Освещение производственных помещений

Общие сведения

Производственное освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К основным количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициент отражения.

Качественные показатели систем производственного освещения являются комплексными и определяют условия зрительной работы. Речь идет прежде всего о виде освещения и спектральном составе света, которые тесно связаны с ролью света в психофизиологическом воздействии на человека и наряду с другими компонентами труда – с производственной эстетикой.

Производственное освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения работающего резких теней. Наличие резких теней искажает размеры и формы объектов различения и тем самым повышает утомляемость, снижает производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травме.

Производственное освещение нормируется количественными и качественными показателями, в зависимости от характера зрительной работы, вида освещения, фона и контраста объекта различения с фоном.

При организации производственного освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах. Перевод взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения и соответственно к снижению производительности труда. Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и оборудования способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения работающего.

Производственное освещение бывает нескольких видов. По источнику света различают: а) естественное освещение (солнечный и диффузный свет небосвода); б) искусственное (электрические лампы); в) совмещенное – сочетание естественного и искусственного освещения. По конструкции источника света естественное освещение делится на боковое, верхнее, комбинированное; искусственное – на общее, местное, комбинированное. По назначению освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное (эвакуационное, охранное и сигнальное).

Рабочее освещение предназначено для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение предназначено для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Для аварийного освещения используются лампы накаливания с автономным питанием.

Эвакуационное освещение следует предусматривать:

- в местах, опасных для прохода людей;

- в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей, при числе эвакуирующихся более 50 чел.;

- в лестничных клетках жилых зданий высотой 6 этажей и более;

- в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения связан с опасностью травматизма;

- в зданиях промышленных предприятий, где могут одновременно находиться более 100 чел;

- в производственных помещениях без естественного света.

Охранное освещение (при отсутствии специальных технических средств охраны) должно предусматриваться вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время.

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

 

Методические указания

Яркость поверхности в канделах (кд) определяется по следующей формуле:

, кд/м² (2.1)

где I – сила света, кд; S – площадь поверхности, м²; j – угол между направлением светового потока по отношению к по­верхности, град.

Яркость пламени свечи составляет 5000 кд/м².

Коэффициент отраже­ния светового потока определяется отношением отраженного светового по­тока к падающему

(2.2)

При r > 0,4 фон считается светлым; 0,2 < r < 0,4 - средним и r < 0,2 - темным.

Освещенность рабочей поверхности определяется отношением падающе­го светового потока F люмен (лм) к площади поверхности S (м²):

, (лк). (2.3)

Контраст объекта с фоном определяется по формуле

(2.4)

где L_о – яркость объекта различения, кд/м²; L_ф – яркость фона, кд/м².

Контраст считается большим при К > 0,5, средним при 0,2 < K < 0,5 и малым K < 0,2.

К качественным показателям относится коэффициент пульсации светового потока, который определяется по формуле

, % (2.5)

Расчет общего равномерного искусственного освещения методом све­тового потока состоит в определении необходимого числа светильников для создания требуемой освещенности. Задавшись типом светильника, по справочным данным определяют создаваемый им световой поток и коэффици­ент использования. Число светильников определяют по формуле

, шт., (2.6)

где Z – коэффициент неравномерности освещения (отношение средней к минимальной освещенности), принимается 1,2; n – число ламп в светильнике; F – световой поток светильника, лм; h – коэффициент использования светового потока; К_з – коэффициент запаса, принимается равным 1,3; Е – нормируемая освещенность, лк; S – освещаемая поверхность, м².

Расстояние между рядами светильников определяется как

(2.7)

где λ - Интегральный критерий оптимальности расположения светильников, уменьшение которого удорожает устройство и обслуживание освещения, а чрезмерное увеличение ведёт к резкой неравномерности освещённости, λ=1,5 для светильников ПВЛ; H-высота подвеса светильника.

Делением общего числа светильников N на количество рядов опреде­ляется число светильников в каждом ряду, а так как длина светильника известна и равна 1,2 м, то можно найти полную длину всех светильников ряда. Если полученная длина близка к длине помещения, ряд получается сплошным, если меньше длины помещения, ряд выполняют с разрывами, а если больше - увеличивают число рядов или каждый ряд выполняют из сдвоенных или строенных светильников.

Мощность осветительной установки по методу удельной мощности оп­ределяется по следующей формуле:

, кВт, (2.8)

где Е – нормируемая освещенность, лк; Е_ср – средняя условная освещенность, лк, в контрольной точке, определяется по графикам пространственных изолюкс, при равномерном размещении осветительных приборов общего освещения, при расходе элект­роэнергии 1 Вт/м²; К_з – коэффициент запаса; S – площадь освещаемой поверхности.

Необходимое число ламп выбранной мощности определяется по формуле:

, шт (2.9)

где W – мощность осветительной установки; W_л – мощность одной лампы.

Точечный метод применяют для расчета локализованного и комбинированного освещения, освещения наклонных и вертикальных плоскостей.

