КФ МГТУ им. Н.Э.Баумана

Практическое занятие по дисциплине «БЖД»

Тема занятия:

«Расчёт общего искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока»

Время: 2 часа.

Кафедра ФН2-КФ

Производственное освещение

Вся информация подается через зрительный анализатор. Вредное воздействие на глаза человека оказывают следующие опасные и вредные производственные факторы:

1. Недостаточное освещение раб. зоны;

2. Отсутствие/недостаток естественного света;

3. Повышенная яркость;

4. Перенапряжение анализаторов (в т.ч. зрительных)

По данным ВОЗ на зрение влияет

• УФИ;

• яркий видимый свет;

• мерцание;

• блики и отраженный свет

1. Физиологические характеристики зрения

1. острота зрения;

2. устойчивость ясного видения (различие предметов в течение длительного времени);

3. контрастная чувствительность (разные по яркости);

4. скорость зрительного восприятия (временной фактор);

5. адаптация зрения;

6. аккомодация (различие предметов при изменении расстояния)

1. Светотехнические величины

Это понятие связано с той или иной осветительной установкой

1. Световой поток F, [лм] - люмен

2. Сила света J, [кд] - кандела

J = F/

3. Освещенность E, [лк] - люкс

E = F/S

4. Яркость L, [кд/м²]

L = J/S

5. Контраст К

К = (L₀ - L_Ф)/L₀

Контраст бывает: - большой (К>0,5); - средний (К = 0,2 - 0,5); - малый (К<0,2).

6. Фон — поверхность, которая прилегает к объекту различения.

Наименьший размер объекта различения с фоном.

7. Коэффициент отражения 

 = F_ПАД/F_ОТР

В зависимости от коэф. отражения фон бывает:

- светлый  = 0,2 - 0,4;

- темный  < 0,2.

1. Естественное освещение

При естественном освещении к-либо точки горизонтальной плоскости, за основу при нормировании принимается манимально допустимая величина коэффициента естественной освещенности.

Коэф. естеств. освещ. (КЕО) = Е = E_ВН/Е_СН100%, где

E_ВН - освещенность к-либо точки горизонтальной пов-ти, находящейся внутри помещения [лк];

Е_СН - освещенность к-либо точки, находящейся снаружи помещения на расстоянии 1 м от здания [лк];

1. Системы естественного освещения

1. Боковое освещение ;

2. Верхнее освещение ;

3. Комбинированное освещение .

Эти величины в соответствии со СНиП II-4-79 (Строительные нормы и правила. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования -М, Стройиздат, 1980) нормируются.

Для выбора естественного освещения необходимо учитывать следующие факторы:

1. Характеристика зрительной работы;

2. Минимальный размер объекта различения с фоном;

3. Разряд зрительной работы;

4. Система освещения.

В зависимости от величины объекта различения с фоном все зрительные работы подразделяются на 8 разрядов.

Разряд зрительной работы — отношение минимального размера объекта различения с фоном к расстоянию от органов зрения до объекта различения.

1. Искусственное освещение

Искусственное освещение — освещение помещений прямым или отраженным светом искусственного источника света

За основу при нормировании принимается минимально допустимая величина освещенности какой-либо точки.

1. Системы искусственного освещения

1. общее;

2. местное (локальное);

3. комбинированное

Может быть использовано в производственных помещениях общее и комбинированное, а одно местное использовать нельзя.

Имеет место также освещение: - аварийное; - дежурное; - эвакуационное.

СНиП II-4-79

1. Факторы, учитываемые при нормировании искусственного освещения:

1. Характеристика зрительной работы;

2. Минимальный размер объекта различения с фоном;

3. Разряд зрительной работы;

4. Контраст объекта с фоном;

5. Светлость фона (характеристика фона);

6. Система освещения;

7. Тип источника света.

Подразряд зрительной работы определяется сочетанием п.4 и п.5.

1. Методика расчета естественного освещения

Используется метод А.Д.Данилюка. Определяется площадь поверхности оконных проёмов.

