Освещение

3. Освещение

3.1. Общие сведения.

К освещению производственных помещений предъявляются следующие требования:

- достаточная освещённость, соответствующая действующим нормам;

- равномерное освещение рабочей поверхности;

- благоприятное размещение ярких предметов в поле зрения;

- отсутствие перемещающихся бликов и тени.

Освещение характеризуется и нормируется следующими основными показателями: световой поток, сила света, освещённость и яркость.

Световой поток – Ф, мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению человеческого глаза. Измеряется в люменах (лм).

Рекомендуемые материалы

Сила света – J, пространственная плотность светового потока. Определяется отношением светового потока dФ, исходящего от источника и распространяющегося внутри элементарного телесного угла dω, к величине этого угла.

Освещённость – Е, поверхностная плотность светового потока; определяется отношением светового потока ∆Ф (лм) к площади освещаемого элемента ∆S (м²).

лм/ м²; [люкс]; [лк].

Для качественной оценки зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещённости.

Фон – характеризуется способностью поверхности отражать падающий на неё световой поток. Эта способность выражается коэффициентом отражения (%).

где Ф_отр – отражённый световой поток

Ф_пад – падающий световой поток

В зависимости от цвета и фактуры поверхности коэффициент отражения находится в пределах: ρ = 0,02 – 0,95 (2 – 95 %).

ρ > 0,4 – фон светлый, ρ = 0,2–0,4 – фон средний, ρ < 0,2 и меньше – фон тёмный.

Контраст объекта с фоном – К, характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта и фона.

К > 0,5 – объект резко выделяется на фоне;

К = 0,2–0,5 – объект и фон заметно отличаются по яркости;

К < 0,2 – объект слабо заметен на фоне.

3.2. Системы и виды освещения.

От уровня освещения зависят качество выполняемой работы, производительность труда, а в некоторых случаях и безопасность труда.

В помещениях используют естественное и искусственное освещение.

Естественное освещение (лучистая энергия солнечного света) подразделяют на:

- боковое (одно- или двухстороннее), когда свет проникает через световые проёмы в стенах.

- верхнее, осуществляемое через световые проёмы в кровле.

- совмещённое, сочетающее верхнее и боковое.

Естественное освещение часто меняется и зависит от времени года и суток, а также от состояния атмосферы.

На освещение влияет местонахождение зданий, их конструкция, величина застеклённой поверхности, форма и расположение окон.

Искусственное освещение делится на 3 вида: общее, местное и комбинированное.

Общее – предназначено для освещения всего помещения. Это достигается размещением одинаковых светильников с лампами одной мощности.

Местное – служит для освещения только рабочего места отдельным светильником, расположенным над рабочей поверхностью. Использование одного местного освещения запрещается.

Комбинированное освещение – совмещает в одном помещении систему общего и местного освещения.

Рассматривают 3 функциональные разновидности искусственного освещения: дежурное, аварийное, эвакуационное

Дежурное – используется в нерабочее время для создания минимальной освещённости необходимой для различения предметов.

Аварийное – предназначено для обеспечения продолжения работы при выходе из строя основных видов освещения. Оно, как правило, питается от автономных источников энергии: аккумуляторных батарей, дизель-генераторных установок.

Эвакуационное – представляет собой освещение для эвакуации людей из помещений при отключении рабочего освещения и невозможности продолжения дальнейшей работы.

Для искусственного освещения применяют светильники с лампами накаливания и газоразрядными (люминесцентными) лампами.

Светильником называют арматуру вместе с лампой.

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения, которое возникает в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити.

Рис. 3.1. C- стартер; Др- дроссель; Н-вольфрамовая нить накаливания

Лампы накаливания используют преимущественно во всех системах освещения до 90 % всех источников света.

Положительные свойства ламп накаливания:

1. Подключение непосредственно в электрическую сеть без дополнительных устройств.

2. Работоспособность при значительных колебаниях напряжения.

3. Относительно низкая стоимость.

Недостатки:

1. Имеют небольшую световую отдачу с единицы мощности - не более 20 лм/Вт.

