ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт Нефти и газа
КАФЕДРА «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И
ГИДРОМЕХАНИКА»
Расчет искусственного освещения
Методические указания к практическим работам по курсу
«Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех
направлений и специальностей
Астрахань 2016
Составители: Гаврилкина А.Г.,старший преподаватель кафедры «Безопасность жизнедеятельности и гидромеханика»
Рецензент: Шипулина Ю.В., к.т.н., доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности и гидромеханика»
РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех направлений и специальностей, 2016 – 24 с
В методических указаниях рассмотрены виды искусственного освещения, типы источников света и приведена сравнительная их характеристика. Дана методика расчета производственного освещения.
Методические указания утверждены на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности и гидромеханика» 17 мая 2016 г, протокол № 5
© Астраханский государственный технический университет
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ:
1. Изучить особенности организации искусственного освещения в производственных помещениях.
2. Получить представление о разнообразии использования искусственного освещения в жизни и деятельности человека.
3. Ознакомиться с характеристиками источников искусственного освещения.
4. Изучить особенности нормирования искусственного освещения.
5. Провести расчет искусственного освещения.
6.Нарисовать схему расположения светильников по заданному помещению.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ.
Освещение - это создание освещённости поверхностей предметов, обеспечивающее видимость этих предметов или возможность их регистрации светочувствительными веществами или устройствами. Значение освещения определяется тем, что посредством зрения люди получают наибольший объём информации о внешнем мире. Вначале в качестве искусственных источников света использовались костры, факелы, свечи, керосиновые лампы и т.д. На рубеже 19 и 20 вв. в быт стало прочно входить электрическое освещение, ставшее к настоящему времени основным видом искусственного освещения.
Искусственное освещение – освещение от искусственных источников света, созданных руками человека.
Первоначально искусственное освещение создавалось для продолжения деятельности человека в темное время суток или при недостаточном естественном свете. Постепенно функции искусственного света расширились и в настоящее время
искусственное освещение по характеру выполняемых задач делят на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, сигнальное, бактерицидное, эритемное, декоративное. Рабочее освещение устраивают во всех помещениях, предназначенных для выполнения работы, прохода людей и движения транспорта. Аварийное освещение предназначено на случай внезапного отключения рабочего освещения для продолжения обслуживания производственного оборудования. Эвакуационное освещение служит для безопасного выхода людей из помещения в экстренных ситуациях. При этом используются точечные источники света, которые располагаются в местах стыка стен и пола. Освещенность на полу основных проходов и на ступенях лестничных маршей должна быть не менее 0.5 лк. Светильники аварийного и эвакуационного освещения питаются от независимого источника. Охранное освещение предназначено для охраны помещений с ценным оборудованием в нерабочее время. Для охранного освещения используют в часть светильников рабочего освещения или специально выполненное освещение, при этом светильники могут питаться от независимого источника энергии. Сигнальное освещение чаще всего используют для предупреждения об опасности. Для этого используются источники света красного цвета. Например, освещение в темное время суток высотных зданий и сооружений, габаритные огни движущегося транспорта. Бактерицидное освещение применяется для обеззараживания воздуха в стерильных помещениях. Для этого используют лампы с ультрафиолетовым излучением. Излучение мощное и может быть опасным для человека, поэтому обработка помещений ведется в отсутствии в помещении людей.
По конструктивному исполнению искусственное освещение подразделяется на общее и комбинированное. Общее освещение -это освещение всех рабочих мест от общей осветительной установки. Комбинированное освещение — это сочетание общего и местного освещения рабочих мест.
Вопросы качества освещения впервые возникли перед разработчиками ламп в 1930-х годах. Именно тогда попытка широкого применения новейших ртутных газоразрядных ламп, обладавших вчетверо большей светоотдачей, чем лампы накаливания, столкнулась с тем, что яркий свет этих ламп обладал выраженным зеленоватым оттенком, и лица людей в нем приобретали мертвенный вид.
Важность спектральной характеристики света заключается в том, что от нее зависят цвета освещаемых объектов и, как следствие, психофизиологическое восприятие людей в условиях искусственного освещения.
Появление электрических ламп породило существенную проблему. При питании лампы переменным током излучаемый ею свет пульсирует с частотой этого тока. Здесь наблюдается существенное отличие от естественных излучений (или ламп накаливания), интенсивность которых изменяется в сотни раз медленнее. Эффект мерцания наиболее заметно проявился в (особенно первых) газоразрядных лампах, излучение которых практически гаснет десятки раз в секунду при прохождении питающего напряжения через нулевую отметку. Следствием этого эффекта являются повышенная утомляемость, головные и глазные боли людей, выполняющих напряженную зрительную работу (например, чтение) при искусственном освещении. Это объясняется тем, что, хотя человек и не различает мерцаний с частотой более 25 - 30 раз/с, его зрительный аппарат продолжает подсознательно их отслеживать, выполняя дополнительную зрительную работу и вызывая переутомление. Именно на этом основан эффект «двадцать пятого кадра», внедряемого в киноленту через каждые 24 кадра фильма и приводящего к гипнотическому внедрению изображенной на нем информации в память зрителя. В подавляющем большинстве случаев свет электрических ламп пульсирует с частотой 50 - 100 Гц, которая находится в пределах различимости зрительным аппаратом. Для снижения вредного воздействия пульсаций на человека существуют два основных способа: уменьшение отношения максимальной интенсивности света к минимальной и выведение частоты мерцаний за пределы различения. Оба способа применяются в технике освещения. Глубину пульсаций удается снизить путем повышения инерционности излучающего элемента (нити накала, люминофора и т.п.) и выпрямлением питающего напряжения (в случае, если конструкция ламп это допускает). С учетом того, что глаз не воспринимает в виде прерывистого излучение с частотой более 400 - 1000 Гц, основным современным способом борьбы с пульсациями является питание ламп током повышенной частоты (18 - 60 кГц). Однако электромагнитное излучение проводов светильника, находящееся в этом диапазоне, способно намного дальше распространяться в пространстве и оказывать воздействие на весь организм человека. Поэтому полностью безопасными являются только профессионально изготовленные и установленные экранированные светильники подобного типа.