1. Методика расчета искусственного освещения

1. Метод светового потока

2. Метод удельной мощности

3. Точечный метод

Метод светового потока

Задача. Определить освещенность на раб. месте

Е_РМ = (0,9 - 1,2) Е_Н

Для этого необходимо выбрать:

1. систему освещения;

2. источник света;

3. светильник.

Формула для определения светового потока лампы или группы ламп

, где

Е_н - нормируемая величина освещенности [лк];

S - площадь производственного помещения [м²];

К_з - коэф. запаса;

N - кол-во светильников [шт];

Z - поправочный коэф-т, зависит от типа лампы

 - коэф-т использования светового потока, для выбора которого необходимо знать:

- коэф. отражения от потолка, стен и пола (_п, _с, _р );

- индекс помещения - i=a·b/(h_p·(a+b)),

где а и b - ширина и длина помещения, м; h_p - высота подвеса светильника над расчётной поверхностью, м.

Для ЛЛ ламп, зная групповой световой поток F и кол-во ламп в светильнике n (2 или 4), определим световой поток одной лампы.

F_РАСЧ = (0,9 - 1,2) F_ТАБЛ

Распределение светильников по площади производственного помещения.

Для ЛЛ — вдоль длинной стороны помещения, вдоль окон, параллельно стенам с окнами.

Для ЛН, ДРЛ — в шахматном порядке.

ЛЛ лампы
Достоинства	Недостатки
- высокий КПД;	- наличие дополнительных устройств;
- экономичность;	- грозкость;
- свет, близкий к естественному	- инерционность
Лампы накаливания
- не инерционные;	- желтая область спектра;
- компактные	- малая светоотдача;
	- малый срок эксплуатации

1. Приборы контроля

Люксметр Ю-16, Ю-116

Расчёт общего искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока

При этом методе, определяется необходимый световой поток лампы (Ф_л), или светильника при известном их числе (N), или наоборот определяется N при известном Ф_л.

Расчёт ведётся по выражению:

_л=_н·S··_з /·: (1)

Где:Ф_н, - световой поток одного светильника, лм;

Е_н-нормируемая освещённость, лк;

S - площадь помещения, м²;

Z- коэффициент, учитывающий: отношение средней освещённости к минимальной. Z = 1,1- для люминесцентных ламп; Z= 1,15- для ламп накаливания;

К_з - коэффициент запаса, принимаемый в зависимости от загрязнённости воздуха в помещении по таб. 1 в СНиП - 23-05-95:

N- число ламп в светильниках (обычно для расчёта задаётся число светильников по условию наивыгоднейшего расположения). Учитывается, что в светильнике может быть несколько ламп.

- коэффициент использования светового потока (в долях единиц), определяется по светотехническим таблицам. Он зависит от КПД и кривой распределения света светильника, коэффициентов отражения потолка, стен и пола, высоты подвеса светильника над расчётной поверхностью и индекса помещения, определяемого в зависимости от размеров

i=a·b/(h_p·(a+b)), (2)

где аи b- ширина и длина помещения, м;

h_p - высота подвеса светильника над расчётной поверхностью, м.

Задание. Произвести расчет искусственного освещения в помещении конструкторского бюро методом коэффициента использования светового потока по данным табл. 1 (вариант по указанию преподавателя).

Порядок выполнения задания

• Вычислить площадь помещения (по данным таблицы 1).

• Значение коэффициента К_з найти по табл.2.

• Определить индекс помещения i по формуле (2).

• По табл. 3 найти значение коэффициента использования светового потока светильной установки ().

• По нормам освещения (табл.4) выбрать значение Е_норм., соответствующее выполнению чертёжной работы для общего освещения с учётом разряда, фона и контраста.

• Полученные и заданные значения подставить в формулу (1) и произвести расчёт.

• По полученному световому потоку подобрать лампу по табл. 5 и 5а с соответствующим потоком Ф_л, мощностью, напряжением и типом светильника.

