ЛР_ПЭ_БЖД

n1 M

Рис.2. План помещения

КЕО определяется следующим образом: графики 1 и 2 соответственно накладываются на поперечный разрез и план помещения и подсчитывается число лучей, пропускаемых светопроемом по его высоте и ширине. Геометрическое значение КЕО в данной точке помещения составляет

где n1 - число лучей графика 1, проходящих через светопроем на поперечном разрезе помещения; n2 - число лучей графика 2, проходящих через светопроем на плане помещения.

Методика выполнения работы

1. Определить КЕО по экспериментальным данным в следующей последовательности:

а) выключить искусственное освещение;

б) включить люксметр;

в) замерить освещенность в помещении лаборатории на расстоянии 1, 2, 3, 4, и 5 м от окна. При этом пластину фотоэлемента держать параллельно полу, обращенной светочувствительным слоем вверх, на уровне высоты стола (0,8 м от пола). Наружную освещенность считать в 8 - 10 раз больше замеренной у окна;

г) по формуле (1) для каждой из пяти точек подсчитать значение КЕО;

д) в зависимости от величины КЕО с учетом систем освещения для каждой точки определить вид и разряд допускаемой зрительной работы (планшет 1, табл.1);

е) по полученным данным построить график изменения КЕО в помещении лаборатории в зависимости от расстояния от окна.

2. Произвести расчет площади световых проемов:

а) пронормировать КЕО для данного помещения. Принять во внимание, что средний коэффициент отражения ф от потолка, стен и пола для помещения лаборатории составляет 0,4, расстояния от верха окна до рабочей поверхности h = 2,9 м, ширина помещения B = 8 м, глубина помещения L = 8 м;

33

б) выполнить расчеты по формуле (2);

в) сравнить полученные значения площадей окон с действительными.

3. Определить КЕО графическим методом в заданной точке М

(см. рис.1 и 2);

а) наложить график 1 на поперечный разрез помещения так, чтобы полюс графика совпадал с точкой М, заданной на чертеже. Основание графика должно быть параллельно плоскости пола. Подсчитать количество лучей n1, проходящих через оконный проем по его высоте (луч - пространство между двумя условными прямыми на графике);

б) определить длину среднего луча, т.е. расстояние от полюса графика 1 до середины светопроема по его высоте на поперечном разрезе помещения;

в) определить местоположение точки М на плане помещения, для чего наложить график 2 на план помещения так, чтобы его основание было параллельно плоскости расположения светопроема, а полюс графика - на расстоянии, равном длине среднего луча, определенной в пункте б);

г) подсчитать число лучей n2, захватываемых световым проемом по ширине;

д) найти eрн по формуле (7);

е) подсчитать КЕО для точки М, применив формулы (3) - (7);

ж) по нормам СНиП (см. планшет 1, табл. 1) определить, какие работы можно проводить в точке М.

4. Оформить отчет.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1)название и цель работы;

2)расчет КЕО и площади световых проемов;

3)графики КЕО;

4)расчет КЕО графически по методу Данилюка;

5)выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.Какие факторы влияют на распространение естественного света?

2.Назовите основные достоинства естественного освещения.

3.Дайте определение освещенности.

4.Каково влияние освещенности рабочего места на человека?

5.Что такое общее и местное освещение?

6.Какие существуют виды естественного освещения?

7.Что показывает КЕО? Как он определяется?

34

8.В чем состоит метод Данилюка?

9.Как определяется общий коэффициент светопропускания светового проема?

10.Опишите принцип работы люксметра.

Литература

1.Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов / С.В. Белов, А.В.

Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др. / Под ред. С.В. Белова. - М.: Высшая школа.

1999. - 448 с.

2.СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. - М.: Стройиздат,

1996.

35

Лабораторная работа № 5

Исследование и расчет искусственного освещения

Цель работы - изучение количественных и качественных характеристик освещения,

оценка влияния типа светильника и цветовой отделки интерьера помещения на освещенность и коэффициент использования светового потока.

Продолжительность работы - 2 часа.

Оборудование и приборы.

1.Стенд - модель производственного помещения.

2.Люксметр-пульсаметр.

Теоретические сведения

Видимое излучение - участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн 380 - 770 нм (1 нм = 10–9 м), регистрируемых человеческим глазом.

