объекта и фона при обнаружении объекта на фоне равномерной яркости;
(B
пор
)
S
–то же при
наличии в поле зрения блеского (яркого)
источника света.
На освещенность рабочих поверхностей в производственном помещении влияют отражение и поглощение света стенами, потолком и другими поверхностями, расстояние от светильника до рабочей поверхности, состояние излучающей поверхности светильника, наличие рассеивателя света и т.д. Вследствие этого полезно используется лишь часть светового потока, излучаемого источником света.
Коэффициент использования осветительной установки
Расчет искусственного освещения предусматривает: выбор типа источника света, системы освещения и, светильника, проведение светотехнических расчетов, распределение светильников и определение потребляемой системой освещения мощности. Величина, характеризующая эффективность использования источников света, называется – коэффициентом использования светового потока или коэффициентом использования осветительной установки ( ) и определяется как отношение фактического светового потока (F фак ) к суммарному световому потоку (F амп ) используемых источников света, определенному по их номинальной мощности в соответствии с нормативной документацией:
,
Значение фактического светового потока F факт можно определить по результатам измерений в помещении средней освещенности Е ср по формуле:
,
где S – площадь помещения, м 2 .
При проектировании освещения для оценки светового потока F факт используется формула:
,
где Е – нормируемая освещенность, лм;
K з – коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников (обычно K з – 1,3 для ламп накаливания и 1,5 для люминесцентных ламп);
Z – коэффициент неравномерности освещения (обычно Z = 1,1-1,2).
Отражающие свойства поверхностей помещения можно учесть с помощью коэффициента отражения светового потока . В случае равномерного диффузного отражения, когда отраженный световой поток рассеивается с одинаковой яркостью во всех направлениях, яркость участка равномерно диффузно отражающей поверхности равна:
,
где Е – освещенность поверхности.
Измерить освещенность, создаваемую различными источниками света и сравнить с нормируемыми значениями. По измеренным значениям освещенности определить коэффициент использования осветительной установки. Измерить и сравнить коэффициенты пульсаций освещенности, создаваемой различными источниками света, оценить зависимость коэффициента пульсаций освещенность от способа подключения ламп к фазам трехфазной сети.
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка состоит из макета производственного помещения, оборудованного различными источниками искусственного освещения, и люксметра-пульсметра для измерения значений освещенности и коэффициента ее пульсаций. Макет и люксметр-пульсметр устанавливают на стол лабораторный.
Внешний вид макета представлен на рисунке 2.
Макет имеет каркас 1 из алюминиевого профиля, пол 2, потолок 3, боковые стенки являются съемными и могут устанавливаться любой из двух сторон внутрь макета помещения, фиксируясь в проемах каркаса с помощью магнитных защелок. Одна сторона стенок окрашена в светлые тона, другая – в темные тона, при этом нижняя окрашенная половина стенки темнее верхней.
Передняя стенка 5 жестко вмонтирована в каркас и выполнена из тонированного прозрачного стекла. В передней нижней части каркаса 1 предусмотрено окно для установки измерительной головки 6 люксметра-пульсметра 7 внутрь каркаса.
На полу 2 размещен вентилятор 8 для наблюдения стробоскопического эффекта и охлаждения ламп в процессе работы.
На потолке 3 размещены 7 патронов, в которых установлены две лампы накаливания 9, три люминесцентные лампы 10 типа КЛ9, галогенная лампа 11 и люминесцентная лампа 12 типа СКЛЭН с высокочастотным преобразователем.
Вертикальная проекция ламп отмечена на полу 2 цифрами, соответствующими номерами ламп на лицевой панели макета.
Включение электропитания установки производится автоматом защиты, находящимся на задней панели каркаса, и регистрируется сигнальной лампой, расположенной на передней панели каркаса.
На передней панели каркаса (рисунок 3) расположены органы управления и контроля, в том числе:
– лампа индикации включения напряжения;
– переключатель для включения вентилятора;
– переключатели (1-7) для включения ламп.
Рисунок 3.
Электропитание ламп накаливания и люминесцентных ламп осуществляется от разных фаз. Схема позволяет включать отдельно каждую лампу с помощью соответствующих переключателей, расположенных на передней панели каркаса На задней панели каркаса расположен автомат защиты сети и сдвоенная розетка с напряжением 220 В для подключения измерительных приборов.