Таблица 1

Варианты заданий для расчета освещения в помещениях

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Тип ламп	ЛН	ЛН	ЛН	ЛН	ЛН	ЛЛ	ЛЛ	ЛЛ	ЛЛ	ЛЛ
Применяемые светильники	УПМ-5 "Астра 1, 11, 12"	ПКР	ПО-21	УПД	Шар	ПВЛМ-2х40; 2х80; с лампами ЛБР	ПВЛМ-1х40; 1х80; с лампами	JIПO09	ЛПО02-4x40	ЛПО02-4x40
Длина помещения А, в м	10	12	18	25	30	10	12	18	25	30
Ширина помещения В, в м	8	10	10	15	20	8	10	10	15	20
Высота подвеса светильника hp, в м	2	2	3	3	3	2	2	3	3	3
Общее количество светильников, N	12	15	25	45	70	10	15	25	45	70
Поправочный коэффициент, Z	1,1	1,1	1,1	1.1	1,1	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2

Таблица 2

Коэффициенты запаса К_з

Помещения и территории	Примеры помещений	Искусственное освещение
		Коэффициент запаса. К, Количество чисток светильников в год
		Эксплуатационная группа светильников по приложению Г
		1-4	5-6	7
1. Производственные помещения с воздушной средой, содержащей в рабочей зоне: а) св. 5мг/м3 пыли, дыма,	Агломерационные фабрики, цементные заводы и обрубные отделения литейных цехов	2,0 18	1,7 6	1,6 4
б) от 1 до 5 мг/м3 пыли, дыма, копоти	Цехи кузнечные, литейные, мартеновские, сборного железобетона	1,8 6	1,6 4	1,6 2
в) менее 1 мг/м3 пыли, дыма, копоти	Цехи инструментальные, сборочные, механические, механосборочные, пошивочные	1,5 4	1,4 2	1,4 1
г) значительные концентрации паров, кислот, щелочей, газов, способных при соприкосновении с влагой образовывать слабые растворы кислот, щелочей, а также обладающих большой коррозирующей способностью	Цехи химических заводов по выработке кислот, щелочей, едких химических реактивов, ядохимикатов, удобрений, цехи гальванических покрытий и различных отраслей промышленности с применением электролиза	1,8 6	1,6 4	1,6 2
2. Производственные помещения с особым режимом по чистоте воздуха при обслуживании светильников: а) с технического этажа	Конструкторские бюро, офисы, учебные классы,	1,3 4	-	-
б) снизу из помещения		1,4 2

Таблица 3

Коэффициенты использования светового потока.

Светильники с лампами накаливания

Тип светильника	УПМ-15 "Астра-1, 11, 12"					ПКР					ПО-21					УПД					Шар
ρп, %	70	70	50	30	0	70	70	50	30	0	70	70	50	30	0	70	70	50	30	0	70	70	50	30	0
ρс,%	50	50	30	10	0	50	50	30	10	0	50	50	30	10	0	50	50	10	10	0	50	50	30	10	0
ρр, %	30	10	10	10	0	30	10	10	10	0	30	10	10	10	0	30	10	10	10	0	30	10	10	10	0
i	η – коэффициенты использования светового потока, %∙10-2
0,5	24	22	20	17	16	18	17	10	9	3	24	23	20	17	11	28	27	23	20	19	16	15	13	8	3
0,6	34	32	26	23	21	23	21	16	13	5	30	28	25	20	14	36	34	28	25	24	20	19	16	12	7
0,7	42	39	34	30	29	25	23	18	15	6	35	31	29	25	17	40	38	33	29	28	24	23	20	16	10 , ~ ..'
0,8	46	44	38	34	33	30	28	21	19	8	40	38	34	30	22	44	42	36	33	31	27	26	22	18	11
0,9	49	47	41	37	36	32	29	23	20	8	42	39	36	33	23	47	45	39	36	35	30	28	24	20	12
1	51	49	43	39	37	33	31	34	22	9	44	42	38	34	24	50	47	42	39	38	32	30	26	22	13
1,1	53	50	45	41	39	38	33	25	23	9	46	43	39	35	25	52	49	44	41	40	34	32	27	23	14
1,25	56	52	47	43	41	39	37	28	25	10	50	46	41	37	26	57	52	47	44	43	36	34	29	24	15
1,5	60	55	50	46	44	42	39	30	27	10	53	49	44	39	27	61	557	51	47	46	40	36	31	26	16
1,75	63	58	53	48	46	45	42	32	29	11	56	52	46	41	29	65	60	56	50	49	42	38	33	28	17
2	66	60	55	51	49	49	44	34	31	12	59	54	48	44	30	68	62	58	54	52	44	40	35	30	18
2,25	68	62	57	53	51	51	45	35	32	12	61	56	50	45	31	71	64	60	56	55	46	42	36	31	19
2,5	70	64	59	55	53	53	47	36	34	13	63	58	51	47	33	73	65	61	58	57	48	43	38	33	20
3	73	66	62	58	56	56	50	39	36	14	67	60	53	50	35	77	67	64	61	59	51	45	40	36	21
3,5	76	68	64	61	59	58	52	40	37	15	70	62	56	52	37	79	69	66	63	61	53	48	41	38	23
4	78	70	66	62	60	60	53	42	39	15	72	63	57	53	38	81	70	67	64	62	55	49	43	40	25
5	81	73	69	64	62	63	55	43	42	16	74	65	58	56	39	82	72	69	66	64	59	52	46	43	27

