МЕТА: навчитись використовувати методики розрахунку природного та штучного освітлення виробничих приміщень для розв’язання практичних завдань

ТЕМА: Розрахунок природного та штучного освітлення

1. Загальні теоретичні відомості

1.1. Значення виробничого освітлення

Серед факторів зовнішнього середовища, що впливають на організм людини в процесі праці, світло займає одне з перших місць. Адже відомо, що майже 90% всієї інформації про довкілля людина одержує через органи зору. При поганому освітленні людина швидко втомлюється, працює менш продуктивно, зростає потенційна небезпека помилкових дій і нещасних випадків. Згідно з статистичними даними до 5% травм можна пояснити недостатнім або нераціональним освітленням, а в 20% воно сприяло виникненню травм. Врешті, погане освітлення може призвести до професійних захворювань.

1.2. Основні світлотехнічні поняття та одиниці

Освітлення виробничих приміщень характеризується кількісними та якісними показниками. До основних кількісних показників відносяться: світловий потік, сила світла, яскравість і освітленість. До основних якісних показників зорових умов праці можна віднести: фон, контраст між об’єктом і фоном, видимість.

Світловий потік (F) – це потужність світлового видимого випромінювання, що оцінюється оком людини за світловим відчуттям. Видиме світло є електромагнітним випромінюванням з довжиною хвилі 380 – 760 н м. Чутливість зору людини максимальна до жовто-зеленого кольору (довжина хвилі 555 н м) і зменшується до границь видимого спектра.

Одиницею світлового потоку є люмен (лм) – світловий потік від еталонного точкового джерела силою в одну канделу, розташованого у вершині тілесного кута в 1 стерадіан.

Сила світла (І) – це величина, що визначається відношенням світлового потоку (F) до тілесного кута (ω), в межах якого світловий потік рівномірно розподіляється:

За одиницю сили світла прийнята кандела (кд) – сила світла точкового джерела, що випромінює світловий потік в 1 лм, який рівномірно розподіляється всередині тілесного кута в 1 стерадіан.

Яскравість (В) – визначається як відношення сили світла (І), що випромінюється елементом поверхні в даному напрямку, до площі поверхні (S), що світиться:

де α – кут між нормаллю до елемента поверхні S і напрямом, для якого визначається яскравість.

Одиницею яскравості є ніт (нт) – яскравість поверхні, що світиться і від якої в перпендикулярному напрямку випромінюється світло силою в 1 канделу з 1 м ².

Освітленість (Е) – відношення світлового потоку (F), що падає на елемент поверхні, до площі цього елементу (S):

За одиницю освітленості прийнято люкс (лк) – рівень освітленості поверхні площею 1 м ², на яку падає, рівномірно розподіляючись, світловий потік в 1 лм.

Фон – поверхня, що безпосередньо прилягає до об’єкту розрізнення, на якій він розглядається. Фон характеризується коефіцієнтом відбиття поверхні (r), що представляє собою відношення світлового потоку, який відбивається від поверхні, до світлового потоку, що падає на неї. Фон вважається світлим при r > 0,4; середнім при r = 0,2 – 0,4 і темним, якщо r < 0,2.

Контраст між об’єктом розрізнення і фоном (К)характеризується співвідношенням яскравостей об’єкта, що розглядається (крапка, лінія, знак та інші елементи, що потребують розпізнання в процесі роботи), та фону.Контраст між об’єктом розрізнення і фоном визначається за формулою:

де В _о та В _ф – відповідно яскравості об’єкта і фону, нт.

Контраст вважається великим при К > 0,5; середнім – при К = 0,2 – 0,5 та малим – при К < 0,2.

Видимість (υ) – характеризує здатність ока сприймати об’єкт. Видимість залежить від освітленості, розміру об’єкта розрізнення, його яскравості, контрасту між об’єктом і фоном, тривалості експозиції:

де К – контраст між об’єктом розрізнення і фоном; К _пор – порогів контраст, тобто найменший контраст, що розрізняється оком за даних умов.

Для вимірювання світлотехнічних величин застосовують люксметри, фотометри, вимірювачі видимості тощо.