Люксметр-пульсметр состоит из блока обработки информации 1 (рисунок 4) на лицевой панели которого расположен жидкокристаллический индикатор, кнопки питания «ВКЛ/ВЫКЛ », кнопка управления «HOLD », кнопка индикатора «Подсветка », разъем типа DB -9 . На задней стенке блока обработки сигналов расположена крышка батарейного отсека. Фотоприемный элемент с корригирующим фильтрами, формирующими спектральные характеристики, располагаются в фотометрической головке 2 (рисунок 4). При включенном питании прибор работает как люксметр-пульсметр (ТКА-ПКМ) и позволяет измерять освещенность в
диапазоне от10 до 200000 лк и коэффициент пульсации в диапазоне от 1 до 100%.
Рисунок 4.
Для измерения характеристик излучения необходимо расположить фотометрическую головку прибора в плоскости измеряемого объекта.
Для проведения измерений прибором «ТКА-ПКМ» необходимо включить его кнопкой «ВКЛ/ВЫКЛ ». На экране после включения появится надпись фирмы производителя и название прибора. В ходе измерения в правом поле строки загорается символ «Батарейка », информирующий о емкости батареи питания.
Для правильного обнуления прибора произвести затемнение датчика прибора и нажать кнопку «HOLD ». Процесс обнуления сопровождается надписью на жидкокристаллическом индикаторе «ПОДОЖДИТЕ, ИДЕТ ИЗМЕРЕНИЕ ».
Засветка измерительной части во время обнуления приводит к неправильным измерениям впоследствии!
После пропадания предупреждающей надписи прибор переходит в основной режим измерений. Первая строка выводит текущую освещенность в лк (клк) «Е= », во второй строке отображается значение коэффициента пульсации светового потока в % «К п = ».
В случае измерения освещенности, необходимо расположить фотометрическую головку параллельно плоскости измеряемого объекта (при этом на окно фотоприемника не должна падать тень от оператора, производящего измерения, а также посторонних предметов). Подождать 3 секунды и считать с цифрового индикатора измеренное значение. При увеличении сигнала, создаваемого источником светового потока, в строке Е происходит автоматический переход численного значения освещенности в клк. При выходе за пределы измерений освещенности появится надпись «ОСВЕЩЕНИЕ ИЗБЫТОЧНО ».
Для запоминания измеренного показания на индикаторе прибора необходимо кратковременно нажать кнопку «HOLD ». Для продолжения измерений еще раз нажать кнопку «HOLD ».
Если во время работы прибора появится надпись: «ЗАМЕНИТЕ БАТАРЕЙКУ », то необходимо произвести замену элемента питания.
По окончании измерений, прибор выключается, нажатием на кнопку «ВКЛ/ВЫКЛ ».
Требования безопасности при выполнении лабораторной работы
К работе допускаются студенты, ознакомленные с устройством лабораторной установки, принципом действия и мерами безопасности при проведении лабораторной работы.
Для предотвращения перегрева установки при длительной работе ламп необходимо включить вентилятор.
После проведения лабораторной работы отключить электропитание стенда и люксметра-пульсметра.
Порядок проведения лабораторной работы
Установить стенки макета производственного помещения таким образом, чтобы стороны, окрашенные в темные тона, были обращены внутрь помещения.
Включить установку с помощью автомата защиты, находящегося на задней панели каркаса.
Включить поочередно лампы (выбор ламп производится по заданию преподавателя).
Произвести измерение освещенности и коэффициента пульсации для каждой включенной лампы с помощью люксметра-пульсометра не менее чем в пяти точках макета производственного помещения (в центре и углах пола), определить среднее значение освещенности Е ср .
Сравнить полученные в результате измерений значения освещенности и коэффициента пульсации с допустимыми значениями (разряд зрительных работ принять по указанию преподавателя)
Установить стенки макета производственного помещения таким образом, чтобы стороны, окрашенные в светлые тона, были обращены внутрь помещения.
Произвести измерение освещенности не менее чем в пяти точках макета производственного помещения, определить среднее значение освещенности.
