Лабораторная работа: Исследование эффективности естественного освещения

Лабораторная работа №1

«Исследование эффективности естественного освещения»

Цель работы – ознакомление с принципами нормирования, методами определения эффективности и расчета производственного освещения, а также приобретение навыков измерения и исследования освещенности на рабочем месте с учетом оценки влияния отраженного света и положения рабочей поверхности.

1. Общие сведения

В производственных условиях естественное освещение на рабочих поверхностях создается диффузным светом части небосвода, видимого через светопроем, и светом, отраженным от внутренних поверхностей помещения и от противостоящих зданий. При этом различают три системы естественного освещения: боковое, верхнее и комбинированное.

Боковое осуществляется через окна в наружных стенах здания или светопрозрачные ограждающие конструкции.

Верхнее – через световые фонари в перекрытиях, зенитные купола.

Комбинированнное (совокупность верхнего и бокового освещения) – через окна и световые фонари.

Требуемый уровень освещения рабочих мест определяется степенью точности зрительных работ. Правилами установлено восемь разрядов зрительных работ (в зависимости от размера объекта различия). Объект различия – это рассматриваемый предмет, отдельная его часть или различаемый дефект (табл. 1.1).

Светотехнические величины, определяющие показатели производственного освещения, основаны на оценке ощущений, возникающих от воздействия светового излучения на глаза.

К количественным показателям относятся: световой поток (Ф, лм ), сила света ( I , кд ), освещенность (E, лк ), коэффициент отражения (р), яркость (В, кд / м² ).

Для количественной оценки освещения важной светотехнической

характеристикой является освещенность (Е) – это плотность светового потока на освещаемой поверхности

E = dФ

dS

(1.1)

где Ф – световой поток, характеризующий мощность световой энергии (лм), равномерно распределенный на площади dS ( м² ).

Достаточность естественного освещения в помещениях регулируется нормами СНиП 23-05-95. Нормированное значение коэффициента естественной освещенности с учетом характера зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий на территории России, ориентации здания относительно сторон света определяется по формуле

eN = eH × mN (1.3)

где eH – табличное значение; mN – коэффициент светового климата,

определяется в зависимости от номера группы административного района и ориентации световых проемов по сторонам горизонта; световых проемов для

Пензенского района при ориентации С, С-В, С-З, З, В – mN = 0.9 , для Ю-В, Ю-

З, Ю – mN = 0.85

При боковом освещении КЕО определяется как минимальный – emin , а

при верхнем и комбинированном как средний – ecp .

Точка для замера освещенности внутри помещения определяется:

• при боковом освещении – на линии пересечения вертикальной плоскости характерного разреза помещения (оси окна) и горизонтальной плоскости, находящейся на высоте 1 м и на расстоянии наиболее удаленном от светового проема;

• при верхнем и комбинированном освещении – на линии пересечения вертикальной плоскости характерного разреза помещения и горизонтальной плоскости 0,8 м. от пола.

Расчет естественного освещения в основном сводится к определению коэффициента естественной освещенности по следующей формуле:

–при боковом освещении

e = (e × q + e× R) × r1 ×t0

(1.6)

З

где e_б – геометрический коэффициент естественной освещенности при

боковом освещении;

q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба (определяется по табл. 1.2 в зависимости от угла Q между горизонтом и линией, соединяющий рабочую точку и середину светового проема);

eЗД – геометрический КЕО в расчетной точке от противостоящего здания;

R – коэффициент, учитывающий относительную яркость

противостоящего здания (определяется по табл. 1.3);

t_o – общий коэффициент светопропускания;

r₁ – коэффициент влияния отраженного света от стен и потолка при

боковом освещении;

KЗ – коэффициент запаса (KЗ = 1, 2 -1,5) ;

При расчете учитывается общий коэффициент светопропускания

to = t1 ×t2 ×t3 ×t4 ×t5

(1.9)

где t₁,t₂,t₃,t₄,t₅ – соответственно, коэффициенты, учитывающие потери света

в материале остекления, переплетах светоприемов, в несущих конструкциях, солнцезащитных устройствах, в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями (табл. 1.5).

Геометрические коэффициенты естественной освещенности определяется методом А.М. Данилюка. Этот метод заключается в

следующем: полусферу небосвода условно разбивают на 10 тыс. участников равной световой активности и определяют, какое количество участников небосвода видно из расчетной точки помещения через световой проем, т.е. графически определяют, какая часть светового потока от всей полусферы небосвода непосредственно попадает в данную точку.

Геометрическое значение КЕО в данной точке определяется по формуле

e_б = 0.01× n1 × n2

где n₁– число лучей графика I, проходящих через светопроем на

поперечном разрезе помещения;

n₂ – число лучей графика II, проходящих через светопроем на плане

помещения.

