Оценка освещенности на производстве.

ОЦЕНКА ОСВЕЩЕННОСТИ НА ПРОИЗВОДСТВЕ.

Учебное пособие

 по выполнению практических работ по курсу БЖД

и раздела по охране труда в дипломном проектировании для студентов технических специальностей.

 

 

                                                                                                                                                         

                                                                                                                             

 

Владивосток

2007

 

УДК 331.42

 

ОЦЕНКА ОСВЕЩЕННОСТИ НА ПРОИЗВОДСТВЕ. Учебное пособие. А. И. Агошков, Т.А. Брусенцова, Е. А. Раздъяконова. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007.- 165 с

 

 

В пособии собраны данные об искусственном и естественном освещении. Данное пособие может служить отличным помощником в работе студентов технических специальностей ВУЗа над практическими и курсовыми работами, а также быть весьма полезным при написании главы «Освещение производственных помещений» в дипломном проектировании.   

В пособие включены: история развития освещения; основные характеристики, расчёт и рекомендации по проектированию систем освещения, а также приведены нормы и правила из основных нормативных документов.

Пособие предназначено для студентов технических специальностей ВУЗов.

 

 

 Рецензенты: Лукьянова Г.В., к.т.н., доцент, зав.кафедрой теоретической

                   и прикладной механики Дальрыбвтуза,                            

                   Долгова Т.Г., к.м.н., доцент кафедры ТЭПТ, заместитель

                   директора ИПТТ по учебной работе ТГЭУ   

 

                  

 

ISBN № 978-5-7586-0816-5                               © Изд–во ДВГТУ, 2007   

 

О Г Л А В Л Е Н И Е:

                                                                                                       Стр.

I. История вопроса.                                                                    5-7

II. Искусственное освещение.                                                    

2.1 Основные положения.                                                            8-11

2.2 Исследование систем искусственного освещения.            11-12

2.3 Искусственные источники света.                                         12-15

2.4 Светильники.                                                                          15-19

2.5 Нормирование искусственного освещения.                        20

2.6 Рекомендации по проектированию систем искусственного освещения в производственных помещениях.                                       21-26

2.7 Расчёт искусственного освещения.                                      27-34

III. Естественное освещение.

3.1 Основные положения.                                                            35-37

3.2 Нормирование естественного освещения.                           38-40

3.3  Расчет естественного освещения.                                        40-41

3.4 Порядок выполнения задания по расчёту бокового одностороннего естественного освещения в 

     производственном помещении.                                             41-42

IY. Приложение 1. Табл.1-16.                                                      43-54

Y. Приложение 2. Табл.1-8.                                                        55-71

YI. Приложение 3.                                                                        72-86

YII. Приложение 4.                                                                            

     Виды и характеристики измерительной аппаратуры.       86-91

YIII. Приложение 5.

     Виды светильников общего освещения производственных

     помещений и их технические характеристики.                  92-164

IX. Библиографический список литературы.                            165

I. История вопроса.

Наиболее важной областью оптического спектра электромагнитного излучения (ЭМИ) является видимый свет.

Свет - это возбудитель зрительной сенсорной системы, обеспечивающей нас информацией об окружающей среде. Параметры видимого света влияют на способность получать ощущения и восприятие об окружающей среде.

Освещение выполняет полезную физиологическую функцию, способствующую появлению благоприятного психического состояния людей. С улучшением освещения повышается работоспособность, качество работы, снижается утомляемость, вероятность ошибочных действий, травматизма, аварийности. Недостаточное освещение ведет к перенапряжению глаз, к общему утомлению человека. В результате снижается внимание, ухудшается координация движений, что может привести при конкретной физической работе к несчастному случаю. Кроме того, работа при низкой освещенности способствует развитию близорукости и других заболеваний, а также расстройству нервной системы. Повышенная освещенность тоже неблагоприятно влияет на общее самочувствие и зрение, вызывая прежде всего слепящий эффект.

Освещение, удовлетворяющее гигиеническим и экономическим требованиям, называется рациональным. К этим требованиям относятся: достаточная освещенность, равномерность, отсутствие ослеплённости, благоприятный спектральный состав, экономичность.                                                   

История искусственного освещения началась тогда, когда человек стал использовать огонь. Костер, факел и лучина стали первыми искусственными источниками света. Затем появились масляные лампы и свечи. В начале XIX века научились выделять газ, очищенные нефтепродукты и появилась керосиновая лампа, которая используется и сегодня. При зажигании фитиля возникает светящееся пламя. Пламя испускает свет только тогда, когда твердое тело нагревается этим пламенем. Не горение порождает свет, а сами вещества, доведенные до раскаленного состояния. Свет излучают раскаленные частички сажи, в чём можно убедиться, поместив стекло над пламенем свечи или керосиновой лампы.                                                                                                                                                                                                                                                                                   На улицах Москвы и Петербурга осветительные масляные фонари появилось в 30-х г.г. XVIII в. Затем масло заменили спиртово-скипидарной смесью. Позднее в качестве горючего вещества стали использовать керосин и, наконец, светильный газ, который получали искусственным путем. Световая отдача таких источников была очень мала из-за низкой цветовой температуры пламени. Более ста лет назад, в 1838 г., «Общество освещения газом Санкт-Петербурга» построило первый газовый завод. К концу XIX в. почти во всех крупных городах России появились газгольдеры. Газом освещали улицы, железнодорожные станции, предприятия, театры и жилые дома.                                                                                                                                        В Киеве инженером А.Е. Струве газовое освещение было устроено в 1872 г..                                                                                                                                                                                                                              