Сравнить полученные в результате измерений значения освещенности и коэффициента пульсации с допустимыми значениями (разряд зрительных работ принять по указанию преподавателя)
По результатам измерений освещенности для варианта с темной и светлой окраской стен вычислить значение фактического светового потока F факт по формуле:
,
где Е ср –среднее значение освещенности, лк;
S – площадь макета помещения, м 2 .
Вычислить коэффициент использования осветительной установки для варианта с темной и светлой окраской стен по формуле:
.
Суммарный световой поток F ламп выбрать по номинальной мощности для каждого типа ламп по таблице 1.
Таблица 1 Технические характеристики ламп
* После минимальной продолжительности горения (2000 часов)
Сравнить значения коэффициентов использования осветительных установок, полученные для случаев с использованием различных источников света и различной окраски стен.
С помощью люксметра-пульсометра измерить коэффициенты пульсации освещенности при включении одной люминесцентной лампы, затем – двух и наконец, при включении трех люминесцентных ламп типа КЛ9 (следует учесть, что люминесцентные лампы включены в три различные фазы трехфазной сети, поэтому измерительную головку люксметра-пульсметра необходимо располагать в геометрическом центре системы включенных ламп).
Сравнить измеренные значения коэффициентов пульсации освещенности с допустимыми значениями. Объяснить полученные результаты.
Включить люминесцентную лампу типа КЛ9 в центре установки и вентилятор. Вращая ручку «Частота», регулирующую скорость вращения лопастей вентилятора, подобрать такую частоту, при которой возникает стробоскопический эффект (лопасти, кажутся неподвижными).
Выключить стенд. Составить отчет о работе.
Таблица 2 Результаты измерений освещенности и расчеты лабораторной работы (светлая, темная сторона стены)
|
Тип лампы |
№ точки измерения |
Освещенность, лк (Е) |
Средняя освещенность, лк |
Нормативное значение освещенности, |
Фактический световой поток, лм |
Коэффициент использования |
Коэффициент пульсации |
||
|
Люминесцентная лампа, 9Вт | |||||||||
|
Люминесцентная лампа, 11Вт | |||||||||
|
Лампа накаливания общего назначения | |||||||||
|
накаливания галогенная | |||||||||
Таблица 3 Результаты измерения пульсации светового потока
Отчет должен содержать:
Название и цель работы.
Порядок проведения работы.
Описание используемых приборов и оборудования.
Таблицы результатов измерений.
Результаты обработки экспериментальных данных с соответствующими расчетами.
Выводы по каждому пункту порядка проведения работы.
Контрольные вопросы
1. Что такое освещение помещений?
2. Перечислите виды освещения в зависимости то источника света.
3. Что такое световой поток, сила света, освещенность, яркость?
4. Какие бывают системы искусственного освещения?
5. Перечислите виды искусственного освещения по функциональному назначению.
6. Назовите источники искусственного освещения.
7. В чем заключается принцип нормирования параметров световой среды?
8. Что такое коэффициент пульсации светового потока?
9. Каким способом можно уменьшить коэффициент пульсации светового потока?
10. Объясните суть стробоскопического эффекта.
11. Что такое коэффициент использования осветительной установки?
Люмен - световой поток F, излучаемый абсолютно черным телом, с площади 0,5305 кв.мм при температуре затвердевания платины (2042 К).
Сила света - (кандела-свеча) - пространственная плотность светового потока - отношение светового потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределен световой поток (кандела-кд).
Освещенность (люкс) - отношение светового потока F к величине освещаемой поверхности S, измеряется люксметром (селеновый фотоэлемент и гальванометр).
Яркость (нит) - это яркость поверхности, испускающей силу света величиной в 1 свечу с площади в 1 кв.м в перпендикулярном ее направлении, т.е. 1нт = 1 кд/кв.м.
Обычно пользуются естественными, искусственным и совмещенным (естественное и искусственное совместно) освещением.
Естественное освещение может быть:
боковым - через световые проемы в наружных стенах(одностороннее и двухстороннее);
верхнее - через световые проемы (фонари) в покрытиях и через проемы в стенах в местах перепада высот зданий;
верхним и боковым (комбинированное) - сочетание верхнего и бокового.
Требуемый уровень освещения определяется степенью точности зрительных работ.
Классификация искусственного освещения.
Искусственное освещение выполняется двух систем: общее и комбинированное (общее с местным).
