Расчет и проектирование производственного освещения

Содержание.

 

Введение………………………………………………………………………………….2

1. Основные световые  величины и параметры, определяющие  зрительные условия работы………………………………………………………………………………..…3-4

2. Системы и виды производственного освещения…………………………………4-6

3. Основные  требования к производственному освещению………………………..6-8

4. Естественное освещение.  Нормирование и расчет ………………………..……8-10

5. Искусственное освещение. Нормирование  и расчет. ………………………….11-15

Заключение………………………………………………………………………….…16 

                                                 

Список литературы……………………………………………………………...…….17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Электрическое освещение в жизни человека играет огромную роль. Значимость его определяется тем, что при правильном выполнении осветительных установок (ОУ), электрическое освещение (ЭО) способствует повышению производительности труда, улучшению качества выпускаемой продукции, уменьшению количества аварий и случаев травматизма, снижает утомляемость рабочих; обеспечивает значительную работоспособность и создает нормальные эстетическое, физиологическое и психологическое воздействия на человека.

Правильность  проектирования ОУ регламентируется множеством руководящей и нормативной документацией [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и др.].

Комплексным критерием, оценивающим эффективность осветительной установки, являются годовые приведенные затраты, учитывающие первоначальные затраты и эксплуатационные расходы, а также расход электроэнергии, который часто рассматривается как самостоятельный показатель.

В связи с  тем, что расход электроэнергии на освещение значителен и составляет 11 … 14 % от всей потребляемой электроэнергии в стране. А экономия энергетических ресурсов является актуальной проблемой. Применение энергоэффективных, обеспечивающих минимальные расходы электроэнергии, ОУ является важнейшей задачей.

Целью проектирования осветительной установки является создание такой световой среды, которая  бы обеспечивала светотехническую эффективность  освещения с учетом требований физиологии зрения, гигиены труда, техники безопасности при минимальных расходах электроэнергии и затратах материальных и трудовых ресурсов на приобретение, монтаж и эксплуатацию ОУ.

Эти цели достижимы  путем выполнения многовариантных  расчетов освещения и выбора наиболее экономичного с учетом требований действующих  нормативных материалов на проектирование, монтаж и эксплуатацию ОУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные  световые величины и параметры,  определяющие зрительные условия  работы.

К количественным показателям  производственного освещения относятся:

• лучистый поток,
• световой поток,
• сила света,
• яркость,
• освещенность.

Лучистый поток (Ф) - общая мощность электромагнитного излучения оптическом диапазоне длин волн. Единицей измерения служит /Вт/.

Испытываемое человеком  зрительное ощущение при попадании  лучистого потока на сетчатку глаза зависит не только от мощности излучения, но также и от длины волны. Излучение разных длин волн вызывают различное цветовое ощущение по цвету и интенсивности.

Световой поток (F) - мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению, которое она производит на человеческий глаз. Единица измерения (ЛМ).

Сила света (I)- пространственная плотность светового потока

телесный угол (cр)- в стерадианах.

Единицей измерения  является кандела (КД), которая является основной световой величиной, на которую  существует государственный световой стандарт. Кандела - сила света с площади платиновой пластины равной 1/600000 м² при температуре затвердевания платины (2042 К) и давлении 101325 Па.

Освещенность (Е)- плотность светового потока на освещенной поверхности

где S - площадь поверхности. За единицу измерения принят люкс (ЛК).

Яркость поверхности (L)- отношение силы света dF излучаемого элемента поверхности dS под углом к проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную лучу зрения.

Блесткость - чрезмерная яркость - причина утомления и снижения работоспособности.

Характер зрительной работы определяется совокупностью таких параметров, как размер объекта различения, фон, контраст объекта с фоном.

Объект различения - наименьший размер рассматриваемого предмета, отдельная его часть, который необходимо различить в процессе работы (например, при работе с приборами - толщина линии градуировки шкалы; при чертежных работах - толщина самой тонкой линии на чертеже).

Фон - поверхность, непосредственно прилегающая к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отражения, под которым понимается способность поверхности отражать падающий на нее световой поток.

В зависимости от величины коэффициента отражения фон может  быть:

• светлым (р > 0,4);
• средним (р = 0,2 т 0,4);
• темным (р < 0,2').

Контраст объекта различения с фоном определяется из выражения

где В_ф, В_о - яркость фона и объекта различения соответственно.

Контраст может быть:

• большим (К > 0,5);
• средним (К = 0,2 ^ 0,5);
• малым (К < 0,2).

 

2. Системы и виды производственного освещения.

При освещении  производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющемся в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.

Конструктивно естественное освещение подразделяют на боковое (одно- и двухстороннее), осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее - через аэрационные и зенитные фонари, проемы в кровле и перекрытиях; комбинированное - сочетание верхнего и бокового освещения.

Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов - общее и комбинированное. Систему общего освещения применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные, гальванические цехи), а также в административных, конторских и складских помещениях. Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).

При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных, контрольных) в местах, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность производственного травматизма.

По функциональному  назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.

Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.

Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т.д. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять 5% нормируемой освещенности рабочего освещения, но не менее 2 лк.

Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключении рабочего освещения; организуется в местах, опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работают более 50 чел. Минимальная освещенность на полу основных проходов и на ступеньках при эвакуационном освещении должна быть не менее 0,5лк, на открытых территориях - не менее 0,2лк.

Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Наименьшая освещенность в ночное время 0,5лк.

Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации.

Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений.

Бактерицидное облучение ("освещение") создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания. Наибольшей бактерицидной способностью обладают ультрафиолетовые лучи с λ = 0,254...0,257мкм.

Эритемное облучение создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения). Максимальное эритемное воздействие оказывают электромагнитные лучи сλ = 0,297мкм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.

 

3. Основные требования к производственному освещению.

Каждое производственное помещение имеет определенное назначение, поэтому устраиваемое в нем освещение  должно учитывать характер возникающих зрительных задач.

1. Освещенность на рабочем месте  должна соответствовать зрительному  характеру работ/характеристике  фона и контраста объекта с  фоном. Согласно нормам (СНиП 23-05-95), все виды работ условно разбиты  на 8 зрительных разрядов в зависимости от размера наименьшего различимого объекта:

1 "а" < 0.15 мм

2 "а"= 0.15...0.3 мм

3 "а" = 0.3...0.5 мм и т.д. до 8-го  разряда и 4 разряда (а, б,  в, г) в зависимости от сочетания  фона и контраста.

Увеличение освещенности повышает яркость объектов, что улучшает их видимость и сказывается на росте производительности труда. Однако имеется предел, при котором дальнейшее увеличение освещенности не дает эффекта, поэтому необходимо улучшать качественные характеристики освещения.

2. Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочем месте и в пределах окружающего пространства. Предпочтительнее использовать комбинированную систему естественного освещения или общее искусственное освещение. Светлая окраска потолка, стен и производственного оборудования способствует выполнению данного требования .

3. На рабочем месте должны  отсутствовать резкие тени. Особенно  недопустимы движущиеся тени, способствующие  увеличению травматизма.

4. В поле зрения должна отсутствовать  прямая и отраженная блесткость (приводящая к ослеплению зрения).

Показатель ослепленности (Р) - критерий оценки слепящего действия осветительной  установки, характеризующий снижение видимости при наличии  ярких источников света в поле зрения, где V₁ и V₂ - видимость соответственно при экранированных и открытых источниках света в поле зрения работающих.

Видимость (V)- определяется числом пороговых  контрастов в действительном контрасте объекта с фоном К_действ, характеризует способность глаза воспринимать объект. V = К/Кпор

5. Величина освещенности должна  быть постоянной во времени  и равномерна по площади (Е(T) = const, E(S) = const). Коэффициент пульсации  освещенности (K_n) - критерий оценки глубины колебаний светового потока газоразрядных ламп при питании с переменным током 50 Гц.

6. Следует выбрать оптимальную  направленность светового потока, что позволяет, в одних случаях,  рассмотреть внутренние поверхности  деталей, в других - различить рельефность элементов рабочей поверхности. Оптимальный угол падения лучей = 60° к нормали поверхности, при этом видимый контраст объекта, с фоном максимален.

7. Следует рационально выбрать  тип источника света (ламп) по  спектральному составу для обеспечения правильной цветопередачи.

8. Все элементы осветительных  установок - светильники, электро проводники, групповые щитки, трансформаторы и т.п. должны быть электро безопасными, а также не должны быть причиной возникновения пожара и взрыва.

9. Осветительная установка должна быть проста, надежна и удобна в эксплуатации.

4. Естественное освещение. Нормирование и расчет.  
Источник естественного (дневного) освещения – солнечная радиация, т. е. поток лучистой энергии солнца, доходящей до земной поверхности в виде прямого и рассеянного света. Естественное освещение является наиболее гигиеничным и предусматривается, как правило, для помещений, в которых постоянно пребывают люди. Если по условиям зрительной работы оно оказывается недостаточным, то используют совмещенное освещение.  
Естественное освещение помещений подразделяется на:  
-   боковое (через световые проемы в наружных стенах),  
-   верхнее (через фонари, световые проемы в покрытии, а также через проемы в стенах перепада высот здания),  
-   комбинированное – сочетание верхнего и бокового освещения.  
Систему естественного освещения выбирают с учетом следующих факторов:  
-    назначения и принятого архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения зданий;  
-    требований к естественному освещению помещений, вытекающих из особенностей технологической и зрительной работы;  
-    климатических и светоклиматических особенностей места строительства здании;  
-    экономичности естественного освещения.  
В зависимости от географической широты, времени года, часа дня и состояния погоды уровень естественного освещения может резко изменяться за очень короткий промежуток времени в довольно широких пределах. Поэтому основной величиной для расчета и нормирования естественного освещения внутри помещений принят коэффициент естественной освещенности (КЕО) — отношение (в процентах освещенности) в данной точке помещения Евн к наблюдаемой одновременно освещенности под открытым небом Eнар.