Лабораторная работа №2

«Исследование эффективности искусственного освещения»

Цель работы – ознакомление с принципами нормирования, методами определения эффективности и расчета производственного освещения, а также приобретение навыков измерения и исследования освещенности на рабочем месте с учетом оценки влияния отраженного света и положения рабочей поверхности.

1. Общие сведения

Искусственное освещение применяется в часы суток, когда естественный свет недостаточен, и в помещениях, где он отсутствует.

Существует два вида искусственного освещения – рабочее и аварийное. Рабочее - освещение должно обеспечивать освещенность помещений и территорий в пределах установленных норм, при этом не должно создаваться

резких теней на рабочих местах и слепящей яркости.

Аварийное – освещение применяется для обеспечения продолжения или эвакуации работающих из помещений при внезапном отключении рабочего освещения, если это может вызвать взрыв, пожар или длительное прекращение рабочего процесса. Освещенность, создаваемая аварийным освещением, необходимым для эвакуации, принимается не менее 0,5лк на полу помещения и 0,2лк на открытых площадках.

Различают две системы искусственного освещения: общее и комбинированное, когда к общему добавляют местное освещение, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.

Общее – подразделяется на равномерное и локализованное.

Для искусственного освещения применяют электрические ламы накаливания, люминесцентные лампы, ртутные лампы высокого давления (ДРЛ), натриевые, металлогалогенные (ДРИ), ксеноновые и др.

Искусственное освещение должно обеспечивать освещенность на рабочих местах в соответствие с требованиями СНиП 23-05-95

В основу нормирования искусственного освещения, согласно условиям зрительной работы, положены следующие параметры:

1. Размер объекта различения – наименьший размер, который необходимо ясно видеть при проведении работы.
2. Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту

различения. Фон считается светлым при r > 0.4 (коэффициент отражения),

средним при 0.2 £ r £ 0.4 и темным при r < 0.2

1. Контраст объекта с фоном определяется как фотометрически измеряемая разность яркости двух зон:

K = (Bф - B0 ) / Bф или K = (B0 - Bф ) / B0 ,

в зависимости, что светлее – объект различения или фон, где Bф , B0 -яркость

фона и объекта соответственно, кд / м2 .

Различают малый, средний и большой контрасты объекта с фоном.

Большой – K > 0.5 (фон и объект резко отличаются). Средний – 0.2 £ K £ 0.5 (фон и объект заметно отличаются).

Малый – K < 0.2 (фон и объект мало отличаются).

Освещенность на рабочем месте создается световым потоком, излучаемым источником света. Единицей светового потока является люмен ( лм ).

Освещенность E - плотность светового потока Ф по поверхности S , на которую он падает, т.е.

E = Ф / S

Единицей освещенности является люкс

(лк) .

Источник света характеризуется световой отдачей h – отношением светового потока, испускаемого источником света, к потребляемой им мощности P , Вт, т.е.

h = Ф / P

где h измеряется в лм /Вт.

Осветительные приборы за счет наличия арматуры испускают в

окружающую среду меньшую величину светового потока Фc чем сам

источник света Фл . Отношение этих величин определяет КПД светильника, т.е.

h = Фc / Фл

Для оценки различных светильников, применяемых в одних и тех же условиях можно использовать характеристику j отношения освещенности, создаваемой на рабочем месте, к мощности P источника светильника, т.е.

j = E / P (1.12)

Сила света I a , есть пространственная плотность светового потока в

данном направлении. Единицей измерения силы света является кандела (кд) .

Яркость Ва, характеризуется отношением величины света к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную

направлению поверхности. Единицей измерения яркости является кд / м² .

Расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока

Этот метод наиболее применим для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности с учетом света, отраженного от стен и потолка. Этот метод дает возможность определить световой поток ламп, необходимый для создания нормированной освещенности, или найти освещенность по заданному потоку.

Расчет ведется по формуле

Ф = (EH × SП × Z × k)

(E ×h × n)

где Ф - световой поток одной лампы, лм;

EH -нормированная освещенность, лк;

k -коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников;

Sn -площадь помещения, м 2 ;

Z -коэффициент неравномерности освещения, отношение средней освещенности к минимальной (в большинстве случаев 1.1-1.2);

N -число светильников;

h -коэффициент использования светового потока, который характеризует отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп, находится в зависимости от величины

индекса помещений (i) и коэффициента отражения потолка и стен ( p) ;

n -количество ламп в светильнике. Индекс помещения находится по формуле

i = AB /[Hc (A + B)]

(1.14)

где

Hc - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

A, B -соответственно, длина и ширина помещения, м;

Высота расположения светильника над освещаемой поверхностью

Hc = H - hc - hp

(1.15)

где H -общая высота помещения, м;

hc -высота от потолка до нижней части светильника, м;

hp -высота от пола до освещаемой поверхности, м.

Расчет искусственного производственного освещения ведётся методом коэффициента использования светового потока, т.к. дает возможность определить световой поток ламп, необходимый для создания нормированной освещенности при применении общего равномерно искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности.