20.5. Нормирование искусственной освещенности

Нормы требуемых уровней освещенности рабочих поверхностей установлены Строительными нормами и правилами в зависимости от принятых источников света и системы освещения. Этот документ регламентирует минимально допустимые значения освещенности и не запрещает применять повышенную освещенность в случаях, когда это целесообразно.

Более экономичные люминесцентные лампы позволяют получить при одинаковой мощности в несколько раз большую освещенность по сравнению с лампами накаливания. Комбинированное освещение также экономичнее общего. Поэтому для люминесцентного и комбинированного освещения установлены более высокие нормы, т. е. в нормы заложена тенденция повышения освещенности в тех случаях, когда ее можно увеличить за счет улучшения экономичности осветительной установки.

Нормы освещенности рабочих поверхностей в производственных помещениях приведены в таблице 20.1. Из таблицы видно, что работы всех видов разбиты на разряды, в основу градации которых положен минимальный размер объекта различения, и на подразряды, дифференцированные в зависимости от контраста между рассматриваемым предметом и фоном. Еще одним фактором, определяющим требования к освещению, является характеристика (коэффициент отражения) фона.

Следует отметить, что, начиная с работ малой точности (VI— VIII разряды), нормируется освещенность только системы общего освещения, так как требуемые уровни освещенности относительно низки, а характеристика работ такова, что устраивать местное освещение нецелесообразно или невозможно. Нормы предусматривают увеличение табличных значений освещенности в следующих случаях: если расстояние от рассматриваемого объекта до глаз работающего больше 0,5 м; при выполнении напряженной зрительной работы в течение всего рабочего дня; при повышенной опасности травматизма; при специальных повышенных санитарных требованиях (например, на предприятиях по производству пищевой или фармацевтической продукции); при работе или производственном обучении подростков; при отсутствии в помещении естественного света.

Анализируя таблицу 20.1, можно сделать вывод, что освещенность следует увеличивать по мере уменьшения размера объекта различения, контраста рассматриваемого предмета с фоном и коэффициента отражения фона. Требуемые уровни освещенности можно снизить в производственных помещениях при кратковременном пребывании в них работающих или наличии оборудования, не требующего постоянного обслуживания.

20.6. Расчет искусственного освещения

Общие принципы расчета. Расчет искусственного освещения ведут в определенной последовательности. Прежде всего выбирают тип источника света, систему освещения и по таблице 20.1 определяют норму освещенности. Затем, отдав предпочтение конкретному типу светильников и способу освещения, размещают их в помещении и рассчитывают освещенность в интересующих точках. После этого уточняют размещение и число светильников, определяют единичную мощность ламп.

При выборе источников света руководствуются следующими соображениями. В помещениях с высокими требованиями к качеству цветопередачи, температурой воздуха выше 10 °С и отсутствием опасности травматизма в связи со стробоскопическим эффектом отдают предпочтение экономичным газоразрядным лампам. Люминесцентное освещение следует применять в помещениях при недостатке или отсутствии естественного света и выполнении точных работ.

Определяя систему освещения, учитывают большую экономичность системы комбинированного освещения и в противовес этому большее совершенство в гигиеническом отношении системы общего освещения, так как последняя позволяет равномернее распределить световой поток и яркость в поле зрения. Улучшение конструкций осветительных приборов неизбежно должно

привести к вытеснению комбинированного освещения, поэтому по возможности необходимо исключать использование местных светильников. Однако при выполнении работ I...V разрядов для создания требуемой направленности светового потока и исключения блесткости целесообразно применять комбинированное освещение.

В случае выбора системы общего освещения принимают во внимание то, что локализованное освещение позволяет добиться высоких уровней освещенности на отдельных участках работ без повышения экономических затрат. Применению локализованного освещения отдают предпочтение также в случае неравномерного размещения оборудования по площади помещения.

