Исследование характеристик промышленного освещения

 

Цель работы

1 Изучить основные характеристики освещения производственных помещений, принципы его нормирования и расчета.

2 Освоить методику замера освещенности люксметром. Исследовать характеристики естественного и искусственного освещения и их изменение в зависимости от загрязнения светильников и стен помещения.

 

Общие сведения

Организация рационального освещения производственных помещений и рабочих мест является одной из задач охраны труда. Рациональное освещение улучшает условия труда, повышает безопасность работы, способствует повышению производительности труда и улучшению качества продукции. Недостаточность освещения или неправильная установка источника света могут быть причиной несчастных случаев.

Производственное освещение характеризируется светотехническими показателями, в частности световым потоком, освещенностью, коэффициентом отражения.

Световой поток F определяется как мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению (зрительный анализатор). За единицу светового потока принимается люмен (лм).

Освещенность E - это плотность светового потока на освещаемой поверхности:

E = F / S, (15)

где S - площадь поверхности, на которую падает световой поток, м².

За единицу освещенности принят люкс (лк).

Естественное освещение производственных помещений характеризуется коэффициентом естественной освещенности, %, который определяется как отношение

е = (E_ВН / E_Н) 100, (16)

где E_ВН - освещенность в исследуемой точке внутри помещения, лк;

E_Н - наружная освещенность в горизонтальной плоскости, лк.

Коэффициент отражения r характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток, т.е. отношение отраженного светового потока F_отр к падающему F_пад :

r = F_ОТР / F_ПАД = E_ОТР / E_ПАД. (17)

По известному коэффициенту отражения r можно определить коэффициент поглощения светового потока a освещаемой поверхности, так как

a = 1 - r. (18)

Коэффициенты отражения и поглощения светового потока зависят от цвета и фактуры освещаемой поверхности (табл. 9).

 

Таблица 9 - Коэффициенты отражения и поглощения светового потока различными материалами

Материал	Коэффициент
отражения	поглощения
Белая краска	0,7...0,9	0,20
Желтая краска	0,40	0,60
Черное сукно	0,02	0,98
Молочное стекло	0,45	0,15
Оконное стекло	0,08	0,02

Различают искусственное, естественное и совмещенное освещение помещений. Использовать в качестве рабочих помещения, в которых отсутствует естественное освещение, разрешается только в особых случаях, когда это диктуется особенностями производства. В зависимости от конструкции здания естественное освещение бывает боковое (свет падает на рабочую поверхность сбоку, с одной или с двух сторон, через световые оконные проемы), верхнее (через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях) и комбинированное (верхнее + боковое).

Искусственное освещение производственных помещений подразделяется на рабочее, аварийное и специальное (охранное, дежурное, эритемное, бактерицидное). Аварийное освещение может быть для продолжения работ (непрерывные производства) и для эвакуации.

Различают рабочее освещение общее, местное и комбинированное (общее + местное). В общем освещении необходимая для выполнения работ освещенность создается на всей территории рабочей зоны, в комбинированном - общее освещение обеспечивает только отсутствие резких яркостных перепадов на территории рабочей зоны, а необходимая для выполнения работ освещенность создается с помощью местных светильников непосредственно на рабочем месте. Применение одного местного освещения в производственных помещениях не допускается, а в домашних условиях не рекомендуется, т.к. приводит к быстрому утомлению глаз.

Нормирование освещения осуществляется согласно СНиП II-4-79 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования". Нормы на естественное освещение учитывают напряженность зрительной работы, которая оценивается по размеру минимального объекта различения, и систему освещения (боковое, верхнее, комбинированное). При боковом освещении нормируется минимальное, а в остальных случаях - среднее значение коэффициента естественной освещенности.

Коэффициент естественной освещенности, определяется в зависимости от разряда зрительной работы и от системы освещения (табл. 10).

Нормирование искусственного освещения на рабочих местах осуществляют освещенностью в люксах в зависимости от напряженности зрительной работы, контраста объекта и фона, яркости фона, типа источника света (люминесцентные или накаливания), системы освещения (общее или комбинированное).

 

Таблица 10 - Значения коэффициента естественной освещенности

 

Характеристика зрительной работы	Наименьший размер объекта различения, мм	Коэффициент естественной освещенности, %
Верхнее и комбинированное освещение	Боковое освещение
Наивысшей точности	< 0,15		3,5
Очень высокой точности	0,15…0,3		2,5
Высокая точность	0,3…0,5
Средняя точность	0,5…1,0		1,5
Малая точность	1…5
Очень малая точность	>5		0,5

 

В связи со сложностью выбора нормируемой освещенности по СНиПу часто используют ведомственные рекомендации, например, в табл. 11.

