Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»

И. А. Бубликова

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по курсу

«БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Новочеркасск 2006

УДК 622.411.3 (076.5)

Рецензенты:

д-р техн. наук Егоров С. Н.;

д-р техн. наук Кривин В. В.

Бубликова И. А.

Лабораторный практикум по курсу «Безопасность жизнедеятельности. Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2006. - 72 с.

Практикум содержит сведения о нормировании, методах и приборах контроля уровня вредных и опасных факторов, определяющих безопасность человека в среде обитания. Лабораторный практикум предназначен для выполнения лабораторных работ по курсу "Безопасность жизнедеятельности" студентами технических специальностей всех форм обучения. Он может быть также полезен для студентов других специальностей.

© Волгодонской институт ЮРГТУ, 2006

© Бубликова И.А. 2006

ВВЕДЕНИЕ

Современное состояние среды обитания человека характеризуется наличием большого разнообразия факторов, которые могут негативно повлиять на уровень безопасности человека. При чем в последние годы усиливается тенденция появления в условиях быта тех факторов, с которыми человек раньше сталкивался только в условиях производства. Сохранение здоровья человека, его высокой работоспособности предопределяет необходимость знания специалистами вредных и опасных факторов среды, умения ориентироваться в их нормировании, в оценке этого влияния и в выборе необходимых мер защиты. Поэтому при изучении курса «Безопасность жизнедеятельности» предполагается выполнение лабораторных работ, призванных выработать у студентов практические навыки по определению уровня наиболее распространенных факторов среды, оценки их допустимости воздействия на человека.

Лабораторный практикум содержит описание девяти лабораторных работ. Значительная часть из них приближена к процедуре аттестации рабочих мест по условиям труда, в том числе и по оформлению полученных результатов. Часть работ носит исследовательский характер и позволяет развить некоторые навыки обработки и анализа полученных результатов.

Пособие предназначено для студентов технических специальностей всех форм обучения.

Порядок выполнения работ предполагает самостоятельную подготовку студента перед выполнением лабораторной работы. При этом он должен изучить устройство и правила пользования приборами и оборудованием, ознакомиться с порядком выполнения работы. На основании проверки уровня этих знаний преподаватель допускает студента к выполнению лабораторной работы. Результаты выполнения заносятся в отчет, который составляет каждый студент. Отчет по лабораторным работам оформляется в соответствии с общими требованиями и правилами оформления текстовых документов в учебном процессе в ЮРГТУ (НПИ). Отчет должен содержать следующие разделы: цель работы, перечень используемого оборудования и материалов, порядок выполнения работы, результаты измерений, их математическую обработку, анализ полученных результатов и выводы. Отчеты проверяются и принимаются преподавателем. При защите отчетов каждый студент должен показать знания и умения, соответствующие целям работы.

Требования безопасности. Студенты допускаются к выполнению лабораторных работ только после прохождения и оформления инструктажа по охране труда. Запрещается выполнять лабораторную работу на неисправном оборудовании, подключать к электрической сети или включать без разрешения преподавателя электрические приборы.

Студенты несут ответственность за нарушения правил охраны труда и порчу приборов и оборудования.

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В ПОМЕЩЕНИИ

Цель работы: ознакомиться с приборами и методиками, используемыми при определении метеорологических условий в помещении, и принципами нормирования параметров микроклимата.

Приборы и материалы: термогигрометр ИВТМ-7 или гигрометр психрометрический ВИТ-2, анемометр чашечный, секундомер, вентилятор.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Организм человека постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Поэтому одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека. Для того чтобы физиологические процессы в организме человека протекали нормально, выделяемая человеком теплота должна отводиться в окружающую человека среду. В комфортных условиях теплоотдача от организма человека равна теплообразованию в его организме, благодаря этому температура тела человека сохраняется на уровне 36.5-36.8°С. Если тепловое равновесие нарушено, например, теплоотдача меньше теплообразования, то в организме происходит накопление тепла - перегрев. Если теплоотдача больше, чем теплообразование, то происходит переохлаждение организма.

В результате нарушения теплового равновесия происходит потеря работоспособности, быстрая утомляемость, потеря сознания, тепловая смерть.

Отдача теплоты организмом человека в окружающую среду происходит в результате теплопроводности через одежду, конвекции у тела, излучения на окружающие поверхности, испарения влаги с поверхности тела. Часть тепла расходуется на нагрев выдыхаемого воздуха. При этом интенсивность теплоотвода во многом определяется параметрами микроклимата помещения: температурой воздуха, скоростью его движения, относительной влажностью, температурой поверхностей ограждающих поверхностей, интенсивностью теплового облучения.

Количество выделяемого организмом человека тепла возрастает с увеличением интенсивности физической работы. Категории работ разграничиваются Санитарными нормами и правилами на основе интенсивности энерготрат организма в ккал/ч (Вт).

К категории Iа относятся работы с интенсивностью энерготрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт), производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т п.).

К категории Iб относятся работы с интенсивностью энерготрат 121—150 ккал/ч (140—174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, мастера в различных видах производства и т. п.).

К категории IIа относятся работы с интенсивностью энерготрат 151—200 ккал/ч (175—232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 3 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т. п.).

К категории IIб относятся работы с интенсивностью энерготрат 201—250 ккал/ч (233—290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т. п.).

К категории III относятся работы с интенсивностью энерготрат более 250 ккал/ч (более 290 Вт), связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т. п.).

Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах (см. таблицу 1).

Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, на которых выполняются работы операторского типа, связанные с нервно-эмоциональным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и др.).

Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могу быть обеспечены оптимальные величины.

Таблица 1

Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Период года	Категория ра- бот по уровню энергозатрат, Вт	Температура воздуха, °С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный*	Iа (до 139) Iб (140—174) IIа (175—232) IIб (233—290) III (более 290)	22-24 21-23 19-21 17-19 16-18	60-40 60-40 60-40 60-40 60-40	0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3
Теплый*	Iа (до 139) Iб (140—174) IIа (175—232) IIб (233—290) III (более 290)	23-25 22-24 20-22 19-21 18-20	60-40 60-40 60-40 60-40 60-40	0,1 0,1 0,2 0,2 0,3

Примечание:Холодный период года - период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10 °С и ниже.

Теплый период года - период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10 °С.

Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 2 применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года.

В целях защиты работающих от возможного перегревания или охлаждения при температуре воздуха на рабочих местах выше или ниже допустимых величин, время пребывания на рабочих местах (непрерывно или суммарно за рабочую смену) должно быть ограничено величинами, указанными в табл. 3, 4.

Для измерения температуры и относительной влажности воздуха в лабораторной работе используется термогигрометр ИВТМ-7. В качестве чувствительного элемента для измерения относительной влажности используется сорбционно-емкостной датчик. Емкость датчика обратимо изменяется в зависимости от количества адсорбированной влаги.

Для измерения температуры используется пленочный терморезистор. Принцип работы термогигрометра основан на преобразовании емкости датчика влажности и сопротивления датчика температуры в частоту с дальнейшей обработкой ее с помощью микроконтроллера. Микроконтроллер обрабатывает информацию и отображает ее на жидкокристаллическом индикаторе.

Таблица 2

Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Период года		Категория работ по уровню знерготрат, Вт		Температура воздуха, °С			Относительная влажность воздуха, %		Скорость движения воздуха, м/с
				диапазон ниже оптимальных величин		диапазон выше оптимальных величин			для диапазона температур воздуха ниже оптимальных величин, не более		для диапазона температур воздуха выше оптимальных величин, не более
Холодный	Iа (до 139)		20,0—21,9		24,1—25,0	15—75		0,1		0,1
	Iб (140—174)		19,0—20,9		23,1—24-,0	15—75		0,1		0,2
	IIа (175—232)		17,0—18,9		21,1—23,0	15—75		0,1		0,3
	IIб (233—290)		15.0—16,9		19,1—22,0	15—75		0,2		0,4
	III (более 290)		13,0—15,9		18,1—21,0	15—75		0,2		0,4
Теплый	Iа (до 139)		21,0—22,9		25,1—28,0	15—75		0.1		0,2
	Iб (140—174)		20,0—21,9		24,1—28,0	15-75		0,1		0,3
	IIа (175—232)		18,0—19,9		22,1—27,0	15—75		0,1		0,4
	IIб (233-290)		16,0—18,9		21,1—27,0	15—75*		0,2		0,5
	II1 (более 290)		15,0—17,9		20,1—26,0	15—75*		0,2		0,5

Таблица 3

Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха выше допустимых величин

Температура воздуха на рабочем месте,єС	Время пребывания, не более, при категориях работ, ч
	Iа - Iб	IIа - IIб	III
32,5	1	-	-
32	2	-	-
31,5	2,5	1	-
31	3	2	-
30,5	4	2,5	1
30,0	5	3	2
29,5	5,5	4	2,5
29,0	6	5	3
28,5	7	5,5	4
28,0	8	6	5
27,5	-	7	5,5
27,0	-	8	6
26,5	-	-	7
26,0	-	-	8

На передней панели корпуса термогигрометра расположены кнопки «ВЫКЛ» и «РЕЖИМ», а также индикатор на жидких кристаллах. На задней панели находится крышка батарейного отсека. В первичном преобразователе, выполненном в виде «микрофона» располагаются датчики влажности и температуры, закрытые защитным колпачком из пористого материала. В корпусе преобразователя располагается схема первичной обработки сигналов от датчиков.

Термогигрометр может работать в одном из двух режимов: 1 – измерение температуры, 2 – измерение влажности. Переключение режимов осуществляется однократным нажатием кнопки «РЕЖИМ». Индикация режима измерения влажности осуществляется при помощи символа «F» в правом нижнем углу индикатора, а режима измерения температуры – при помощи символа «єС».

ВНИМАНИЕ. Во избежание повреждения чувствительного слоя датчика влажности запрещается отворачивать защитный колпачок, закрывающий полость датчиков или погружать первичный преобразователь в жидкость.

При измерении температуры следует помнить, что чувствительный элемент размещается в корпусе первичного преобразователя и поэтому его температура (а, следовательно, и показания термогигрометра) определяется температурой корпуса преобразователя и временем ее установления.

Таблица 4

Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха ниже допустимых величин

Температура воздуха на рабочем месте,єС	Время пребывания, не более, при категориях работ, ч
	Iа	Iб	IIа	IIб	III
6		-	-	-	-	1
7		-	-	-	-	2
8		-	-	-	1	3
9		-	-	-	2	4
10		-	-	1	3	5
11		-	-	2	4	6
12		-	1	3	5	7
13		1	2	4	6	8
14		2	3	5	7	-
15		3	4	6	8	-
16		4	5	7	-	-
17		5	6	8	-	-
18		6	7	-	-	-
19		7	8	-	-	-
20		8	-	-	-	-

При снижении напряжения батареи до 6,2±0,2 В на индикаторе появляется символ со знаками «±». В этом случае термогигрометр продолжает еще работать некоторое время, однако погрешность измерения при этом возрастает.