Освещение применяется и в лечебных профилактических целях: ультрафиолетовое облучение (кварцевые лампы, эритемные лампы). По назначению искусственное освещение делится на рабочее, аварийное, эвакуационное и специальное.
Рабочее освещение должно предусматриваться для всех помещений и открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.
В системе комбинированного освещения общее освещение должно создавать не менее 10 % от нормируемой освещенности. Для местного освещения используются светильники с непросвечивающими отражателями с защитным углом не менее 30 град.
Защитный угол - это угол между горизонталью, на которой лежит центр светильника и прямой, проходящей через центр накала лампы и краем отражателя (рассеивателя).
Аварийное освещение следует предусматривать, если отключение рабочего освещения может вызвать: взрывы, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса, нарушение обслуживания больных в операционных, нарушение режима детских учреждений. Наименьшая освещенность рабочих поверхностей должна быть не менее 5 % от нормируемого рабочего, но не менее 2 лк. внутри зданий и 1 лк для территорий предприятия.
Эвакуационное освещение предусматривается:
а)в местах, опасных для прохода людей;
б)в проходах и на лестницах при числе эвакуирующихся более 50 чел;
в)по основным проходам помещений, в которой работает более 10 чел;
г)в лестничных клетках жилых домов, высотой 6 и более этажей и др. случаях по СНиП.
Эвакуационное освещение обеспечивает наименьшую освещенность на полу проходов: в помещениях - 0,5 лк; на открытых территориях - 0,2 лк.
К специальным видам освещения относятся охранное и дежурное. Охранное освещение (при отсутствии специальных технических средств охраны) предусматривается вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время: освещенность 0,5 лк.
Источники искусственного освещения
Искусственное освещение осуществляется в темное время суток при помощи осветительных приборов, состоящих из светильников.
Электрический светильник представляет собой совокупность источника света и арматуры. Наиболее важной функцией осветительной арматуры является перераспределение светового потока, которое повышает экономичность осветительной установки.
Под светильником понимается комплект лампы (источника света) и осветительной арматуры. Светильник обеспечивает крепление лампы, подсоединение к ней электрического питания, предохранение ее от загрязнения и механического повреждения. Светильники предназначены для размещения в них ламп в целях повышения санитарно-гигиенических качеств освещения и снижения расхода электроэнергии. Они устраняют слепящее действие источника света, что обеспечивается защитным углом светильника.
Светильники классифицируются:
· по назначению - общего и местного освещения;
· по конструктивному исполнению - открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывозащищенные (взрывонепроницаемые и повышенной надежности против взрыва);
· по распределению светового потока - прямого света, преимущественно прямого света, рассеянного света, отраженного света, преимущественно отраженного света; такое подразделение основано на отношении светового потока, излучаемого в нижнюю сферу, к полному световому потоку светильника.
В помещениях с невысокими отражающими свойствами стен и потолков целесообразно применять светильники прямого света. В помещениях, стены и потолки которых обладают высокими отражающими свойствами, надлежит устанавливать светильники преимущественно непрямого света, направляющие часть светового потока на потолок. В высоких помещениях рационально применять светильники концентрированного светораспределения. Они значительно увеличивают силу света лампы по оси светильника и направляют основную часть светового потока вниз, непосредственно на рабочие места. В помещениях с большой площадью и небольшой высотой целесообразно использовать светильники более широкого светораспределения.
При выборе типа светильника важнейшим требованием является учет условий среды. В помещениях с нормальной средой к конструкции светильника не предъявляется специальных требований. Это же относится и к помещениям влажным и сырым, но с одним требованием - патрон должен иметь корпус из изоляционных влагостойких материалов. В помещениях особо сырых, с химически активной средой, пожаро- и взрывоопасных конструкция светильника должна отвечать специальным требованиям.
Светильники местного освещения предназначены для освещения места выполнения работы, они укрепляются обычно на шарнирных кронштейнах, обеспечивающих возможность их перемещения и изменения направления светового потока. Поскольку светильники местного освещения располагаются в непосредственной близости от глаз работающего, необходимо, чтобы защитный угол светильника был не менее 30 град, а при расположении светильника не выше уровня глаз работающего - не менее 10 град, что исключает ослепление и правильно освещает рабочее место.
