Исследование и расчет естественного освещения

Цель работы: измерение и расчет естественного освещения в помещении лаборатории и определение его качества.

Продолжительность работы - 2 часа.

Оборудование и приборы

1. Люксметр Ю116

2. Лабораторные планшеты

Теоретические сведения

Освещение является одним из важнейших производственных условий работы. Через зрительный аппарат человек получает порядка 90% информации. От освещения зависит утомляемость работающего, производительность и качество труда. Достаточное освещение улучшает протекание основных процессов высшей нервной деятельности, стимулирует обменные и иммунобиологические процессы, оказывает влияние на суточный ритм физиологических функций организма человека.

Для характеристики зрительных условий работы используются различные светотехнические показатели.

Световой поток F - это мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению. Единицей светового потока принимается люмен (лм).

Сила света I - характеризует плотность светового потока, т.е. отношение светового потока к телесному углу. Единицей силы света является кандела (кд).

Освещенность Е - это поверхностная плотность светового потока, измеряется в люксах (лк).

Яркость поверхности B в данном направлении - отношение силы света, отраженного от поверхности, к проекции ее на плоскость, перпендикулярную отраженному лучу. Единицей яркости является кандела на квадратный метр (кд/м²).

Коэффициент отражения ρ - это способность поверхности отражать световой поток

r = F _отр/ F _пад,

где, F _отр - световой поток отражённый от поверхности; F _пад - световой поток падающий на поверхность.

Фон - поверхность, к которой прилегает объект различения. В зависимости от величины коэффициента отражения различают фон светлый (r > 0,4), средний (r = 0,2 - 0,4), темный (r < 0,2).

Контраст объекта с фоном K определяется отношением разности яркостей объекта B _о и фона B _ф к яркости фона, т.е.

K = (B _ф – B _о) / B _ф.

Наиболее важную роль в трудовом процессе играют такие функции зрения, как контрастная чувствительность, острота зрения, быстрота различения деталей, устойчивость ясного видения и цветовая чувствительность.

Контрастную чувствительность характеризует видимость объекта V - способность глаза воспринимать объект наблюдения:

V = K / K _пор,

где К - контраст объекта и фона; К _пор - пороговый контраст, т.е. наименьший контраст, различимый глазом.

Наличие в поле зрения больших яркостей вызывает ослепленность и может привести к повреждению сетчатой оболочки глаз.

Ослепленность Р - попадание в поле зрения ярких источников. Показатель ослепленности:

P = (V ₁ – V ₂) / V ₂,

где V ₁, V ₂ - видимость объекта наблюдения соответственно при экранировке и наличии блескости.

Под остротой зрения понимается максимальная способность глаза различать отдельные объекты. При увеличении освещенности до определенного уровня растет острота зрения. В прямой зависимости от уровня освещенности находится скорость зрительного восприятия, а также устойчивость ясного видения, под которой понимается способность глаза удерживать отчетливое изображение рассматриваемой детали. Наилучшие условия цветоощущения создаются при естественном освещении. Цвет влияет на другие зрительные функции.

Естественное освещение - освещение помещений прямым или отраженным светом, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Естественное освещениеиспользуется для общего освещения производственных и подсобных помещений, создается лучистой энергией солнца и на организм человека действует наиболее благоприятно. Такой вид освещения характеризуется тем, что создаваемая освещенность в помещении изменяется в чрезвычайно широких пределах в зависимости от времени дня, года, метеорологических факторов, поэтому характеризовать его абсолютным значением освещенности на рабочем месте не представляется возможным. В качестве нормируемой величины взята относительная величина e - коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности данной точке внутри помещения E _в к одновременной наружной горизонтальной освещенности E _н, создаваемой рассеянным светом всего небосвода.

e = (E _в / E _н)×100%. (1)

Различают следующие виды естественного освещения помещений:

· боковое одностороннее - световые проемы расположены в одной наружной стене помещения;

· боковое - световые проемы расположены в двух противоположных наружных стенах помещения;

· верхнее - фонари и световые проемы расположены в покрытии, а также световые проемы в стенах перепада высот здания;

· комбинированное - световые проемы предусмотрены для бокового и верхнего освещения.

С целью создания наиболее благоприятных условий труда установлены нормы естественной освещенности. В тех случаях, когда естественная освещенность недостаточна, рабочие поверхности должны дополнительно освещаться искусственным светом. Смешанное освещение допускается при условии дополнительного освещения только рабочих поверхностей при общем естественном освещении.

Строительными нормами и правилами (СНиП 23-05-95) установлены коэффициенты естественной освещенности производственных помещений в зависимости от характера работы по степени ее точности.

Для поддержания необходимой освещенности помещений нормами предусмотрена обязательная очистка окон и световых фонарей. Кроме того, следует систематически очищать стены, оборудование и окрашивать их в светлые цвета.

Расчет бокового одностороннего естественного
освещения в производственном помещении

Целью расчета естественного освещения является определение площади световых проемов, т.е. количества и геометрических размеров окон, обеспечивающих нормированное значение КЕО. Нормированное значение КЕО вычисляют по формуле:

e_N = e_H × m_N,

где N - номер административно-территориального района по обеспеченности естественным светом; e_H - значение КЕО, выбираемое по таблицам СНиП 23-05-95 в зависимости от характеристики зрительных работ в данном помещении и системы естественного освещения (см. планшет 1, табл.1). m_N - значение коэффициента светового климата, выбираемое по таблицам СНиП в зависимости от вида световых проемов, их ориентации по сторонам горизонта и номера административно-территориального района (для лаборатории m_N = 0,9).

Суммарная площадь световых проемов при боковом освещении определяется по формуле

, (2)

где S _о - суммарная площадь окон или фонарей, м²; S _п - площадь пола помещения, м²; e_N - нормированное значение КЕО; K _з - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение светопропускающего материала светового проема, зависит от типа помещения и расположения стекол
(см. планшет 1, табл.2); h_о - световая характеристика окна и фонаря, определяемая по таблицам СНиП на основании отношений B / L и L / h (см. планшет 3, табл.5); K _зд - коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями. При отсутствии противостоящих зданий K _зл = 1; t_о - общий коэффициент светопропускания светового проема, t₀ = t₁×t₂×t₃; t₁ - коэффициент светопропускания материала
(см. планшет 2, табл.4); t₂ - коэффициент, учитывающий потери света в переплетах окна (см. планшет 2, табл.4); t₃ - коэффициент, учитывающий потери света в слое загрязнения остекления (см. планшет 2, табл. 4); r ₁ - коэффициент, учитывающий отраженный свет при боковом и верхнем освещении (см. планшет 2, табл.5).

Количество световых проемов, обеспечивающих нормированное значение КЕО, вычисляют по формуле n = S _о / S ₁, где S ₁ - площадь одного светового проема, м².