Некоторые современные газоразрядные лампы представляют для человека опасность ультрафиолетового облучения. Его последствиями могут стать раздражения кожи, частичная потеря зрения и даже появление злокачественных опухолей. Проблемы ультрафиолета не существует для обычных ламп накаливания и всех разновидностей люминесцентных.
В качестве источников искусственного света в настоящее время используются лампы накаливания, галогеновые лампы, газоразрядные и светодиодные лампы.
Лампы накаливания являются самыми первыми источниками искусственного света, работающими от электрической энергии. Световой поток в этих лампах получают за счет нагрева спирали, выполненной из тугоплавкового материала до 1000-20000С. Спираль помещена в стеклянную колбу, внутри которой создан вакуум. Лампы накаливания имеют низкий срок службы. Для увеличения продолжительности работы таких ламп были предложены лампы с двумя спиралями (биспиральные) и лампы с газовым наполнением колбы (ксеноновые). Основными недостатками ламп накаливания кроме низкого срока службы являются - низкая светоотдача (отношение полученного светового потока к затраченной электрической энергии), нагрев поверхности колбы. К достоинствам – удобство эксплуатации и утилизации, независимость от температуры окружающей среды.
Для искусственного освещения общественных помещений рекомендуется использовать люминесцентные лампы, у которых высокая световая отдача, продолжительный срок службы, малая яркость светящейся поверхности, близкий к естественному спектральный состав излучаемого света.
Газоразрядные лампы выполняются двух видов – низкого давления или люминесцентные и высокого давления. При работе люминесцентной лампы между двумя электродами находящимися в противоположных концах лампы возникает электрический разряд. Лампа заполнена парами ртути и проходящий ток приводит к появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и выделяет видимый свет. Изменяя состав люминофора можно менять оттенок получаемого света. От качества люминофора также зависит, насколько естественно передается цвет предметов в свете этой лампы.
Главными достоинствами люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются высокая светоотдача (люминесцентная лампа 23 Вт даёт освещенность как 100 Вт лампа накаливания) и длительный срок службы (6000-20000 часов против 1000 часов). Это позволяет люминесцентным лампам экономить значительные средства, несмотря на более высокую начальную цену. К недостаткам относятся сложность эксплуатации и утилизации, зависимость от температуры окружающей среды. Применение люминесцентных ламп особенно целесообразно в случаях, когда освещение включено продолжительное время, поскольку включение для них является наиболее тяжёлым режимом и частые включения-выключения сильно снижают срок службы.
С точки зрения электротехники люминесцентная лампа — устройство с отрицательным сопротивлением (чем больший ток через неё проходит — тем больше падает её сопротивление). Поэтому при непосредственном подключении к электрической сети лампа очень быстро выйдет из строя из-за огромного тока, проходящего через неё. Чтобы предотвратить это, лампы подключают через специальное устройство (балласт). В настоящее время наибольшее распространение получили два типа балластов — электромагнитный и электронный. По стандартам лампы дневного света разделяются на колбные и компактные.
Колбные лампы - лампы в виде стеклянной трубки. Различаются по диаметру и по типу цоколя, имеют следующие обозначения: T5 ((диаметр 5/8 дюйма=1.59 см), T8 (диаметр 8/8 дюйма=2.54 см), T10 (диаметр 10/8 дюйма=3.17 см) и T12 (диаметр 12/8 дюйма=3.80 см)). Лампы такого типа часто можно увидеть в промышленных помещениях, офисах, магазинах и т. д. к ним относятся лампы типа ЛД (дневного света), ЛБ (белого света), ЛХБ (холодного белого), ЛТБ (теплого белого), ЛДЦ (с улучшенной цветопередачей).
Компактные лампы - лампы с согнутой трубкой. Различаются по типу цоколя на (G23,G24Q1,G24Q2, G24Q3). Выпускаются также лампы под стандартные патроны E27 и E14, что позволяет использовать их в обычных светильниках вместо ламп накаливания. Преимуществом компактных ламп являются устойчивость к механическим повреждениям и небольшие размеры. Цокольные гнёзда для таких ламп очень просты для монтажа в обычные светильники, срок службы таких ламп составляет от 6000 до 15000 часов.
Газоразрядные лампы высокого давления применяются в производственных помещениях реже, чем люминесцентные, как правило в тех случаях когда другие типы ламп не дадут нужного освещения. Например, в производственных помещениях большой высоты используются лампы типа ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые), для освещения территорий – ДКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые), для внутренних помещений – ДРИ (дуговые ртутные с йодидами) или ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные).
Все люминесцентные лампы содержат ртуть (в дозах от 40 до 70 мг), ядовитое вещество. Эта доза может причинить вред здоровью, если лампа разбилась, и если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью. По истечении срока службы в России лампу, как правило, выбрасывают куда попало. На проблемы утилизации этой продукции в России не обращают внимания ни потребители, ни производители, хотя существует несколько занимающихся ею фирм.
При выборе источников искусственного освещения должны учитываться их электрические, светотехнические, конструктивные, эксплуатационные и экономические показатели. На практике используются два вида источников освещения: лампы накаливания и газоразрядные (Таблица 1).
Таблица 1.