Важным назначением осветительной арматуры является предохранение глаз работающих от воздействия чрезмерно больших яркостей источников света. Применяющиеся источники света имеют яркость колбы, в десятки и сотни раз превышающую допустимую яркость в поле зрения. Степень возможного ограничения слепящего действия источника света определяется защитным углом светильника.
Защитный угол (рис.21) - это угол между горизонталью и линией, соединяющей нить накала (поверхность лампы) с противоположным краем отражателя.
Осветительная арматура служит для предохранения источника света от загрязнения и механического повреждения. Она необходима также для подводки электрического питания и крепления ламп.
Основные характеристики ламп: номинальное напряжение, электрическая мощность, световой поток, световая отдача и срок службы.
В осветительных установках промышленных предприятий применяют лампы накаливания и газоразрядные источники света. В лампах накаливания используется тепловое оптическое излучение - способность нагретого до высокой температуры тела (нити из тугоплавкого металла) излучать видимый свет. В лампе накаливания световой поток зависит от потребляемой электрической мощности и температуры вольфрамовой нити, помещенной в стеклянную колбу, наполняемую при изготовлении инертным газом: аргоном, ксеноном, криптоном и их смесями. Это обеспечивает повышение температуры вольфрамовой нити и уменьшает ее распыление.
Выпускаются следующие типы ламп накаливания: вакуумные, газонаполненные (смесью аргона и азота), биспиральные, с криптоновым наполнением и галогенные. Лампы накаливания несложны в изготовлении, просты и надежны в эксплуатации. К их недостаткам следует отнести: низкую световую отдачу (в три-шесть раз меньшую по сравнению с газоразрядными лампами), небольшой срок службы (около 1000ч), неблагоприятный спектральный состав, искажающий светопередачу. В них видимое излучение преобладает в желтой и красной частях спектра при недостатке в синей и фиолетовой его частях по сравнению с дневным естественным светом. Лампы накаливания обладают большой яркостью, но не дают равномерного распределения cветового потока.
Чтобы исключить прямое попадание света в глаза и вредное воздействие большой яркости на зрение, нить накаливания лампы необходимо закрывать. Помимо этого, при применении открытых ламп почти половина светового потока не используется для освещения рабочих поверхностей, поэтому лампы накаливания устанавливают в осветительной арматуре.
Галогенные лампы накаливания с вольфрамовой нитью содержит в колбе пары определенного галогена (например, йода), который повышает температуру накала нити и исключает её испарение. У этих ламп более продолжителен срок службы и более высокая теплоотдача.
Газоразрядные источники света включают лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления (ртутные, ксеноновые). Газоразрядные лампы дают свет в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов, паров металла и их смесей. Они имеют следующие преимущества по сравнению с лампами накаливания: пожаробезопасны (низкая температура поверхности колбы), высокую светоотдачу, в несколько раз большую, чем у ламп накаливания, весьма продолжительный срок службы (8-14 тыс. ч); спектр излучения люминесцентных ламп близок к спектру естественного света.
К недостаткам газоразрядных ламп надо отнести относительно сложную схему включения и необходимость специальных пусковых приспособлений, поскольку напряжение зажигания у этих ламп значительно выше напряжения сети, а период разгорания продолжителен. Эти лампы могут дать стробоскопический эффект, выражающийся в искажении зрительного восприятия (быстродвижущиеся или вращающиеся детали могут казаться неподвижными). Это явление возникает в результате пульсации светового потока, которая к тому же может вызывать помехи радиопередач. Наличие стробоскопического эффекта в большинстве производственных помещений недопустимо. Устранить его можно, пользуясь специально разработанными схемами включения люминесцентных ламп. Эти схемы требуют установки соответствующей пускорегулировочной аппаратуры, в которой предусмотрены также конденсаторы для повышения коэффициента мощности установки и устранения радиопомех.
Люминесцентные лампы представляют собой прозрачную стеклянную трубку с впаянными по концам электродами, наполненную дозированным количеством ртути и инертного газа. Внутренняя поверхность трубки покрыта тонким слоем люминофора, в зависимости от вида которого создается та или иная цветность излучения. Промышленность выпускает люминесцентные лампы белого света (ЛБ), теплого белого света (ЛТБ), холодного белого света (ЛХБ), дневного света (ЛД), с исправленной цветопередачей (ЛДЦ).
