Исследование эффективности и качества освещения
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное
учреждение высшего профессионального
образования
«Пермский национальный
исследовательский политехнический университет»
Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»
Лабораторная работа № 2
«Исследование эффективности и
качества освещения»
Выполнили: ст. гр. ЗОС-10
Валеева А., Сагизова Е.И.
Тен А.А., Хохрякова А.А.
Проверила: преподаватель
Плахова Л.В.
Пермь, 2014
Цель и задачи работы
Целью работы является изучение количественных и качественных
характеристик искусственного освещения, а так же оценка влияния источника света
и цветовой отделки интерьера помещения на освещенность и коэффициент
использования осветительной установки (η).
Задачи исследования:
1. Исследовать зависимость освещенности от цветовой отделки интерьера помещения
2. Исследовать зависимость светоотдачи от типа источника света
3. Исследовать зависимость коэффициента пульсации от типа источника
света
. Исследовать явление стробоскопического эффекта в зависимости от типа источника
света
Схема лабораторного стенда
Рис. 1. Внешний вид макета производственного помещения
Внешний вид макета производственного помещения представлен на рис. 1.
Макет имеет каркас 1 из алюминиевого профиля, пол 2, потолок 3, боковые стенки
4, заднюю стенку и переднюю стенку 5. На заднюю и боковые стенки внутри макета
помещения могут устанавливаться накладки темного цвета.
Передняя стенка 5 выполнена из прозрачного тонированного стекла.
В передней нижней части каркаса 1 предусмотрен проём для установки накладок
и измерительной головки 6 люксметра-пульсаметра 7 внутрь каркаса.
На полу 2 размещен вентилятор 8 для наблюдения стробоскопического эффекта
и охлаждения ламп в процессе работы.
На потолке 3 размещены 7 патронов, в которых установлены две лампы
накаливания 9, три люминесцентные лампы 10 типа КЛ9, галогенная лампа 11 и
люминесцентная лампа 12 типа СКЛЭН с высокочастотным преобразователем.
Вертикальная проекция ламп отмечена на полу 2 цифрами, соответствующими номерам
ламп на лицевой панели макета.
Рис. 2. Передняя панель управления и контроля
На передней панели каркаса расположены органы управления и контроля, в
том числе (рис. 2.):
лампа индикации включения напряжения сети;
переключатель для включения вентилятора;
ручка регулирования частоты вращения вентилятора;
переключатели (1 - 7) для включения ламп.
Рис. 3. Внешний вид люксметра-пульсаметра
Люксметр-пульсаметр является учебным прибором и позволяет измерять
освещенность, а также количественно оценивать качество освещения (пульсации
освещенности), создаваемого лампами накаливания и газоразрядными лампами
различных типов.
Внешний вид прибора представлен на рис. 3.
Прибор выполнен в настольном исполнении и состоит из двух частей: Блока 1
измерителя и измерительной головки - фотоэлемента 2.
Конструктивно фотоэлемент 2 выполнен в виде разборного корпуса, внутри
которого расположен светочувствительный элемент. Сверху на фотоэлемент могут
надеваться насадки 3, осуществляющие ослабление светового потока в 10, 100 и
1000 раз.
Фотоэлемент 2 с помощью кабеля соединен с блоком 1 измерителя. Блок 1
измерителя имеет корпус коробчатого типа, состоящий из двух частей: верхней, на
которой закреплена панель с измерительной головкой 4, кнопками 5 выбора режима
работы и 6 выбора диапазона измерения, и нижней, которая является дном прибора.
Под панелью расположена печатная плата с элементами схемы обработки
данных.
На боковой стенке блока 1 измерителя расположен разъем 7 для подключения
фотоэлемента 2, а на задней - держатель 8 сетевого предохранителя и сетевой
шнур с вилкой 9. На лицевой поверхности блока 1 расположен сетевой выключатель
10.
Переключение режима работы прибора (освещенность - коэффициент пульсаций)
осуществляется переключателем 5 (рис. 3).
Изменение предела измерения освещенности и коэффициента пульсаций
осуществляется переключателем 6 (рис. 3).
3адача 1
Исследовать
зависимость освещенности от цветовой отделки интерьера помещения.
Решение:
1. Устанавливаем на стенки макета производственного помещения панели
темного цвета.
2. Включаем люминесцентную лампу 9 Вт и замеряем освещенность с
помощью люксметра-пульсаметра в пяти точках макета: в углах и центре,
результаты заносим в таблицу 1.
. Аналогично проводим измерения для лампы накаливания, криптоновой
лампы накаливания и галогенной лампы.
. Определяем среднее значение освещенности Еср для люминесцентной
лампы 9 Вт по формуле:
,
где
- значение освещенности в углах и в центре макета
5. Аналогично определяем среднее значение освещенности Еср остальных
ламп, результаты заносим в таблицу 1.
6. По результатам измерений освещенности для варианта с темной и
светлой окраской стен вычисляем значение фактического светового потока Fфакт по формуле:
Fфакт
= Eср∙S
где S - площадь макета помещения, м2.
. Вычисляем коэффициент использования осветительной установки η для варианта с темной и светлой
окраской стен по формуле:
η = Fфакт/ Fламп
где Fламп - суммарный световой поток
(выбрали по номинальной мощности для каждого типа ламп по табл. 2).
