Нормирование искусственного освещения

Нормируется нормами СНиП 23-05-95. Нормированной величиной является минимальная величина освещенности (Ен min). Эти значения устанавливаются в зависимости от характеристики (разряда) зрительных работ, от контраста объекта с фоном, характеристики фона в зависимости от системы освещения (общая или комбинированная). Характеристика зрительной работы связана с наименьшим размером объекта. Нормами установлено 8 разрядов зрительных работ.

В нормах приведены значения освещенности для газоразрядных ламп. Для ламп накаливания величина освещенности снижается на один разряд.

При комбинированном освещении освещенность общей системы освещения должна быть не менее 10% от Енорм.

Для искусственного освещения регламентируются не только количественные характеристики, но и качественные. К качественным характеристикам относятся показатель ослепленности (Р) и коэффициент пульсация светового потока для газоразрядных ламп (Кп).

Показатель ослепленности определяют по формуле:

,

где - видимость объекта различения соответственно при экранировании источников света (щитком, козырьком и т.д.) и при наличии ярких источников света в поле зрения.

Коэффициент пульсации светового потока определяют:

Кп = (Еmax – Еmin)/2 Еср,

где Еmax, Еmin, Еср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания, лк.

Нормируемые значения: Рн = 20-60%; Кпн = 10-20%

 

 

# Светильники. Источники света

На экономичность и надежность осветительной установки влияет тип светильника (один из факторов), поэтому выбор типа светильника должен быть обоснованным. Светильник должен удовлетворять следующим требованиям:

1) соответствовать условиям окружающей среды;

2) исключать слепящие действия;

3) быть экономичным.

Светильники

Состоит из источника света, арматуры и пускорегулирующего аппаратуры.

Осветительная арматура предназначена:

1. для перераспределения светового потока ламп в требуемом направлении;
2. для предохранении глаз работника от большой яркости источника света;
3. для защиты источника от повреждений, воздействия окружающей среды и т.д.

Выделяют следующие характеристики светильника:

1. Кривые силы света в пространстве (характеризуют распределение светового потока в пространстве). Построение таких кривых осуществляется таким образом: измеряются величины силы света под различными углами ( и т.д.) и наносятся на сетку в полярной системе координат. Форма кривых определяется конструкцией светильника при условной лампе со световым потоком 1000лм.

2. Защитный угол светильника (определяет степень предохранения глаз работников от больших яркостей источника);

Защитный угол светильника – угол между горизонтальной линией и линией, касательной к светящему телу и краю отражателя. Защитный угол должен быть не больше .

Люминесцентные лампы

Лампа накаливания

3. коэффициент полезного действия; определяют как отношение фактического светового потока светильника к световому потоку лампы, помещенной в светильнике.

Светильники различаются по светотехническим характеристикам и конструктивному исполнению.

По светотехническим: по распределению светового потока они делятся:

- светильники прямого света – световой поток в нижнюю полусферу не менее 80% от всего светового потока (П).

- преимущественно прямого света Ф = 60-80% Ф (Н).

- рассеянного света Ф = 40-60% Ф (Р).

- отраженного света Ф> 80% Ф (О).

- преимущественно отраженного Ф = 60-80%

По конструктивному исполнению светильники могут быть открытые, закрытые и защищенные.

Защищенные делятся на: пылезащитные, влагозащитные, пожаро- и взрывобезопасные.

Источники света (лампы)

Это основная часть светильника. Различают следующие характеристики источника:

1. Электрические характеристики: Напряжение питания, мощность, род тока (~ или =).

2. Светотехнические: сила света; световой поток.

3. Эксплуатационные:

3.1. Световая отдача , лм/Вт (определяет экономичность источника).

3.2. Срок службы (полный) – t.

3.3. Полезный срок службы, т.е. время, в течение которого световой поток лампы изменится не более, чем на 20%.

4. Конструктивные: форма колбы, давление газа, состав газа и т.д.

В качестве источников света применяют:

1. Лампы накаливания

2. Газоразрядные лампы.

Лампы накалывания.

