Расчет искусственного освещения методом коэффициента использования сетевого потока

Цель работы - ознакомление с принципами нормирования, методами определения эффективности и расчета производственного освещения, а также приобретение навыков измерения и исследования освещенности на рабочем месте с учетом оценки влияния отраженного света и положения рабочей поверхности.

2.1 Общие сведения:

Искусственное освещение применяется в часы суток, когда естественный свет недостаточен, и в помещениях, где он отсутствует.

Существуют два вида искусственного освещения - рабочее и аварийное. Рабочее-освещение должно обеспечивать освещенность помещений и территорий в пределах установленных норм, при этом не должно создаваться резких теней на рабочих местах и слепящей яркости.

Аварийное-освещение применяется для обеспечения продолжения работы или эвакуации работающих из помещений при внезапном отключении рабочего освещения, если это может вызвать взрыв, пожар или длительное прекращение рабочего процесса. Освещенность, создаваемая аварийным освещением, необходимым для эвакуации, принимается не менее 0,5 лк на полу помещения и 0,2 лк на открытых площадках.

Различают две системы искусственного освещения: общее и комбинированное, когда к общему добавляют местное освещение, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.

Общее -подразделяется на равномерное и локализованное.

Применение только местного освещения запрещается. В целях избежания больших световых контрастов доля общего освещения должна составлять не менее 10% от нормативного.

Для искусственного освещения применяют электрические лампы накаливания; люминесцентньге лампы, ртутные лампы высокого давления (ДРЛ), натриевые, металлогалогенные (ДРИ), ксеноновые и др.

Искусственное освещение должно обеспечивать освещенность на рабочих местах в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95.

В основу нормирования искусственного освещения, согласно условиям зрительной работы, положены следующие параметры.

1. Размер объекта различения- наименьший размер, который необходимо ясно видеть при проведении работ.

2. Фон —поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения. Фон считается светлым при ρ> 0,4 (коэффициент отражения), средним при 0,2≤ ρ ≤ 0,4 и темным при ρ<0,2.

3. Контраст объекта с фоном определяется как фотометрически измеряемая разность яркости двух зон:

или ,

в зависимости, что светлее —объект различения или фон, где В_Ф В_О- яркость фона и объекта соответственно, кд/м².

Различают малый, средний и большой контрасты объекта с фоном.

Большой- К>0,5 (фон и объект резко отличаются).

Средний- 0,2≤К ≤ 0,5 (фон и объект заметно отличаются).

Малый- К<0,2 (фон и объект мало отличаются).

Освещенность на рабочем месте создается световым потоком, излучаемым источником света. Единицей светового потока является люмен (лм). Освещенность Е-плотность светового потока Ф по поверхности S, на которую он падает, т.е.

Единицей освещенности является люкс (лк). Освещенностью в 1 лк обладает поверхность, на каждый квадратный метр площади которой падает равномерно распределенный световой поток в 1лм.

Источник света характеризуется световой отдачей η_v- отношением светового потока, испускаемого источником света к потребляемой им мощности Р, Вт, т.е.

η_v= Ф/Р,

где η_v измеряется в лм/ Вт.

Осветительные приборы за счет наличия арматуры испускают окружающую среду меньшую величину светового потока Ф_с, чем сам света Ф_л, отношение этих величин определяет КПД светильника т.е.

η= Ф_с/Ф_л

Для оценки различных светильников, Применяемых в одних и тех же условиях, как, например, при выполнении данной лабораторной работы (одинаковая высота подвеса, одинаковая площадь освещения и т.п.) можно использовать характеристику ψ отношения освещенности, создаваемой на рабочем месте, к мощности Р источника светильника, т.е.

ψ=Е/Р, (1.12)

где ψ, измеряется в лк/Вт.

Для создания нормальных условий освещения важное значение имеет распределение яркости на рабочем месте и в окружающем его пространстве.

Сила цвета I_а,есть пространственная плотность светового потока в данном направлении. Единицей измерения силы света является кандела (кд).

Яркость Ва, характеризуется отношением величины силы света к площади проекции излучающей (отражающей свет) поверхности на плоскость, перпендикулярную направлению поверхности. Единицей измерения яркости является кд/м².

Расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока.

Этот метод наиболее применим для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности с учетом света, отраженного от стен и потолка. Этот метод дает возможность определить световой поток ламп, необходимый для создания нормированной освещенности, или найти освещенность по заданному потоку.

