bezopasnost_zhiznedeyatelnosti_uchebnik_bezopasnost_truda_na_zheleznodorozhnom_transporte_2014

– эстетического и архитектурного оформления производственных помещений.

Основными характеристиками светильников являются кривые распределения силы света, коэффициент усиления, защитный угол и коэффициент полезного действия.

Все источники света и осветительные приборы распространяют световой поток в пространстве неравномерно, о чем можно судить по кривым распределения силы света. Причем при сечении фотометрического тела светильника с кругло симметричным светораспределением достаточно одной кривой, при несимметричном необходимо иметь две или несколько кривых, получаемых при сечении фотометрического тела разными плоскостями. Характеристику светораспределения можно представить и в табличной форме.

Качество свойств оптической системы светильника оценивают по коэффициенту усиления

Ку = Imax/ Iср.сф,

где Imax — максимальная сила света,

Iср.сф — средняя сферическая сила света источника света Iср.сф = Фл /4π (здесь Фл— световой поток источника света).

Защитный угол светильника определяет меру защиты глаз работающего от воздействия ярких частей источников света. Величину защитного угла определяют геометрически при условии неподвижной подвески светильника в точке О tgY = 2h/(D+tl). При установке светильников на открытом пространстве и воздействии на них ветровой нагрузки значение действительного защитного угла уменьшается на угол отклонения β, который может достигать 20°,

т.е. Yд = Y – β.

Отсюда вытекает одно из требований к наружным осветительным установкам — жесткое крепление светильников. Оно обусловлено также требованием обеспечения постоянства освещенности во времени. Коэффициент полезного действия (КПД) характеризует экономичность светильника и зависит от светотехнических свойств материалов, из которых изготовлена осветительная арматура, и конструкции светильника в целом.

КПД светильника ηсв определяют как отношение световых потоков светильника Фсв и лампы Фп. КПД светильников, как правило, не превышает 0,75.

421

Основными характеристиками прожекторов являются кривые распределения силы света, максимальная (осевая) сила света, углы рассеяния (номинальный и полезный) и коэффициент полезного действия.

Кривые распределения силы света для прожекторов представляют графически (рис. 10.6) в прямоугольных координатах или в табличной форме. По кривой можно определить максимальную (осевую) силу света прожектора

Imax, а также номинальный угол

рассеяния βном — угловую ширину светового пучка, в пределах

Рис. 10.6. Кривая распределения си- которой сила света снижается до

лы света прожектора 0,1 максимального значения, и полезный угол рассеяния, в пределах которого обеспечивается заданная освещенность на рабочей

поверхности.

Коэффициент полезного действия прожектора ηпр определяют как отношение светового потока, излучаемого прожектором в пределах полезного угла рассеяния Фпр к световому потоку лампы Фл. Для прожекторов заливающего света ПЗС-25, ПЗС-35, ПЗС-45, наиболее часто применяемых на железнодорожных станциях, ηпр =

=0,27. КПД других типов прожекторов составляет от 0,35 до 0,6.

10.3.Виды и системы освещения

Взависимости от природы источника световой энергии различают естественное, искусственное и совмещенное освещения.

Естественное освещение подразделяют на боковое, когда свет проникает в помещение через световые проемы в наружных стенах; верхнее, осуществляемое через световые проемы в кровле; верхнее и боковое, сочетающее верхнее и боковое освещения.

Совмещенное освещение применяют в помещениях с недостаточным естественным светом, который дополняется электрически-

422

ми источниками света, работающими не только в темное, но и в светлое время суток.

Искусственное (электрическое) освещение по характеру выполняемых задач делят на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное и дежурное. Рабочее освещение устраивают во всех помещениях, а также на открытых территориях, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение предусматривают на случай, когда прекращение или нарушение нормального обслуживания оборудования изза выхода из строя рабочего освещения может вызвать пожар, взрыв или отравление людей, длительное нарушение технологического процесса, отказ в работе связи или электроснабжения. Минимальная освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания при аварийном режиме, должна быть равна 5 % нормируемой освещенности при системе общего освещения. В то же время она не должна быть ниже 2 лк внутри зданий и 1 лк на открытых территориях.

Эвакуационное освещение (аварийное для эвакуации людей) выполняют в местах, опасных для передвижения людей, в основных проходах и на лестничных клетках зданий, в которых работает более 50 чел., а также в помещениях, выход людей из которых при аварии освещения связан с опасностью травмирования. Наименьшая освещенность на полу, земле или ступенях должна составлять в помещениях 0,5 лк, а на открытых территориях 0,2 лк. Для аварийного и эвакуационного освещений разрешается использовать только лампы накаливания, а также люминесцентные лампы в помещениях с температурой воздуха не ниже +5 °С при условии питания ламп напряжением не менее 90 % номинального. Светильники аварийного освещения должны отличаться от осветительных приборов рабочего освещения.