Тип светильника определяют по технологическим условиям с учетом требований к распределению яркости в поле зрения работающих. Выбор конструктивного исполнения светильников зависит от состояния воздушной среды в данном помещении (наличия пыли, влаги, пожаро- или взрывоопасных веществ).

Расположение светильников в помещении при системе общего освещения зависит от высоты их подвеса над освещаемой плоскостью. Соблюдая оптимальное отношение расстояния между светильниками l к высоте их подвеса h, достигают необходимой равномерности освещения рабочих поверхностей. Значения l/h для светильников некоторых типов следующие: 1,4 — для "Глубокоизлучателя", "Люцетты", ОД, ОДО, ПВЛ-6; 1,5 —для "Универсаль", ПУ, ПВЛ-1; 2-для ВЗГ, Фм.

Необходимо также выбрать расстояние l₁ между светильниками и стеной. Если рабочие поверхности горизонтальные и расположены непосредственно у стен, то рекомендуется принимать l₁ = (0,25...0,3)l. Если же вдоль стен расположены проходы, то l₁ = (0,4...0,5)h.

Светильники с люминесцентными лампами в помещении обычно располагают рядами. Расстояние между рядами принимают равным (1,2...1,5)/h в зависимости от типа светильников.

Расчет методом удельной мощности. Данный метод применяют для ориентировочных или проверочных расчетов освещенности в помещениях при равномерном расположении в них светильников. Значения удельной мощности Р_у зависят от многих переменных, но для случаев оптимального расположения светильников известного типа, заданной освещенности и высоты подвеса они известны. Их можно найти в справочной литературе.

В этом случае мощность одной лампы, Вт, рассчитывают по формуле

P_л = Р_уS_п/п_л,

где P_У — удельная мощность светильников, необходимая для освещения помещений, Вт/м²; S_п — площадь пола, м²; п_л — число ламп.

Полученный результат округляют. до ближайшего большего значения стандартной мощности лампы.

В справочниках обычно указаны удельные мощности с учетом назначения производственных помещений. Например, для чертежных залов Р_у = 24...28 Вт/м², для доильных залов— 15,5, для телятников — 8, для складов — 2,5 Вт/м² и т. д.

Расчет методом светового потока. Этот метод позволяет определить световой поток ламп при заданной освещенности рабочей поверхности, общем освещении с равномерным расположением светильников, с учетом отраженного стенами и потолком света. Метод светового потока непригоден в следующих случаях: при расчете направленного сконцентрированного светового потока; для локализованного, местного и наружного освещения; при негоризонтальности рабочих поверхностей.

В этом случае рассчитывают лампы или группы ламп светильника, лм, световой поток:

Ф_л =

EminSпkz

ncηc

 

,

где Е_тiп — минимальная освещенность по норме, лк; S_n — площадь пола освещаемого помещения, м²; k — коэффициент запаса, зависящий от типа применяемых ламп и количества выделяющейся в помещении пыли: k = 1,3...2; г—коэффициент, учитывающий неравномерность освещения и зависящий от типа применяемых светильников: z=E_min/E_cp = 0,55...0,99; Е_ср — средняя освещенность горизонтальной поверхности, лк; п_с — число светильников в помещении; η_с — коэффициент использования светового потока, представляющий собой отношение светового потока установленной в светильнике лампы к световому потоку, падающему на расчетную поверхность как непосредственно от светильника, так и отразившемуся от потолка и стен: в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения потолка и стен η_c = 0,1...0,7.

По найденному значению Ф_л и таблице 20.3 выбирают стандартную лампу, округляя полученное расчетное значение светового потока в большую сторону. Затем определяют электрическую мощность осветительной установки и действительную освещенность, лк:

Е_д = Ф_л.тn_сη_с/(S_пkz),

где Ф_л.т — световой поток выбранной лампы, лм.

