2. Задачи для контрольной работы

Каждый студент самостоятельно изучает содержание задания и пути решения предложенной проблемы по литературе, рекомендованной преподавателем и выбранной самим студентом из новейших учебных изданий и нормативной литературы по БЖД. Основным источником является пособие [4].

2.2.1 Производственное освещение. Расчет искусственного освещения для помещений

Согласно требованиям для освещения производственных и складских помещений следует использовать, как правило, наиболее экономичные газоразрядные лампы (ГЛ). Использование ламп накаливания (ЛН) для общего освещения допускается только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности использования газоразрядных ламп.

Согласно [1] для освещения мест производства строительно-монтажных работ внутри здания должны применяться светильники с ЛН общего назначения.

На втором этапе выполняется расчет потребного количества светильников и разрабатывается схема их размещения в помещении, для обеспечения заданной освещенности.

Если для освещения помещения предусматривается использовать светильники с ЛН, ДРЛ, ДРИ или НЛВД (ДНаТ) и т. п., то число и месторасположение светильников намечают до расчета освещения, а в процессе расчета определяют необходимую мощность ламп.

При использовании светильников с ЛЛ сначала намечают число и расположение рядов светильников, а затем определяют число и мощность ламп, установленных в каждом ряду.

На практике используют два способа размещения светильников общего освещения: равномерное и локализованное. При локализованном способе вопрос о выборе мест размещения светильников должен решаться индивидуально в зависимости от характера производственного процесса и расположения оборудования.

При общем равномерном освещении, а по возможности и при локализованном освещении, светильники с лампами ЛН, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ рекомендуется располагать по вершинам квадратных, прямоугольных (с отношением большей стороны прямоугольника к меньшей не более 1,5) или ромбических (с острым углом ромба, близким к 60°) полей.

Для размещения светильников определяют расчетную высоту подвеса светильника над рабочей поверхностью h, м (рис. 1):

, (1)

где H – высота помещения, м;

h_с – расстояние от светильника до перекрытия (свес светильника), м (принимается в диапазоне 0…1,5 м);

h_р – высота рабочей поверхности над полом, м (если неизвестна, принимается высота условной рабочей поверхности 0,8 м).

Рис.1. Схема к определению высоты подвеса светильника

Распределение освещенности по освещаемой поверхности определяется типом КСС и отношением расстояния между соседними светильниками или их рядами к высоте их подвеса λ = L/h. Для каждой КСС существует наивыгоднейшее значение λ, обеспечивающее наибольшую равномерность распределения освещенности и максимальную энергетическую эффективность (табл. 2).

Табл. 2

Тип КСС по ГОСТ 17677-82*	Значение λ= L/ h
	Рекомендуемое	Наибольшее допустимое
К (концентрированная) Г (глубокая) Д (косинусная) М (равномерная) Л (полуширокая)	0,4…0,7 0,8…1,2 1,2…1,6 1,8…2,6 1,4…2,0	0,9 1,4 2,1 3,4 2,3

Определив h и задавшись рекомендуемыми значениями λ по табл. 2 определяют диапазон возможных расстояний между светильниками и их рядами L_min = λ_min· h; L_max = λ_max· h.

Расстояние от крайних светильников или рядов светильников до стен L_к принимают из соотношения L_к ≤ (0, 3…0, 5)·L, в зависимости от наличия у стен рабочих мест.

Число рядов светильников R и число светильников в ряду N_R определяется по формулам: , , (2)

где a и b – длина и ширина помещения, м.

Примечание. В производственных помещениях рекомендуется применять двух-, трех-, четырехрядное расположение люминесцентных или круглосимметричных светильников; при необходимости светильники в световой точке могут быть сдвоены или даже утроены.

Полученные результаты округляются до ближайшего целого значения, после чего уточняются реальные расстояния:

- между рядами светильников

; (3)

- между центрами светильников в ряду

. (4)

Для прямоугольных помещений проверяется условие

. (5)

Если , то необходимо уменьшить число светильников в ряду на один или увеличить число рядов на один.

Если , то необходимо увеличить число светильников в ряду на один или уменьшить число рядов на один.