У виробничих умовах для контролю освітленості робочих місць та загальної освітленості приміщень найчастіше використовують люксметри типу Ю-116, Ю-117, люксметр-яскравомір ТЄС 0693. Робота цих приладів базується на явищі фотоефекту – перетворенні світлової енергії в електричну.

1.3. Основні вимоги до виробничого освітлення

Для створення сприятливих умов зорової роботи, які б виключали швидку втомлюваність очей, виникнення професійних захворювань, нещасних випадків і сприяли підвищенню продуктивності праці та якості продукції, виробниче освітлення повинно відповідати наступним вимогам:

– створювати на робочій поверхні освітленість, що відповідає характеру зорової роботи і не нижчою за встановлені норми;

– не повинно чинити засліплюючої дії як від самих джерел освітлення, так і від інших предметів, що знаходяться в полі зору;

– забезпечити достатню рівномірність та постійність рівня освітленості у виробничих приміщеннях, щоб уникнути частої переадаптації органів зору;

– не створювати на робочій поверхні різких та глибоких тіней (особливо рухомих);

– повинен бути достатній для розрізнення деталей контраст поверхонь, що освітлюються;

– не створювати небезпечних та шкідливих виробничих факторів (шум, теплові випромінювання, небезпечне ураження струмом, пожежо- та вибухонебезпека світильників);

– повинно бути надійним і простим в експлуатації, економічним та естетичним.

1.4. Види виробничого освітлення

Залежно від джерела світла виробниче освітлення може бути природне, штучне, суміщене.

Природне освітлення – це освітлення приміщень світлом неба (прямим і відбитим), яке проходить крізь світлові прорізи в зовнішніх огороджувальних конструкціях.

Суміщене освітлення – це освітлення, при якому недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним.

Залежно від напрямку проникнення світла у приміщення природне освітлення може бути:

– бокове (одно- або двостороннє), що здійснюється через світлові отвори (вікна) в зовнішніх стінах;

– верхнє,здійснюване через спеціальні світлові ліхтарі у стелі та перекриттях;

– комбіноване – поєднання верхнього та бокового освітлення.

Природне освітлення верхнім і комбінованим світлом забезпечує більшу рівномірність освітленості, ніж бокове. При застосуванні тільки бокового освітлення створюється висока освітленість поблизу вікон і низька у глибині приміщення, при цьому можливе утворення тіней від устаткування.

Штучне освітлення,щостворюється електричними джерелами світла, за конструктивним виконанням поділяється на:

– загальне, при якому світильники розміщуються у верхній зоні приміщення (не нижче 2,5 м над підлогою) рівномірно (загальне рівномірне освітлення) або з врахуванням розташування робочих місць (загальне локалізоване освітлення);

– місцеве,яке створюється світильниками, що концентрують світловий потік безпосередньо на робочих місцях, і яке автономно не допускається з огляду на небезпеку виробничого травматизму та професійних захворювань;

– комбіноване,яке складається із загального і місцевого, і яке доцільно використовувати при роботах високої точності, а також, якщо необхідно створити певний або змінний в процесі роботи напрямок світла.

За функціональним призначенням штучне освітлення поділяється на:

– робоче, яке призначене для забезпечення виробничого процесу, переміщення людей, руху транспорту і є обов’язковим для всіх виробничих приміщень;

– аварійне, яке передбачене для продовження роботи у випадках, коли раптове відключення робочого освітлення, та пов’язане з ним порушення нормального обслуговування обладнання може викликати вибух, пожежу, порушення технологічного процесу, причому мінімальна освітленість робочих поверхонь при аварійному освітленні повинна складати 5% від нормованої освітленості робочого освітлення, але не менше 2 лк;

– евакуаційне, якепризначене для забезпечення евакуації людей з виробничого приміщення при аварійному відключенні робочого освітлення, причому мінімальна освітленість на підлозі основних проходів та на сходах при евакуаційному освітленні повинна бути не менше 0,5 лк, а на відкритих майданчиках – не менше 0,2 лк;

– охоронне, якевлаштовується вздовж меж території, яка охороняється в нічний час спеціальним персоналом, причому найменша освітленість повинна бути 0,5 лк на рівні землі;

– чергове, яке передбачається у неробочий час, при цьому, як правило, використовують частину світильників інших видів штучного освітлення.