Лампы накалывания генерируют свет по принципу теплового. Видимое излучение в них возникает в результате нагревания нити (из вольфрама – наиболее часто) накала до температуры свечения. От температуры свечения зависит спектральный состав излучения.

Достоинства: низкая себестоимость, просты в эксплуатации, достаточно компактные, некритичные к условиям среды, к концу срока службы световой поток уменьшается на 15%.

Недостатки: низкая световая отдача ( =7-20 лм/Вт); срок службы до 2000 ч.; спектр света отличается от естественного (преобладают желто-красные лучи).

Используют различные типы ламп накаливания: вакуумные (НВ), газонаполненные биспиральные (НБ), биспиральные с криптоноксеновым наполнением (НБК) и т.д. Все большее распространение получили галоидные лампы (МН), - лампы накаливания с йодным циклом.

 

 

Газоразрядные лампы.

Газоразрядные лампы работают на принципе использования электрических разрядов в парах металла и инертных газов, а также использования явления люминесценции.

Достоинства: высокая светоотдача, т.е. экономичность ( =40-110 лм/Вт), большой срок службы (10000 ч.); спектр можно получить любой, в том числе, близкий к дневному.

Недостатки: для работы газоразрядной лампы нужна пускорегулирующая аппаратура; лампы имеют повешенный коэффициент пульсации светового потока и возможно возникновение стробоскопического эффекта. Кроме того, лампы зависят от условия окружающей среды.

Стробоскопический эффект возникает при рассмотрении движущихся или вращающихся деталей в пульсирующем световом потоке; проявляются в искажении зрительного восприятия объектов (вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажаются скорость, направление движения и т.д.).

Основной причиной пульсации светового потока является безынерционность изучения газоразрядных ламп (превращение электрической, химической энергии в световое излучение происходит без стадии перехода в тепловую энергию). В лампах накаливания пульсация сглаживается за счет большой тепловой инерции тела (нити) накала.

Пульсация светового потока, стробоскопический эффект могут привести к травмированию работников.

Среди газоразрядных ламп наибольшее распространение получили люминесцентные лампы.

Они представляют собой стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта веществом – люминофором. Колба лампы наполнена ртутью и инертным газом (обычно аргоном) при определенном давлении. По обоим концам трубки укреплены электроды. При включении лампы электрический ток, протекающий между электродами, вызывает в парах ртути электрический разряд, который сопровождается излучением (ультрафиолетовое). Это изучение, воздействия на люминофор, преобразуется в световое излучение.

Типы (примеры) газоразрядных ламп:

1. люминесцентные лампы: =75 лм/Вт, t =12000 ч.,

Недостаток: большие габариты.

В зависимости от газа лампы могут быть:

ЛД 60 – лампы дневного света

ЛХБ – лампы холодно-белого света

ЛТБ – лампы теплого белого света

ЛДЦ – лампы с улучшенной светопередачей

1. Дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления
2. Металлогенные лампы МГЛ (ДРИ), = 100 лм/Вт,
3. Дуговые натриевые лампы ДНАТ =110 лм/Вт, Р – до нескольких кВт и т.д.

# Расчет искусственного освещения

Задачей расчета является определение нужной (потребной) мощности электрической осветительной установки для создания в помещении требуемой освещенности.

При проектировании осветительной установки решают следующие вопросы:

1. Выбирают тип источника света.

Для производственных помещений применяют газоразрядные лампы; для местного освещения – лампы накаливания.

2. Определение системы.

При этом необходимо учитывать, что комбинированная система освещения (общее и местное) является более эффективной. В гигиеническом отношении общая система освещения более совершенна, т.к. эта система создает равномерное распределение освещения. Локализованное общее освещение позволяет добиться высоких уровней освещенности на рабочих местах наиболее просто без значительных затрат.

При выполнении зрительных работ 1-4, 5а, 5б разрядов следует применять систему комбинированного освещения.

3. Выбирают тип светильников

Выбор осуществляют с учетом:

1). характеристик светораспределения;

2). ограничения прямой блескости (это повышенная яркость светящихся поверхностей). Блесткость ухудшает видимость объектов;

3). экономических показателей;

4). условий производственной среды;

5). требований взрыво- и пожаробезопасности.