Создание электрогенераторов постоянного тока с приводом от паровой машины позволило широко использовать возможности электричества. В первую очередь изобретатели позаботились об источниках света и обратили внимание на свойства электрической дуги, которую впервые наблюдал Василий Владимирович Петров в 1802 г.. Ослепительно яркий свет позволял надеяться, что люди смогут отказаться от свечей, лучины, керосиновой лампы и даже газовых фонарей, но в дуговых светильниках приходилось постоянно пододвигать поставленные «носами» друг к другу электроды – они достаточно быстро выгорали. В 1875 г. Павел Николаевич Яблочков                                                                                                                                        предложил надежное и простое решение. Он расположил угольные электроды параллельно, разделив их изолирующим слоем. Изобретение имело колоссальный успех, и «свеча Яблочкова», или «Русский свет» нашла широкое распространение в Европе.                                                                                                                                          

Изобретателем электрической лампочки накаливания считают русского электротехника А.Н. Лодыгина. В 1872 г. он продемонстрировал образец лампы накаливания с угольной нитью и получил патент.                                                                                                                                          

В то же время, другой изобретатель электрической лампочки, по другую сторону Атлантики - Томас Алва Эдисон, впервые задумался об использовании электрического освещения, когда газовая компания отключила газ в его мастерской за неуплату. На Всемирной выставке в 1881 г. он представил разработанную им систему освещения и несколько лет спустя Эмиль Ратенау – основатель концерна «Альгемайне электрицитетс-акциенгезельшафт» (Германия) - оснастил лампами накаливания Эдисона королевский театр в Мюнхене, чтобы продемонстрировать публике преимущества этого технического достижения. В 1878 г. Эдисон обратился к нерешенной проблеме электрического освещения в быту и принялся работать над лампой с угольной нитью накаливания, помещенной в стеклянный шар, из которого выкачан воздух. 27 января 1880 г. он получает патент на изобретение. Затем Эдисон приступил к изготовлению динамомашин, кабелей, лампочек и осветительных приборов. Первая электростанция в России появилась в Петербурге в 1879 г. и предназначалась для освещения Литейного моста, а следующая еще через пару лет в Москве – для освещения Лубянского пассажа. В 1886 г. в России работало несколько электростанций – под Санкт-Петербургом и Москвой, Киевом и Нижним Новгородом, Баку, Харьковом. Работали они на привозном топливе и вырабатывали постоянный ток для уличного освещения. В 80-х годах строятся первые городские электростанции общего пользования в Москве и Петербурге, создаются благоприятные условия для широкого применения электрического освещения в быту и промышленности.                                        

В 1886 г. в России была построена первая в стране и очень небольшая по мощности (всего 350 лошадиных сил) гидроэлектростанция на р. Охте в Петербурге. Следующая – в три раза мощнее была сооружена в 1903 г. на горной речке Подкумке вблизи Ессентуков. Получаемая от нее электроэнергия позволила осветить улицы Кисловодска, Железноводска и Пятигорска. В 1888 г. на средства «Общества электрического освещения 1886 года» была построена на углу Большой Дмитровки и Георгиевского переулка в Москве первая относительно мощная электростанция, способная снабжать электроэнергией частных потребителей. На станции вырабатывался постоянный ток напряжением 120 В, который поступал к абонентам по подземным кабелям. Но потери энергии при электропередаче оказались столь велики, что уже следующая московская электростанция, сооруженная на Раушской набережной в 1897 г., вырабатывала переменное напряжение 2 кВ частотой 50 Гц. К потребителю подавалось переменное напряжение 127 В после понижающих трансформаторов. Тем не менее потери в кабельных магистралях оставались весьма значительными. Возрастала потребность в передаче все больших и больших мощностей, поэтому с 1910 г. большинство проектируемых электростанций было рассчитано на напряжение 6,6 кв которое используется и сегодня.                                                           

Чтобы еще больше снизить потери при передаче электроэнергии, требовалось повысить напряжение, поступающее непосредственно к потребителю. Эта работа растянулась на десятилетия. Напряжение 220В начали использовать в Москве с 1925 г., а в 1970 г. было решено перевести всю московскую электросеть на напряжение 220 В, что было практически повсеместно выполнено к концу 1995 г.. Постепенность эта вполне объяснима: нельзя было заставлять людей одновременно заменить в своих квартирах все электроприборы, да и взять их в таких количествах было негде. Что же касается небольших «личных» понижающих трансформаторов, то широкое их применение свело бы на нет всю задуманную экономию энергии. И все же 25 лет – слишком долго. Но даже сегодня в Москве сохранилось некоторое количество домов все с тем же дореволюционным напряжением - 127 В.