При расчете точечным методом значение освещенности в расчетной точке находят суммированием освещенностей, создаваемых в этой точке каждым из источников света

, причем (2.10)

где I_a – сила света i-го источника в направлении на расчетную точку для данного типа светильника при установке в нем лампы со световым потоком F = 1000 лм, определяется по кривой силы света (КСС); Н – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью; a – угол между направлением на расчетную точку и нормалью к рабочей поверхности; К_з – коэффициент запаса.

Если полученное значение освещенности в расчетной точке не соответствует требуемому, то пропорционально требуемой освещенности увеличивают или уменьшают значение F и по полученному значению светового потока подбирают соответствующую лампу. Если лампа найденной мощности не может быть установлена в светильнике, то необходимо либо изменить тип светильника, либо их расстановку и высоту подвеса.

Условия задач

Задача 6 Определить коэффициент отражения r и среднюю освещен­ность Е (лк) стены площадью S (м²); дать оценку фона (светлый, сред­ний, темный). Световой поток F (лм) отражается - F_отр (лм).

 

Пара метры

Варианты исходных данных

S, м^2

F, лм

Fотр, лм

Пара метры

Варианты исходных данных

S, м^2

F, лм

Fотр, лм

Задача 7 Найдите минимальное и максимальное значение освещенности рабочей поверхности, если коэффициент пульсаций освещенности равен К_п (%), а среднее значение освещенности Е_ср (лк).

 

Пара метры

Варианты исходных данных

Кп %

Еср, лк

Пара метры

Варианты исходных данных

Кп, %

Еср, лк

Задача 8. В производственном помещении площадью S (м²), со сред­ним выделением пыли, минимальная освещенность по нормам составляет Е (лк). Освещение осуществляется светильникам прямого света. Напряжение сети 220 (В). Мощность применяемых ламп W_л (Вт). Определить мощность осветительной установки W (Вт) и число ламп N, необходимое для создания общего равномерного освещения. Расчет произвести методом определения удельной мощности. Е_ср принять равным 4,15 лк, коэффициент запаса К_з указан в исходных данных.

 

Пара метры	Варианты исходных данных
S, м^2
E, лк
Wл, Вт
K з	1,1	1,2	1,4	1,5	1,2	1,4	1,2	1,3	1,1	1,4	1,2	1,3	1,1	1,4	1,2
Пара метры	Варианты исходных данных
S, м^2
E, лк
Wл, Вт
K з	1,3	1,1	1,4	1,2	1,3	1,1	1,4	1,2	1,3	1,5	1,4	1,2	1,3	1,1	1,4

 

Задача 9. Найдите освещенность Е (лк) горизонтальной рабочей поверхности, которая создается двумя светильниками, подвешенными на высоте Н (м) от уровня пола так, что свет от них падает на поверхность под углом a к нормали, если известно, что сила света, испускаемого каждым из светильников в этом направлении, I (кд). Коэффициент запаса К_з =1,3. Высота рабочей поверхности – 0,8 м.

 

Пара метры	Варианты исходных данных
I, кд
Н, м	2,8		3,5	4,0	3,2	2,5	3,8	4,2	2,7	3,7	3,5	4,2	3,0	2,8	4,2
a, град
Пара метры	Варианты исходных данных
I, кд
Н, м	4,0	3,5	2,5	3,7	4,5	2,8	2,5	3,1	4,0	3,2	4,2	3,6	3,4	3,0	3,5
a, град

Задача 10. Рассчитать общее искусственное освещение (определить количество светильников) для помеще­ния, размерами L´В. используя метод светового потока. Помеще­ние характеризуется незначительными пылевыделениями. Норма освещеннос­ти для работ, выполняемых в помещении Е (лк). Для освещения использу­ются газоразрядные люминесцентные лампы ЛБ, мощностью 40 Вт, в све­тильниках ПВЛМ-2 с двумя лампами, создающими световой поток F =3980 лм, с коэффициентом использования светового потока равным h = 0,85. Опреде­лить число светильников в каждом ряду и полную длину всех светильников ряда, приняв минимальное число рядов светильников. Длина светильника l = 1,2 м. Расстояние между светильниками в ряду 0,3 м.

 

Пара метры

Варианты исходных данных

Е, лк

L, м

B, м

Пара метры

Варианты исходных данных

Е, лк

L, м

B, м

 

Контрольные вопросы

1. Каково социально-гигиеническое значение рационального освещения помещения?

2. Назовите виды производственного освещения.

3. Назовите единицы измерения уровня освещенности и коэффициента пульсации.

4. Какие требования предъявляются к естественному и искусственному освещению в компьютерном классе?

5. Определение какого параметра является основной задачей расчета освещения при использовании искусственного света?

6. Раскройте понятия: световой поток, сила света, освещенность, яркость.

7. Раскройте понятия: общее и комбинированное освещение. Приведите примеры.

8. Лампы накаливания и газоразрядные лампы; положительные и отрицательные стороны.

9. Пульсации освещенности и причины стробоскопического эффекта.