Другим прибором, позволяющим измерять температуру и относительную влажность воздуха, является гигрометр психрометрический ВИТ-2. К основанию гигрометра крепятся два термометра со шкалой, психрометрическая таблица, стеклянный питатель, заполняемый дистиллированной водой. Резервуар термометра под надписью «Увлажн.» увлажняется водой из питателя с помощью специального фитиля.

Метод измерения относительной влажности гигрометром психрометрическим основан на зависимости между влажностью воздуха и разностью показаний «сухого» и «увлажненного» термометров, находящихся в термодинамическом равновесии с окружающей средой.

При снятии показаний по «сухому» и «увлажненному» термометрам глаз работающего должен находиться на уровне горизонтальной касательной к мениску жидкости так, чтобы отметка шкалы в точке отсчета была видима прямолинейной. Работающий с гигрометром должен находиться от него на расстоянии нормальной видимости отметок шкалы и остерегаться во время отсчетов дышать на термометры. При отсчете показаний вначале быстро отсчитываются десятые доли градуса, а затем целые градусы.

Относительная влажность воздуха определяется по психрометрической таблице. Искомая относительная влажность будет на пересечении строк температуры по «сухому» термометру и разности температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам.

Для измерения скорости движения воздуха предназначен анемометр чашечный с четырьмя полыми металлическими полушариями, установленными на вертикальной вращающейся оси, связанной со счетчиком, частоты вращения. Показания чашечного анемометра не зависят от направления воздушного потока. Показания анемометра (число делений в секунду) переводят в значения скорости воздушного потока в метрах в секунду, используя тарировочный график (рис. 1).

20 Число делений в 1 секунду

15

10

5

0 5 10 15 20

Скорость движения воздуха, м/с

Рис. 1 Тарировочный график анемометра

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Определить категорию работы студента в вузе, используя приведенные выше характеристики категорий работ.

2. С помощью термогигрометра ИВТМ-7 или гигрометра ВИТ-2 определить температуру и относительную влажность воздуха в лаборатории, результаты занести в табл. 5.

3. Включить вентилятор и определить скорость движения воздуха. Для этого

- записать начальные показания анемометра;

- поднести анемометр к вентилятору на расстояние 25...30 см, включив одновременно секундомер;

- через 100 сек анемометр от вентилятора убрать, снять новые показания;

- найти число делений в 1 секунду, а по нему и скорость движения воздуха, используя рис. 1.

Полученные значения занести в табл.6, а полученную скорость движения воздуха перенести в табл. 5.

4. Сделать вывод о соответствии параметров микроклимата в лаборатории оптимальным и допустимым величинам показателей микроклимата для учебного заведения.

При несоответствии результатов измерений нормативным значениям:

- определить время пребывания на рабочих местах, используя табл. 3 и 4,

- предложить мероприятия по приведению параметров микроклимата в лаборатории к нормативным величинам.

5. Сравнив полученные значения параметров микроклимата с оптимальными и допустимыми нормами (табл. 1, 2) определить категорию работы, соответствующую данным условиям.

Таблица 5

Результаты измерения параметров микроклимата

Категория работы	Температура, °С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха,м/с

Таблица 6

Определение скорости движения воздуха

Показания анемометра		Время	Число делений	Скорость движения
начальное	конечное	измерения, с	в 1 секунду	воздуха, м/с

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каков принцип комфортности работы человека по параметрам микроклимата?

2. Почему комфортные параметры микроклимата определяются тяжестью выполняемой физической работы?

3. Отчего зависит отдача тепла организмом человека?

4. Каков принцип определения температуры и относительной влажности воздуха с помощью термогигрометра ИВТМ-7?

5. Как скорость движения воздуха влияет на воспринимаемую человеком охлаждающую способность среды, в которой он находится?

6. Что понимается под оптимальными значениями параметров микроклимата?

7. Что понимается под допустимыми значениями параметров микроклимата?

8. Каков принцип определения температуры и относительной влажности воздуха с помощью гигрометра психрометрического ВИТ-2?

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИИ

Цель работы: ознакомиться с приборами и методами определения качества естественного освещения, порядком его нормирования и расчета.

Приборы и материалы: фотоэлектрический люксметр Ю-116, рулетка.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Освещение, правильно спроектированное и выполненное, улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, оказывает положительное психологическое действие, повышает безопасность деятельности и снижает травматизм.

Во всех производственных помещениях с постоянным пребыванием в них людей для работ в дневное время следует предусматривать естественное освещение, как более экономичное и совершенное с точки зрения медико-санитарных норм по сравнению с искусственным освещением.

Для количественной оценки совершенства освещения важной светотехнической характеристикой является освещенность рабочей поверхности. Освещенность ( ,Лк) - это плотность световой энергии по площади:

,

где - световой поток, характеризующий мощность светового излучения (Лм), равномерно падающий на площадь (м ²).

Естественное освещение характерно тем, что создаваемая в помещении освещенность изменяется в чрезвычайно широких пределах. Эти изменения обуславливаются временем года, временем дня, состоянием облачности и отражающими свойствами земного покрова. Поэтому характеризовать естественное освещение абсолютным значением освещенности на рабочем месте не представляется возможным. В качестве нормируемой величины взята относительная величина - коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке внутри помещения Е_в к одновременной наружной горизонтальной освещенности Е_н, создаваемой рассеянным светом всего небосвода:

. (1)

Значение нормы КЕО определяется с учетом следующих факторов: характеристики зрительной работы (определяется в зависимости от размера объекта различения); системы освещения (боковое, верхнее, комбинированное). Под объектом различения понимается рассматриваемый объект, отдельная его часть или дефект, которые необходимо различать в процессе работы.

