Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности. Часть 4. Производственное освещение. Курс лекций.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Тамбовский государственный технический университет»
А.А. ДИК, В.Н. МАКАРОВА, А.А. УСОВ, Л.А. ХАРКЕВИЧ
БЕЗОПАСНОСТЬ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ЧАС ТЬ 4
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
Утверждено Учёным советом университета
в качестве курса лекций
для студентов заочного отделения и экстернатуры
Учебное электронное издание
комбинированного распространения
Тамбов
Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ»
2013
1
УДК 628.98(075.8)
© Федеральное государственное бюджетное
ББК
Á
294.91я73
П801
Рец енз ен ты:
Доктор технических наук, профессор кафедры
«Безопасность жизнедеятельности в ноосфере» ФГБОУ ВПО «ТГТУ»
В.М. Дмитриев
Кандидат педагогических наук, доцент,
заместитель директора по научно-методической работе
Тамбовского филиала ГОУ ВПО «РосНОУ»
В.В. Смирнов
П801 Безопасность жизнедеятельности. Ч. 4. Производственное
освещение [Электронный ресурс] : курс лекций / А.А. Дик, В.Н. Макарова, А.А. Усов, Л.А. Харкевич. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО
«ТГТУ», 2013. – 80 с.
Содержит материалы к лекционному курсу «Охрана труда» по теме
«Производственное освещение». Приведены основные понятия к теме,
информация о современных источниках искусственного освещения, рекомендации по выбору типа ламп и светильников, представлены основные
светотехнические расчёты, рассмотрены вопросы нормирования естественного и искусственного освещения. Приведён рекомендованный список
литературы для дополнительного самостоятельного изучения темы.
Предназначен для студентов заочного отделения и экстернатуры,
а также для лиц, самостоятельно изучающих курс безопасности жизнедеятельности.
УДК 628.98(075.8)
ББК
Á
294.91я73
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
2
образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Тамбовский государственный технический
университет» (ФГБОУ ВПО «ТГТУ»), 2013
ВВЕДЕНИЕ
Освещение исключительно важно для здоровья человека. С помощью зрения человек получает подавляющую часть информации (около
90%), поступающей из окружающего мира. Свет – это ключевой элемент
нашей способности видеть, оценивать форму, цвет и перспективу окружающих нас предметов. Очень часто мы считаем это само собой разумеющимся. Однако мы не должны забывать, что такие элементы человеческого самочувствия, как душевное состояние или степень усталости,
зависят от освещения и цвета окружающих нас предметов. С точки зрения
безопасности труда зрительная способность и зрительный комфорт чрезвычайно важны. Очень много несчастных случаев происходит, помимо
всего прочего, из-за неудовлетворительного освещения или из-за ошибок,
сделанных рабочим, по причине трудности распознавания того или иного
предмета или осознания степени риска, связанного с обслуживанием
станков, транспортных средств, контейнеров и т.д. Свет создаёт нормальные условия для трудовой деятельности.
Нарушения зрения, связанные с недостатками системы освещения,
являются обычным явлением на рабочем месте. Благодаря способности
зрения приспосабливаться к недостаточному освещению, к этим моментам иногда не относятся с должной серьёзностью.
Недостаточное освещение вызывает зрительный дискомфорт, выражающийся в ощущении неудобства или напряжённости. Длительное пребывание в условиях зрительного дискомфортa приводит к отвлечению
внимания, уменьшению сосредоточенности, зрительному и общему утомлению. Кроме создания зрительного комфорта свет оказывает на человека
психологическое, физиологическое и эстетическое воздействие. Свет –
один из важнейших элементов организации пространства и главный
посредник между человеком и окружающим его миром. Неудовлетворительная освещённость в рабочей зоне может являться причиной снижения
производительности и качества труда, получения травм.
Авторы поставили своей целью обобщить современные материалы
по светотехническим и электрическим системам, проанализировать и
представить справочную информацию, необходимую для нормирования
освещения и выполнения расчётов.
3
1. СВЕТ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
1.1. КАК УСТРОЕН ГЛАЗ И КАК ВИДИТ ЧЕЛОВЕК
Глаз представляет собой сложную оптическую систему. Оптическая
часть глаза состоит в основном из двояковыпуклой линзы – хрусталика,
дифрагмированного отверстием в радужной оболочке – зрачком (рис. 1).
Хрусталик создаёт на светочувствительной поверхности сетчатки, устилающей глазное дно, действительное, уменьшенное и обратное изображение фиксируемых глазом предметов.