Продолжение табл. 3

Коэффициенты использования светового потока.

Светильники с люминисцентными лампами

Тип светильника	ПВЛМ-2*40, 2*80; с лампами ЛБР					ПВЛМ-1*40, 1*80; с лампами ЛБР					ЛПО09					ЛПО09-4*40					ЛПР
ρп, %	70	70	50	30	0	70	70	50	30	0	70	70	50	30	0	70	70	50	30	0	70	70	50	30	0
ρс,%	50	50	30	10	0	50	50	30	10	0	50	50	30	10	0	50	50	10	10	0	50	50	30	10	0
ρр, %	30	10	10	10	0	30	10	10	10	0	30	10	10	10	0	30	10	10	10	0	30	10	10	10	0
i	η – коэффициенты использования светового потока, %∙10-2
0,5	28	27	20	13	11	27	26	17	12	11	27	25	23	20	14	26	23	24	19	15	24	23	22	19
0,6	33	32	22	17	14	31	30	21	16	14	33	31	29	24	18	30	28	26	22	18	31	39	26	22
0,7	38	36	27	20	17	36	34	25	20	17	38	36	34	28	22	34	32	30	26	21	35	33	30	26
0,8	42	40	30	23	20	39	37	28	22	20	41	39	37	32	25	37	34	33	29	24	39	36	33	29
0,9	47	44	34	26	22	43	40	32	25	22	46	42	41	35	29	40	37	35	32	26	42	39	36	31
1	51	47	37	29	25	47	43	34	28	25	49	46	44	38	32	43	39	38	34	28	45	41	38	34
1,1	54	50	39	31	27	50	46	37	30	27	52	48	46	41	34	45	41	39	36	30	47	43	40	36
1,25	57	13	42	34	29	52	48	39	32	29	56	51	49	44	37	47	43	41	38	32	50	45	42	38
1,5	63	57	47	37	33	58	52	43	36	33	60	55	53	49	42	51	46	44	41	35	53	49	44	41
1,75	67	61	50	42	36	61	56	47	40	36	64	58	57	52	46	53	48	46	44	37	56	51	47	44
2	70	63	53	44	38	64	58	49	42	38	67	61	59	55	48	55	50	48	45	39	59	53	48	46
2,25	73	66	55	47	40	67	60	51	44	40	70	63	62	57	51	57	52	50	47	41	61	55	50	47
2,5	76	68	57	49	42	69	63	53	47	41	72	65	64	59	53	59	53	51	48	42	63	56	52	49
3	80	71	60	52	44	73	65	56	50	44	76	68	66	62	56	61	55	52	50	44	65	58	53	51
3,5	82	73	62	54	46	75	67	58	52	46	78	70	68	64	52	63	56	53	51	45	67	60	54	52
4	85	75	64	56	48	78	69	60	54	47	80	71	69	66	60	64	57	54	52	46	69	61	55	53
5	90	79	69	61	52	82	72	64	58	51	85	75	72	70	65	67	59	56	55	48	72	63	58	56

Таблица 4

Освещенность при различных разрядах зрительной работы для искусственного освещения (СНиП 23-05-95)

Характери­стика зри­тельной ра­боты

Наимень­ший раз­мер объ­екта раз­личения (мм)