 

Таблица 11 – Нормируемая освещенность при общем равномерном освещении и коэффициент запаса

Наименование участка	Освещенность, лк	Коэффициент запаса
Ковочное отделение		1,5
Цех металлопокрытий		1,4
Механический цех		1,3
Малярное отделение		1,6
Сварочный цех		1,6

 

Для газоразрядных ламп значения норм освещенности выше, чем для ламп накаливания (из-за большей светоотдачи газоразрядных ламп). Система комбинированного освещения, как более эффективная, имеет нормы освещенности выше, чем система общего освещения. Для исключения частой переадаптации зрения из-за неравномерной освещенности в помещении при системе комбинированного освещения необходимо, чтобы светильники общего освещения создавали не менее 10% нормированной освещенности.

При расчете системы искусственного общего равномерного освещения для горизонтальной рабочей поверхности основным является метод светового потока. Расчет системы освещения начинается с выбора типа светильника, исходя из высоты производственного помещения и технологических особенностей.

Светильники «Глубокоизлучатель» и светильники с ртутными лампами большой мощности "Диффузный" применяют в помещениях высотой не менее 7-10 м. Светильники «Универсаль» используются в помещениях высотой 3-6 м. Светильники с люминесцентными лампами, а также светильники типа "Люцетта" используются для освещения конструкторских помещений, производственных помещений со светлой окраской, малым выделением пыли и высотой подвеса 4-5 м. Светильники "Универсаль", "Люцетта", "Глубокоизлучатель" типа Гэ и Гс используются только для ламп накаливания.

После выбора типа светильника необходимо определить схему расположения светильников и исходя из схемы рассчитать их количество. Наиболее часто используют схемы квадратного и прямоугольного размещения светильников. Расстояние между светильниками L (в метрах) можно определить, используя данные таблицы 12, где приводятся оптимальные отношения L к высоте подвеса светильника Н _р.м над рабочей плоскостью.

На основе принятой схемы размещения светильников и расстояния между ними (рядами светильников) при известной площади производственного помещения достаточно просто определяется требуемое количество светильников n.

 

Таблица 12 - Оптимальные относительные расстояния между светильниками

 

Тип светильника	Относительное расстояние L / Нр.м
при многорядном расположении	при однорядном расположении
Глубокоизлучатель	0,8-1,4	0,8-1,4
Универсаль	1,2-2,0	1,0-1,8
Люцетта	1.4-1,8	1,3-1,8
Светильники с ДРЛ	0,7-1,4	-

 

Световой поток F_л, лм, лампы (или группы ламп) рассчитывают по формуле

F_л = 100 Е_Н S K Z / (n h), (19)

где Е_Н - нормированная минимальная освещенность (см. табл. 11);

S - площадь освещаемого помещения, м²;

K - коэффициент запаса (см. табл. 11);

Z - коэффициент минимальной освещенности, равный отношению средней освещенности к минимальной: для ламп накаливания и ДРЛ- 1,15; для люминесцентных - 1,1;

n - число светильников (или групп светильников);

h - коэффициент использования светового потока ламп, который зависит от типа светильника, коэффициентов отражения потока r_n и стен r_с, индекса (светопоказателя) помещения.

Индекс помещения i находится по формуле

i = A B / H_p (A + B), (20)

где А, В - длина и ширина помещения, м.;

H _p - высота подвеса светильника от уровня рабочей плоскости.

Значения коэффициента h для некоторых типов светильников приведены в таблице 13.

 

Таблица 13 – Коэффициент использования светового потока осветительной установки

,%	,%	Коэффициент использования ,%, при индексе помещения i
0,5	0,6	0,8		1,25	1,5		2,5		3,5
Светильник «Глубокоизлучатель»
Светильник с лампами ДРЛ "Диффузный"
Светильник «Универсаль» без затенения
Светильник «Люцетта»

 

По полученному значению F _л выбирают источник освещения (лампу) с ближайшим большим световым потоком F _{ф .} Светотехнические характеристики некоторых ламп приведены в табл. 14.

Таблица 14 - Светотехнические характеристики источников освещения

 

Источник освещения	Тип	Параметры
Мощность, Вт	Световой поток, лм
Лампы накаливания	НБ-100
НГ-150
НГ-200
НГ-300
НГ-500
НГ-750
НГ-1000
НГ-1500
Ртутные лампы	ДРЛ-80
ДРЛ-125
ДРЛ-250
ДРЛ-400
ДРЛ-700
ДРЛ-1000
Люминесцентные лампы	ПТБ-20
ЛТБ-40
ЛТБ-80
ЛД-80
ЛБ-80

 

По фактическому световому потоку лампы определяют фактическую освещенность:

Е_ФАК = (F_ФАК/F_Л) Е_Н. (21)

Исходя из мощности одной лампы w, Вт, и их количества определяют общую мощность осветительной установки:

W = w n. (22)