Расчет ведется по формуле

(1.13)

где Ф_л- световой поток одной лампы, лм;

Е_н- наименьшая, нормируемая освещенность, лк;

k- коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников;

S_п-площадь помещения, м²;

Z- коэффициент неравномерности освещения, отношение средней освещенности к минимальной (в большинстве случаев 1.1-1.2);

N- число светильников;

η-коэффициент использования светового потока, который характеризует отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп, находится в зависимости от величины индекса помещений (i) и коэффициента отражения потолка и стен (р), (см. табл. 1.10);

n-количество ламп в светильнике.

Индекс помещения находится по формуле

(1.14)

где Н_с- высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

А, В- соответственно, длина и ширина помещения, м;

Высота расположения светильника над освещаемой поверхностью

(1.15)

где Н- общая высота помещения, м;

h_c- высота от потолка до нижней части светильника, м;

h_p- высота от пола до освещаемой поверхности, м.

Сначала определяют количество светильников из условия наивыгоднейшего расположения их, затем по полученному световому потоку подбирают по табл. 1.11 ближайшую стандартную лампу, обеспечивающую этот поток.

Выбирают способ размещения светильников, который может быть симметричным или локализованным. Светильники с трубчатыми лампами преимущественно располагают рядами, желательно параллельными стене с окнами или длинной стороне указанного помещения.

Далее определяют отношение расстояния между светильниками L к высоте их подвеса Н_с. В зависимости от типа светильника отношение L/Н_c, при расположении светильников прямоугольником может быть принято равным 1,4-2,0, а при шахматном расположении 1,7- 2,5. В практике допускается отклонение светового потока выбранной лампы от минус 10 до плюс 20 %.

Расчет искусственного производственного освещения ведётся методом коэффициента использования светового потока, т.к. даёт возможность определить световой поток ламп, необходимый для создания нормированной освещённости при применении общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности (что чаще всего бывает на производстве). Расчёт ведется по формуле (1.13). В этой формуле величину нормируемой освещённости Е_н в люксах выбирают (см. табл. 1.1) исходя из степени точности зрительных работ - высокая точность (третий разряд). Требуемый уровень освещения рабочих мест для заданных условий составляет 300 лк. Коэффициент запаса К_з обычно выбирают равным 1,2-1,5.

Величина коэффициента использования светового потока η находится по таблице в зависимости от величины индекса помещения i и коэффициентов отражения потолка, стен и пола. Задаются ρ_пот = 70 %, ρ_ст = 50 %, ρ_п= 30%. Число ламп в светильнике n обычно равно одной, двум. Для определения числа светильников N выбирают способ размещения из на потолке. При расположении светильников прямоугольником (наиболее часто встречающийся вариант) в зависимости от типа светильника определяется отношение расстояния между светильниками в рядах к высоте их подвеса. Оно может быть принято равным 1,4- 2,0.

Определяют количество светильников из условия их наивыгоднейшего расположения, выдерживая симметричность.

По полученному световому потоку подбирается по таблице ближайшая стандартная лампа, обеспечивающая этот поток. Подставляя в формулу (1.13) табличное значение светового потока Ф_табл, рассчитывают даваемую выбранными лампами освещенность Е_расч. Расхождение допускается в пределах от минус 10 % до плюс 20 %.

Если расхождение более указанных пределов, то студент должен изменить количество светильников в помещении и заново произвести расчёт светового потока и освещенности. Студент должен представить (кроме расчётов) схему расположения светильников. Контроль освещённости рабочего места осуществляется измерением величины освещённости люксметром.

2.2 Расчетная часть:

,лк(выбираем из таблицы 1,1);

м² (площадь помещения);

(коэффициент неравномерности освещения выбираем из диапазона 1,1- 1,2);

(число светильников по эскизу);

лм/Вт (коэффициент использования светового потока, выбираем по табл. 1.10);

(количество ламп в светильнике);

(коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников).

Рассчитываем световой поток одной лампы:

,лк

 

 

м; м;(соответственно, длина и ширина помещения) м (общая высота помещения)

Рассчитываем индекс помещения

1.15) м; м

Тип лампы (по таблице 1.11) ЛБХ 80-4, световой поток 4220 мм.

Рассчитываем освещенность

, лк

Вывод: В данной работе был выполнен расчет производственного освещения, познакомились с принципами нормирования. В соответствии со СНиП 23-05-95 расчет искусственного освещения методом коэффициент использования светового потока был выполнен верно, т.к. расхождение допускается в пределах от -10% до +20%, в нашем случае σ=-0,03%.