Общее число светильников будет равно:

N = R·N_R. (6)

Светильники с люминесцентными лампами могут располагаться вплотную друг к другу либо с разрывами (не более 0,5·h). При их использовании сначала определяют световой поток ряда люминесцентных светильников Ф_R, а затем рассчитывается число светильников в одном ряду:

, (7)

где n_св – число ламп в одном светильнике;

Ф_л – световой поток одной лампы, лм.

Расстояние между соседними светильниками в ряду будет равно:

, (8)

где l_с – длина одного светильника.

В процессе расчетов необходимо следить, чтобы суммарная длина светильников с люминесцентными лампами в одном ряду не превышала длины помещения.

Все применяемые на практике методы расчета освещения можно свести к двум основным: точечному и методу светового потока, подразделяющемуся на метод коэффициента использования и метод удельной мощности.

В принципе, оба метода равноправны, области их применения в значительной степени пересекаются, но между ними есть существенные различия.

Точечным методом можно определить среднюю освещенность, но в основном он предназначен для нахождения освещенности в точках произвольно расположенных поверхностей при любом распределении освещенности. Поэтому он наиболее пригоден для расчета минимальной освещенности, регламентируемой нормами для большинства освещаемых объектов. Применяется при расчете общего равномерного освещения (при наличии существенного затенения), местного, общего локализованного, аварийного, а также освещения наклонных поверхностей. Этот метод позволяет приближенно определить дополнительную освещенность, создаваемую отраженным светом.

Метод коэффициента использования предназначен для определения средней освещенности и при расчете этим методом минимальная освещенность оценивается лишь приближенно, без выявления точек, в которых она имеет место. Средняя освещенность может быть рассчитана на как угодно расположенной поверхности, но наиболее употребительные формы этого метода предназначены для расчета только горизонтальной освещенности. Поэтому метод коэффициента использования целесообразен во всех случаях, когда расчет ведется по средней освещенности, в частности, для расчета общего равномерного освещения при отсутствии крупных затеняющих предметов.

Общее равномерное освещение производственных помещений светильниками прямого света может быть рассчитано любым из этих методов. Однако в ответственных случаях предпочтение следует отдавать точечному методу, так как он позволяет проанализировать распределение освещенности по площади помещения. В данной задаче используется метод коэффициента использования. Точечный метод может использоваться как поверочный.

При расчетах методом коэффициента использования необходимый световой поток одной лампы в каждом светильнике определяется по формуле :

, (9)

где Е - нормируемое значение освещенности, лк [1, табл.1; 2, табл.1];

К_З - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности в процессе эксплуатации вследствие загрязнения источников света (ламп) и светильников, а также отражающих свойств поверхностей помещения [1, табл.3; 2, табл.2];

А - освещаемая площадь, м²;

Z - коэффициент неравномерности, Z = ;

η - коэффициент использования светового потока, равный отношению светового потока, падающего на расчетную поверхность к полному световому потоку светильников, в долях от единицы.

В расчетах рекомендуется принимать для ЛН и ламп типа ДРЛ коэффициент неравномерности Z =1,15; для ЛЛ при расположении светильников в линию, если выдержано наивыгоднейшее отношение L/h - Z =1,1; при отраженном освещении Z =1.

В практике светотехнических расчетов значения коэффициентов использования η находятся из таблиц, связывающих геометрические параметры помещения (индекс помещения i) с их оптическими характеристиками (ρ_п, ρ_с, ρ_р ) и КСС излучателей.

Соотношение размеров освещаемого помещения и высота подвеса светильников в нем характеризуются индексом помещения, который определяют по формуле:

i = . (10)

Коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка r_п и стен r_с можно приближенно оценить по табл.3 [4]. Коэффициент отражения расчетной поверхности или пола, как правило, принимается r_р = 0,1.

Значения коэффициентов использования для светильников с типовыми кривыми силами света приведены в табл.3 .