 

 

Количественные показатели

 

К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещённость, яркость, коэффициент отражения.

Световой поток (Ф) – мощность светового потока излучения, оцениваемая по зрительному ощущению человеческим глазом. Размерность светового потока – люмен (лм).

Сила света (J) – пространственная плотность светового потока в заданном направлении, т.е. световой поток отнесённый к телесному углу w, в которомон излучается

J=  , кандела (кд),

где - wтелесный угол в стерадианах (ср).

Освещённость (Е) – плотность светового потока на освещаемой им поверхности – световой поток, отнесённый к площади освещаемой поверхности S, измеряемой в м², при условии его равномерного распределения по поверхности, когда свет источника падает на неё перпендикулярно

Яркость (В) является световой величиной, непосредственно воспринимаемой глазом. Она определяется отношением силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную к направлению излучения.

 

Коэффициент отражения поверхности r характеризует ее способность отражать падающий на нее световой поток. Он определяется отношением отраженного светового потока к падающему

 

Качественные показатели.

К качественным показателям освещения относятся: фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослеплённости, коэффициент пульсации освещенности, показатель дискомфорта.

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым, если коэффициент отражения r больше 0,4, средним при r= 0,2…0,4 и темным, если r меньше 0,2.

   Контраст объекта различения с фоном К – фотометрически измеряемая разность яркости двух зон. Он определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона:

Контраст считается большим при К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости), средним при К = 0,2…0,5 (заметно отличаются) и малым, если К менее 0,2 (мало отличаются).                                                                     

Показатель ослепленности (Р) – критерий оценки слепящего действия осветительной установки, определяемый выражением

Р = (S – 1) 1000,

Рис. 2.4.1. Распределение светового потока в светильниках: а – прямого;  б –рассеянного; в – отраженного света

Распределение светового потока в пространстве определяется конструкцией светильника. В зависимости от доли светового потока, приходящегося на нижнюю полусферу, светильники подразделяются на 5 классов:

· прямого света П, если эта доля более 80%;

· преимущественно прямого Н (60…80%);

· рассеянного Р(40…60%);

· преимущественно отражённого В(20…40%);

• отражённого О(менее 20%).

Светораспределение – наиважнейшая функциональная светотехническая характеристика светильника, показывающая как распределён его световой поток Ф в освещаемом пространстве. Наиболее полно в качественном и количественном выражении распределение светового потока осветительного прибора в пространстве определяется формой фотометрического тела и графически описывается кривыми силы света.

На практике удобно пользоваться кривыми силы света (КСС) – линиями получаемыми сечением фотометрического тела с плоскостями определённого типа:

меридианальные(продольные) – плоскости проходят через оптическую ось светильника;

экваториальные (поперечные) - плоскости перпендикулярны оптической оси светильника.

Светораспределение светильников общего освещения чаще всего описывается КСС в продольных меридианальных плоскостях. Осветительные приборы, у которых КСС одинаковы для всех меридианальных плоскостей, называются круглосимметричными. Для характеристики любого круглосимметричного осветительного прибора достаточно одной продольной КСС, т. к. его фотометрическое тело образуется вращением этой кривой вокруг оптической оси светильника.

Светораспределение осветительного прибора с двумя плоскостями симметрии – светильников с линейными источниками света, например, трубчатыми люминисцентными лампами или двухцокольными галогенными лампами накаливания, обычно описывается КСС в двух основных меридиональных плоскостях, перпендикулярных световому отверстию: одна из них является поперечной, другая - продольной.

Фотометрическое тело – замкнутая поверхность, представляющая собой геометрическое тело точек – концов радиусов – векторов, выходящих из светового центра осветительного прибора; длина этих векторов пропорциональна силе света (J) в данном направлении (под тем или иным углом к оптической оси светильника). Фотометрическим телом можно охарактеризовать светораспределение как светильника в целом, так и при необходимости «голой» лампы, вне арматуры.

 

Рис. 2.4.2. Защитный угол светильника: а – с лампами накаливания или газоразрядными лампами высокого давления; б – с люминесцентными лампами

 

Защитный угол   a (рис. 2.4.2) определяет степень пространственного ограничения слепящего действия источника света. Это угол между горизонталью и линией, соединяющей нить накала (поверхность лампы) с противоположным краем отражателя.

Коэффициент полезного действия светильника – это отношение фактического светового потока к световому потоку источника.

Светильники классифицируются также по степени защиты от пыли, воды, взрыва, способу установки и электроизоляции (табл. 2.1)         

                                                                                                                             Таблица 2.1

III