Выбор и методика расчета системы общего искусственного освещения

Общее освещение психологически настраивает человека на кол­лективные действия и общение. Местное освещение обосаблива­ет каждое рабочее место и способствует индивидуальному произ­водственному процессу. Эти особенности психологии человека необходимо учитывать при выборе системы освещения. Исследования показали, что одно лишь местное освещение создает у человека ощущение одиноче­ства, изоляции от общества и приводит к угнетенному состоянию. Общее освещение, наоборот, создает впечатление раскованности, свободы. Поэтому при выборе системы освещения рекомендует­ся отдавать предпочтение общему освещению. При этом норму освещенности принимают по разряду зрительных работ большин­ства работающих в помещении. Для тех рабочих мест, где выпол­няются более точные зрительные работы, устанавливают допол­нительные светильники местного освещения.

В проектировании систем искусственного освещения серьезное внимание следует уделять выбору источников света — люминес­центных или накаливания. В связи с тем, что зрение человека ориентировано на дневное освещение высокого уровня, люминес­центное освещение одинакового уровня с лампами накаливания человеком воспринимается как сумеречное. В результате быстро наступает утомляемость глаз, падает производительность труда. Эффект сумеречности исчезает при освещенностях в 400-500 лк.

Поэтому при нормированной освещенности ниже 400 лк пред­почтение следует отдавать лампам накаливания, при больших ос­вещенностях — люминесцентным. В каждом конкретном случае проектиро­вания учитывают множество факторов, обеспечивающих комфорт зрительных восприятий.

Проектирование производственного освещения выполняют в сле­дующей последовательности:

1) выбирают тип источника света (лампы накаливания или га­зоразрядные). В помещениях с температурой ниже +10°С и в по­мещениях с колебанием напряжения в осветительной сети более 10% газоразрядные лампы применять не рекомендуется;

2) выбирают тип светильника с учетом условий эксплуатации;

3) определяют количество светильников и распределяют их по площади помещения.

Высота подвеса светильников, м:

Н_с = Н - h_c - h_p,

где Н — высота помещения, м;

h_c — расстояние от потолка до нижней кромки светильника (свес), м; рекомендуется принимать h_c = 0,2 (Н — h_p) или конст­руктивно с учетом расположения подъемно-транспортного, венти­ляционного и другого оборудования в верхней части помещения;

h_p — высота рабочей поверхности от пола, м; для верстаков, рабочих столов принимают h_p = 0,8 м.

Наибольшее расстояние между светильниками из условия рав­номерности освещения (м) при расположении светильников в прямоугольном порядке:

L=H_C(1,4...2,0),

при расположении светильников в шахматном порядке:

L.= H_C(1,7...2,5).

Необходимое минимальное количество светильников:

N = S/L²,

где S — площадь освещаемого помещения, м².

Необходимый световой поток (лм) одной лампы определяют по формуле:

F_л = E_HSK₃Z/(N),

где S — площадь освещаемого помещения, м²;

Е_н — нормированное значение освещенности (лк), зависящее от разряда зрительных работ, характеристики контраста и фона (см. табл. 12);

Z — коэффициент, учитывающий неравномерность освещения поверхностей, расположенных под светильниками и между ними (принимают в пределах 1,15-1,3);

К₃ — коэффициент запаса, учитывающий потерю эмиссии ламп в процессе эксплуатации и снижение светового потока за счёт за­грязнения светоотдающих поверхностей, принимают по табл. 13;

N — коэффициент использования светового потока в долях единицы, определяемый по табл. 14 в зависимости от коэффи­циентов отражения света от стен р_с и потолка р_п и индекса по­мещения (i).

Таблица 13 Коэффициент запаса для расчета освещенности

 

 

Помещения, содержащие в воздухе пыль, дым, копоть	Тип помещений	Коэффициент запаса для ламп (К3)
		газоразряд­ных	накали­вания
Менее 1 мг/м3	Цехи инструментальные, сборочные, механические, механосборочные, пошивочные	1,5	1,3
От 1 до 5 мг/м3	Цехи кузнечные, литейные, мартеновские, сварочные, сборного железобетона	1,8	1,5
Более 5 мг/м3	Аглофабрики, обрубные отделения литейных цехов, цементные заводы	2	1,7

Таблица 14 Коэффициент использования светового потока, %

 

 

Тип светиль­ника	Рп, Рс	Индекс помещения (i)
		0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,25	1,5	1,75	2,0	2,25	2,5	3,0	3,5	4,0	5,0
ЛДОР	70,50 50,30  0,0	25 19 12	29 22 16	33 26 20	36 30 22	40 33 25	43 36 28	45 38 30	47 40 32	51 44 35	54 47 38	56 49 40	58 51 42	60 53 43	62 55 45	63 56 46	64 58 48	67 60 50
УПД	70,50 50,30 0,0	30 23 18	36 30 26	40 33 29	43 37 33	45 40 35	47 41 38	50 43 40	53 47 42	56 50 45	58 53 48	60 56 51	62 57 52	63 59 53	66 60 56	67 61 57	69 63 58	70 66 60
«Астра»	70, 50 50, 30 0,0	22 20 16	32 26 21	39 34 29	44 38 33	47 41 36	49 43 37	50 45 39	52 47 41	55 50 44	58 53 46	60 55 49	62 57 51	64 59 53	66 62 56	68 64 59	70 66 60	73 69 62
«Универсаль»	70,50 50,30 0,0	28 24 21	34 30 27	38 35 32	41 38 35	44 40 38	45 42 40	46 44 42	48 46 44	51 48 46	53 50 48	55 52 50	56 54 52	58 55 54	60 57 55	61 58 56	62 59 57	63 60 58

Индекс помещения зависит от высоты и формы помещения. Для прямоугольных помещений

i = S/[H_C(A + В)],

где S — площадь помещения, м²; Н_с — расчетная высота светиль­ников, м; А и В — соответственно длина и ширина помещения, м. Для квадратных помещений

для помещений большой длины:

i = В/Н_С.

