Расчет и нормирование производственного освещения

m - коэффициент светового климата, определяемый в зависимости от района расположения здания;

с - коэффициент солнечности  климата, определяемый в зависимости  от ориентации здания относительно сторон света.

Освещенность помещения  естественным   светом   характеризуется  коэффициентом естественной освещенности ряда точек, расположенных в пересечении вертикальной плоскости характерного разреза  помещения   и горизонтальной плоскости, находящейся на высоте 0,8 м над уровнем пола и принимаемой за условную рабочую поверхность.

При боковом   естественном освещении минимальное значение освещенности нормируется :

- при одностороннем  - в точке, расположенной на  расстоянии 1 м от стены, наиболее  удаленной от световых проемов;

- при двустороннем - в  точке посередине помещения на  пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности.

При верхнем и комбинированном  естественном освещении нормируется  среднее значение КЕО.

Принцип расчета естественного  освещения

 

Расчет естественного  освещения производится путем определения  КЕО в различных точках характерного разреза, помещения. Учитывается световой поток прямого диффузного света небосвода, а также света, отраженного от внутренних поверхностей помещения и от противостоящих зданий.

Результат расчета естественного  освещения - определение площади  световых проемов и их размещение.

Для расчета естественного  освещения необходимо иметь следующие  данные: длину и ширину помещения, количество проемов, значение коэффициента отражения стен и потолка, коэффициентов светопропускания и затенения окон противостоящими зданиями,   а также степень точности выполняемой работы.

Для обеспечения нормированного значения КЕО площадь световых проемов  определяется по формуле:

- при боковом освещении

где ей - нормированное  значение КЕО;

S_o, S_ф - площадь окон и фонарей соответственно;

S_n - площадь пола;

- общий коэффициент светопропускания, характеризующий потерю света,  в материале остекления;

r₁,r₂ - коэффициент, учитывающий повышение КЕО за счет отраженного света; Ориентировочно значение r₁ можно принимать в пределах 1.5-3.0; причем большее значение при боковом одностороннем освещении, меньшее при боковом двухстороннем; r₂ выбирают в пределах 1.1-1.4

- световая характеристика окна  и фонаря;

К_зд - коэффициент, характеризующий затенение окон от противостоящих зданий 1.0-1.5

К_р - коэффициент запаса (принимается равным 1,5-2), причем меньшее значение используется при вертикальном светопропускании

Определив площадь световых проемов S_np и зная площадь окон S_ок. определяют количество окон .

 

Источники искусственного света

 

При выборе источника  света искусственного освещения  принимают во внимание следующие характеристики:

1. электрические (номинальное  напряжение, В; мощность лампы,  ВТ)

2. светотехнические (световой  поток лампы, лм; максимальная  сила света I_max, КД).

3. эксплуатационные (световая  отдача лампы ф = F/P, лм/Вт; полезный срок службы);

4. конструктивные (форма колбы лампы, форма тела накала прямолинейная, спиральная; наличие и состав газа, заполняющего колбу, его давление).

В качестве источников света  применяют газоразрядные лампы  и лампы накаливания.

Лампы накаливания - источник света теплового излучения.

Преимущества - удобство в эксплуатации (могут работать при  значительных отклонениях напряжения сети от номинального, практически не зависят от условий окружающей среды и температуры, световой поток к концу срока службы снижается незначительно -15%), простота изготовления.

Недостатки - низкая световая отдача (7-20 лм/Вт), малый срок службы (до 2,5 тыс. ч), в спектре преобладает  желто-красная часть, искажают цветопередачу.

Разновидности ламп накаливания - вакуумные,  газонаполненные, галогенные.

Газоразрядные лампы - источники света, в которых излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явления люминесценции.

Преимущества - большая световая отдача ("/50-100 лм/Вт), большой срок службы (10 тыс.ч), возможность получить световой поток практически в любой части спектра,  подбирая соответствующим образом инертные газы и пары металлов.