2. Ограниченный срок службы (расчетный – 1000 ч).

3. Большое потребление электроэнергии.

В газоразрядных (люминесцентных) лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов. Внутренняя поверхность стеклянной колбы покрыта люминофором, для повышения эффекта свечения (отсюда и название – люминесцентная).

Газоразрядные лампы подразделяют на лампы низкого и высокого давления.

Лампы низкого давления рассчитаны на использование при положительных температурах воздуха (в помещениях), а высокого - на улице при температурах до -30^◦С (уличное освещение лампами типа ДРЛ).

Положительные свойства газоразрядных ламп:

1. Высокая световая отдача – до 75 лм/Вт и выше.

2. Продолжительный срок службы (до 10000 ч).

3. Малая яркость светящейся поверхности.

4. Хорошая цветопередача.

В зависимости от используемого люминофора лампы бывают : ЛД – дневного света; ЛБ – белого света; ЛХБ – холодного белого света; ЛТБ – тёплого белого света и др.

Недостатки:

1. Пульсация светового потока в сетях с частотой 50 Гц.

2. Необходимость подключения дополнительных пусковых устройств.

3. Зависимость работоспособности от температуры окружающей среды.

4. Зависимость светового потока от срока службы.

5. Необходимость утилизации (демеркуризации) после окончания срока службы.

Для освещения уличных территорий применяют дуговые ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Конструктивно лампа состоит из стеклянной колбы, внутренняя поверхность которой покрыта слоем люминофора, внутри колбы – ртутная горелка. Мощность таких ламп – 80, 125 ВТ (Е-27), - 250, 400, 700, 1000 Вт (Е-40).

Для освещения больших открытых территорий станций применяют дуговые ксеноновые трубчатые лампы мощностью 5, 10, 20, 50 кВт. Их устанавливают на высоких мачтах.

При выборе и сравнении источников света учитывают следующие параметры:

1. Номинальное напряжение, В.

2. Электрическая мощность, Вт.

3. Световой поток, Ф, лм.

4. Удельная световая отдача, Ψ ;

, лм/Вт.

5. Срок службы, ч.

6. Стоимость источника света, руб.

Некоторые технические данные ламп накаливания общего пользования (ГОСТ – 2239.-79)

В – вакуумная; Г – аргоновая; Б – биспиральная аргоновая; БК – биспиральная криптоновая.

Технические характеристики люминесцентных ламп низкого давления (ГОСТ – 6825.-74)

Б – белого цвета; Д – дневного света; Е – естественного света; ХБ – холодно-белого света; ТБ – тёпло-белого света; Ц – с улучшенной цветопередачей.

3.3. Расчет осветительных установок.

Расчёт может быть выполнен различными методами: по световому потоку и точечный.

Наиболее распространён на практике расчёт по методу коэффициента использования светового потока. Этот метод предназначен для расчёта общего равномерного освещения и даёт возможность определить световой поток лампы, необходимый для создания нормированной освещённости расчётной горизонтальной плоскости.

Световой поток одной лампы можно определить по формуле:

; лм

Где: E_H- нормируемая освещенность, лк, принимается по СНИП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» в зависимости от характеристики , разряда и подразряда зрительной работы.

S – освещаемая площадь, м².

К – коэффициент запаса, принимаемый по СНИП-II – 4 – 79 в пределах от 1,2 до 2,0.

Z – коэффициент неравномерности освещения, принимают равным 1,1-1,2.

N_св – число светильников, намечаемое ещё до расчёта, исходя из геометрических размеров помещения и условий равномерного светораспределения (см. рис.3.2.).

n_л – число ламп в светильнике.

u – коэффициент использования светового потока, принимается в зависимости от принятых коэффициентов отражения потолка, стен, пола производственного помещения и индекса помещения ( i ) для соответствующего типа светильника. Индекс помещения:

Где:

S – площадь помещения, м²;

А и В – стороны помещения, м;

h_p – расчётная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.

Рис. 3.2.Расчётная схема для определения расположения светильников.

