Лабораторная работа № 9

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО

ОСВЕЩЕНИЯ

 

Цель работы

 

Изучить принципы нормирования, расчета и контроля естественного и искусственного освещения помещений.

 

Содержание работы

 

1. Замерить освещенность в лаборатории при естественном и искусственном освещении.

2. Произвести нормирование искусственного освещения в соответствии со СНиП 23-05-95 и измерение фактической освещенности для заданных зрительных работ.

3. В соответствии с заданием выполнить расчет освещения. 

 

Основные светотехнические понятия и величины

 

Основными показателями, характеризующими свет, являются сила света, световой поток, освещенность и яркость.

Для качественной оценки визуального действия светового потока и характеристики его распределения по поверхности и в пространстве разработана система световых единиц. Исходной для построения системы световых единиц является единица силы света - кандела (кд), которая определяется как сила света, испускаемая с поверхности площадью 1/600000 м² эталонного излучателя (черного тела) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины 2042 К и давлении 101325 Па (760 мм. рт. ст).

 

Световой поток Ф определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, так как измерение ее основано на зрительном восприятии. Световой поток Ф - мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, воспринимаемому человеческим глазом в диапазоне длин волн 380-780 нм. Единицей измерения светового потока является люмен (лм). 1 лм - световой поток, испускаемый в единичном телесном угле (1 стерадиане) точечным источником при силе света 1 кд. Распределение светового потока реального источника излучения в окружающем пространстве обычно неравномерно. Поэтому пространственную угловую плотность светового потока характеризуют величиной силы света.

Сила света I является одной из основных величин Международной системы единиц СИ и определяется как отношение светового потока Ф к телесному углу w, в пределах которого световой поток распространяется и равномерно распределяется:

 

I_a = Ф/w , где I_a - сила света под углом a.

 

Освещенность Е характеризует поверхностную плотность светового потока на освещаемой площади S: Е=Ф/S. Единица освещенности - люкс (лк) - это освещенность поверхности площадью 1 м² световым потоком 1 лм.

 Яркость L поверхности определяется как отношение силы света светящейся поверхности в рассматриваемом направлении к ее проекции на плоскость, перпендикулярную этому направлению: L=I/(S cos a). Единица яркости - кандела на квадратный метр (кд/м²) - специального названия не имеет. Человек различает окружающие предметы только благодаря тому , что они имеют разную яркость.

Уровень ощущения света человеческим глазом зависит от плотности светового потока на сетчатке глаза, поэтому основное значение для зрения имеет не освещенность какой-либо поверхности, а световой поток, отраженный от этой поверхности и попадающий на зрачек, т.е. яркость светящихся поверхностей обратно пропорциональна их площади, а яркость освещенных объектов зависит от их световых свойств, от степени освещенности и, в общем случае, от угла, под которым поверхность рассматривается. Поверхности, яркость которых в отраженном свете одинакова во всех направлениях, называются диффузными. Для них справедливо соотношение L=E r/p, где r = Ф_r / Ф - коэффициент отражения, определяемый отношением отраженного от поверхности светового потока Ф_r к падающему потоку Ф.

 

Виды и системы освещения

 

В зависимости от природы источника световой энергии различают естественное, искусственное и совмещенное освещение.

 Естественное освещение - освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы (окна) в наружных стенах.

 Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное (верхнее и боковое). 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 требований по сравнению с искусственным освещением. Особенность естественного освещения - чрезвычайно широкий диапазон изменения и непостоянство. Поэтому оценивать естественное освещение в абсолютных единицах освещенности - люксах не представляется возможным. В качестве нормируемой величины принята относительная величина - коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой выраженное в процентах отношение естественной освещенности в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения (Е_вн) светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременно замеренной наружной горизонтальной освещенности (Е_нар), создаваемой светом полностью отрытого небосвода:

КЕО = (Е_вн / Е_нар)×100 %.

 Достаточность естественного освещения в помещении регламентируется нормами СНиП 23-05-95 (табл. 1.1), которыми установлены значения кео в зависимости от следующих четырех факторов:

1. точности или характера зрительной работы (разряда зрительной работы);

2. системы освещения (боковое, верхнее, комбинированное или совмещенное);

3. коэффициента светового климата, определяемого в зависимости от района расположения здания на территории России;

4. ориентации световых проемов здания по сторонам горизонта.

Для зданий, расположенных в центре Европейской части России независимо от их ориентации, коэффициенты светового климата равны единице.

В небольших помещениях с боковым односторонним освещением нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов. В крупногабаритных производственных помещениях при боковом освещении минимальное значение КЕО нормируется в точке, удаленной от световых проемов: на 1,5 высоты помещения для работ I-IV разрядов;

на 2 высоты помещения для работ V-VII разряда;

на 3 высоты помещения для работ VIII разряда.

Установленные СНиП 23-05-95 нормируемые значения КЕО используются для проектирования производственных зданий (помещений). На стадии проектирования основной задачей светотехнических расчетов при естественном освещении является определение требуемой площади световых проемов.

  В том случае, если естественное освещение оказывается недостаточным, его дополняют искусственным. Такое освещение называют совмещенным.