Охранное освещение устраивают вдоль границы площадок предприятий, охраняемых в ночное время. При этом освещенность должна быть 0,5 лк на уровне земли в горизонтальной или в вертикальной плоскости на уровне 50 см от земли. При необходимости часть светильников любого вида освещения можно использовать для дежурного освещения.

По конструктивному исполнению различают две системы электрического освещения — общее и комбинированное. При общем

423

освещении (равномерном и локализованном) все рабочие места в помещении освещаются от общей осветительной установки. Если к общему освещению добавляют местное, сосредоточивающее световой поток непосредственно на рабочих местах, то такое освещение называют комбинированным. Освещенность на рабочих поверхностях, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, должна составлять 10 % нормируемой. Эта величина, однако, не может быть менее 150 лк для газоразрядных и 50 лк для ламп накаливания. Одно местное освещение не разрешается применять, так как при этом возникает необходимость частой переадаптации зрения, создаются глубокие и резкие тени, опасность травмирования и другие неблагоприятные условия работы.

10.4. Расчет осветительных установок

Расчет осветительной установки можно выполнить различными способами, которые базируются на двух основных методах расчетов: по световому потоку и точечный. Наиболее распространен в проектной практике расчет по методу светового потока. Этот метод предназначен для расчета общего равномерного освещения и дает возможность определить световой поток источников света, необходимый для создания нормированной освещенности расчетной горизонтальной плоскости. В этом методе учитывается прямой и отраженный (от потолка, стен и пола) световые потоки.

Световой поток Ф, излучаемый лампами в каждом светильнике, определяют по формуле

где Е — нормируемая минимальная освещенность, лк;

k — коэффициент запаса в зависимости от содержания пыли в воздухе; S — освещаемая площадь, м2;

Z — коэффициент, характеризующий неравномерность освещения:

Принимают равным 1,0 при расчете на среднюю освещенность или для отраженного освещения, 1,15 — для ламп накаливания и ДРЛ, 1,1 — для светящих линий, выполненных светильниками с люминесцентными лампами;

N — число светильников;

424

η — коэффициент использования излучаемого светильниками светового потока на расчетной плоскости;

Y — коэффициент затенения (принимается равным 0,8—0,9).

Суммарный световой поток ламп Фсум = NФл, но из него только часть падает на расчетную освещаемую поверхность: пол или равновеликую ему горизонтальную поверхность на уровне рабочих мест. Отношение этой части потока (Фпол) к суммарному световому потоку ламп (Фсум) называется коэффициентом использования светового потока η.

Средняя освещенность поверхности

Коэффициент η определяют по справочным таблицам в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения пола, стен, потолка и индекса помещения i, рассчитываемого по формуле

где А и В — размеры помещения в плане, м;

hp — расчетная высота подвески светильника над рабочей поверхностью, м.

Чтобы в течение всего времени эксплуатации осветительной установки обеспечить минимальную освещенность, соответствующую

Используя выражения (10.8) и (10.9), среднюю освещенность

425

Форму светового поля принимают в виде квадрата, ромба с углом 60° или прямоугольника с отношением сторон не более 1,5.

Для различных типов светильников существуют наивыгоднейшие отношения расстояния L между светильниками к расчетной

высоте hp.

Соблюдать точно отношение L/hp не требуется. Люминесцентные светильники, как правило, надо размещать

сплошными рядами. Во всех случаях расстояние от крайних светильников до стен должно быть в пределах 0,5—0,3L в зависимости от расположения оборудования у стен.

Расстояние L определяется из отношений λ = L/hp. Различают светотехнически λс и энергетически λэ наивыгоднейшие отношения по расположению светильников. При использовании люминесцентных ламп, а также ламп накаливания предельных мощностей, следует учитывать λс, в остальных случаях — λэ.

Коэффициент использования светового потока h характеризует потери светового потока, обусловленные его поглощением арматурой светильника, потолком, стенами, полом и рассеиванием по пути от источника света до расчетной поверхности. Поскольку поглощающая способность поверхностей зависит от их коэффициента отражения ρ, а рассеивание — от размеров и формы помещения, то для каждого конкретного светильника можно записать:

где ρп, ρст, ρпол — коэффициенты отражения потолка, пола и стен.

Вычисленный по формуле расчетный световой поток лампы (или светильника с несколькими лампами) сравнивают со стандартным (по ГОСТ на источники света) и принимают ближайшее значение. В практике светотехнических расчетов допускается отклонение светового потока выбранной лампы от расчетного в пределах от –10 до +20 %.