Разряд зрительной ра­боты

Подразряд зрительной ра­боты

Контраст объекта различе­ния с фо­ном

Характе-ристика фона

Искусственное ос­вещение

Освещенность, лк

При ком­бинирован­ном освеще­нии

При об­щем ос­вещении

Наивысшей точности

Менее 0,15

I

a

малый

темный

5000-4500

б

малый

средний

4000-3500

1250

средний

темный

1000

в

малый

светлый

2500

750

средний

средний

большой

темный

2000

600

г

средний

светлый

1500

400

большой

средний

1200

300

Очень высокой точности

От 0,15 до 0,3

II

a

малый

темный

4000-3500

б

малый

средний

3000

750

средний

темный

2500

600

в

малый

светлый

2000

500

средний

средний

большой

темный

1500

400

г

средний

светлый

1000

300

большой

средний

Высокой точности

От 0,3 до 0,5

III

a

малый

темный

2000-1500

500-400

б

малый

средний

1000

300

средний

темный

750

200

в

малый

светлый

750

300

средний

средний

большой

темный

600

200

г

средний

светлый

400

200

большой

средний

Средней точности

Св. 0,5 до 1

IV

a

малый

темный

750

300

б

малый

средний

500

200

средний

темный

в

малый

светлый

400

200

средний

средний

большой

темный

г

средний

светлый

200

большой

средний

200

Малой точности

Св. 1 до 5

V

a

малый

темный

400

300

б

малый

средний

200

средний

темный

в

малый

светлый

200

средний

средний

большой

темный

г

средний

светлый

200

большой

средний

Грубая (очень малой точности)

Более 5

VI

Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном

200

Работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах

Более 5

VII

Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном

200

Общее наблюдение за ходом производственного процесса: постоянное

VIII

а

Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном

200

периодическое при постоянном пребывании в помещении

б

Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном

75

периодическое при периодическом пребывании в помещении

в

Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном

50

общее наблюдение за инженерными коммуникация-ми

г

Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном

20

Таблица 5

Технические данные ламп накаливания

Тип лампы	Мощность, Вт	Световой поток, лм, при напряжении, В, равном
		127	220
НВ – 23	15	135	105
НВ – 24	25	260	220
НБ – 25	40	490	400
НБК -	40	520	460
НБ -27	60	820	715
НБ – 6	60	875	790
НБК – 48	100	1560	1350
НГ – 48	100	1630	1450
НБ – 5	150	2300	2000
НГ – 49	150	–	2100
НБ –	200	3200	2800
НГ – 50	200	–	2920
НГ – 51	300	4950	4600
НГ – 53	500	9100	8300
НГ – 54	750	–	13100
НГ – 55	1000	19500	18600
НГ –	1500	29000	29000

Таблица 5а

Технические данные люминесцентных ламп

Тип лампы	Мощность Вт	Номинальный световой поток, л/с, после 100 ч горения
ЛБ4-1(2)	4	100
ЛБ6-1(2)	6	220
ЛБ8-3	8	360
ЛДЦ15-4	15	500
ЛД15-4		590
ЛХБ15-4		675
ЛТБ15-4		700
ЛБ15-4		760
ЛДЦ20-4	20	820
ЛД20-4		920
ЛХБ20-4		935
ЛТБ20-4		975
ЛБ20-4		1180
ЛДЦ30-4	30	1450
ЛД30-4		1640
ЛХБ30-4		1720
ЛТБ30-4		1720
ЛБ30-4		2100
ЛДЦ40-4	40	2100
ЛДЦ40-4		2340
ЛДЦ40-4		2600
ЛДЦ40-4		2580
ЛДЦ40-4		3000
ЛДЦ40-1		2000
ЛДЦ65-4	63	3050
ЛД65-4		3570
ЛХБ65-4		3820
ЛТБ65-4		3980
ЛБ65-4		4550
ЛДЦ80-4	80	3360
ЛД80-4		4070
ЛХБ80-4		4440
ЛТБ80-4		4440
ЛБ80-4		5220
ЛХБ150	150	8000
ЛБР4 ЛБР4-2	4	100 110
ЛБР40-1 ЛХБР40	40	2250 2080
ЛБР80-1 ЛХБР80	80	4160 3160