Недостатки - пульсация  светового потока, возможность стробоскопического эффекта, длительный период разгорания ("10-15 с). Разновидности газоразрядных ламп - люминесцентные (дневного света ДД, белого света ЛБ и др.), дуговые ртутные люминесцентные ДРЛ, галогенные ДРД (дуговые ртутные с диодом), ксеноновые ДКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые) и ряд др.

Светильники

 

Светильник представляет собой источник света и осветительную  арматуру. Функциональное назначение светильников:

- перераспределение светового  потока лампы.;

- предохранение глаз  работающего от воздействия больших  яркостей источника света.

Характеристики светильников:

- кривая силы света  в полярной системе координат  - характеризует светильник с  точки зрения распределения световой энергии

- угол защиты - угол  между горизонталью и линией, соединяющей нить накала с.  противоположным краем отражателя.

КПД - отношение фактического светового  потока светильника к световому  потоку лампы

По распределению светового  потока различают светильники прямого, рассеянного, отраженного света.

По конструктивному  исполнению - открытые, закрытые, пыленепроницаемые, влаго и взрывозащищенные.

По назначению - светильники  общего и местного освещения.

Нормирование искусственного освещения

 

Искусственное освещение  нормируется в соответствии со СНиП 23-05-95. Нормируемыми характеристиками искусственного освещения являются:

- количественные - величина  минимальной освещенности;

- качественные - показатель  ослепленности и дискомфорта,  глубина пульсации освещенности.

Величина минимальной  освещенности устанавливается по характеристике зрительной работы, которую определяют наименьшим размером объекта различения, контрастом объекта о фоном и характеристикой фона. Различают 8 разрядов и 4 подразряда работы в зависимости от степени зрительного напряжения. Деление разрядов на подразряды дает возможность более дифференцирование выбрать освещенность для каждой зрительной работы.

Для газоразрядных ламп нормируемая величина освещенности выше, чем для ламп накаливания  из-за большей светоотдачи этих ламп. В том и другом случаях относительная экономичность системы освещения или источников света используется для приближения к оптимальным условиям освещения.

Расчет искусственного освещения

 

Задачей расчета искусственного освещения является определение  потребной мощности электрической осветительной установки для создания в производственном помещении заданной освещенности. Проектирование искусственного освещения осуществляют в следующей последовательности:

1. Выбор типа. источника  света. Для общего освещения  производственного помещения, как правило, применяют газоразрядные лампы, для местного - лампы накаливания.

2. Определение системы  освещения (общее или комбинированное). Эффективнее система комбинированного освещения, но в гигиеническом отношении система общего освещения более совершенна, т.к. создает равномерное распределение световой энергии. Местное освещение повышает освещенность, а также создает необходимую направленность светового потока. В производственном помещении не допускается использовать одно местное освещение (для исключения частой переадаптации зрения ввиду неравномерности освещения).

3. Выбор типа светильников  с учетом характеристик светораспределения, ограничения прямой блескости, по экономическим показателям, условиям среды, а также с учетом требований взрыво- и пожаробезопасности.

4. Определение количества  светильников и их распределение, Светильники могут располагаться рядами, в шахматном порядке, ромбовидно.

5. Определение нормы  освещенности на рабочих местах (в зависимости от размера объекта  различения, фона, контраста).

Расчет искусственного освещения осуществляют следующими методами:

1. метод светового  потока (E_cp=f(F));

2. точечный метод (E=f(I));

3. метод удельной мощности.

Метод коэффициента использования светового потока применим для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности. Световой поток лампы (или группы ламп светильника) определяется изображением:

где   Е_н освещенность в соответствии с нормами,

S - площадь помещения,

k - коэффициент запаса (1.4...1.8),

Z - коэффициент неравномерности освещенности по помещению (1.1...1.2),

N - количество светильников,

- коэффициент использования  светового потока - зависит от  геогеометрии помещения, коэффициента отражения потолка и стен, типа светильника.

Определив F_л, подбирается по справочнику ближайшая стандартна лампа и определяется общая электрическая мощность осветительной установки.