Если среди стандартных ламп нет близких по световому потоку, в начале расчета выбирают светильник с лампой, у которой известно значение светового потока Фл, и определяют необходимое число ламп:

426

Разновидностью метода светового потока является метод удельной мощности, который иногда называют методом ватт. Удельная мощность есть мощность осветительной установки помещения, отнесенная к площади его пола. Этот метод применяют только для ориентировочных расчетов. Он дает возможность определить мощность каждой лампы Р для создания нормируемой освещенности

где w — удельная мощность лампы, Вт/м2; S — площадь помещения, м2;

N — число ламп в осветительной установке.

Значения удельной мощности находят по специальным таблицам в зависимости от нормируемой освещенности, площади помещения, высоты подвеса и типов принятых светильников, а также коэффициента запаса.

Точечный метод применяют для расчета общего и местного освещения горизонтальных, вертикальных и наклонных равномерно и неравномерно освещенных поверхностей. Кроме того, он применяется для проверки результатов, полученных при расчетах методом удельной мощности и методом коэффициента использования светового потока, а также освещения больших территорий, в частности, железнодорожных станций. Он позволяет определять освещенность в любой точке от любого числа осветительных приборов. К недостаткам метода следует отнести трудность учета отраженных составляющих светового потока.

Расчетное уравнение точечного метода имеет вид

где ЕА — освещенность горизонтальной плоскости в данной точке А, лк;

Iα — сила света в направлении точки А, кд. Значение силы света находят по кривым светораспределения данного осветительного прибора;

α — угол между нормалью к рабочей плоскости и направлением вектора силы света в точку А;

r — расстояние от светильника до расчетной точки А, м.

При расчете освещенности горизонтальной поверхности от точечного источника с использованием кривых светораспределения

427

светильника определяют тангенс угла падения светового луча от каждого источника в расчетную точку:

где d — расстояние от расчетной точки до проекции оси симметрии светильника на плоскость, ей перпендикулярную и проходящую через расчетную точку, м;

hр — высота подвеса светильника над расчетной точкой, м.

Это позволяет найти угол α и cos3α. По кривой распределения силы света заданного светильника определяют силу света Iα условной лампы для найденного угла. Далее рассчитывают освещенность горизонтальной поверхности от каждого светильника с условной лампой при условном световом потоке лампы, равном 1000 лм:

Суммарная условная освещенность горизонтальной поверхности в контрольной точке равна сумме освещенностей, создаваемых источниками света,

После этого определяют освещенность горизонтальной поверхности в контрольной точке:

где µ — коэффициент дополнительной освещенности, учитывающий действие удаленных источников и отраженного света;

k — коэффициент запаса.

Для расчета освещенности Еθ на наклонной поверхности используют формулу

где θ — угол наклона расчетной плоскости по отношению к плоскости, перпендикулярной оси симметрии светильника;

l — кратчайшее расстояние от проекции оси симметрии светильника на горизонтальную плоскость, проходящую через точку расчета, до следа на расчетной плоскости.

428

При большом числе проверяемых точек расчет с использованием кривых светораспределения светильников становится громоздким. Расчет с помощью пространственных кривых равных значений освещенности (иногда их называют пространственными изолюксами) менее трудоемок. Такие кривые приводятся в справочниках для различных типов светильников с условной лампой со световым потоком Ф = 10 000 лм. При использовании пространственных кривых равных значений условной горизонтальной освещенности на графиках находят точку с заданными значениями расстояния от расчетной точки d и высоты подвеса светильников hp над расчетной точкой. Затем определяют условную освещенность, интерполируя в интервале между числами, указанными для ближайших кривых. При определении освещенности в контрольной точке учитывают светильники, освещающие точку в диапазоне освещенности шкалы графиков. Пространственные кривые используются только при расчете освещенности от точечных источников света.

Люминесцентные лампы не относятся к точечным источникам. Однако если отношение длины источника Iл к высоте его подвеса hp над расчетной поверхностью Iл/hр < 0,6, то источник можно считать точечным. Ошибка расчета при таком допущении не превышает 5 %. В этом случае для расчета освещенности следует использовать кривые равных значений горизонтальной освещенности для люминесцентных ламп.

Сначала определяют расстояние а и b до контрольной точки. Пользуясь расчетной схемой, определяют отношение a/hp и b/hp (это соответственно L′ и р′).

По пространственным кривым равных значений горизонтальной освещенности для люминесцентных ламп определяют условную освещенность еу, т.е. освещенность от лампы со световым потоком 1000 лм при высоте ее подвеса над рабочей поверхностью hр = 1 м.

Суммарная условная горизонтальная освещенность, создаваемая источниками (рис. 10.7):

Определим фактическую горизонтальную освещенность с учетом того, что освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника, а пространственные кривые построены для высоты подвеса hp = 1 м, по формуле

429

Рис. 10.7. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности:

а — светильники типа У; б — светильники типов ППД

В соответствии с полученным значением освещенности горизонтальной поверхности определяют освещенность вертикальной поверхности

430