Искусственное освещение применяется в часы суток, когда естественный свет недостаточен, или в помещениях, где он отсутствует. Существуют следующие виды искусственного освещения по функциональному назначению: рабочее, аварийное, охранное (для освещения в нерабочее время) и дежурное. Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности (для продолжения работы) и эвакуационное. Искусственное освещение проектируется в виде двух систем - общее и комбинированное.

При общем освещении светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

При комбинированном освещении к общему добавляется местное от светильников, концентрирующих световой поток непосредственно на рабочих местах. Искусственное освещение должно обеспечивать освещенность на рабочих местах в соответствии с нормами СНиП 23-05-95 (табл. 1.2 приведена также на стенде).

  В основу нормирования освещенности положены следующие показатели, характеризующие условия зрительной работы: размер объекта, фон, контраст объекта с фоном.

Таблица 1.1

Характеристика зрительной работы	Наименьший или эквивален-тный размер объекта различения, мм	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
1	2	3	4	5	6	7
Наивысшей точности	Менее 0,15	I	-	-	6,0	2,0
Очень высокой точности	От 0,15 до 0,30	II	-	-	4,2	1,5
Высокой точности	От 0,30 до 0,50	III	-	-	3,0	1,2
Средней точности	Св. 0,5 до 1,0	IV	4	1,5	2,4	0,9
Малой точности	Св. 1 до 5	V	3	1	1,8	0,6
Грубая (очень малой точности)	Более 5	VI	3	1	1,8	0,6
Работа со светящимися материалами и изделиями вгорячих цехах	Более 0,5	VII	3	1	1,8	0,6
Общее наблюдение за ходом производственного процесса: Постоянное		VIII	3	1	1,8	0,6
Периодическое при постоянном пребывании людей в помещении			1	0,3	0,7	0,2
Периодическое при периодическом пребывании людей в помещении			0,7	0,2	0,5	0,2
Общее наблюдение за инженерными коммуникациями			0,3	0,1	0,2	0,1

Нормирование естественного освещения

Таблица 1.2

Нормирование искусственного освещения.

Характеристика зрительной работы	Наименьший или эквивалентный размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы			Подразряд зрительной работы		Контраст объекта с фоном	Характе­ристика фона	Искусственное освещение
									Освещенность, лк			Сочетание норми­руемых величин показателя ослепленности и коэффициента пульса­ции
									при системе комбинированного освещения		при системе общего освеще­ния
									всего	в том числе от общего		Р	Кп%
1	2	3			4		5	6	7	8	9	10	11
Наивысшей точ­ности	Менее 0,15	I			а		Малый	Темный	5000 4500	500 500	- -	20 10	10 10
					б		Малый Средний	Средний Темный	4000 3500	400 400	1250 1000	20 10	10 10
					в		Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	2500 2000	300 200	750 600	20 10	10 10
					г		Средний Большой « «	Светлый « Средний	1500 1250	200 200	400 300	20 10	10 10
Очень высокой точности	От 0,15 до 0,30	II			а		Малый	Темный	4000 3500	400 400	- -	20 10	10 10
					б		Малый Средний	Средний Темный	3000 2500	300 300	750 600	20 10	10 10
					в		Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	2000 1500	200 200	500 400	20 10	10 10
					г		Средний	Светлый	1000	200	300	20	10
Очень высокой точности	От 0 15 до 0 30	II		г			Большой «	Светлый Средний	750	200	200	10	10
Высокой точности	От 0 30 до 0 50	III		а			Малый	Темный	2000 1500	200 200	500 400	40 20	15 15
				б			Малый Средний	Средний Темный	1000 750	200 200	300 200	40 20	15 15
				в			Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	750 600	200 200	300 200	40 20	15 15
				г			Средний Большой «	Светлый « Средний	400	200	200	40	15
Средней точности	Св 05 до 1,0	IV		а			Малый	Темный	750	200	300	40	20
				б			Малый Средний	Средний Темный	500	200	200	40	20
				в			Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	400	200	200	40	20
				г			Средний Большой «	Светлый « Средний	-	-	200	40	20
Малой точности	Св. 1 до 5	V		а			Малый	Темный	400	200	300	40	20
				б			Малый Средний	Средний Темный	-	-	200	40	20
				в			Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	-	-	200	40	20
				г			Средний Большой «	Светлый « Средний	-	-	200	40	20
Грубая (очень малой точности)	Более 5	VI					Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном		-	-	200	40	20
Работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах	Более 0,5	VII					То же		-	-	200	40	20
Общее наблюдение за ходом производствен­ного процесса: Постоянное периодическое при постоянном пре­бывании людей в помещении		VIII		а			«		-	-	200	40	20
				б			«				75
Периодическое при периодическом пребы­вании людей в помещении			VIII		В	Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном			-	-	50	-	-
Общее наблюде­ние за инженерными коммуни­кациями					1	То же				-	20

1. Размер объекта - наименьший размер, который необходимо выделить при проведении работы. Например, при чтении текста - толщина линии буквы, при работе с приборами - толщина линий градуировки шкалы или толщина стрелки.