Расстояние l принимают примерно ½ L при наличии у стен проходов и 1/3 L – в остальных случаях.

Расстояние L между соседними светильниками или между рядами светильников определяют при равномерном светораспределении.

Вычисленный по формуле расчётный световой поток лампы Ф_р сравнивают со стандартным и принимают ближайшее значение по таблицам.

Разновидностью метода коэффициента светового потока является метод удельной мощности. Этот метод применяют только для ориентировочных расчётов. Он даёт возможность определить мощность каждой лампы Р для создания нормальной освещённости.

Р = ω ^. S/N

Где ω – 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 освещённости, площади помещения, высоты подвеса и типов принятых светильников, а также коэффициента запаса.

Точечный метод даёт наиболее правильные результаты и применяется для расчёта локализованного и местного освещения, а также освещения негоризонтальных плоскостей и больших территорий, в т.ч. железнодорожных станций. Он позволяет определять освещённость в любой точке от любого числа осветительных приборов.

К недостаткам метода относятся трудности учёта отражённых составляющих светового потока.

Расчётное уравнение точечного метода имеет вид:

где: Е_А – освещённость по горизонтальной плоскости в данной точке А, лк.

J_A – сила света в направлении точки А, кд (кандела).

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 расчётной точки А, м.

3.4. Естественное освещение

Естественное освещение, как правило, предусматривают в помещениях, в которых люди находятся постоянно.

Естественное освещение представляет собой освещение прямым или рассеянным солнечным светом, проникающим через световые проёмы в конструкциях (окна, световые фонари).

Показателем естественного освещения принят коэффициент естественной освещённости (КЕО), который представляет собой отношение естественной освещённости Е_В в данной точке внутри помещения к горизонтальной освещённости Е_Н, создаваемой светом полностью открытого небосвода и выражается в процентах:

Здесь е_N- КЕО в данной точке помещения , %

Нормированное значение коэффициента естественной освещённости е_N для каждого помещения принимают с учётом характера зрительной работы, системы расположения световых (оконных) проёмов и района, в котором находится здание и определяют по формуле:

e_N = e_H ^. m_N

где: N – номер группы обеспеченности естественным светом в зависимости от группы административных районов РФ по ресурсам светового климата (табл. №1);

e_H - %, значение КЕО, принимаемое по СНИП 23-05-95;

m_N – коэффициент светового климата, принимаемый по табл. №2.

При проектировании световых проёмов, обеспечивающих нормированное значение КЕО (e_N) в производственном помещении, с боковым естественным освещением определяют их площадь по нормативам, предусмотренным строительными нормами, правилами и ГОСТами.

Общая площадь светового проёма для бокового освещения может быть приближённо определена по формуле:

Расчётное значение размеров световых (оконных проёмов) можно конструктивно изменять в пределах +5, -10 %, с целью рационального использования тепловой энергии. В отапливаемых помещениях световые проёмы площадью более расчётной делать запрещается.

Группы административных районов по ресурсам светового климата.

Таблица 3.1.

Таблица 3.2.

Примечание: 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.

3.5. Измерение освещенности

Для измерения освещённости применяют фото электрические люксметры типов Ю-16, Ю-17, Ю-116, Ю-117. Они состоят из селенового фотоэлемента и измерительного стрелочного прибора.

Селеновый фотоэлемент является полупроводниковым прибором, в котором под действием лучистой энергии возникает электродвижущая сила. В цепи фотоэлемента возникает электрический ток, пропорциональный падающему на фотоэлемент лучистому потоку. Возникающий под действием света электрический ток измеряется гальванометром. По отклонению подвижной части измерительного механизма определяют величину освещённости. Для расширения пределов измерения используют переключатель диапазонов и насадки (фильтры).

Рис. 3.3.Принципиальная схема люксметра с селеновым фотоэлементом.

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - Механические свойства костной ткани 2.

Люксметры указанных типов откалиброваны на излучение ламп накаливания и естественного освещения.

При измерении освещённости люминесцентных ламп необходимо вводить поправочные коэффициенты:

- для ламп дневного света – 0,9.

- для ламп белого света – 1,1.