4. Определяют схему расположения светильников и их количество.

Светильники могут располагаться рядами, в шахматном порядке, ромбовидно.

Равномерное распределение освещенности достигается в том случае, если , где L – расстояние между центрами светильников;

Нр – высота подвеса светильника.

Например, для светильников ЛД = 1.4 (лампы дневного света).

5. Определяют норму освещенности на рабочем месте.

Для этого необходимо установить характер выполняемой работы (по наименьшему размеру объекта различения), контраст объекта с фоном и фон на рабочем месте. В соответствии с выбранной системой освещения и источником света определяют минимальную нормируемую освещенность (по СНиП).

6. Выбор метода расчета освещения.

Для расчета искусственного освещения используют в основном три метода.

1). Метод светового потока (коэффициента использования).

Используют для расчета общего равномерного освещения горизонтальной рабочей поверхности. Метод учитывает световой поток, отраженный от потолка и стен.

Основная расчетная формула имеет вид.

Световой поток группы ламп светильника (лампы) определяется следующим образом: ,

где - нормированная минимальная освещенность, лк;

S – площадь освещаемого помещения, ;

Кз – коэффициент запаса (учитывает возможное уменьшение освещенности в процессе эксплуатации осветительной установки); выбирается по соответствующей таблице, например, для лаборатории при искусственном освещении газоразрядными лампами Кз = 1,5; ламп накаливания Кз = 1,3;

Z – коэффициент минимальной освещенности (характеризует неравномерность освещения); Z = 1,15 для ламп накаливания; Z = 1,1 для люминесцентных ламп;

N – число светильников;

- коэффициент использования светового потока ламп (зависит от КПД и кривой распределения силы света светильника, коэффициента отражения потолка и стен, высоты подвеса светильников и геометрических размеров помещения (от индекса помещения i)).

Значения коэффициента выбирают из таблицы, которые связывают индекс помещении с коэффициентами отражения потолка, стен, расчетной поверхности и кривыми силы света светильников.

Определив световой поток лампы, по таблицам подбирают ближайшую стандартную лампу и определяют электрическую мощность всей осветительной системы.

2). Точечный метод.

Применяют для расчета локализованного и комбинированного освещения, освещения наклонных и вертикальных плоскостей и при проверочных расчетах общего равномерного освещения.

Основная расчетная формула имеет вид.

Освещенность в расчетной точке определяется:

, (1)

где - сила света в направлении от источника на данную точку рабочей поверхности, кд;

r – расстояние от светильника до расчетной точки, м;

- угол между нормалью к рабочей поверхности и направлением светового потока от источника.

А

Нр

т. А на горизонтальной поверхности. Значения (силы света) приводятся в светотехнических справочниках. Освещенность в т. А на горизонтальной поверхности определяется из формулы (1): где Нр – высота подвеса светильника Если Еа Ен, то расчет выполнен правильно

Данные о приводятся в светотехнических справочниках.

3). Упрощенные методы расчета.

3.1.) Метод расчета по условной удельной мощности (с помощью коэффициента использования)

мощность каждой лампы для создания в помещении нормируемой освещенности определяют по: ,

где p – удельная мощность осветительной установки (приводят в соответствующих таблицах в зависимости от уровня освещенности, площади помещения, высоты подвеса и типа светильников), ;

s – площадь помещения, ;

n – число ламп в осветительной установке.

Метод применяют только при ориентировочных расчетах. Общего равномерного освещения.

3.2). Метод расчета освещенности по удельному числу светильников.

Требуемое число светильников рассчитывается по формуле:

,

где Nуд – удельное число светильников (выбирается по таблице в зависимости от площади помещения, коэффициентов отражения потолка, стен, рабочей поверхности и высоты подвеса светильников);

К ЕФ – поправочный коэффициент на освещенность и световой поток источников света (выбирается по таблице для определенного источника света, например, люминесцентной лампы, с номинальным световым потоком и освещенности);

n т – число люминесцентных ламп в светильнике, для которого по таблице определяется удельное число;

n д – действительное число ламп в светильнике.

Тип светильника задан.

Метод применяются при расчетах общего равномерного освещения люминесцентными лампами.