Освещение люминесцентными лампами следует применять в помещениях, в которых необходимо создать особо благоприятные условия для зрения. Например, при выполнении точных работ, требующих значительного зрительного напряжения, или при выполнении работы, связанной с различением цветовых оттенков, а также в помещениях с постоянным пребыванием людей при недостаточном или вообще отсутствующем естественном освещении.
Если по условиям работы необходимо правильное различение цветов и их оттенков, надлежит применять лампы ЛДЦ. При работе с блестящими поверхностями в установках общего освещения следует применять люминесцентные лампы ЛД, поскольку их световая отдача выше, а глубина колебаний светового потока меньше. При этом в светильниках местного освещения целесообразно использовать лампы ЛХБ и ЛД.
Люминесцентные лампы чувствительны к температуре окружающего воздуха, оптимальной величиной которой является температура 20 - 25 град. Отклонение температуры от оптимального предела вызывает уменьшение светового потока лампы. При температурах, близких к 0 о С, зажигание ламп затруднено.
Ртутные лампы высокого давления ДРЛ имеют следующее устройство. В кварцевой трубке, содержащей дозированную долю ртути и инертного газа, происходит электрический разряд. Трубка помещена в колбу из жароустойчивого стекла, внутренние стенки которой покрыты слоем люминофора.
Ультрафиолетовое излучение в кварцевой трубке воздействует на люминофор и вызывает его свечение. Световая отдача ртутных и люминесцентных ламп примерно одинаковая. Срок их службы около 5000 ч. Режим работы ртутных ламп высокого давления в отличие от люминесцентных ламп низкого давления не зависит от температуры окружающей среды. Включение их в сеть производится посредством специального прибора включения (ПРА).
Особую группу осветительных приборов составляют прожекторы, в которых с помощью системы линз и зеркал свет концентрируется узким лучом. Прожекторы широко используются для освещения открытых пространств, карьеров, территорий предприятий, строительных площадок, складов и др.
Перспективным является применение световодов, передающих свет от естественного или искусственного источника на значительное расстояние, что особенно целесообразно во взрыво- и пожароопасных помещениях.
Похожая информация.
Искусственное освещение – освещение помещения только источниками искусственного света.
Искусственное освещение по назначению подразделяется на следующие виды:
·рабочее – освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий;
·аварийное (Еmin ≈ 5% Ераб, но не меньше 2 лк) – разделяется на:
освещение безопасности (аварийное, для него разрешается использовать лампы накаливания и люминесцентные, Освещение безопасности предусматривается в тех случаях, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживание оборудования и механизмов может вызвать:
взрыв, пожар, отравление людей,
длительное нарушение технологического процесса т.д
эвакуационное (обычно с числом людей более 50 чел., создается освещенность проходов, мест площадок, подвалов, Еэвак не менее 0,5 лк, открытое пространство не менее 0,2 лк) освещение;
· специальное, которое в свою очередь подразделяется на:
охранное – освещение в нерабочее время (из общего числа светильников выделятся часть, которая должна обеспечивать освещение не менее 0,2 лк);
дежурное – освещение в нерабочее время.
Искусственное освещение может быть двух систем (по конструкции):
общее освещение – освещение, при котором светильники размещают в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение);
комбинированное освещение – освещение, при котором к общему освещению добавляется местное; местное освещение – освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение одного местного освещения производственных рабочих мест не допускается.
Искусственное рабочее освещение предназначено для создания необходимых условий работы и нормальной эксплуатации зданий и территорий. Рабочее освещение следует предусматривать для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.
Совмещенное освещение – освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.
27. Основные светотехнические единицы и требования к производственному освещению.
Организация рационального освещения рабочих мест - один из основных вопросов охраны труда. При неудовлетворительном освещении резко снижается производительность труда, возможны несчастные случаи, появление близорукости, быстрая утомляемость.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. количественным показателям относятся световой поток, сила света, освещенность, яркость.
Световой поток Ф - это часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет (измеряется в люменах - лм).
Сила света I - величина, оценивающая пространственную плотность светового потока и представляющая собой отношение светового потока dФ к телесному углу dw, в пределах которого световой поток распространяется:
За единицу силы света принята кандела (кд).