Пример решения задачи

(Вариант №1)

Условие:

Произвести расчёт искусственного освещения в помещении конструкторского бюро методом коэффициента использования светового потока по данным табл. 1. Конструкторские бюро как, правило, имеют белый потолок (белый цвет имеет наибольшую отражательную способность – значит коэффициент отражения самый высокий) ρ_п=70, светлые стены ρ_с=50, нетёмный пол ρ_р=30. Для работы конструктора, наименьшим объектом различения является точка, размеры которой составляют от 0,3 до 0, 5 мм. (вариант по указанию преподавателя).

Дано: (из табл. 1)

Светильник "Астра 1» с лампой накаливания.

a= 10м

b= 8м _л=_н·S··_з/· (1)

h_p = 2м

 = 12шт.

= 1,1_______________________

Найти: Ф_л и подобрать лампу

1). Находим площадь освещаемого помещения:

S = a·b= 10 * 8 = 80 м²

2). По таб. 2 подбираем _з – коэффициент запаса. Коэффициент запаса  для осветительных установок общего освещения должен приниматься равным 1,4 – т.к. для работы конструктора подходит помещение с особым режимом по чистоте воздуха при обслуживании светильников снизу из помещения 2 (количество чисток в год) раза в год. (Коэффициент запаса (К_з) – расчетный коэффициент, учитывающий снижение КЕО (коэффициента естественного освещения) и освещенности в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, источников света (ламп) и светильников, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещения.)

3). По табл. 3 подбираем коэффициент (коэффициент светового потока в долях единиц), который зависит: от коэффициентов отражения потолка, стен и пола - ρ_п,ρ_с,ρ_р, в %, высоты подвеса светильника над расчётной поверхностью h_p и индекса помещения i, определяемого в зависимости от размеров

i=a·b/(h_p·(a+b)) = 10 * 8/ 2 * (10 + 8) = 2, 22 (2)

где а и b- ширина и длина помещения, м; h_p - высота подвеса светильника над расчётной поверхностью, м.

В табл. 3 находим в левом верхнем углу коэффициенты отражения. Так как, предположительно, у нас белый потолок (белый цвет имеет наибольшую отражательную способность – значит коэффициент отражения самый высокий) ρ_п=70, светлые стены ρ_с=50, нетёмный пол ρ_р=30. Далее находим на пересечении коэфф-та отражения и индекса помещения (самое близкое - i = 2.25) число равное 68, в шапке *10^-2. Значит  = 0,68.

4). По табл. 4 подбираем Е_норм.– оно зависит от наименьшего объекта различения, от фона и от контраста с фоном. Для работы конструктора, наименьшим объектом различения является точка, размеры которой составляют от 0,3 до 0, 5 мм. Находим в табл. 4 в соответствующей колонке эти размеры. Отсюда следует, что для конструктора: характеристика зрительной работы – высокой точности, разряд зрительной работы – III. Далее переходим к фону, фон – средний (лист ватмана – бумага бывает и светлее ватмана и темнее). Контраст объекта различения с фоном – тоже средний, т.к. чертежи в основном выполняются твёрдо-мягким карандашом (если по серой бумаге твёрдым карандашом – контраст малый, если тушью – контраст большой). В таблице по одной линеечке находим средний- средний, тогда подразряд зрительной работы – в. И в крайней правой колонке освещённость при общем освещении подбираем нормированное освещение Е_норм.= 300лк.

5). Подставляем в формулу полученные значения:

_л=_н·S··_з /· = 300 * 80 * 1,1 * 1,4/ 12 *0,68 = 4941,2 лм

6). По табл. 5  по рассчитанному значению светового потока Ф_л и напряжению сети равному 220В выбирается ближайшая стандартная лампа, поток которой не должен отличаться от Ф_л больше чем на –10 – +20% (4447,059 – 59929,14). В нашем случае это будет лампа НГ-51 (газонаполненная), мощностью 300Вт. И её световым потоком = 4600лм.

ОТВЕТ: Выбрана лампа НГ-51 (газонаполненная), мощностью 300Вт и световым потоком = 4600лм.

12