В таблице 7 приведены нормированные величины КЕО для административных и образовательных учреждений (извлечение из СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03).

Другим документом, регламентирующим уровни освещения при выполнении зрительной работ различной напряженности, является СНиП 23-05-95, извлечения из которого приведены в табл. 8.

Для измерения освещенности используется люксметр. Люксметр Ю116 состоит из измерителя и отдельного фотоэлемента с насадками. На передней панели измерителя имеются кнопки переключателя и таблица со схемой, связывающей действие кнопок и используемых насадок с диапазонами измерений. Принцип действия прибора основан на явлении фотоэлектрического эффекта. При освещении фотоэлемента в замкнутой цепи, состоящей из фотоэлемента и измерителя, возникает ток, пропорциональный падающему световому потоку.

Прибор имеет два основных предела измерения: 30 и 100 Лк. На каждой шкале точками отмечено начало диапазона измерений: на шкале 0 – 100 точка находится над отметкой 20, на шкале 0 – 30 точка находится над отметкой 5. Переход с одного предела на другой достигается нажатием соответствующей кнопки на лицевой панели прибора.

На боковой стенке корпуса измерителя расположена вилка для присоединения селенового фотоэлемента. Селеновый фотоэлемент находится в пластмассовом корпусе и присоединяется к измерителю шнуром с розеткой, обеспечивающей правильную полярность соединения.

Для уменьшения косинусной погрешности применяется насадка К на фотоэлемент, состоящая из полусферы, выполненной из белой светорассеивающей пластмассы, и непрозрачного пластмассового кольца, имеющего сложный профиль. Эта насадка применяется не самостоятельно, а совместно с одной из трех насадок-фильтров М, Р, Т. Каждая из этих трех насадок совместно с насадкой К образует три поглотителя с общим коэффициентом ослабления 10, 100 и 1000 и применяется для расширения диапазонов измерения.

В процессе отсчета значений измеряемой освещенности при нажатой левой кнопке, против которой нанесены наибольшие значения диапазонов измерений кратные 30, следует пользоваться шкалой 0 – 30. При нажатой правой кнопке, против которой нанесены наибольшие значения диапазонов измерения кратные 100, следует пользоваться для отсчета показаний шкалой 0 – 100. Показания прибора в делениях по соответствующей шкале умножают на коэффициент ослабления, зависящий от применяемой насадки и указанный на ней.

Таблица 7

Нормируемые показатели естественного освещения помещений общественных зданий

Помещения	Рабочая поверхность и плоскость нормирования КЕО и освещенности (Г -горизонтальная, В - вертикальная) и высота плоскости над полом, м	Естественное освещение		Совмещенное освещение
		КЕО, еm, %
		при верхнем или комбини-рованном освещении	при боковом освещении		при верхнем или комбини-рованном освещении	при боковом освещении
Административные здания
Кабинеты, рабочие комнаты, офисы	Г-0,8	3,0	1,0		1,8	0,6
Помещения для работы с дисплеями, залы ЭВМ	Г-0,8	3,5	1,2		2,1	0,7
	Экран монитора: В-1,2	-*	-		-	-
Учреждения общего образования, среднего и высшего специального образования
Аудитории, учебные кабинеты, лаборатории в технику-мах и вузах	Г-0,8	3,5	1,2		2,1	0,7
Учебные кабинеты технического черчения	Г-0,8	4,0	1,5		2,1	1,3
	Рабочие, чертежные доски, рабочие столы	-*	-		-	-

Примечание. Прочерки в таблице означают отсутствие предъявляемых требований.

Погрешность люксметра имеет максимальную величину в начале шкалы, поэтому для большей точности измерения при малых отклонениях стрелки прибора следует переходить на меньший предел измерения.

Для определения размеров оконных проемов, обеспечивающих требуемое по условиям трудовой деятельности значение КЕО, можно использовать график, изображенный на рис. 2. Далее определяют глубину h_п помещения от световых проемов до расчетной точки, которая при боковом освещении на 1 м отстоит от стены, наиболее удаленной от световых проемов. Исходя из принятой предварительно высоты окон, определяют расстояние h₀ от уровня рабочей поверхности до верхней грани световых проемов (окон).

Таблица 8

Коэффициент естественного освещения

(для III пояса светового климата РФ) при естественном и совмещенном освещении

Характеристика зрительной работы	На­имень­ший или эквивалентный размер объекта	Разряд зрительной работы	Естественное освещение		Совмещенное освещение
			КЕО, ен, %
			при верхнем или комбини-рованном освещении	при боковом освещении		при верхнем или комбини-рованном освещении	при боковом освещении
Наивысшей	менее		-	-		6,0	2,0
точности	0,15	I
Очень	от 0,15
высокой	до 0,30	II	-	-		4,2	1,5
точности
Высокой	от 0,30					3,0	1,2
точности	до 0,50	III	-	-
Средней	Св. 0,15
точности	до 1,0	IV	-	-		2,4	0,9
Малой	Свыше 1
точности	до 5	V	3	1		1,8	0,6
Грубая
(очень	Более 5	VI	3	1		1,8	0,6
малой
точности

Предварительно определяют величину коэффициент естественного освещения (КЕО) :

(2)

где е_m – нормируемое значение КЕО (табл. 7);

m - коэффициент светового климата (табл. 9)

Полученные по формуле (2) значения следует округлять до десятых долей.

