3.5.6 Розрахунок штучного освітлення

Завдання освітлювальних установок виробничих приміщень – забезпечити достатню освітленість робочої поверхні і створити сприятливий розподіл яскравості стін і стелі в полі зору.

Розрахунок електричного освітлення виробничих приміщень передбачає такі етапи:

1. вибір виду і системи освітлення;

Вибираючи систему освітлення необхідно враховувати, що економічніша система комбінованого освітлення, але в гігієнічному відношенні система загального освітлення багато краща, так як створює більш рівномірний розподіл світлової енергії.

2. вибір джерела світла і світильників;

Для освітлення виробничих приміщень повинні застосовуватись газорозрядні лампи, але там, де температура повітря може бути меншою + 10 ^ОС і напруга в мережі

змінного струму може падати нижче 90% від номінальною слід використовувати лампи розжарення.

3. розміщення і встановлення світильників;

Світильники можуть розміщуватись рядами, в шаховому порядку, ромбовидно. Забезпечення рівномірного розподілу освітленості досягається в тому випадку, якщо відношення відстані між центрами світильників до їх висоти підвісу над робочою поверхнею складе 1,4 – 2,0. Відстань від стелі до світильника hc в основному беруть 0,5...0,7 м. Практикою встановлена висота підвісу світильників від підлоги hп=2,5 м.

- висота робочого приміщення; - відстань між світильниками; h_р-висота робочої поверхні; - відстань від стелі до світильника

Значення відносної відстані для деяких стандартних світильників рекомендується брати:

0,9...1,0 – для світильників з лампами розжарення;

1,4...1,6 – для світильників з люмінесцентними лампами.

Робочу відстань (тобто відстань між світильником і робочою поверхнею) можна виразити, як:

. (3.18)

Схема виробничого приміщення, необхідна для розрахунку штучного освітлення зображена на рисунку 3.11.

Рисунок 3.11 – Схема виробничого приміщення, необхідна для розрахунку штучного освітлення

4. світлотехнічний розрахунок.

Для розрахунку штучного освітлення користуються в основному трьома методами.

Для розрахунку загального рівномірного освітлення при горизонтальній робочій поверхні основним є метод коефіцієнта використання світлового потоку, який враховує світловий потік, відбитий від стелі і стін.

Світловий потік лампи Фл (лм) при лампах розжарення чи світловий потік групи ламп світильника при люмінесцентних лампах розраховують за формулою:

, (3.19)

де: – нормована мінімальна освітленість, лк (береться зі СНіП ІІ-4-79 залежно від умов зорової роботи);

– площа освітлювального приміщення, м²;

- коефіцієнт мінімальної освітленості, який рівний відношенню , значення якого як правило приймаються в межах 1,1-1,5 (в середньому 1,2);

– коефіцієнт запасу;

- кількість світильників в приміщенні (взятих до розрахунку);

- коефіцієнт використання світлового потоку ламп.

Коефіцієнт використання світлового потоку  є складною функцією багатьох змінних. Він залежить від К.К.Д. і кривої розподілу сили світла світильника, від коефіцієнтів відбиття світлового потоку від стін і стелі і від показника приміщення і , який визначається із співвідношення:

, (3.20)

де: і – два характерних розміри приміщення;

– висота світильників над робочою поверхнею.

Підрахувавши за формулою (3.19) світловий потік лампи, з допомогою довідникових таблиць підбирають найближчу стандартну лампу і визначають електричну потужність всієї освітлювальної мережі. В практиці допускається відхилення потоку вибраної лампи від розрахункового значення до –10 і +20%, в іншому випадку вибирається друга схема розміщення світильників.

Точковий метод використовують для розрахунку локалізованого і місцевого освітлення, освітлення похилих площин і для перевірки розрахунку рівномірного загального освітлення, коли відбитим світловим потоком можна нехтувати. Він ґрунтується на використанні просторових ізолюкс, тобто ліній рівних освітленостей (в координатах – горизонтальне зміщення, висота підвісу) для різних типів світильників з лампами, світловий потік яких 1000 лм.

Одночасна дія найближчих до розрахункової точки світильників дає сумарну освітленість ΣЕ.

Світловий потік, який необхідний для створення освітленості Е_н визначають за формулою:

, (3.21)

де – коефіцієнт, який враховує вплив віддалених світильників та відбитого світла.

