Исследование и расчет искусственного освещения
ОТЧЕТ
Исследование
и расчет искусственного освещения
1. Цель работы
изучение количественных и
качественных характеристик освещения, приобретение навыков измерения
искусственной освещенности, ознакомление с нормированием и методами расчета
искусственного освещения.
2. Содержание работы
искусственный
освещение помещение
Произвести оценку искусственного
освещения помещения на его соответствие нормативам по условиям освещения и дать
заключение о равномерности распределения освещенности в помещении. Выполнить
расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового
потока.
3. Основные
теоретические положения
Искусственное освещение создаётся
искусственными источниками света и предусматривается в помещениях, в которых
недостаточно естественного света, а также для освещения помещения в часы суток,
когда естественная освещенность отсутствует.
Искусственное
освещение помещений по конструктивному исполнению может быть двух систем -
общее (равномерное и локализованное) и комбинированное.
Общее освещение
- освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения
равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению
оборудования (общее локализованное освещение).
Общее искусственное освещение, как правило,
применяют для освещения помещений со зрительными работами малой точности и
грубых, т.е. с разрядами V-VIII.
Локальное освещение -
освещение части здания или сооружения, а также отдельных архитектурных
элементов при отсутствии заливающего освещения.
При общем
локализованном освещении светильники размещают в соответствии с расположением
оборудования, что позволяет создавать повышенную освещенность на рабочих
местах.
Комбинированное искусственное
освещение - искусственное освещение, при котором к общему искусственному
освещению добавляется местное. Его целесообразно устраивать при работах высокой
точности, а также при необходимости создания в процессе работы определенной
направленности светового потока.
Местное освещение -
освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими
световой поток непосредственно на рабочих местах.
Применение только
местного освещения в производственных помещениях недопустимо, так как резкий
контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет зрение,
замедляет скорость работы и может послужить причиной несчастных случаев и
аварий.
Искусственное
освещение по функциональному назначению подразделяется на рабочее, аварийное,
охранное и дежурное.
Аварийное освещение
разделяется на эвакуационное и резервное.
Рабочее освещение -
освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность,
качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.
Рабочее освещение
следует предусматривать для всех помещений зданий, а также участков открытых
пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.
Источники искусственного
освещения
Для искусственного освещения
помещений в качестве источников освещения применяют: лампы накаливания (ЛН) и
газоразрядные лампы (ГЛ).
Лампы накаливания относятся к
источникам света теплового излучения. Видимое излучение (свет) в них возникает
при нагреве нити накала до температуры свечения.
Лампы накаливания общего назначения
применяются при освещении квартир, административных и промышленных территорий,
вечерних улиц и т.д. Их используют при грубых работах (освещенность менее 50
лк), из-за особых условий среды (во взрыво- и пожароопасных помещениях, сырых,
пыльных, с химически активной средой), а также для местного освещения.
По характеру среды, окружающей тело
накала лампы накаливания делятся на вакуумные (НВ), газополные (аргоновые,
криптоновые, ксеноновые с разным содержанием азота), галогенные (в которых к
наполняющему газу добавляются йод и некоторые летучие химические соединения
галогенов).
Газоразрядные лампы
представляют собой источники света видимого излучения, вызываемого
электрическим разрядом в атмосфере некоторых инертных газов (неон, ксенон и
другие) и паров металлов (ртути или натрия) и их смесей при различных давлениях
с использованием в отдельных типах ламп люминофоров - специальных составов,
которые преобразуют невидимое ультрафиолетовое излучение в видимый свет.
Различают
газоразрядные лампы низкого (люминесцентные), высокого и сверхвысокого
давления.
Люминесцентные
лампы низкого давления используются в основном для местного и общего освещения
жилых и общественных помещений.
По спектральному составу видимого
света люминесцентные лампы делятся на несколько типов: дневного света (ЛД),
дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), белого цвета (ЛБ), холодного
белого (ЛХБ) и теплого белого цвета (ЛТБ). Находят применение для освещения
производственных помещений и газоразрядные лампы высокого давления: дуговые
ртутные (ДРЛ), галогенные (ДРИ), дуговые ксеноновые трубчатые (ДКсТ), натриевые
(ДНаТ) и др.
Нормирование
искусственного освещения
Нормирование
освещенности 
производится
в зависимости от системы освещения и характеристики зрительной работы, которая
определяется наименьшим размером объекта различения.
Нормируемыми
качественными показателями являются: коэффициент пульсации освещенности,
показатели ослеплённости и дискомфорта.