Таблица 9

Световой климат групп административных районов

Световые проемы	Ориентация световых проемов по сторонам горизонта	Коэффициент светового климата, m
		Номер группы административных районов
		1	2	3	4	5
В наружных стенах зданий	С	1	0,9	1,1	1,2	0,8
	СВ, СЗ	1	0,9	1,1	1,2	0,8
	З, В	1	0,9	1,1	1,1	0,8
	ЮВ, ЮЗ	1	0,85	1	1,1	0,8
	Ю	1	0,85	1	1,1	0,75
В прямоугольных и трапециевидных фонарях	С-Ю	1	0,9	1,1	1,2	0,75
	СВ-ЮЗ ЮВ-СЗ	1	0,9	1,2	1,2	0,7
	В-З	1	0,9	1,1	1,2	0,7
Примечания.1. С - северное; СВ - северо-восточное; СЗ - северо-западное; В - восточное; З - западное; С-Ю - север-юг; В-З - восток-запад; Ю - южное; ЮВ - юго-восточное; ЮЗ - юго-западное. 2. Ростовская область относится к группе административных районов №5.

По графику на рис. 2 на пересечении вычисленного значения h_п/ h₀ (точка А) и необходимой величины e_н (точка Б) определяют требуемое значение S₀/ S _п (точка В), выраженное в процентах. Отсюда, зная размеры помещения, а, следовательно, и его площадь S_п получают требуемую площадь световых проемов S₀ .

Графики, приведенные на рис.2, построены для окон с двумя слоями листового оконного стекла в спаренных металлических открывающихся переплетах. Если предполагается другие типы заполнителей световых проемов, то найденное по (1) значение e_н необходимо умножить на поправочный коэффициент k, значения которого для наиболее распространенных заполнителей световых проемов представлены в табл. 10.

Таблица 10

Значения поправочного коэффициента k

Тип остекления	k
Однослойное остекление в стальных одинарных глухих переплетах	1,26
То же в открывающихся переплетах	1,05
Один слой оконного стекла в деревянных открывающихся переплетах	1,05
Два слоя оконного стекла в открывающихся переплетах	0,75
Пустотелые стеклянные блоки	0,70

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с устройством люксметра Ю-116.

2. Измерить освещенность в помещении лаборатории на расстоянии 1, 2, 3, 4 и 5 метров от окна. При этом пластину фотоэлемента держать параллельно полу, обращенной вверх, на уровне стола (0,8 м от пола). Одновременно замерить наружную освещенность.

Так как наружная освещенность должна определяться на горизонтальной плоскости, освещаемой всей небесной полусферой, то замерять ее следует на открытой со всех сторон площадке, где небесный свод не затемнен близко стоящими зданиями или деревьями.

В случае неудобства или невозможности точно определить наружную освещенность фотоэлемент можно поместить снаружи окна в горизонтальном положении. Показание люксметра в этом случае нужно удвоить, т.к. пластину фотоэлемента освещает только половина небосвода (вторая половина закрыта зданием), т. е. действительная наружная освещенность вдвое больше. Это возможно только при условии, что окно не затеняется деревьями и зданиями.

3. По формуле (1) для каждой из пяти точек рассчитать значение КЕО.

4. По полученным данным построить график изменения КЕО в лаборатории (по оси абсцисс отложить расстояние от окна, по оси ординат - величину КЕО).

5. В зависимости от величины КЕО по табл. 8 с учетом системы освещения определить вид и разряд зрительной работы, которую можно выполнить на расстоянии от окна в 1, 2, 3, 4 и 5 метров. Результаты занести в табл. 11.

6. Сделать вывод о достаточности уровня естественного освещения в помещении лаборатории, используя нормативные значения КЕО из табл. 7. Определить, можно ли выполнить следующие работы: чертежные (толщина линий - 0,3 мм) в 3 метрах от окна; с мерительным инструментом (толщина риски микрометра - 0,15 мм) в 5 метрах от окна, для этого использовать нормативные значения табл. 8. Полученное заключение занести в протокол исследований.

Таблица 11

Исследование естественного освещения

Точка замера	, Лк	, Лк	КЕО, %	Разряд работы	Характерис-тика работы	Размер объекта , мм
1
2
3
4
5

7. Рассчитать по заданию преподавателя минимальную площадь окон для одного из следующих помещений:

• офиса площадью 8 м ´ 10 м.

• учебной аудитории площадью 5.5 м ´ 9.5 м

• читального зала библиотеки площадью 5.5 м ´ 12 м.

• кабинета технического черчения площадью 5.5 м ´ 9.5 м

Контрольные вопросы

1. Какая величина используется для нормирования естественного освещения в помещении?

2. Какой физический смысл имеет эта величина?

3. Почему для нормирования естественного освещения не используется измеряемая люксметром освещенность?

4. Принцип работы люксметра.

5. Устройство люксметра Ю116.

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИИ

Цель работы: ознакомиться с приборами и методами определения качества искусственного освещения, порядком его нормирования и расчета.

Приборы и материалы: люксметр Ю-116 (описание см. в лабораторной работе № 2), светильники общего освещения, светильник местного освещения, набор чертежей, мерная линейка.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Искусственное освещение используется в те часы суток, когда естественный свет недостаточен, или в помещениях, где он отсутствует.