Сетчатка имеет сложное строение и состоит из приёмников света –
палочек, колбочек и нервных клеток. Свет, проникший в глаз, воздействует на фотохимическое вещество элементов ceтчатки и разлагает его. Достигнув определённой концентрации, продукты распада раздражают нервные окончания, заложенные в палочках и колбочках. Возникшие при этом
импульсы по зрительному нерву поступают в нервные клетки зрительного
центра головного мозга. В результате, человек видит цвет, форму и вели
чину предмета. Сетчатка глаза содержит 130 миллионов палочек и 7 миллионов колбочек. Колбочки отвечают за цветное зрение, палочки не различают цветов.
Приспособление глаза к различению объекта осуществляется за счёт
трёх процессов:
− аккомодация – изменение кривизны хрусталика глаза таким обра-
зом, чтобы изображение предмета оказалось в плоскости сетчатки глаза
(при изменении кривизны хрусталика происходит изменение величины
фокусного расстояния – осуществляется «наводка на фокус»);
Рис. 1. Глаз как оптическая система
4
− конвергенция – поворот осей зрения обоих глаз так, чтобы они
пересекались на рассматриваемом объекте;
− адаптация – приспособление глаза к данному уровню освещения.
Процесс адаптации заключается в изменении площади зрачка. При
адаптации глаза кроме изменения площади зрачка происходят другие
процессы. Например, при увеличении яркости происходит подавление
палочек и уменьшение количества светочувствительного вещества в колбочках, а при высоких яркостях – частичное экранирование нервных окончаний клетками пигментного эпителия, находящегося в глубине сетчатки.
При адаптации глаза к малым яркостям происходят обратные явления.
Хорошо известно, что при переходе из светлого помещения в тёмное,
способность различать детали возникает медленно, и, наоборот, при выходе из тёмного помещения в светлое, первоначально возникает состояние ослеплённости.
При переходе от больших освещённостей к практической темноте,
процесс адаптации происходит медленно и заканчивается за 1…1,5 ч.
Обратный процесс идёт быстрее и длится 10…15 мин. В обоих случаях
речь идёт о полной переадаптации зрения; при изменении яркости не более чем в 5…10 раз переадаптация происходит практически мгновенно.
Проиллюстрировать процессы перестройки зрения можно на таких
простейших опытах.
Процесс аккомодации
\
Посмотрите в течение 1…2 мин через окно на удалённый предмет
(желательно небольшого размера – ветку, дерево, мачту, антенну и т.д.),
затем быстро перенесите взгляд на текст книги. Обратите внимание на то,
что в первый момент текст книги плохо различим. В молодом возрасте
при хорошем зрении процесс изменения кривизны хрусталика происходит
достаточно быстро – изменяется фокусное расстояние, наблюдаемый объект фокусируется на сетчатке. С возрастом этот процесс замедляется.
Процесс адаптации
Во время чтения книги выключите искусственное освещение или
уменьшите его так, чтобы значительно уменьшилась освещённость поверхности страницы книги. Обратите внимание на то, что в первый момент текст становится плохо различимым и лишь спустя некоторое время
становится возможным читать. От степени изменения освещённости зависит время, необходимое для адаптации зрения (изменения размеров зрачка)
к новым условиям пониженной освещённости.
5
1.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ВЕЛИЧИНЫ, ЕДИНИЦЫ
Всякое тело, обладающее температурой выше абсолютного нуля, излучает в окружающее пространство энергию, называемую лучистой энергией. Примером источника такого излучения является солнце, которое
посылает на Землю такое количество лучистой энергии, которое обеспечивает жизнь на Земле.
В настоящее время равноправно сосуществуют две теории, объясняющие явление света: корпускулярная, согласно которой свет есть поток
мельчайших частиц – корпускул или фотонов, а также волновая, согласно
которой свет – это электромагнитные колебания, имеющие определённый
диапазон длин волн. Обе эти теории подтверждаются экспериментами,
а потому они обе верны.
Строительная светотехника рассматривает излучение в диапазоне
длин волн от 100 нанометров (нм) до 780 нм. Этот диапазон представлен
на схеме рис. 2.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.
К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, ярость, освещённость, коэффициент отражения.
К качественным – фон, контраст объекта, видимость, показатель ослеплённости, коэффициент пульсации освещённости.
Основной величиной, характеризующей искусственное освещение,
является световой поток.
Световой поток (Ф) – мощность светового излучения (видимого
излучения), которая оценивается по световому ощущению, воспринимаемому глазом человека.
Рис 2. Диапазон электромагнитных излучений
6
Единица светового потока – люмен (лм), равный потоку, излучаемо-
ω
=
r
ω
му абсолютно чёрным телом с площади 0,5305 мм2 при температуре
затвердевания платины (1773 °С).
JФ
.
Сила света точечного источника. Пространственная плотность
светового потока называется силой света
=ФJ
.
ω
При равномерном распределении светового потока в пределах телесного угла, имеющего конечные размеры, сила света в направлении оси
угла.