Коэффициент
пульсации освещенности Kп, % - критерий
оценки относительной глубины колебаний освещенности в осветительной установке в
результате изменения во времени светового потока источников света при их
питании переменным током.
Пульсации освещенности на рабочей
поверхности не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное
восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта.
Стробоскопический эффект - явление искажения зрительного восприятия вращающихся
объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных
характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени.
Показатель
ослепленности Р - критерий оценки слепящего действия осветительной установки.
Показатель
дискомфорта М - критерий оценки дискомфортной блескости, вызывающей
неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения.
При проведении
измерений искусственной освещенности контрольные точки размещают в соответствии
с методикой размещения контрольных точек при измерении средней освещенности
помещений.
Для определения контрольных точек
план помещения разбивают на равные, по возможности квадратные, части.
Контрольные точки размещают в центре каждого квадрата. Минимальное число
контрольных точек для измерения определяют исходя из размеров помещения и
высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью.
Соотношение размеров
освещаемого помещения и высота подвеса светильников в нем характеризуются
индексом помещения (
).
Индекс помещения по
формуле (1):
(1)
где А - длина помещения, м; В-ширина
помещения, м; h - расчетная высота подвеса светильника над рабочей
поверхностью), м.
Расчетную высоту подвеса светильника
над рабочей поверхностью определяют по формуле (2):
(2)
где H - геометрическая высота помещения, м; 
-
расстояние от потолка до светильника (свес светильника), м. Обычно =
0,0 …0,8 м; 
-
расстояние от пола до рабочей поверхности (высота рабочей поверхности), м.
Обычно принимается
равным 0,8ч1,0 м.
Минимальное количество
контрольных точек 
для
измерения средней освещенности квадратного помещения определяют по табл. 1.
Таблица 1. Минимальное количество
контрольных точек
|
Индекс помещения Число точек измерения
|
|
|
Менее 1
|
4
|
|
От 1 до 2 включительно
|
9
|
|
Свыше 2 до 3
включительно
|
16
|
|
Свыше 3
|
25
|
В неквадратных
помещениях выделяют квадрат наибольшей площадью 
, для которого
определяют количество точек измерения .
Минимальное
количество контрольных точек N для измерения средней освещенности неквадратного
помещения рассчитали по формуле (3):
(3)
м2
где 
-
площадь помещения, м2; 
- площадь квадрата, м2.
При размещении контрольных точек на
плане помещения их сетка не должна совпадать с сеткой размещения светильников.
В случае совпадения сеток число контрольных точек на плане помещения
целесообразно увеличить.
4. Оценка искусственного
освещения в помещении
При проведении оценки
искусственной освещенности сравнили измеренное среднее значение освещенности с
нормируемым значением освещенности и сделали вывод о
допустимости проведения работ заданной зрительной характеристики в исследуемом
помещении при искусственном освещении.
Оценка условий труда по
фактору «световая среда» произвели в соответствии с Р 2.2.2006-05 по критериям,
приведенным в таблице 2.
Искусственное освещение
оценили по освещенности рабочей поверхности (Е, лк).
|
Показатель
|
Класс условий труда
|
|
допустимый
|
вредный
|
|
2
|
3.1
|
3.2
|
|
Искусственное
освещение:
|
|
Освещенность рабочей
поверхности (Е, лк) для разрядов зрительных работ:
|
I-III,
A, Б1
|
Ен*
|
0,5Ен ≤
ч < Ен
|
< 0,5 Ен
|
|
IV-XIV, Б2, В, Г, Д, Е, Ж
|
Ен*
|
< Ен
|
-
|
5. Порядок выполнения
работы
Измерение искусственной
освещенности в помещении
1. Определили тип ламп и систему
освещения.
Люминесцентные лампы, общее
равномерное освещение.
2. Выбрали и нанесли контрольные
точки на план помещения с указанием размещения светильников.
3. Определили среднюю
освещенность 
.
Средняя освещенность -
освещенность, усредненная по площади освещаемых помещений, рабочей зоны.
Среднюю освещенность в помещении
определили как среднеарифметическое значение измеренных освещенностей в
контрольных точках помещения по формуле (4):
(4)
где 
-
измеренные значения освещенности в контрольных точках помещения, лк; 
-
число точек измерения.
4. Вычислили коэффициент
неравномерности освещения по формуле (5):
(5)
где -
среднее значение освещенности, лк; 
- минимальное значение
освещенности, лк.
Результаты измерений и
расчетов занесли в табл. 3.