10. Что такое коэффициент пульсации? Как осуществляется измерение коэффициента пульсации? Способы снижения коэффициента пульсации.

11. Определение какого параметра является основной задачей расчета освещения при использовании естественного света?

БОРЬБА С ШУМОМ И ВИБРАЦИЕЙ

Общие сведения

Вибрация относится к вредным факторам, обладающим высокой биологической активностью. Воздействие вибрации на человека может приводить с одной стороны к снижению производительности труда и качества работы, а с другой стороны к возникновению заболеваний (среди профессиональных заболеваний вибрационная патология стоит на втором месте после пылевой).

Выделяют следующие способы снижения виброскорости (виброзащиты).

Снижение виброактивности источника вибрации, как правило, является очень специфическим делом, зависящим от особенностей его работы. Общим подходом к решению этой задачи является уменьшение энергии возмущающих сил за счет уменьшения частоты вращения или размеров вращающихся масс и соответственно линейных скоростей. Эффективным средством снижения виброактивности источника, является замена металлических деталей на пластмассовые, обладающие большим внутренним трением. Для снижения вибрации машин, совершающих возвратно-поступательное движение, большое значение имеет сокращение допусков для уменьшения зазоров в соединениях.

Вибродемпфирование – метод виброзащиты, при котором снижении вибрации происходит за счет рассеяния энергии механических колебаний в результате необратимого преобразования ее в тепловую при возникающих в материале конструкции деформациях.

Используется несколько методов демпфирования конструкций:

- изготовление деталей из материалов, обладающих большим коэффициентом потерь: чугун, сплавы меди и марганца, некоторые виды пластмасс;

- нанесение на конструкцию вибродемпфирующих покрытий (ВДП);

- использование вибродемпфирующих засыпок из сухого песка, чугунной дроби, а также жидкостных прослоек.

Виброизоляция – метод виброзащиты, заключающийся в ослаблении связи между источником и объектом, путем размещения между ними виброизолирующего устройства (виброизолятора). Наиболее распространенным материалом, используемым для виброизоляторов, является резина. Широко используют резинометаллические сварные виброизоляторы, у которых упругий резиновый элемент привулканизирован к металлическим деталям. В практике виброзащиты нашли также применение и цельнометаллические виброизоляторы, в которых используется стальная пружина в сочетании с опорно - демфирующим элементом из металлорезины.

Динамическое виброгашение – это метод виброзащиты, заключающийся в присоединении к объекту виброзащиты дополнительных устройств с целью изменения характера его колебаний. Если рассмотреть различные виды колебаний: продольных, крутильных, изгибных и т.д., то к любому из них применимо динамическое гашение.

Вибрационная защита с помощью пассивных систем оказывается малоэффективной при возбуждении в области низких частот, а, также при действии вибрации с широким спектром. В этих случаях все большее применение находят управляемые системы виброзащиты, получившие название активных. Активное виброгашение сводится к компенсации дополнительным источником энергии сил, вызывающих вибрацию защищаемого объекта.

Методы и средства защиты от шума подразделяются на коллективные и индивидуальные. Предпочтение следует отдавать первым из них. К методам и средствам коллективной защиты от шума относятся снижение шума в источнике, звукоизоляция, звукопоглощение и глушители шума.

Снижение шума в источнике – проводится двумя путями: уменьшение энергии возмущающих воздействий в источнике и ослаблением его звукоизлучающей способности. В первом случае речь идет об изменении рабочих характеристик машины, уменьшении частоты вращения и скорости перемещения подвижных узлов, уменьшении зазоров, повышении точности изготовления деталей и т.д. Во втором случае подразумевается использование специальных звукопоглощающих покрытий или глушителей, ослабляющих излучение источников шума.

Звукоизоляция и звукопоглощение в основном реализуют для защиты от воздушного шума в помещениях. Типичные способы защиты включают применение звукопоглощающих ограждений, экранов, облицовок и перегородок.

Для достижения высокой эффективности звукоизолирующие экраны должны располагаться как можно ближе к источнику шума. На практике это условие часто не выполняется. В лучшем случае экраны обеспечивают снижение шума на 20 дБ, обычное снижение составляет 10 – 15 дБ. При использовании экранов в помещениях, где звук многократно отражается от всех внутренних поверхностей, достичь высокой эффективности экрана нельзя. Эффективнее их использовать в открытом пространстве. Для повышения эффективности их облицовывают звукопоглощающим материалом.

Поскольку интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука, то в случае невозможности уменьшения прямого звука, уменьшают энергию отраженных волн. Этого можно достичь, увеличив эквивалентную площадь звукопоглощения помещения путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок. А также установки в помещениях штучных звукопоглотителей. Это мероприятие называется акустической обработкой помещения. В настоящее время для акустической обработки применяют такие материалы, как ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральная вата, древесноволокнистые и минеральные плиты.

 

Методические указания

Допустимый уровень звукового давления на постоянных рабочих мест­ах на среднегеометрических частотах октавных полос составляет:

Таблица 3.1