Освещенность Е - поверхностная плотность светового потока, представляет собой отношение светового потока dФ, падающего на элемент поверхности dS, к площади этого элемента:
3а единицу освещенности принят люкс (лк) -при световом потоке в 1 лм на площади в 1 м 2 .
Яркость поверхности L - отношение силы света, излучаемого в рассматриваемом направлении, к площади светящейся поверхности, кд/м 2:
К основным качественным показателям освещения относятся: фон, контраст объекта с фоном, видимость, показатель ослепленности и дискомфорта, коэффициент пульсации.
Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту, на которой он рассматривается.
Видимость - способность глаза человека воспринимать объект при освещенности от 0,1 до 100 000 лк.
Показатель ослепленности - критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой.
Основная задача освещения на производстве - создание наилучших условий для видения. Эту задачу возможно решить только осветительной системой, отвечающей следующим требованиям:
Освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы
Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства;
На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени;
В поле зрения не должно быть прямой и отраженной блескости (повышенной яркости светящихся поверхностей, вызывающей ослепление);
Величина освещенности должна быть постоянной во времени;
Следует выбирать оптимальную направленность светового потока и необходимый спектральный состав света;
Все элементы осветительных установок должны быть долговечными, электро- и пожаробезопасными;
Установка должна быть удобной и простой в эксплуатации, отвечать требованиям эстетики.
По конструктивным особенностям естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное. По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух видов – общее и комбинированное.
Общее освещение подразделяется на общее равномерное (распределение светового потока без учета расположения оборудования) и общее локализованное (распределение светового потока с учетом расположения оборудования).
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на следующие виды: рабочее, аварийное, специальное.
Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта.
Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.
Специальное освещение подразделяется на следующие виды: охранное, дежурное, бактерицидное.
При освещении производственных помещений использовано естественное освещение, создаваемое светом неба, искусственное, осуществляемое электрическими лампами, и совмещенное, при котором естественное освещение дополняется искусственным.
Естественное освещение используется в дневное время суток. Оно обеспечивает хорошую освещенность, равномерность; вследствие высокой диффузности (рассеивания) благоприятно действует на зрение и экономично. Помимо этого солнечный свет оказывает биологически оздоровляющее и тонизирующее воздействие на человека.
Естественное освещение помещений осуществляется через световые проемы и может быть выполнено в виде бокового, верхнего или комбинированного.
Боковое - осуществляется через окна в наружных стенах здания;
Верхнее -через световые фонари, располагаемые в перекрытиях и имеющие различные формы и размеры;
Комбинированное - через окна и световые фонари.
Искусственное освещение. В темное время суток, а также при недостаточном естественном освещении необходимо применять искусственное освещение как в помещениях, так и на открытых площадках, проездах и т. п. В связи с этим качеству искусственного освещения придают серьезное значение.
По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух систем – общее и комбинированное. Рабочее освещение спроектировано общим и комбинированным, когда к общему добавляют местное освещение. Общее освещение в свою очередь обеспечивает равномерный, без учета расположения рабочих мест, и создает большую освещенность на рабочих местах и меньшую в проходах.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на следующие виды: рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, дежурное.
На качество освещения помещения оказывает влияние световой поток лампы, а также тип и цвет светильника, цвет окраски помещения и оборудования, их состояние (свежесть окраски и запыленность).
В осветительных установках предприятия применяют лампы накаливания и газоразрядные источники света. Основные характеристики ламп: номинальное напряжение, электрическая мощность, световой поток, световая отдача и срок службы.
Аварийное освещение устраивается, когда оно необходимо для продолжения работы или для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения. Аварийное освещение должно иметь постоянно действующий источник питания и автоматически включаться при аварии рабочего освещения.
Таблица 4.2. Разделение участков СЦ по нормативной характеристике зрительной работы
| Наименование участка | Разряд и подразряд зрительной работы | Освещенность***, лк | ||
| при системе комбинированного освещения | при системе общего освещения | |||
| всего | в том числе от общего | |||
| Посты мойки и уборки автомобилей | - | - | ||
| Посты ТО, Д и ремонта | 5а | 400** | ||
| Агрегатный, моторный, электротехнический участки | 4а | 750** | ||
| Кузнечный, жестяницкий, сварочный и медницкий участки | 4б | |||
| Ремонт аккумулятора | 4б | |||
| Приготовление электролита | - | - | 300* | |
| Ремонт и монтаж шин | 5а | |||
| Малярный и краскоприготовительный участки | 4б | |||
| Столярный и обойный участки | 4 а | 1 000 | ||
| Помещение для хранения автомобилей | 8б | - | - | |
| Складские помещения без постоянных рабочих мест | 8а | - | - |
* Норма освещенности повышена на 1 ступень с учетом опасности травматизма.