Искусственное освещение может быть двух видов: общее и комбинированное, когда к общему добавляют местное освещение, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение только местного освещения внутри производственных зданий запрещается. Доля общего освещения в комбинированном должна составлять не менее 10% для того, чтобы избежать больших световых контрастов между рабочим местом и окружающим пространством.

Нормативную величину освещенности устанавливают согласно условиям зрительной работы, которые определяются следующими параметрами:

1. Размер объекта различения - наименьший размер, который необходимо выделять при проведении работы (например, при работе с приборами - толщина линии градуировки шкалы; при чертежных работах - толщина самой тонкой линии на листе и т.д.).

2. Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается.

3. Контраст объекта с фоном - характеризуется отношением разности коэффициентов отражения фона и объекта к коэффициенту отражения фона. Различают малый, средний и большой контрасты различения с фоном. Малый - фон и объект мало отличаются, средний - фон и объект заметно отличаются, большой - фон и объект резко отличаются.

Искусственное освещение должно обеспечивать освещенность на рабочих местах в соответствии с требованиями нормативных документов (табл. 12, 13).

При измерении освещенности необходимо соблюдать следующие требования:

1) приемная пластина фотоэлемента должна размещаться на рабочей поверхности в плоскости ее расположения (горизонтальной, вертикальной, наклонной);

2) на фотоэлемент не должны падать случайные тени от человека и оборудования; если рабочее место затеняется в процессе работы самим работающим или выступающими частями оборудования, то освещенность следует измерять в этих реальных условиях;

3) не допускается установка измерителя на металлические поверхности.

Освещенность рабочего места должна измеряться на рабочей поверхности, указанной в нормах искусственного освещения. При наличии нескольких рабочих поверхностей, освещенность измеряется на каждой из них, указанной в нормах.

При комбинированном освещении рабочих мест вначале измеряют суммарную освещенность от светильников общего и местного освещения, затем светильники местного освещения отключают и измеряют освещенность от светильников общего освещения.

Таблица 12

Нормы освещенности при искусственном освещении

(извлечение из СНиП 23-05-95)

Характеристика зрительной работы		На­имень­ший или эквивалентный размер объекта		Разряд зрительной работы		Подразряд зрительной работы	Контраст объекта с фоном			Характеристика фона		Освещенность, лк
												при системе комбинированного освещения				при системе общего освещения
												всего	в том числе от общего
Наивыс-		менее		I		а	Малый			Темный		5000	500			-
шей точ-		0,15				б	Малый			Средний		4000	400			1250
ности							Средний			Темный		3500	400			1000
						в	Малый			Светлый		2500	300			750
							Средний			Средний		2500	300			750
							Большой			Темный		2000	200			600
						г	Средний			Светлый		1500	200			400
							Большой			Светлый		1500	200			400
							Большой			Средний		1250	200			300
Очень		от 0,15		II		а	Малый			Темный		4000	400			-
высокой		до 0,30				б	Малый			Средний		3000	300			750
точности							Средний			Темный		2500	300			600
						в	Малый			Светлый		2000	200			500
							Средний			Средний		2000	200			500
							Большой			Темный		1500	200			400
						г	Средний			Светлый		1000	200			300
							Большой			Светлый		1000	200			300
							Большой			Средний		750	200			200
Высокой		от 0,30		III		а	Малый			Темный		2000	200			500
точности		до 0,50				б	Малый			Средний		1000	200			300
							Средний			Темный		750	200			200
						в	Малый			Светлый		750	200			300
							Средний			Средний		750	200			300
							Большой			Темный		600	200			200
						г	Средний			Светлый		400	200			200
							Большой			Светлый		400	200			200
							Большой			Средний		400	200			200
Средней		св. 0,15		IV		а	Малый			Темный		750	200			300
точности		до 1,0				б	Малый			Средний		500	200			200
							Средний			Темный		500	200			200
						в	Малый			Светлый		400	200			200
							Средний			Средний		400	200			200
							Большой			Темный		400	200			200
						г	Средний			Светлый		-	-			200
							Большой			Светлый		-	-			200
							Большой			Средний		-	-			200
Малой		свыше 1		V		а	Малый			Темный		400	200			300
точности		до 5				б	Малый			Средний		-	-			200
							Средний			Темный		-	-			200
Характеристика зрительной работы	На­имень­ший или эквивалентный размер объекта		Разряд зрительной работы		Подразряд зрительной работы			Контраст объекта с фоном	Характеристика фона		Освещенность, лк
											при системе комбинированного освещения				при системе общего освеще-ния
											всего			в том числе от общего

Продолжение табл. 12

			в	Малый	Светлый	-		-		200
				Средний	Средний	-		-		200
				Большой	Темный	-		-		200
			г	Средний	Светлый	-		-		200
				Большой	Светлый	-		-		200
				Большой	Средний	-		-		200
Грубая	Более 5	VI		Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном
(очень							-		-		200
малой
точности)

Таблица 13

Нормируемые показатели искусственного освещения помещений общественных зданий

(извлечение из СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03)

Помещения	Рабочая поверхность и плоскость нормирования КЕО и освещенности (Г -горизонтальная, В - вертикальная) и высота плоскости над полом, м		Освещенность, лк
			при комбинирован- ном освещении			при общем освещении
			всего		от общего
Административные здания
Кабинеты, рабочие комнаты, офисы	Г-0,8	400		200	300
Помещения для работы с дисплеями, залы ЭВМ	Г-0,8	500		300	400
	Экран монитора: В-1,2	-		-	200
Учреждения общего образования, среднего и высшего специального образования
Аудитории, учебные кабинеты, лаборатории в техникумах и вузах	Г-0,8	-		-	400
Учебные кабинеты технического черчения	Г-0,8	-		-	500
	Рабочие, чертежные доски, рабочие столы	-		-	500

Примечание. Прочерки в таблице означают отсутствие предъявляемых требований.