Единица силы света – кандела (кд).
Кандела равна силе света, испускаемого в перпендикулярном направлении с площади в 1/600 000 м2 чёрного тела при температуре затвердевания платины T = 2042 К и давлении 101 325 Па.
Тогда световой поток в 1 лм соответствует световому потоку, излучаемому в единичном телесном угле точечным источником с силой света
1 кандела.
Телесный угол ωωωω – часть пространства, ограниченная конической
поверхностью (рис. 3). Величина телесного угла определяется как отношение площади сферической поверхности S, на которую он опирается,
к квадрату радиуса сферы r
S
=ω
.
2
Сфера
R
0
Точечный
источник света
Рис. 3. Телесный угол
S
7
Единица телесного угла – стерадиан (ср). Величина телесного угла в
1 ср представляет собой телесный угол, который вырезает на поверхности
сферы площадь, равную квадрату радиуса данной сферы.
Освещённость. Световой поток, падая на любую поверхность, ос-
вещает её. Для количественной оценки плотности светового потока на
освещаемой поверхности пользуются понятием освещённости.
Освещённость (Е) – отношение светового потока к площади освещаемой им поверхности
EФ=
.
S
За единицу освещённости принят люкс (лк). Освещённость в 1 лк
имеет поверхность в 1 м2 на которую падает и равномерно по ней распределяется световой поток в 1 лм.
Яркость. Световой поток от источника света, падая на поверхность
какого-либо предмета, частично ею отражается. При наблюдении в глаз
наблюдателя попадает лишь часть отражённого светового потока от поверхности предмета, вызывающая зрительное восприятие. Чем больше
отражённого светового потока от поверхности предмета попадает в глаз
наблюдателя, тем сильнее зрительное ощущение этого предмета. Освещённый предмет будет лучше виден тогда, когда его поверхность будет
отражать больше светового потока в направлении глаза наблюдателя.
Условия видения количественно характеризуются величиной яркости.
Яркость освещаемой поверхности в каком-либо направлении называется отношение силы света, излучаемой поверхностью в данном направлении, к площади проекции освещаемой поверхности на плоскость, перпендикулярно тому же направлению (рис. 4).
Глаз
I┴
I
α
Глаз
α
α
S
Рис. 4. Яркость поверхности
8
Если лучи от плоскости освещаемой поверхности, направленные к
S
=τ+α+
ρ
глазу человека, перпендикулярны этой поверхности, то яркость освещаемой поверхности
I
L =
,
где L – яркость; I – сила света, перпендикулярная освещаемой поверхности, кд; S – площадь поверхности, м2.
Понятие яркости применимо не только к освещённым поверхностям,
но и к источникам света.
Единицей яркости служит кандела на квадратный метр (кд/м2).
Световые свойства тел. Световой поток Ф, падая на какое-либо
тело, в общем случае частично отражается от его поверхности, частично
преломляется (проходит через тело), частично им поглощается. По закону
сохранения энергии
,
Φ+Φ+Φ=Φ
где
Φ − отражённая часть светового потока;
ρ
светового потока;
Φ
− световой поток, пропущенный через тело.
τ
ταρ
Φ
− поглощённая часть
α
Отношение каждого из составляющих светового потока к световому
потоку, падающему на поверхность, называют коэффициентом отражения ρ,
поглощения α и пропускания τ:
;
ΦΦ=ρ
ρ
ΦΦ=α
;
α
ΦΦ=τ
.
τ
Очевидно, что
.
1
Различают три вида отражения и пропускания света телами:
– направленное;
– рассеянное (диффузное);
– направленно-рассеянное (рис. 5).
Тела с гладкой блестящей поверхностью обладают направленным
или зеркальным отражением – зеркало, полированная поверхность.
Тела прозрачные обладают направленным пропусканием – стекло.
Тела, которые отражают или пропускают свет, рассеивая его настолько, что их яркость становится одинаковой по всем направлениям
пространства, обладают соответственно диффузным отражением – мел,
гипс, известь или диффузным пропусканием – матовое стекло.
9
Отражение Пропускание
Направленное
Рассеянное
рассеянное
Направленно-
Рис. 5. Разновидности отражения и пропускания светового потока
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту разли-
чения, на которой он рассматривается. Фон считается: светлым – при
коэффициенте отражения ρ светового потока поверхностью более 0,4;
среднесветлым – при коэффициенте отражения от 0,2 до 0,4; тёмным –
при коэффициенте отражения менее 0,2.
Контраст объекта различения с фоном (K) определяется отношени-
ем абсолютной величины разности яркостей объекта Bо и фона Bф к наибольшей их этих двух яркостей. Контраст считается бóльшим при значе-
10