** Обязательно наличие переносных источников искусственного освещения.
*** В случае исполнения системы общего освещения лампами накаливания уровни искусственной освещенности следует снижать по шкале освещенности, руководствуясь примечаний соответствующих норм и правил.
Основные требования к производственному освещению. Основная задача освещения – создание наилучших условий для видения. Эту задачу возможно решить только осветительной системой, отвечающей следующим требованиям:
1. Освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы;
2. Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства;
3. На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени;
4. В поле зрения должна отсутствовать прямая и отраженная блескость;
5. Величина освещенности должна быть постоянной во времени;
6. Следует выбирать оптимальную направленность светового потока;
7. Следует выбирать необходимый спектральный состав света;
8. Все элементы осветительных установок должна быть достаточно долговечными, электробезопасными и не быть причиной возникновения пожара или взрыва;
9. Установка должна быть удобной и простой в эксплуатации.
В зависимости от конструктивного исполнение искусственное освещение может быть:
1) общим, предназначенным для равномерного освещения помещения или части его;
2) местным (стационарным или переносным) для освещения только рабочих поверхностей;
3) комбинированным (совокупность местного и общего освещения). Применение только местного освещения запрещается. Чтобы избежать больших световых контрастов между рабочим местом в окружающим пространством, доля общего освещения в комбинированном должна составлять не менее 10 %.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на следующие виды:
а) рабочее:
б) аварийное:
в) специальное.
Рабочее должно обеспечивать надлежащую освещенность помещения: отсутствие резких теней на рабочих местах, резкого контраста между яркостью освещения рабочих поверхностей и окружающего фона. постоянство освещенности на рабочих местах во времени, отсутствие слепящей яркости.
Аварийное освещение предназначено для работы или для эвакуации людей из помещения при внезапном отключении рабочего освещения.
Для искусственного освещения (общего, местного, комбинированного) применяются электрические лампы накаливания, ртутные лампы высокого давления, люминесцентные, натриевые, ксеноновые и другие лампы.
КЦЦ ламп накаливания - до 3 %. люминесцентных - до 10 %, ртутных - до 20 %.
Искусственное освещение должно обеспечивать освещенность на рабочих местах в соответствии о нормами СНиП П-4-79
Нормирование искусственной освещенности
Величина нормированной освещенности устанавливается в зависимости от различных факторов; применяемого источника одета; системы освещения; наименьшего размера объекта различения; контраста объекта с фоном характеристики фона.
Размер объекта - наименьший размер, который необходимо выделить при проведении работы (например, при работ в о приборами -толщина линии градуировки шкалы; при чертежных работах - толщина самой тонкой линии на чертеже и т.д.).
Фон - величина, определяемая коэффициентом отражения (КО) Рф поверхности, на которой рассматривается объект, т.е. отношением светового потока, отраженного от поверхности, к световому потоку, падающему на поверхность (КО может выражаться в процентах):
Рф = F отр /F пад
где F отр и F пад - соответственно отраженный и падающий световые потоки.
Фон считается светлым при Рф >0,4, средним при 0,2<Рф <0,4 и темным при Рф >0,2.
Контраст объекта с фоном (K) характеризуется отношением разности коэффициентов отражений фона и объекта к большему по величине КО . Это справедливо для диффузных поверхностей, отражающих световой поток во всех направлениях равномерно:
К=(Рф-Ро)/Рф при Рф > Ро;
К=(Ро-Рф)/Ро при Рф < Ро,
где Ро - коэффициент отражения объекта.
Различают малый, средний и большой контрасты объекта с фоном. Малый - К < 0,2 (фон и объект мало различаются); средний -0,2<К < 0,45 (фон и объект заметно различаются); большой К > 0,45 (фон и объект резко различаются).
В некоторых случаях фон и контраст объекта с фоном можно определить визуально, например при чертежных работах: фон - светлый, контраст о фоном - большой.