Для гигиенической оценки освещения используются следующие светотехнические характеристики.

Световой поток F - мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм).

Сила света Iа - пространственная плотность светового потока:

Iа = dF/dω,

где dF - световой поток (лм), равномерно распределяющийся в пределах телесного угла dω. Единица измерения силы света - кандела (кд), равная световому потоку в 1 люмен,

распространяющемуся внутри телесного угла в 1 стерадиан.

Освещенность E - поверхностная плотность светового потока, (лк):

E = dF/dS,

где dS - площадь поверхности, м2; на которую падает световой поток dF, лм.

Яркость В - поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

B = Iа/dScos α,

36

где Iа - сила света, кд; dS - площадь излучающей поверхности, м2;

α - угол между направлением излучения и плоскостью, град. Единицей яркости принята кандела на квадратный метр (кд/м2) - яркость такой плоской поверхности, которая в перпендикулярном направлении излучает силу света в 1 кд с площади 1 м2.

Искусственное освещение предусматривается в помещениях при недостатке естественного света или при его отсутствии в определенное (вечернее, ночное) время суток. Для создания благоприятных условий труда освещение должно отвечать ряду требований:

1.Соответствие минимальной освещенности на рабочем месте зрительным условиям труда согласно санитарным нормам.

2.Равномерное распределение яркостей на рабочей поверхности и в пределах окружающего пространства. Яркости рабочей поверхности и окружающего пространстве не должны отличаться более чем в 3 - 5 раз.

3.Отсутствие резких теней на рабочей поверхности. Тени создают неравномерное распределение яркостей в поле зрения, искажают размеры и формы объектов различения.

Особенно вредны «движущиеся» тени, способствующие увеличению травматизма.

4. Отсутствие прямой и отраженной блескости в поле зрения.

Ограничение блескости достигается правильным выбором направления светового потока на рабочую поверхность, увеличением высоты подвеса светильников, конструкцией самих светильников.

5. Постоянство величины освещенности во времени. Причиной колебаний освещенности могут быть изменения напряжения в сети, затенение световых проемов,

движущиеся объекты в помещении, колебания светильников, а также пульсации светового потока газоразрядных ламп.

6.Правильное направление светового потока, позволяющее в одних случаях рассматривать внутренние поверхности деталей, в других - различать рельефность элементов рабочей поверхности.

7.Необходимый спектральный состав света, что наиболее существенно при обеспечении правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов.

8.Отсутствие в осветительной установке источников опасностей и вредностей.

Необходимо свести до минимума тепловыделение, излучаемый шум, опасность

поражения током, пожароопасность.

9. Удобство, надежность и простота эксплуатации.

37

По принципу организации искусственное освещение можно разделить на 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 светильники размещают в соответствии с расположением оборудования, что позволяет создавать повышенную освещенность на рабочих местах и экономить энергоресурсы.

Комбинированное освещение состоит из общего и местного. Оно целесообразно при работах высокой точности, а также при работах, требующих создания светового потока определенной направленности. Местное освещение предназначено для освещения только рабочих поверхностей и не создает необходимой освещенности прилегающих к ним участков. Оно может быть стационарным и переносным. Применение только местного освещения в производственных помещениях запрещено, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами утомляет зрение, снижает скорость работы и нередко является причиной несчастных случаев.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное

Рабочее освещение предусматривается во всех помещениях производственных зданий, а также на участках 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 обслуживания оборудования может привести к взрыву, пожару, длительному нарушению 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 здания и не менее 1 лк на территории предприятия.

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.

38

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

Вкачестве источников искусственного освещения применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Влампах 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).

Общими недостатками ламп накаливания являются сравнительно небольшой срок службы (менее 2000 часов) и малая световая отдача (отношение создаваемого 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 внутри 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.

Современные газоразрядные лампы низкого давления имеют встроенный высокочастотный преобразователь. Газовый разряд в таких лампах (называемый вихревым) возбуждается на высоких частотах (десятки килогерц), за счет чего обеспечивается очень высокая светоотдача.

К газоразрядным лампам высокого давления (0,03 - 0,08 МПа) относят дуговые ртутные лампы. В спектре излучения этих ламп преобладают составляющие зелено-

голубой области спектра.