Освітленість в розрахунковій точці можна визначити, скориставшись формулою:

. (3.22)

Визначивши необхідний розрахунковий світловий потік, за допомогою довідників вибирають джерела світла, основними характеристиками котрих є потужність, напруга і світловий потік.

Метод питомої потужності використовують для приблизних розрахунків. Необхідна потужність всіх світильників визначається за формулою:

, (3.23)

де: – питома потужність, Вт/м²;

– площа приміщення, м².

Величина питомої потужності загального рівномірного освітлення при напрузі 220 В залежить від необхідної освітленості, коефіцієнтів відбиття стін та стелі:

.

66

Для створення сприятливих умов для здорової роботи, які б запобігали швидкій втомлюваності очей, виникненню професійних захворювань, нещасних випадків і сприяли підвищенню продуктивності праці та якості продукції, виробниче освітлення повинно відповідати наступним вимогам:

- створювати на робочій поверхні освітленість, що відповідає характеру зорової роботи і не є нижчою за встановлені норми;

- забезпечити достатню рівномірність та постійність рівня освітленості у виробничих приміщеннях, щоб уникнути частої переадаптації органів зору;

- не створювати засліплювальної дії як від самих джерел освітлення, так і від інших предметів, що знаходяться в полі зору;

- не створювати на робочій поверхні різних та глибоких тіней (особливо рухомих);

- повинен бути достатній для розрізнення деталей контраст поверхонь, що освітлюються;

- не створювати небезпечних та шкідливих виробничих чинників (шум, теплові випромінювання, небезпека уражений струмом, пожежо- та вибухонебезпека світильників):

- повинно бути надійним і простим и експлуатації, економічним та естетичним.

67

Звукове поле - простір, в якому розповсюджуються звукові хвилі. В кожній точці звукового поля тиск та швидкість руху частинок повітря змінюється у часі.

Різниця між миттєвим значенням повного тиску та середнім тиском спокійного середовища називається звуковим тиском (Р). Розмірність - Па.

Розповсюдження звукової хвилі супроводжується перенесенням енергії. Середній потк енергії в будь-якій точці середовища, віднесений до одиниці поверхні, яка є перпендикулярною до напрямку розповсюдження хвилі, називається інтенсивністю (силою) звуку в даній точці ( I ). Розмірність - Вт/м².

Частота звуку (f) характеризується числом коливань звукової хвилі за одиницю часу. Розмірність - Гц.

Залежність середньоквадратичних значень синусоїдальних складових шуму (або відповідних їм рівнів в дБ) від частоти називається частотним спектром або просто спектром.

Область звуків, які чує людина обмежується не тільки певними частотами (І6…20000 Гц), але і певними граничними значеннями звукових тисків та їх рівнів.

Коливання, які не чує людина, з частотами менше 16 Гц називають інфразвуком, а коливання з частотою понад 20000 Гц - ультразвуком.

При сприйнятті людиною звуків розрізняють: поріг чутливості та поріг больового відчуття (рис.5.1).

Поріг чутливості - це мінімальне значення звукового тиску, при якому сприймається звук. Поріг чутливості неоднаковий для звуків різної частоти. В діапазоні частот 800 - 4000 Гц величина порогу чутливості мінімальна. При віддаленні від цієї області (збільшення та зменшення по частоті) величина порогу чутливості зростає. Особливо це помітно при частотах менших 800 Гц. Для еталонної частоти 1000 Гц з пороговим звуковим тиском P₀ = 2 • 10~⁵ Па рівень звукового тиску

для порогу чутливості L = 0 дБ.

Поріг больового відчуття - це таке значення звукового тиску (в межах Р_тах= 2·10² Па), при перевищенні якого можуть виникати болі та пошкодження в слуховому апараті (аналізаторі). Значення рівнів звукового тиску, що відповідають порогу больового відчуття в залежності від частоти складають 120 - 140 дБ.

Область, що знаходиться між кривими (рис.5.1), називається областю слухового сприйняття. В залежності від рівня та характеру шуму, його тривалості, а також від індивідуальних особливостей людини (вік, стан здоров’я, вид праці, фізичний та психологічний стан в момент дії) шум по різному впливає на неї.

68

Походження шуму:

-механічне (вібрація поверхонь машин, обладнання, одинокі або періодичні удари в з’єднаннях деталей та конструкціях);

-аеродинамічне (при витіканні стиснутого повітря або газу);

-гідромеханічне (при витканні рідини);

-повітряне (що розповсюджується у повітряному середовищі);

-електромагнітне (коливання електромеханічних пристроїв під впливом змінних магнітних сил).