1.5. Нормування та забезпечення виробничого освітлення

Для забезпечення оптимальних умов зорової роботи встановлюються нормативи освітленості. Основними документами, якими регламентується освітлення є:

– “Державні будівельні норми” ДБН В.2.5.28-2006 “Природне і штучне освітлення”, взамін СНиП ІІ-4-79 “Природне і штучне освітлення. Норми проектування”;

– ГОСТ 12.1.046-85 ССБП “Будівництво. Норми освітлення будівельних майданчиків”.

Відповідно до цих документів встановлюються нормативні показники освітленості, які залежать від розряду зорової роботи, зумовленого еквівалентним розміром об’єкта розрізнення.

Об’єкт розрізнення – це предмет, що розглядається, або ж його окрема частина, а також дефект, який треба виявити.

Еквівалентний розмір об’єкта розрізнення – це розмір рівно яскравого кола на рівно яскравому фоні, який має той самий пороговий контраст, що і об’єкт розрізнення при даній яскравості фону. Для протяжних об’єктів розрізнення, довжина яких в два рази більша за ширину, визначається еквівалентний розмір, в інших випадках розряд зорової роботи встановлюється за мінімальним розміром об’єкта при розгляді з відстані 0,5 м.

ДБН встановлюють 8 розрядів зорової роботи при відстані від об’єкта розрізнення до очей працюючого не менше 0,5 м:

І – найвищої точності при мінімальному еквівалентному розмірі об’єкта розрізнення менше 0,15 мм;

ІІ – дуже високої точності при мінімальному еквівалентному розмірі об’єкта розрізнення від 0,15 до 0,30 мм;

ІІІ – високої точності при мінімальному еквівалентному розмірі об’єкта розрізнення від 0,30 до 0,50 мм;

ІV –середньої точності при мінімальному еквівалентному розмірі об’єкта розрізнення від 0,5 до 1,00 мм;

V –малої точності при мінімальному еквівалентному розмірі об’єкта розрізнення від 1,0 до 5 мм;

VІ – груба при мінімальному еквівалентному розмірі об’єкта розрізнення більше 5 мм;

VIІ –робота з матеріалами, які світяться при мінімальному еквівалентному розмірі об’єкта розрізнення більше 5 мм;

VIIІ – загальне спостереження за ходом процесу (незалежно від мінімального еквівалентного розміру об’єкта розрізнення, фону та контрасту).

Групи зорової роботи І – V в залежності від контрасту між об’єктом розрізнення і фоном поділяються на чотири підгрупи (а, б, в, г), для яких і встановлюється нормована освітленість.

Норми носять міжгалузевий характер. На їх основі, як правило, розробляються норми для окремих галузей промисловості.

ДБН встановлюють також наступні нормовані показники для штучного освітлення:

– показник осліпленості(Ρ) – критерій оцінки сліпучої дії освітлювальної установки, що розраховується за формулою:

Р = (S – 1) ∙ 1000,

де S – коефіцієнт осліпленості, що дорівнює відношенню порогових різниць яскравості за наявності і відсутності сліпучих джерел в полі зору;

– коефіцієнт пульсації освітленості(К _п),% – критерій оцінки відносної глибини коливань освітленості внаслідок зміни в часі світлового потоку газорозрядних ламп при живленні їх змінним струмом, який виражається формулою:

,

де Е _max, Е _min – відповідно максимальне і мінімальне значення освітленості за період її коливання, лк; Е _сер – середнє значення освітленості за той же період, лк.

Після визначення нормованої освітленості здійснюються заходи з її забезпечення:

– у випадку проектування приміщень здійснюється необхідний розрахунок з вибором освітлювачів та їх кількості і розміщення;

– у випадку діючого приміщення здійснюється перевірка існуючого освітлення та його корекція.

Дата добавления: 2015-06-30