Краткие сведения об искусственном освещении рабочих мест

1.1 Основные световые величины и единицы их измерения

Световой поток (F) - мощность видимого светового излучения источника света в единицу времени, оцениваемого зрительным ощущением.

Единица светового потока - люмен (лм) равна потоку, излучаемому абсолютно черным телом с площадью 0,5305 мм² при температуре затвердевания платины (1773°С).

Величина светового потока зависит от световой отдачи светильников, которая составляет: 9-15 лм/Вт для ламп накаливания и 20-30 лм/Вт - для люминесцентных ламп.

Освещенность (Е) - поверхностная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине освещаемой поверхности. Единица освещенности - люкс (лк), (лк = лм/м²).

Сила света (I) - пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределено излучение. Единица силы света - кандела (кд), (кд = лм/стер.).

Яркость (В) - поверхностная плотность силы света, испускаемого в данном направлении единицей светящейся поверхности. Измеряется в нитах (нт), (нт = кд/см²) или в стильбах (сб), (сб = кд/м²). Безболезненно человек воспринимает яркость В≤7500 нт (0,75 сб).

Контраст объекта с фоном характеризуется отношением яркостей рассматриваемого объекта и фона:

К=(Вфона - Вобъекта): Вфона, (1)

где Вфона – яркость фона;

Вобъекта – яркость объекта.

Контраст объекта с фоном считается большим при К>0,5; средним при К=0,2…0,5; малым при К<0,2.

1.2 Искусственное освещение

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на:

а) рабочее (для освещения участков пространств, предназначенных для работы, движения транспорта и прохода людей);

б) аварийное (для продолжения работ при аварийном отключении рабочего освещения), не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территории предприятий;

в) эвакуационное (при числе эвакуирующихся более 50 человек), не менее 0,5 лк в помещении и не менее 0,2 лк на открытых территориях;

г) охранное или дежурное (в нерабочее время), не менее 0,5 лк.

Система освещения может быть общей и комбинированной, когда к общему освещение добавляется местное.

Общее освещение подразделяется на общее равномерное и общее локализованное, когда светильники размещены применительно к расположению оборудования.

Применение только местного освещения внутри зданий запрещается. Чтобы избежать больших контрастов между рабочим местом и окружающим пространством, доля общего освещения в комбинированном должна составлять не менее 10%:

B качестве источников искусственного освещения применяются в основном газоразрядные лампы и лампы накаливания.

В лампах накаливания свет получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. Лампы накаливания наиболее широко распространены в быту из-за своей простоты, надежности и удобства эксплуатации. На производстве, в учреждениях применяются меньше. В маркировке ламп накаливания буква В обозначает вакуумные лампы, Г – газонаполненные, К – лампы с криптоновым наполнением, Б – биспиральные лампы.

В газоразрядных лампах видимое излучение возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов или паров металлов, которыми заполняется колба лампы. Газоразрядные лампы получили наибольшее распространение на производстве, в организациях и учреждениях прежде всего из-за значительно большей светоотдачи и срока службы.

Газоразрядные лампы бывают: а) лампы низкого давления (ЛД, ЛХБ и др.);

б) дуговые ртутные (ДРЛ); в) металлогалогеновые (МГЛ); г)натриевые (ДНаТ); д) ксеноновые (ДКсТ).

Газоразрядные лампы имеют ряд преимуществ перед лампами накаливания:

а) большую световую отдачу (40-110 лм/Вт против 7-20 лм/Вт);

б) больший срок службы (8000-12000 ч против 3000-2500 ч);

в) возможность получения светового потока практически в любой части спектра путем подбора инертных газов и паров металла, в атмосфере которых происходит разряд.

Газоразрядные лампы имеют и недостатки. Это пульсация светового потока, которая искажает зрительное восприятие и отрицательно влияет на зрение. Может возникнуть стробоскопический эффект, то есть неправильное восприятие скорости движения предметов, вращающиеся части механизмов могут показаться неподвижными и стать причиной травматизма. Пульсации освещенности также вызывают быстрое утомление зрения и головную боль. Другие недостатки: длительность разгорания, зависимость их работоспособности от температуры окружающей среды, создание радиопомех.