Таблица 3. Результаты измерения
искусственной освещенности горизонтальной поверхности
|
Номер контрольной
точки замера
|
Замеренная
освещенность,
|
Коэффициент
неравномерности освещенности, 
|
|
|
|
|
|
|
1
|
330
|
330
|
430
|
1,3
|
|
2
|
480
|
|
|
|
|
3
|
470
|
|
|
|
|
4
|
470
|
|
|
|
|
5
|
470
|
|
|
|
|
6
|
470
|
|
|
|
|
7
|
480
|
|
|
|
|
8
|
400
|
|
|
|
|
9
|
380
|
|
|
|
|
10
|
330
|
|
|
|
|
11
|
440
|
|
|
|
|
12
|
480
|
|
|
|
|
13
|
450
|
|
|
|
|
14
|
480
|
|
|
|
|
15
|
|
|
|
|
16
|
450
|
|
|
|
|
17
|
360
|
|
|
|
|
18
|
350
|
|
|
|
Провели оценку искусственного
освещения в помещении в соответствии с п. 4. Результаты оценки искусственной
освещенности занесли в табл. 4.
Таблица 4. Результаты оценки
искусственного освещения в помещении
|
Нормируемая
минимальная освещенность на рабочей поверхности, , лкСредняя освещенность, , лкКласс и степень вредности условий труда
|
|
|
|
400
|
430
|
2
|
Расчет искусственного
освещения методом коэффициента использования светового потока
Задачей расчета освещения является
определение числа и мощности источников света, обеспечивающих нормируемую
освещенность или освещенности при известном числе и мощности источника света, а
также качественных характеристик освещения помещений.
Для выполнения необходимых расчетов
освещения помещений применили следующие методы: метод коэффициента
использования светового потока, точечный метод и метод удельной мощности.
Метод коэффициента использования
светового потока применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных
поверхностей. Метод учитывает прямой и отраженный свет.
Выбор формулы для расчета
искусственного освещения зависит от вида источника освещения.
Расчет искусственного освещения для
люминесцентных ламп произвели по формуле (6):
, (6)
где 
Фл
- световой поток лампы, лм; - нормируемая
минимальная освещённость, лк; 
- площадь освещаемого
помещения, м2; Z
- коэффициент неравномерности освещения - отношение средней освещенности к
минимальной. Этот коэффициент необходимо вводить в связи с тем, что нормируется
не средняя, а минимальная освещенность . Коэффициент Z
характеризует неравномерность освещения и зависит от отношения расстояния между
светильниками к расчетной высоте (L / h) (рис. 1); 
-
коэффициент запаса - расчетный коэффициент, учитывающий снижение освещенности
или яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие
загрязнения и невосстанавливаемого изменения, отражающих и пропускающих свойств
оптических элементов осветительных приборов, спада светового потока и выхода из
строя источников света, а также загрязнения поверхностей помещения, наличие в
атмосфере цеха дыма, пыли; - количество
светильников в помещении, шт.; 
- количество ламп в
светильнике, шт.; 
- коэффициент
использования светового потока, доли единицы. Коэффициент использования
светового потока равен отношению светового потока, падающего на рабочую
поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Он показывает, какая часть
светового потока ламп попадает на рабочую поверхность.
Рис. 2. Схема расположения
светильников в помещении
Точечный метод применяют в основном
для определения освещенности в любой заданной точке поверхности, любым образом
ориентированной в пространстве, т.е. на горизонтальной, вертикальной, наклонной
поверхностях. Этим методом целесообразно рассчитывать общее локализованное,
местное и аварийное освещение. Можно рассчитывать и общее равномерное освещение
(в наиболее ответственных случаях), когда отраженная составляющая светового
потока от стен и потолка незначительна.
Метод удельной мощности применяется
для ориентировочных расчетов.
Для расчета искусственного освещения
методом коэффициента использования светового потока необходимо: выбрать систему
освещения, источники света, светильники и рассчитать световой поток лампы.
. Выбор системы освещения
В данной работе для всех помещений
рассчитывается общее равномерное освещение.
. Выбор источников света
Применяются люминесцентные лампы.
. Выбор светильников и их размещение
.1. Выбор светильников общего
освещения производится с учетом светотехнических и экономических требований и
требований, связанных с условиями воздушной среды. Тип светильников принимают в
зависимости от среды и характера помещения.
По конструктивному исполнению
согласно табл. 5 различают 7 эксплуатационных групп светильников.
Таблица 5. Эксплуатационные группы
светильников
В данном помещении применяется I-3 группа светильников.
.2.