Замеры освещенности подлежат обработке по формуле (3)

Е_ф = К₁ ∙Е_изм, где (3)

Е_ф - фактическое значение освещенности, лк;

Е_изм - показания прибора, лк;

К₁ - коэффициент, зависящий от типа применяемых источников света и типа люксметра (для люксметров типа Ю-116, Ю-117 значения коэффициента К₁ приведены в табл. 14)

Таблица 14

Значения коэффициента поправки на цветность источников света для люксметров типа Ю-116 и Ю-117

Источники света	Значения К
Люминесцентные лампы типа:
ЛБ	1,17
ЛД, ЛДЦ	0,99
ЛХБ	1,15
ЛЕ	1,01
ЛХЕ	0,98
Лампы типа ДРЛ	1,09
Лампы накаливания	1,0

Искусственное освещение в помещениях создается преимущественно следующими типами источника света: лампами накаливания и газоразрядными лампами. При выборе типа источника света необходимо принять во внимание их достоинства и недостатки.

Так основными особенностями ламп накаливания являются следующие:

• изготовление в широком сортаменте, на самые разные мощности и напряжения и различных типов, приспособленных к определенным условиям применения;

• непосредственное включение в сеть без дополнительных аппаратов;

• работоспособность (хотя и с резко изменяющимися характеристиками) даже при значительных отклонениях напряжения сети от номинального;

• незначительное (около 15%) снижение светового потока к концу срока службы;

• почти полная независимость от условий окружающей среды (вплоть до возможности работать погруженной в воду), в том числе от температуры;

• компактность.

Недостатками ламп накаливания являются их низкая световая отдача, преобладание в спектре излучений желто-красной части спектра, ограниченный срок службы.

Широко применяемые в осветительных установках трубчатые люминесцентные ртутные лампы низкого давления имеют перед лампами накаливания ряд существенных преимуществ, в числе которых высокая световая отдача; большой срок службы; возможность иметь источники света различного спектрального состава при лучшей для большинства типов цветопередаче, чем у ламп накаливания. По спектральному составу видимого света различают лампы дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветоотдачей (ЛЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого цвета (ЛБ)

Основными недостатками этого типа ламп являются:

• относительная сложность схемы включения;

• ограниченная единичная мощность и большие размеры при данной мощности;

• зависимость характеристик от температуры внешней среды;

• значительное снижение потока к концу срока службы (до 54%);

• вредные для зрения пульсации светового потока с частотой 100 Гц при переменном токе 50 Гц, которые могут быть устранены или уменьшены только при совокупном действии нескольких ламп при соответствующих схемах включения или при использовании современных осветительных установок.

Для общего освещения помещений, как правило, используются газоразрядные лампы (преимущественно люминесцентные), кроме случаев технической невозможности применения газоразрядных ламп, а в случаях парадного характера, - если этого требует архитектурное решение.

Расчет искусственного освещения выполняется по следующему алгоритму:

1. Определение индекса помещения:

, (4)

где А и В - длина и ширина помещения, м

H_Р - высота светильников над рабочей поверхностью, м.

2. Выбираем тип светильника (рис.3). Светильники серии НСП07 являются светильниками прямого света, но зазор между корпусом и отражателем обеспечивает подсветку верхней зоны. Светильники “Астра” и УПД так же относятся к светильникам прямого света, имеют стальные эмалированные отражатели и обеспечивают более стабильные светотехнические характеристики (особенно в условиях тяжелых сред) по сравнению со светильниками с алюминиевыми незеркализованными отражателями НСП07. Для нормальных условий среды предназначены светильники с люминесцентными лампами серии ЛСП02, для тяжелых сред – ПВЛП. Светильники серии ЛПР используются для освещения общественных зданий. Для выбранного типа светильников находим по табл. 15 в зависимости от i коэффициент использования осветительной установки h , учитывающий долю общего светового потока, приходящегося на расчетную плосткость.

3. Принимаем величины коэффициентов:

- z коэффициент минимальной осве­щенности, равный отношению Е_ср/Е_min. Его значения для ламп нака­ливания и ДРЛ—1,15; для люминесцентных—1,1;

- к коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и снижение светоотдачи в процессе эксплуатации (табл. 16).

4. Принимаем нормированную минимальную освещенность в помещении Е_н (табл. 12, 13).

5. Принимаем число рядов N_р в зависимости от размера помещения.

6. Определяем необходимый световой поток ламп в каждом ряду:

, (5)

где S - площадь помещения.

7. Число светильников в ряду:

, (6)

где Ф_{л -} световой поток одной выбранной лампы (табл. 18);

n – число ламп в светильнике.