Табл. 3

ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ СТЕН И ПОТОЛКА

Отражающая поверхность	Коэффициент отражения, %
Побеленный потолок; побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами	70
Побеленные стены при незанавешенных окнах; побеленный потолок в сырых помещениях; чистый бетонный и светлый деревянный потолок	50
Бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные стены с окнами; стены, оклеенные светлыми обоями	30
Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; сплошное остекление без штор; красный кирпич неоштукатуренный; стены с темными обоями	10

Табл. 4

КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ η СВЕТИЛЬНИКОВ С ТИПОВЫМИ КРИВЫМИ СИЛЫ СВЕТА

Тип КСС	Значение η, %
	при rп = 0,7; rс = 0,5; rр = 0,3						при rп = 0,7; rс =0,5; rр = 0,1						при rп = 0,7; rс =0,3; rр = 0,1						при rп = rс = 0,5; rр = 0,3
	Индекс помещения i
	0,6	0,8	1,25	2	3	5	0,6	0,8	1,25	2	3	5	0,6	0,8	1,25	2	3	5	0,6	0,8	1,25	2	3	5
М	35	50	61	73	83	95	34	47	56	66	75	86	26	36	46	56	67	80	32	45	55	67	74	84
Д-1	36	50	58	72	81	90	36	47	56	63	73	79	28	40	49	59	68	74	36	48	57	66	76	85
Д-2	44	52	68	84	93	103	42	51	64	75	84	92	33	43	56	74	80	76	42	51	65	71	90	85
Д-3	49	60	75	90	101	106	48	57	71	82	89	94	42	52	69	78	73	76	45	56	65	78	76	84
Г-1	58	68	82	96	102	109	55	64	78	86	92	96	48	60	73	84	90	94	55	66	80	92	96	103
Г-2	64	74	85	95	100	105	62	70	79	80	90	93	57	66	76	84	84	91	63	72	83	91	96	100
Г-3	70	77	84	90	94	99	65	71	78	83	86	87	62	69	76	81	84	85	68	73	81	87	91	94
К-1	74	83	90	96	100	106	69	76	83	88	91	92	65	73	81	86	89	90	70	78	86	92	96	100
К-2	75	84	95	104	108	115	71	78	87	95	97	100	67	75	84	93	97	100	72	80	91	99	103	108
К-3	76	85	96	106	110	116	73	80	90	94	99	102	68	77	86	95	98	101	74	83	93	101	106	170
Л	32	49	59	71	83	91	31	46	55	65	74	83	24	40	50	62	71	77	32	47	57	69	79	90

Продолжение табл. 4

Тип КСС	Значение η, %
	при rп = rс = 0,5; rр = 0,1						при rп = 0,5; rс = 0,3; rр = 0,1						при rп = 0,3; rс = rр = 0,1							при rп = rс = rр = 0
	Индекс помещения i
	0,6	0,8	1,25	2	3	5	0,6	0,8	1,25	2	3	5		0,6	0,8	1,25	2	3	5	0,6	0,8	1,25	2	3	5
М	31	43	53	63	72	80	23	36	45	56	65	75		17	29	38	46	58	67	16	28	38	45	55	65
Д-1	34	47	54	63	70	77	27	40	48	55	65	73		27	35	42	52	61	68	21	33	40	49	58	66
Д-2	40	48	61	74	82	84	33	42	52	69	75	86		28	36	48	63	75	81	25	33	47	61	70	78
Д-3	44	53	69	77	83	80	41	48	64	76	70	88		35	45	60	73	68	77	34	44	56	71	68	74
Г-1	53	63	76	85	90	94	48	58	72	83	86	93		43	54	68	79	85	90	43	53	66	77	82	86
Г-2	61	68	78	84	88	91	57	65	75	83	86	90		53	62	73	80	84	86	53	61	71	78	82	85
Г-3	65	71	78	81	84	85	62	68	74	81	83	85		61	66	72	78	81	83	59	65	71	78	80	81
К-1	68	77	83	86	89	90	64	73	80	86	88	90		62	71	77	83	86	88	60	69	77	84	85	86
К-2	71	78	87	93	98	99	68	74	84	92	93	99		68	72	80	89	93	97	65	71	79	88	92	95
К-3	72	79	88	94	97	99	68	76	85	93	95	99		64	73	83	90	94	97	64	72	81	88	91	94
Л	30	45	55	65	70	78	24	40	49	60	70	76		20	35	44	48	65	69	17	33	42	53	63	70
Л-Ш	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-	12	26	35	47	58	68
Ш	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-	9	17	25	36	49	62

В тех случаях, когда в таблицах отсутствуют данные о коэффициенте использования светильников, например, новых модификаций, эти коэффициенты приближенно могут быть определены следующим путем: по форме кривой силы света в нижней полусфере определяется ее тип, по каталожным данным светильника определяются потоки нижней Ф_◡ и верхней Ф_◠ полусфер; первый умножается на коэффициент использования по таблице П.2 [3, 4], второй - по таблице П.3 [3]. Сумма произведений дает искомое значение η.