1.3 Расчет искусственного освещения

Искусственная освещенность нормируется СНиП 23-05-95 по абсолютной величине (Е, лк) для производственных помещений в пределах 30...5000 лк в зависимости от характеристики зрительной работы и системы освещения, а для жилых, общественных и вспомогательных зданий в пределах 5...3000 лк в зависимости от функционального назначения помещения. Нормы освещенности общего искусственного освещения строительных площадок, участков работ и рабочих мест приведены в зависимости от вида работ в СНиП 23-05-95.

При проектировании искусственного освещения применяют три метода расчета: точечный, по коэффициенту использования светового потока и по удельной мощности.

1.3.1 Метод коэффициента использования светового потока является основным при расчете общего равномерного освещения, т.к. учитывается световой поток и от источника света и отраженной световой поток.

Необходимое количество светильников определяется по следующей формуле:

n= F: Fл, (2)

где F - общий световой поток в соответствии с нормами освещенности, лм;

Fл - световой поток одной лампы, принимаемый по светотехническому справочнику в зависимости от тока и мощности лампы, лм.

Общий световой поток в соответствии с нормами освещенности подсчитывают по формуле:

F = (Eн x S x k x Z): ηn, (3)

где Ен- нормативная освещенность, лк;

S - освещаемая площадь помещения, м²;

к – коэффициент запаса, учитывающий запыление светильника (1,3 - для ламп накаливания, 1,5 —для люминесцентных ламп и др.);

Z – коэффициент неравномерности освещения, отношение средней освещенности к минимальной (от 1,1 до 1,2), при освещении линиями светильников z =1,1, а по углам z=1,15...1,2;

η- коэффициент использования светового потока, равный отношению потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Определяется по индексу помещения i и коэффициентам отражения стен и потолка.

Индекс помещения определяется по выражению:

i = а х в: [h (а + в)], (4)

где а -длина помещения, м;

в – ширина помещения, м;

h- расчетная высота помещения, м.

Расчетная высота h определяется по формуле:

h = H – hc - hг, (5)

где Н - высота помещения, м;

hс – расстояние от светильника до потолка, м;

hг - высота до освещаемой горизонтальной поверхности от пола, м.

Зная характеристику помещения, тип лампы и светильника и их световой поток, можно рассчитать освещенность в помещении по формуле:

E = (F x η x n): (S x k x z). (6)

1.3.2 При точечном методе расчета, используемый при общем локализованном и местном освещении, отраженный световой поток не учитывается.

Световой поток лампы подсчитывают по формуле

Fл = 1000 Ен: (μ х ε), (7)

где Ен- нормативная освещенность, лк;

μ- коэффициент, учитывающий удаленность светильника (от 1,1 до 1,2);

ε- ровная освещенность (лк), принимаемая по графику пространственных изолюкс в зависимости от типа светильника.

При расчетах освещенности можно пользоваться готовыми альбомами изолюкс (изолюкса - это рабочая характеристика светильника или прожектора соответствующего типа на условной плоскости, перпендикулярной его оси, отнесенной к расстоянию в 1 м).

1.3.3 Метод расчета освещенности по удельной мощности наиболее прост, но и наименее точен. Количество светильников определяется по формуле:

n = (Pуд х S): Рл, (8)

где Руд - удельная мощность светильника, Вт/м²;

Рл — мощность лампы, устанавливаемой в светильнике, Вт;

S – освещаемая площадь помещения, м².

Руд - определяется или по таблице в зависимости от типа светильника, или по следующей формуле:

Руд = (0,16...0,25) х Ен х к, (9)

где Ен- нормативная освещенность, лк;

к – коэффициент запаса, учитывающий запыление светильника.

Для оптимального освещения важно исключить слепящее действие светильников и прожекторов, зависящее в основном от высоты подвески. Поэтому при расчете освещенности в помещениях наилучшую высоту подвески можно приближенно определить из выражения:

h = 0,4 √S, (10)

где S - освещаемая площадь помещения, м².

Минимальная допустимая высота расположения прожектора определяется по таблице в зависимости от мощности прожектора или по следующей формуле: H=0,058√I max, (11)

где I max - осевая сила света ламп по каталогу, кд.

Расстояние между центрами светильников можно определить по формуле:

L = h х m, (12)

где h – высота подвеса светильника, м;

m - соотношение расстояния между светильниками к высоте подвеса

(от 1,4 до 1,8 - оптимальное и от 1.2 до 2,5 предельно допустимое в зависимости от типа светильника).

Расстояние от крайних светильников до стены рекомендуется выбирать равным С= 0,3...0,5L, при этом 0,5 принимается при наличии у стен проходов.