 [Вт]

Допускается отклонение расчетного светового потока от фактического на величину    -10% - +20%

Точечный метод пригоден для расчета любой системы освещения при произвольно-ориентированных рабочих поверхностях. В основу метода положено уравнение, связывающее освещенность и силу света (закон сохранения энергии для светотехники).

 

Для практических расчетов используют введение коэффициента запаса и производят замену г на h/cos( ), тогда

Определив освещенность от условной лампы, подсчитывают необходимый  поток лампы для создания освещенности в соответствии с нормами

[лм]

Подбирают стандартную  ближайшую лампу, обеспечивающую рассчитанный световой поток и, наконец, рассчитывают суммарную электрическую мощность всей системы освещения.

Метод удельной мощности является наиболее простым, но наименее точным, поэтому его используют при ориентировочных расчетах.

Метод позволяет определить мощность лампы Рд (Вт) для создания в помещении нормируемой освещенности:

где  р - удельная мощность, Вт/м²;

S - площадь помещения, м²;

n - число ламп в осветительной  установке.

Удельная мощность представляет собой частное от деления суммарной  мощности лампы на площадь помещения. Она зависит от выбранной нормы  освещения, типа светильника, высоты его подвеса, отражающих свойств помещения.

Имеются таблицы удельной мощности, составленные на основе рассчитанных для типовых значений коэффициента использования светового потока. При пользовании этими таблицами расчетные значения для освещения 100 лк от реально применяемых светильников округляется делением табличных значений на выражение в долях единицы значения КПД светильников.

Аварийное освещение

 

Аварийное освещение  предназначено для освещения  производственных помещений при  отключении рабочего освещения. Оно должно быть достаточным для безопасного выхода людей из помещения и продолжения работы в помещениях и на открытых пространствах в тех случаях, когда отключение рабочего освещения может вызвать пожар, взрыв, отравление газами (парами), длительное расстройство технологического процесса, нарушение работы важнейших объектов, таких, как водоснабжение электростанции, узлы радиопередачи и т. п.

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей при аварийном  режиме должна составлять не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк на открытых площадках.

Аварийное освещение  для эвакуации людей применяют  в следующих случаях:

- в производственных помещениях, где постоянно работает персонал, если при выключении рабочего освещения возникает опасность травматизма;

- в основных проходах или на лестницах, служащих для эвакуации люден из производственных и общественных зданий, в которых находятся более 50 чел.;

- в местах работ на открытых пространствах, если эвакуация работающих связана с повышенной опасностью травматизма;

- в непроизводственных помещениях, в которых одновременно могут находиться более 100 чел. (аудитория, красные уголки, залы кино и т. п.).

Аварийное освещение  должно создавать освещенность для  эвакуации людей по линиям основных проходов на уровне пола (на земле) и на ступенях лестниц не менее 0,5 лк (в помещениях) и 0,2 лк (на открытых площадках).

Светильники аварийного освещения должны быть присоединены к сети, не зависящей от сети рабочего освещения; допускается питание  от сети рабочего освещения с автоматическим переключением на независимые источники питания при аварийных ситуациях. Светильники аварийного освещения должны отличаться от светильников рабочего освещения типом, размером или иметь специальные знаки.

Для аварийного освещения  разрешается применять как лам пы накаливания, так и люминесцентные лампы (последние при минимальной температуре воздуха не менее 10°С). Применение ламп типов ДРЛ, ДРИ и ксеноновых для этих целей запрещается.

 

 

Заключение

 

Свет является естественным условием нашего существования. Он влияет на состояние высших психических функций и физиологические процессы в организме. Хорошее освещение действует тонизирующее, создает хорошее настроение, улучшает протекание основных процессов высшей нервной деятельности.

В зависимости от спектрального состава свет может оказывать возбуждающее действие и усиливать чувство тепла (оранжево-красный), или, наоборот, успокаивающее (желто-зеленый), или усиливать тормозные процессы (сине-фиолетовый).