По найденному значению Ф_л по табл. П. 4, П. 5 [3] выбирается лампа ближайшей стандартной мощности, световой поток которой отличается от Ф_л не более чем на - 10…+ 20%. При невозможности соблюдения этого условия корректируется количество светильников N либо высота их подвеса h.

При расчете люминесцентного освещения первоначально намечается число рядов R, которое подставляется в формулу (9) вместо N. Тогда под Ф_л подразумевается световой поток ламп одного ряда Ф_R:

. (11)

Затем по (7) определяется количество светильников в одном ряду; разрыв между соседними светильниками в ряду должен быть не более 0,5·h.

Задание на расчет

Рассчитать методом светового потока потребное количество светильников с лампами накаливания (ЛН) и газоразрядными лампами (ГЛ) напряжением 220 В для общего равномерного освещения производственного помещения по данным табл.1, выбрать экономически целесообразную осветительную установку и расположить светильники на плане помещения. При этом принять:

- высоту свеса светильника от потолка - 0,4 м;

- высоту рабочей поверхности от пола - 0,8 м;

- коэффициент отражения света от потолка - 50 %;

- коэффициент отражения света от стен - 30%;

- коэффициент отражения света от рабочей поверхности -10%.

Указания к решению задачи. При расчете студент должен использовать методику светотехнического расчета, изложенную в Практикуме по безопасности жизнедеятельности /Под ред. С.А.Бережного. – Тверь: ТГТУ, 1997.- с.4-19 и книги: Справочная книга для проектирования электрического освещения /Под ред. Г.Н.Кнорринга.- Л.:Энергия, 1976; Справочная книга по светотехнике /Под ред. Ю.Б.Айзенберга.- М.: Энергоатомиздат,1995. Нормативные значения освещенности, коэффициенты запаса и неравномерности следует принимать по СНиП 23-05-95. В конце решения необходимо привести схему размещения экономически целесообразных светильников на плане помещения, соблюдая масштаб.

Таблица 1

Вари-ант	Размер помеще-ния, м	Наименьший размер объекта различения, мм	Наименование помещения; контраст объекта с фоном К; характеристика фона r	Тип лампы			Тип светильника
				ЛН	ГЛ	Для ЛН		Для ГЛ
1 2 3 4 5	24х6х6 30х6х6 36х6х6 42х6х6 48х6х6	0,5…1	Инструменталь-ный цех К=0,2-0,5 r<0,2	Б-100 БК-100 Б-100 БК-100 Б-150	ДРЛ-80 ДРЛ-80 ДРЛ-80 ДРЛ-250 ДРЛ-250	СЗЛ СУ ПСХ ПНП СЗЛ		С34ДРЛ С34ДРЛ СДДРЛ СДДРЛ С34ДРЛ
6 7 8 9 10	24х12х9 30х12х9 36х12х9 42х12х9 48х12х9	0,5…1	Механический цех К<0,2 r<0,2	Б-100 БК-100 Б-150 Г-150 Б-200	ДРЛ-125 ДРЛ-125 ДРЛ-125 ДРЛ-80 ДРЛ-80	НСП-11		РСП-25
11 12 13 14 15	24х18х9 30х18х9 36х18х9 42х18х9 48х18х9	0,3…0,5	Механосборочн-ый цех К=0,2-0,5 R=0,2-0,4	Б-100 БК-100 Б-100 БК100 Б-150	ДРЛ-80 ДРЛ-80 ДРЛ-80 ДРЛ-125 ДРЛ-250	СЗЛ СУ ПСХ ПНП СЗЛ		С34ДРЛ С34ДРЛ СДДРЛ СДДРЛ С34ДРЛ
16 17 18 19 20	54х24х12 60х24х12 66х24х12 72х24х12 78х24х12	0,3…0,5	Ремонтно-механический цех К<0,2 r<0,2	Г-300 Г-300 Г-500 Г-500 Г-500	ДРЛ-250 ДРЛ-250 ДРЛ-250 ДРИ-250 ДРИ-400	НСП-20		РСП-08 ГСП-18