Если при расчетах получится индекс больше 5, принимают его значение равным 5. При значениях меньше 0,5 принимают 0,5.

Коэффициенты отражения стен р_с и потолка р_п принимают ориентировочно.

По рассчитанному световому потоку подбирают лампы с соот­ветствующей характеристикой (табл. 15). Отклонение —10 и +20% допустимы.

Таблица 15 Световая характеристика ламп для напряжения осветительной сети 220 В

Лампы
Накаливания			Люминесцентные			Ртутно-дуговые
Тип лампы	Свето­вой поток, лм	Свето­вая отдача, лм/Вт	Тип лампы	Свето­вой поток, лм	Свето­вая отдача, лм/Вт	Мощ­ность лампы, Вт	Свето­вой поток, лм	Свето­вая отдача, лм/Вт
НВ-15	105	7,0	ЛДЦ-20	820	41,0	80	3200	40,0
НВ-25	220	8,8	ЛД-20	920	46,0	125	5200	41,6
НБ-40	400	10,0	ЛБ-20	1180	59,0	250	11 500	47,0
НБ-40	460	11,5	ЛЦД-30	1450	48,2	400	20 000	50,0
НБ-60	715	11,9	ЛД-30	1640	54,5	700	36 000	51,4
НБ-100	1450	14,5	ЛБ-30	2100	70,0	1000	52 000	52,0
НГ-150	2000	13,3	ЛБЦ-40	2100	52,5
НГ-200	2800	14,0	ЛД-40	2340	58,5
НГ-300	4600	15,4	ЛБ-40	3000	75,0
НГ-500	8300	16,6	ЛЦД-80	3560	44,5
НГ-750	13 100	17,5	ЛД-80	4070	50,8
НГ-1000	18 600	18,6	ЛБ-80	5220	65,3

Округление количества ламп производят в большую или мень­шую сторону в зависимости от схемы расположения светильников и количества ламп в выбранном типе светильника.

Светильники

Для более эффективного использования светового потока и ограничения ослепленности электрические лампы устанавливают в осветительной арматуре. Рабочие, которые посто­янно подвергаются ослеплению, могут страдать от глазного напря­жения, а также и от функциональных расстройств, хотя часто они этого не осознают.

Ослепление может быть прямым или отраженным. Избежать ослепления достаточно просто, и сделать это можно несколькими способами. Одним из способов, например, является установка сеток, охватывающих диффузоров, параболических рефлекторов или установить ис­точники света так, чтобы они были вне угла зрения.

Если в светильнике используется лампа без осветительной арма­туры, то вряд ли распределение света будет приемлемым, и система почти наверняка будет неэкономичной. В таких случаях эта лампа будет источником ослепления для людей, находящихся в комнате, а эффективность установки будет значительно снижена из-за бликов.

Арматура с лампой называется светильником. Для регулирования светового потока в осветительной арматуре используются следую­щие методы.

1. Ограничение светового потока. Если лампа установлена в не­прозрачном корпусе только с одним отверстием для выхода света, то распределение света будет очень ограниче­но, как показано на рис. 4.14.

 Обычно это металлическая

труба с " открытым "

дном

Рис. 4.14. Ограничение светового потока

 

2. Отражение светового потока.   Метод использует отражающие поверхности. Метод более эффективен, чем ограничение светового потока, т. к. световое излучение концентрируется и направляется в зону, где необходимо освещение (рис. 4.15).

3. Рассеяние светового потока. Лампа устанавливается в прозрачном материале, рас­сеивающим и создающим диффузный световой поток. Диффузоры поглощают не­которое количество излучае­мой световой энергии, что снижает общий коэффици­ент полезного действия све­тильника, однако при этом исключается ослепляющее действие источника света. На рис. 4.16 показан метод рас­сеяния светового потока.

4. Рефракция светового потока. Метод использует эффект призмы, где материал призмы «иск­ривляет» лучи света и таким образом перенаправляет све­товой поток (рис. 4.17). Ме­тод очень эффективен для общего освещения, его преи­мущество состоит в устране­нии бликов на отражающих поверхностях за счет созда­ния диффузного освещения. В светильниках может использоваться сочетание описанных методов регули­рования светового потока.            

Рис. 4.17. Рефракция светового потока    

 

На рис.4.18 представлены некоторые типы светиль­ников с лампами накаливания и люминесцентными лампами, ис­пользуемыми в производственных и общественных помещениях. По распределению света светильники подразделяются на све­тильники прямого, рассеянного или отраженного света.

Светильники прямого света направляют более 80 % светового потока в нижнюю полусферу за счет внутренней отражающей поверхности («Глубокоизлучатель», «Универсаль», «Альфа» и др.)

 

Рис. 4.18. Типы светильников: а - лампы накаливания; б - люминесцентные лампы

 

 

Светильники рассеянного света излучают световой поток в обе полусферы («Молочный шар», «Люцетта»).

Светильники отраженного света более 80 % светового потока направляют вверх на потолок, а отражаемый от него свет вниз в ра­бочую зону. Несмотря на их гигиенические преимущества в производственных услови­ях они применяются редко, т. к. для них требуется высокий коэффициент отраже­ния потолка.

Для защиты глаз от ослепления све­тящейся поверхностью служит защитный угол светильника — угол, образованный горизонталью от поверхности лампы (края светящейся нити) и линией, проходящей через край арматуры светильника Рис. 4.19. Защитный угол светильников 30...45°.

 

 

Рис. 4.19. Защитный угол светильника: 1 — источник, света; 2 — светильник