Таблица 17

Эксплуатационные группы светильников

Таблица 18

Световые и электрические параметры ламп

Лампы накаливания				Газоразрядные лампы
Тип	Световой поток, лм	Световая отдача, лм/Вт	Тип		Световой поток, лм	Световая отдача, лм/Вт
В-125-135-15	135	9.0	ЛДЦ20		820	41.0
В-215-225-15	105	7.0	ЛД20		920	46.0
Б-125-135-40	485	12.0	ЛБ20		1180	59.0
Б-220-230-40	460	11.5	ЛДЦ40		1450	48.2
БК 125- 135-100	1630	16.3	ЛД30		1640	54.5
Г 125-135-150	1450	14.5	ЛБ30		2100	70.0
Г 215-225-150	2280	15.3	ЛДЦ40		2100	52.5
Г 215-225-150	2090	13.3	ЛД40		2340	58.5
Г 125-135-300	4900	16.6	ЛБ40		3120	78.0
Г215-225-300	4610	16.6	ЛДЦ80		3740	46.8
Г 125-135-1000	19100	19.1	ЛД80		4070	50.8
Г 215-225-1000	19600	18.6	ЛБ80		5220	65.3

Рис.3 Примеры светильников различного назначения

Таблица 15

Коэффициент использования светового потока

Светильник	rп*,% rс*,%	Индекс помещения, i
		0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1	1,5	2	3	4	5
“Астра”, УМП-15	30,10	0.17	0.23	0.30	0.34	0.37	0.39	0.41	0.51	0.58	0.62	0.64
	50,30	0.21	0.27	0.34	0.38	0.41	0.43	0.50	0.55	0.62	0.66	0.69
	70,50	0.25	0.31	0.39	0.44	0.47	0.49	0.55	0.60	0.66	0.70	0.73
УПД	30,10	0.21	0.25	0.29	0.33	0.38	0.40	0.46	0.54	0.61	0.64	0.66
	50,30	0.24	0.28	0.36	0.39	0.40	0.42	0.51	0.58	0.64	0.67	0.69
	70,50	0.28	0.34	0.38	0.42	0.44	0.47	0.57	0.62	0.67	0.70	0.72
НСП-07	30,10	0.14	0.19	0.23	0.25	0.27	0.29	0.34	0.38	0.44	0.46	0.48
	50,30	0.16	0.21	0.24	0.26	0.29	0.31	0.37	0.41	0.47	0.50	0.52
	70,50	0.22	0.27	0.29	0.33	0.35	0.37	0.44	0.48	0.54	0.59	0.61
ПО-21	30,10	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	50,30	0.17	0.20	0.25	0.30	0.33	0.34	0.39	0.44	0.50	0.53	0.56
	70,50	0.23	0.28	0.31	0.38	0.39	0.42	0.49	0.54	0.60	0.63	0.65
СК-300	30,10	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	50,30	0.09	0.11	0.14	0.16	0.18	0.19	0.25	0.29	0.34	0.38	0.40
	70,50	0.15	0.19	0.22	0.25	0.28	0.30	0.38	0.42	0.49	0.53	0.55
ЛПР	30,10	0.11	0.15	0.18	0.20	0.22	0.24	0.30	0.34	0.38	0.41	0.43
	50,30	0.19	0.22	0.26	0.29	0.31	0.34	0.41	0.46	0.51	0.53	0.56
	70,50	0.23	0.29	0.33	0.36	0.39	0.41	0.49	0.53	0.58	0.61	0.63
ЛСП02 ЛСП06	30,10	0.23	0.30	0.35	0.39	0.42	0.44	0.50	0.55	0.63	0.60	0.64
	50,30	0.26	0.33	0.38	0.41	0.44	0.46	0.52	0.57	0.62	0.65	0.66
	70,50	0.31	0.37	0.42	0.45	0.48	0.49	0.56	0.60	0.66	0.68	0.70
ПВЛП	30,10	0.11	0.14	0.16	0.19	0.21	0.23	0.30	0.35	0.41	0.44	0.48
	50,30	0.13	0.17	0.20	0.23	0.27	0.28	0.36	0.40	0.45	0.48	0.51
	70,50	0.18	0.23	0.27	0.29	0.32	0.34	0.42	0.46	0.52	0.54	0.57

Примечание : * r_п - коэффициент отражение от потолка помещения,

r_с - коэффициент отражения от стен помещения.

Коэффициенты отражения зависят от материала потолка и стен. Так для обоев белых, кремовых, светло-желтых r = 85-65 %, для темных -25%, для известковой побелки - 75-65 %, для дерева: сосна светлая – 50 %, орех – 18 %.

Таблица 16

Помещения и территории	Примеры помещений	Эксплуатационная группа светильников по табл. 17
		1-4		5-6			7
		К	N		К	N		К	N
Производственные помещения с воздушной средой, содержащей в рабочей зоне:
св. 5 мг/м3 пыли, дыма, копоти	Агломерационные фабрики, цементные заводы и обрубные отделения литейных цехов	2,0	18		1,7	6		1,6	4
менее 1мг/м3 пыли, дыма, копоти	Цехи инструментальные, сборочные, механические, механосборочные, пошивочные	1,5	4		1,4	2		1,4	1
значительные концентрации паров, кислот, щелочей, газов	Цехи химических заводов по выработке кислот, щелочей, едких химических реактивов	1,8	6		1,6	4		1,6	2
Помещения общественных и жилых зданий:
пыльные, жаркие и сырые	Горячие цехи предприятий общественного питания, помещения для приготовления растворов в прачечных, душевые и т.д.	1,7	2		1,6	2		1,6	2
с нормальными условиями среды	Кабинеты и рабочие помещения, жилые комнаты, учебные помещения, лаборатории, читальные чалы, и т.д.	1,4	2		1,4	1		1,4	1

Примечание: К – коэффициент запаса, N – количество чисток светильников в год

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТы

1. Определение состояния искусственного освещения в лаборатории

1.1. Закрыть светонепроницаемыми шторами окна в лаборатории.

1.2. Включить общее освещение и выполнить измерения освещенности в разных точках лаборатории.

1.3. На основе произведенных замеров заполнить протокол условий искусственного освещения.