Основными достоинствами газоразрядных ламп являются долговечность (свыше

10000 часов), экономичность, малая себестоимость изготовления, благоприятный спектр излучения, обеспечивающий высокое качество цветопередачи, низкая температура

39

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.

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 > 4;

средним - при р = 0,2 – 0,4; темным - при < 0.2, где - коэффициент отражения светового потока поверхностью.

Контраст объекта различения с фоном K определяется отношением абсолютной разности яркостей объекта В0 и фона Вф к наибольшей из этих двух яркостей. Контраст считается большим при K > 0,5; средним - при K = 0,2 - 0,5; малым - при K < 0,2.

Всоответствии со СНиП 23-05-95 все зрительные работы делятся на восемь разрядов

взависимости от размера объекта различения и условий зрительной работы. Допустимые значения наименьшей освещенности рабочих поверхностей в производственных помещениях приведены на планшете 1.

Кроме цветности источников света и цветовой отделки интерьера, влияющих на

“субъективную оценку освещения”, важным параметром, характеризующим качество освещения, является коэффициент пульсации освещенности Kп:

Kп = (Eмакс – Емин) / 2Еср100%,

где Eмакс, Емин, Еср, - соответственно максимальная, минимальная, и средняя пульсирующая освещенность рабочей поверхности.

Пульсации освещенности на рабочей поверхности не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта из-за появления стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект - кажущееся изменение или прекращение движения объекта, освещаемого светом, периодически изменяющимся с определенной частотой. Например, если вращающийся с частотой fвр, белый диск с черным сектором освещать пульсирующим световым потоком (вспышками) с частотой fвсп, то сектор будет казаться: неподвижным при частоте fвсп = fвр, медленно вращающимся

40

в обратную сторону при fвсп > fвр, медленно вращающимся в ту же сторону при fвсп < fвр. Пульсации освещенности на вращающихся объектах могут вызывать видимость их неподвижности, что в свою очередь может стать причиной травматизма.

Значение Kп меняется от нескольких процентов (для ламп накаливания) до нескольких десятков процентов (для люминесцентных ламп). Малое значение Kп для ламп накаливания объясняется большой тепловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению светового потока ламп Fлн в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через нуль. В то же время газоразрядные лампы обладают малой инерцией и меняют свой световой поток Fлл почти пропорционально амплитуде cетевого напряжения.

Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности Kп люминесцентные лампы включаются в разные фазы трехфазной электрической сети. В этом 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 Kп

нормируется в зависимости от разряда зрительных работ в сочетании с показателем ослепленности Р:

Р = (s – 1)103,

где s - коэффициент ослепленности, определяемый как

s = ( Bпор)s / Впор,

Впор - пороговая разность яркостей объекта и фона при обнаружении объекта на фоне равномерной яркости; (ΔВпор)s - то же при наличии в поле зрения блескостного (яркого)

источника света.

На освещенность рабочей поверхности 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.

Расчет искусственного освещения предусматривает: выбор типа источника cвета,

системы освещения и светильника, проведение светотехнических расчетов, распределение светильников и определение потребляемой системой освещения мощности. Величина,

характеризующая эффективность использования источников света, называется

41

коэффициентом использования светового потока, или коэффициентом использования осветительной установки η и определяется как отношение фактического светового потока

Fф к суммарному световому потоку Fл используемых источников света, определенному по их номинальной мощности в соответствии с нормативной документацией:

где S - площадь помещения, м2.

При проектировании освещения для определения требуемой величины светового потока Fф используется формула

Fф = E S Kз Z,

где Е - нормируемая освещенность, (лк); K3 - коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыленность и загрязненность светильников (обычно K3 = 1,3 - для ламп накаливания и K3 = 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 р. В случае равномерно диффузного отражения, когда отраженный световой поток рассеивается с одинаковой яркостью во всех направлениях, яркость участка равномерно диффузно отражающей поверхности равна

Вотр = Е р/π,

где Е - освещенность поверхности.

Лабораторная установка состоит из макета производственного помещения,

оборудованного различными источниками искусственного освещения, и люксметра-

пульсаметра для измерения освещенности и коэффициента ее пульсации (рис.1). Макет состоит из алюминиевого каркаса 1, пола 2, потолка 3, боковых стенок 4, задней и передней стенок 5. Задняя и боковые стенки съемные и могут устанавливаться любой из двух сторон внутрь макета. 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.

42