8. Аналогично провели расчеты для остальных ламп и результаты занесли в
таблицу 1:
Таблица 1
№ ламп
|
Освещенность Е в точках
замера, лк
|
Eср, лк
|
Fфакт, лм
|
Η
|
|
1
|
2
|
3
|
5
|
|
|
|
1.Лампа накаливания
|
304,6
|
367,5
|
324,1
|
395,4
|
444,5
|
367,2
|
183,6
|
0,306
|
3.Лампа люминесцентная КЛ9
|
286,3
|
247,6
|
272,6
|
402,1
|
366,0
|
314,9
|
157,5
|
0,263
|
5.Лампа накаливания
криптоновая
|
562,1
|
645,3
|
642,2
|
665,0
|
670,0
|
636,9
|
318,5
|
0,436
|
7.Лампа галогенная
|
502,0
|
476,3
|
478,6
|
493,4
|
5246,6
|
7196,9
|
3598,4
|
71,968
|
Таблица 2
Тип ламп
|
Номинальная мощность, Вт
|
Номин. световой поток, лм
|
Лампа накаливания
|
60
|
730
|
Лампа накаливания криптоновая
|
60
|
800
|
Лампа люминесцентная КЛ9
|
9
|
600 (465)*
|
Лампа галогенная
|
50
|
850
|
*После минимальной
продолжительности горения (2000 часов) Вывод: При светлой окраске стен
освещенность Е большая, самая большая освещенность у лампы галогенной в точке
5.
|
адача 2
Исследовать зависимость светоотдачи от типа источника света.
Решение:
. Включаем люминесцентную лампу 9 Вт и замеряем освещенность с помощью
люксметра-пульсаметра, располагая корпус фотоэлемента на полу макета
непосредственно под лампой.
2. Аналогично проводим измерения лампы накаливания, криптоновой
лампы накаливания и галогенной лампы.
. Рассчитаем светоотдачу люминесцентной лампы 9 Вт по формуле:
, лм/Вт
где 3,1 - пересчётный коэффициент;
Е - освещенность, создаваемая данной лампой, лк;- высота подвеса лампы
над поверхностью, м
Р - мощность лампы, Вт.
4. Аналогично определяем светоотдачу всех остальных ламп, результаты
заносим в таблицу 3
Таблица 3
Исследование светоотдачи ламп
Определяемая величина
|
Номер включаемой лампы
|
|
1
|
5
|
7
|
|
Мощность лампы, Вт
|
|
9
|
9
|
60
|
50
|
Освещенность E,
лк
|
427,3
|
337,8
|
868,0
|
5461,9
|
Светоотдача, СО лм/Вт
|
36,8
|
29,1
|
11,2
|
84,6
|
Вывод: у галогенной лампы на 50 Вт светоотдача СО=5461,9лм/Вт, которая
почти в 3 раза больше светоотдачи ламп накаливания.
искусственный освещение
интерьер помещение
Задача 3
Исследование пульсации светового потока
. С помощью люксметра-пульсаметра измерить коэффициент пульсации
светового потока при включении одной лампы накаливания, а затем - при включении
одной люминесцентной лампы типа КЛ9. Сравнить полученные значения. Для этого
установить корпус фотоэлемента 2 на поверхность непосредственно под лампой, где
измеряется коэффициент пульсации, и произвести замеры, выбирая режим работы Кп
и соответствующий диапазон измерения. Значения коэффициента пульсации (в %) при
этом равны непосредственно показаниям головки 4.
2. Измерить и сравнить между собой коэффициенты пульсации светового
потока при включении одной люминесцентной лампы, затем - двух и наконец, при
включении трех люминесцентных ламп типа КЛ9. (Следует учесть, что
люминесцентные лампы включены в три различные фазы трехфазной сети, поэтому
измерительную головку люксметра-пульсаметра необходимо располагать в
геометрическом центре системы включенных ламп). Результаты занести в таблицу 4.
Таблица 4
Исследование пульсации светового потока
Определяемая величина
|
Номера ламп
|
|
1
|
1+2
|
1+2+3
|
5
|
Коэффициент пульсации Кп, %
|
38,0
|
24,0
|
16,8
|
14,4
|
Вывод: Произошло уменьшение коэффициента пульсации Кп при одновременном включении
5-ти ламп в разные фазы трехфазной электрической сети. Это произошло в
результате того, что за счет сдвига фаз на 1/3 периода провалы в световом
потоке каждой из ламп компенсируются световыми потоками двух других ламп, так
что пульсации суммарного светового потока существенно уменьшаются.
Задача 4
Исследовать явление стробоскопического эффекта в зависимости от типа источника света
1. Включаем люминесцентную лампу на 9 Вт в центре установки и вентилятор.
2. Вращая ручку «Частота», подбираем такую частоту вращения лопастей
вентилятора, при которой возникает стробоскопический эффект (лопасти кажутся
неподвижными).
. Выключаем люминесцентную лампу и включаем лампу накаливания
. Делаем вывод
При включении лампы накаливания стробоскопический эффект исчез.
Вывод: при совпадении частот вспышек светового потока и вращения диска fвсп = f вращ , возник стробоскопический эффект.
Для снижения пульсации освещенности, с целью уменьшения
стробоскопического эффекта нужно применять лампы накаливания.