Естественное освещение

Основные светотехнические величины и единицы их измерения

Краткие теоретические сведения

Тема 20:Перестройка органов женской половой системы и период беременности. Ранний эмбриогенез человека.

Рационально устроенное освещение в цехах промышленных предприятий и общественных зда­ний является существенным показателем высокого уровня культуры труда и технического прогресса, неотделимой частью научной организации труда и эстетики, производства.

Обеспечение гигиенически рациональных условий освещения в производственных помещениях способствует длительному сохранению работоспособности и предотвращению производственного травматизма и повышает производительность труда от 5 до 20%. Производственное освещение должно обеспечивать не только достаточную освещенность на рабочих местах, но и обладать высо­ким качеством – равномерное распределение яркостей на рабочей поверхности, отсутствие слепящих бликов и резких теней, быть экономичным и безопасным.

Степень усталости глаза зависит от напряженности процессов, сопровождающих зрительное восприятие предметов. К таким процессам относится аккомодация, конвергенция и адаптация.

Аккомодация – это способность глаза приспосабливаться к ясному видению предметов, нахо­дящихся от него на различном расстоянии, посредством изменения кривизны хрусталика. Чрезмерная усталость мышц, управляющих зрачком, приводит к появлению близорукости или дальнозоркости.

Конвергенция – это способность глаза при рассмотрении близких предметов принимать поло­жение, при котором зрительные лучи пересекаются на фокусируемом предмете. Расстояние, на кото­ром можно чётко видеть предмет без напряжения равно 30-40 см.

Адаптация - это изменение чувствительности глаза в зависимости от воздействия на него раз­дражителей, например при изменении яркости, или освещенности. Процесс адаптации обусловлен изменением диаметра зрачка, поэтому частая адаптация приводит к утомлению органов зрения.

Условия зрительной работы определяются количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффи­циент отражения.

Световой поток Ф определяется как мощность лучистой энергии, оцениваемой через световое ощущение. За единицу светового потока принят люмен [лм]. Сила света I –пространственная плот­ность светового потока и измеряется в канделах [кд]. Сила света в одну канделу обеспечивается све­товым потоком в один люмен, который излучается в телесном угле величиной в один стерадиан. 1кд = лм/стер,

Освещенность – плотность светового потока на освещаемой Ф поверхности

Е = P/S (1)

S – единица измерения освещенности – люкс [лк].

Яркость поверхности – отношение силы света, излучаемой поверхностью в данном направле­нии Ia, к проекции светящейся поверхности на плоскость S*соsa, перпендикулярную данному на­правлению.

Коэффициент отражения р – отношение отраженного от поверхности светового потока F_ОТР к падающему на нее световому потоку.

К качественным показателям зрительных условий относятся характеристики фона, контраст объекта различения с фоном и др. Фон – поверхность, прилегающая к объекту различения, на кото­рой он рассматривается; характеризуется коэффициентом отражения этой поверхности. Фон счита­ется светлым при r более 0,4, средним при r от 0,2 до 0,4 и темным при r < 0,2.

Контраст объекта с фоном характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта и фона. Контраст определяется по формуле:

(2)

где В_О и В_Ф – соответственно контраст яркости объекта и фона. Контраст объекта с фоном считается большим при К более 0,5; средним при значениях К от 0,2 до 0,5; малым при значениях К менее 0,2.

Объект различения – рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, которые тре­буется различать в процессе работы.

Точность зрительной работы – определяется наименьшим размером объекта различия. Чем меньше объект различия, тем выше точность зрительной работы.

Нормативная освещенность – освещенность, которую необходимо создать на рабочей поверх­ности для того, чтобы работа заданной точности могла проводиться с наименьшим утомлением зри­тельного аппарата.

В зависимости от источника света производственное освещение может быть трех видов:

- естественное, создаваемое прямыми лучами и диффузионным светом небесного излучения;

- искусственное, создаваемое электрическими лампами;

- смешанное (интегральное) – совокупность естественного и искусственного освещения.

Учитывая высокую биологическую и гигиеническую ценность и положительное психофизио­логическое воздействие естественного освещения, следует стремиться к максимально возможному его использованию.

По конструктивному исполнению естественное освещение подразделяется на боковое – через окна в наружных стенах; верхнее – через световые фонари, остекленные проемы в потолочных пере­крытиях; комбинированное – когда к боковому освещению добавляют верхнее.