Залежність середньоквадратичних значень синусоїдальних складових шуму (або відповідних їм рівнів в дБ) від частоти називається частотним спектром або просто спектром.

При аналізі шуму спектр (діапазон звукових частот) розбивають на октавні смуги, в яких верхня гранична частота (f₁) у два рази більша, ніж нижня гранична частота (f₂), тобто

(5.1)

В октавній смузі можуть виділятися третиннооктавні смуги частот, для яких характерно , що

(5.2)

де , – відповідно верхня та нижня частоти в третиннооктавній смузі.

Кожна октавна смуга характеризується середньогеометричною частотою

(5.3)

Середньогеометричні частоти октавних смуг частот шуму стандартизовані і складають наступні значення: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. За еталонну частоту при нормуванні рівнів шуму прийнята частота 1000 Гц.

69

Область звуків, які чує людина обмежується не тільки певними частотами (І6…20000 Гц), але і певними граничними значеннями звукових тисків та їх рівнів.

Коливання, які не чує людина, з частотами менше 16 Гц називають інфразвуком, а коливання з частотою понад 20000 Гц - ультразвуком.

При сприйнятті людиною звуків розрізняють: поріг чутливості та поріг больового відчуття (рис.5.1).

Поріг чутливості - це мінімальне значення звукового тиску, при якому сприймається звук. Поріг чутливості неоднаковий для звуків різної частоти. В діапазоні частот 800 - 4000 Гц величина порогу чутливості мінімальна. При віддаленні від цієї області (збільшення та зменшення по частоті) величина порогу чутливості зростає. Особливо це помітно при частотах менших 800 Гц. Для еталонної частоти 1000 Гц з пороговим звуковим тиском P₀ = 2 • 10~⁵ Па рівень звукового тиску

для порогу чутливості L = 0 дБ.

Поріг больового відчуття - це таке значення звукового тиску (в межах Р_тах= 2·10² Па), при перевищенні якого можуть виникати болі та пошкодження в слуховому апараті (аналізаторі). Значення рівнів звукового тиску, що відповідають порогу больового відчуття в залежності від частоти складають 120 - 140 дБ.

Область, що знаходиться між кривими (рис.5.1), називається областю слухового сприйняття. В залежності від рівня та характеру шуму, його тривалості, а також від індивідуальних особливостей людини (вік, стан здоров’я, вид праці, фізичний та психологічний стан в момент дії) шум по різному впливає на неї.

При рівнях звуку понад 70 дБ(А) шум викликає видимі зміни в організмі людини (дратівливість, втома ), при рівнях 85 - 90дБ(А) - знижується слухова чутливість.

Шум шкідливо впливає на здоров’я людини і може викликати: загальну втому, погіршення слуху (навіть глухоту), погіршення процесу травлення, зміну об’єму органів травлення, гіпертонічну та виразкову хвороби, неврози, шкірні захворювання, послаблення уваги, уповільнення психічних реакцій.

Патологічні зміни, що виникли під дією шуму, у людини розглядаються як шумова хвороба. При дії шуму з рівнем звукового тиску понад 145 дБ можливий розрив барабанних перетинок. В зв’язку з цим необхідно систематично контролювати рівень шуму на робочих місцях, захищати працівників від шкідливої дії шуму, не допускати перевищення нормативних значень шуму.

Допустимі (нормовані) рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні звуку та еквівалентні рівні звуку для робочих місць у виробничих примщеннях та на території підприємства наведені в табл.5.1 і на робочих місцях приймаються (в залежності від класифікації шуму):

- для широкосмугового постійного та непостійного (крім імпульсного) шуму згідно з табл.5.1;

- для тонального та імпульсного шуму - на 5 дБ менше значень, що вказані у табл.5.1;

- для шуму, що створюється у примщеннях установками кондиціювання повітря, вентиляції та повітряного опалення - на 5 дБ менше фактичних рівнів у примщеннях (виміряних або визначених розрахунком), якщо останні не перевищують значень табл.1 (поправка для тонального та імпульсного шуму при цьому не враховується), у інакшому випадку на 5 дБ менше значень, вказаних в табл. 5.1;

• для коливального у часі та переривистого шуму максимальний рівень звуку не повинен перевищувати 110 дБ(А);

• для імпульсного шуму максимальний рівень звуку не повинен перевищувати 125 дБ (А).

70