20.3. Электрические и световые характеристики ламп

Лампы накаливания				Люминесцентные лампы
Мощность Wл, Вт	Световой поток Фл, лм , при напряжении в сети Uс, Вт			Тип лампы	Мощность Wл, Вт	Напряжение на лампе Uл, в		Световой поток Фл, лм
	127	220
15	135	105		ЛДЦ30-4	30	104		1450
25	240	210		ЛД30-4				1640
40	500	380		ЛХБ30-4				1720
60	775	650	ЛБ30-4					2100
75	1070	950	ЛТБ30-4					1720
100	1480	1320	ЛДЦ40-4		40		103	2100
150	2300	2000	ЛД40-4					2340
200	3200	2950	ЛХБ40-4					2600
300	4950	4500	ЛБ40-4					2580
500	9100	8200	ЛТБ40-4					3000
750	14250	13100	ЛДЦ65-4		65		по	3050
1000	19500	18500	ЛД65-4					3570
1500	29600	28000	ЛХБ65-4					3820
			ЛБ65-4					4550
			ЛТБ65-4					3980
			ЛДЦ80-4		80		102	3560
			ЛД80-4					4070
			ЛХБ80-4					4440
			ЛБ80-4					5220
			ЛТБ80-4					4440

Расчет точечным методом. Данным методом определяют световой поток ламп, необходимый для создания заданной освещенности при любом расположении освещаемой поверхности и светильников в случаях, когда отраженный свет несуществен. Точечный метод применим для расчета как внутреннего, так и наружного освещения.

В основе метода лежит известное светотехническое соотношение, определяющее зависимость освещенности поверхности Е, создаваемой точечным источником света, от силы света I, расстояния до поверхности r и угла падения света на эту поверхность α:

Е = I cos α/r².

В качестве расчетной принимают точку с наименьшей освещенностью (точка А на рис. 20.4). Так как световой поток светильников еще неизвестен, то вычисляют не истинную, а условную освещенность Ее, т. е. ту, которая была бы создана в расчетной точке, если бы в светильниках выбранного типа находились лампы с условным световым потоком в 1000 лм. Для случая, соответствующего рисунку 20.4,

где I_i — сила света выбранного светильника в направлении расчетной точки, кд, определяемая по кривым силы света — графикам пространственных изолюкс конкретного светильника; α_i — угол между осью светильника и линией, соединяющей световой центр светильника с заданной точкой; h =rcos α — расчетная высота подвеса, м.

Рис. 20.4. К расчету освещенности, создаваемой в точке несколькими светильниками

Чтобы найти действительную освещенность, следует условную освещенность умножить на коэффициент, учитывающий отличие истинного значения светового потока принятой лампы от условного и равный 10^-3 Фл. Кроме того, в формулу для определения Е_д следует ввести коэффициент μ= 1,05... 1,1, учитывающий влияние удаленных светильников и отраженного света. Необходимо также иметь в виду и тот факт, что в процессе эксплуатации осветительная установка перестает удовлетворять предъявляемым к ней требованиям из-за "старения" лампы (световой поток к концу срока службы уменьшается на 15...20%), снижения отражательных свойств поверхностей светильников вследствие коррозии, запыления светильников. Снижение действительной освещенности от указанных факторов учитывают коэффициентом запаса k, значения которого находятся в пределах 1,3...2. С учетом изложенного освещенность, лк,

E_д =

ФлμΣe

1000k

 

Из последней формулы можно выразить световой поток лампы, лм,

Ф_л =

1000Emink

μΣe

 

,

где Е_тin — минимальная освещенность по нормам, лк.

Рис. 20.5. К расчету освещенности наклонной плоскости

Если необходимо рассчитать освещение наклонной плоскости, то через расчетную точку, лежащую на этой плоскости, проводят вспомогательную горизонтальную плоскость (рис. 20.5). Связь между горизонтальной освещенностью в расчетной точке Ет и освещенностью наклонной плоскости ?н выражается соотношением

Е_н = ψE_г,

где ψ = cos θ ±р sin θ/h. Величины θ, р, h показаны на рисунке 20.5.