Естественное освещение характеризуется непостоянством во времени и подвержено колеба­ниям в зависимости от состояния наружной освещенности, расстояния рабочего места от световых проемов окон, их светопропускания и других факторов. Поэтому естественная освещенность оцени­вается относительной величиной – коэффициентом естественной освещенности (к.е.о.) и определя­ется по формуле:

(3)

где Е_ВН – освещенность в любой точке внутри помещения, освещаемой
видимым участком небосвода, люкс; Е_Н – одновременно измеренная освещенность наружной гори­зонтальной плоскости, освещаемой рассеянным светом всего небосвода, лк.

Рисунок 1.1 - Схема размещения замерных точек для определения к.е.о.

Величина к.е.о. регламентируется нормами СНиП 25-05-95 (II-4-79)., которыми устанавливаются значе­ния к.е.о. в зависимости от двух факторов:

1. Характера выполняемых работ в помещении (наименьшего размера объекта различения);

2. Системы естественного освещения.

Нормируемое значение коэффициента естественной освещенности е определяется не только с учетом характера работ, но и коэффициентом светового климата Т и солнечного климата с по фор­муле:

(4)

где е – значение к.е.о., выбранное по таблице А.1, Т – коэффициент светового климата, выбранный по таблице А.2 с – коэффициент солнечности климата, зависящий от ориентации здания относительно сторон света, определяемый по таблице А.3.

Значение е служит для определения типов и необходимых размеров световых проемов при про­ектировании или реконструкции зданий. Для каждого производственного помещения в характерном сечении можно построить кривую изменения к.е.о., которая характеризует его светотехнические ка­чества.

Рисунок 1.2 - Изменение к.е.о. в помещении

Для помещений с боковым освещением нормируется минимальное значение к.е.о. При боковом одностороннем освещении е – это значение к.е.о. в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, противоположной светопроему. При двустороннем боковом освещении е – это значение к.е.о. в сред­ней части помещения.

Полученные по формуле (4) значения коэффициента следует округлять до десятых долей.

Коэффициент естественной освещенности может быть рассчитан по экспериментальным дан­ным. Для этого необходимо измерить освещенность внутри помещения на рабочем месте и одновре­менно наружную освещенность горизонтальной плоскости, освещаемой всем небосводом; к.е.о. рас­считывается по формуле (3). Для выполнения требований строительных норм при проектировании производственных помещений для правильной расстановки оборудования и распределения рабочих мест с различной степенью зрительного напряжения необходим аналитический расчет коэффициента естественной освещенности.

Световой поток, падающий в расчетную точку производственного помещения складывается из прямого диффузионного света части небосвода, видимого через светопроем, света, отраженного от внутренних поверхностей помещения и от противоположных зданий.

Коэффициент естественной освещенности рассчитывается по следующим формулам:

а) при боковом освещении:

(5)

б) при верхнем освещении:

(6)

в) при комбинированном:

(7)

где Е_Б и Е_ЗД – геометрические коэффициенты естественной освещенности в расчетных точках при боковом освещении соответственно от небосвода и противостоящего здания. Их значения опре­деляются с помощью графического метода Данилюка с учетом того, что оконные проемы не имеют остекления и переплетов, а внутренние поверхности не отражают света;

g – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба в зависимости от угла между горизонтальной линией, соединяющей расчетную точку рабочего места и середину светового проема (таблица А.6);

R – коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания(таблица А.7);;

Е_Б – геометрический к.е.о. в расчетной точке при верхнем освещении;

Е_СР – среднее значение к.е.о. при верхнем освещении;

r1 – коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при боковом освещении за счет света, отра­женного от потолка и стен помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию (таблица А.9);

r2 – коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при верхнем освещении за счет отражения от поверхности помещения (таблица А.10);

К_З – коэффициент запаса (таблица А.4);

К_Ф – коэффициент, учитывающий тип фонаря;

T₀ – коэффициент светопропускания.

Коэффициент t₀ учитывает потерю света в материале остекления, в переплетах светопроёмов, в слое загрязнения и солнцезащитных устройствах

t₀ = t₁ × t₂ × t₃ × t₄ × t₅ (8)

Коэффициенты t₁ и t₂ определяются по таблице А.11. Для бокового осве­щения коэффициенты t₃ = t₄ = t₅ = 1.

Метод Данилюка заключаемся в следующем: полусферу небосвода разбивают на десять тысяч участков, равных световой активности и графически определяют количество участков полусферы, видимых через световые проемы из расчетной точки помещения, учитывающий прямой свет небо­свода и определяется по формуле:

E_Б = 0,01*n1*n2 [%] (9)

Дата добавления: 2014-11-25