Нормирование искусственной освещенности

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный технический

университет им. И.И.Ползунова»

М. Н. Вишняк, А. А. Вихарев, А.А. Мельберт

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ И ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех форм обучения

Барнаул – 2016

УДК 628.9

Вишняк М.Н. Исследование характеристик производственного освещения и источников света. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех форм обучения /М.Н. Вишняк, А.А. Вихарев, А.А. Мельберт; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул, 2016. – 60 с.

Методическое указание составлено в соответствии с программой курса «Безопасность жизнедеятельности», утвержденной действующим стандартом Минобразования. В работе описаны методики лабораторных работ по теме «Организация освещения рабочих мест».

Предлагаемое издание рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности».

Протокол № 4 от 14.12.2015 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1	Цели и задачи		4
2	План выполнения лабораторной работы		4
3	Теоретические основы производственного освещения		4
3.1	Основные характеристики освещения и световой среды		6
3.2	Виды освещения и его нормирование	17
3.2.1	Естественное освещение	18
3.2.2	Искусственное освещение	22
3.2.3	Источники искусственного света	26
4	Экспериментальная работа	34
4.1	Устройство и работа стенда	34
4.2	Устройство и работа люксметра Ю-116	37
4.3	Устройство и работа люксметра VICTOR 1010A	40
4.4	Методика проведения и оформления результатов исследования	45
4.4.1	Определение коэффициента естественной освещенности (КЕО)	45
4.4.2	Определение световой отдачи ламп	52
4.4.3	Определение коэффициента отражения r	53
5	Содержание отчета	57
6	Контрольные вопросы	58
	Список используемой литературы	59

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

1.1. Ознакомиться с теоретическими основами производственного освещения;

1.2. Изучить методику исследования характеристик освещенности и источников света.

ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

2.1. Ознакомиться с методическими указаниями;

2.2. Выбрать самостоятельно или с помощью преподавателя вариант задания и выполнить его в полном объеме;

2.3. Оформить индивидуальный отчет;

2.4. Ответить на контрольные вопросы и защитить отчет у преподавателя.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Свет - один из важнейших элементов организации пространства и главный посредник между человеком и окружающим его миром.

Освещениевыполняет полезную общефизиологическую функцию, способствующую появлению благоприятного психического состояния людей. Достаточный уровень освещениявсех рабочих помещений, используемого оборудования, рабочих мест, объектов и средств труда, рабочих поверхностей является необходимым условием обеспечения не только высокой эффективности труда человека в техносфере, но и безопасности его жизнедеятельности. Известно, что зрение поставляет человеку свыше 85% всей информации, поступающей из среды обитания. Органы зрения человека приспособлены к восприятию световой энергии в диапазоне длин волн от 380 до 760 нм, соответствующих изменению цвета от темно-фиолетового до темно-красного. Максимум чувствительности человеческого глаза приходится на длину волны, равную 554—556 нм и характерную для желто-зеленого цвета.

Освещение, удовлетворяющее гигиеническим и экономическим требованиям, называется рациональным. К этим требованиям относятся: достаточная освещенность, равномерность, отсутствие ослепляющего воздействия и пульсации светового потока, благоприятный спектральный состав, экономичность. Создание такого освещения на производстве является важной и актуальной задачей.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСВЕЩЕНИЯ И СВЕТОВОЙ СРЕДЫ

Для гигиенической оценки условий освещения используются светотехнические единицы, принятые в физике.

К количественным показателям освещения относятся:

1. Световой поток F – это та часть электромагнитных излучений, которая воспринимается зрением человека как свет. Единицей измерения светового потока является люмен (лм). Величина светового потока происходит из энергетического потока (мощности) посредством оценки излучения приемником со стандартной спектральной чувствительностью глаз (рисунок 1).

Рисунок 1

Таблица 1

Общие величины

Фотометрические величины

Энергия излучения, Q_e

Дж

Световая энергия (количество света), W

лм·с

Мощность излучения (поток излучения), Φ_е

Вт

Световой поток, F

лм

Энергетическая экспозиция, Н_е

Дж/м²

Световая экспозиция, Н

лк·с

Энергетическая освещенность (поверхностная плотность потока), Е_е

Вт/м²

Освещенность, Е

лк

Сила излучения (энергетическая сила света), I_e

Вт/ср

Сила света, I

кд

Энергетическая яркость, В_е

Вт/(ср·м²)

Яркость, L

кд/м²

2. Сила света J – это интенсивность светового потока в любом направлении от светящейся точки. Это световой поток на малую поверхность, перпендикулярную к направлению его распространения, деленный на телесный угол с вершиной в точке источника, опирающегося на эту поверхность (рисунок 2).

Рисунок 2

Или иначе, это пространственная плотность светового потока.

J = F/W, [1]

где W - телесный (пространственный) угол в стерадианах (сp).

W = S/R², [2]

где S - площадь, вырезанная из сферы произвольного радиуса R в метрах.

Единицей силы света является кандела (кд) 1кд = 1лм/1сp.

3. Освещенность – отношение светового потока к площади , освещаемой им поверхности:

, [3]

На практике среднюю освещенность заданной поверхности рассчитывают отношением светового потока, падающего на эту поверхность, к площади А освещенной поверхности (рисунок 3).

Рисунок 3

Единица освещенности – люкс (лк). Это освещенность поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 люмену. Освещенность нормируется и контролируется на производстве.

Для нормальной жизнедеятельности человека и комфортных условий труда вполне приемлемым считается диапазон освещенности 100—700 лк, причем использование большего уровня освещенности всегда обусловлено необходимостью выполнения более мелких и точных работ. Низкие уровни освещенности рабочих помещений на уровне 50—30 лк вообще нежелательны, так как производительность труда человека при этом существенно снижается в среднем на 15—28%.

4. Яркость:

, [4]

где – угол между нормалью освещаемой поверхности и направлением светового потока от источника света.

Измеряется яркость в кд/м. Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, от степени освещенности, а в большинстве случаев так же от угла , под которым рассматривается поверхность.

5. Коэффициент отражения – это отношение отраженного светового потока к падающему световому потоку :

[5]

Коэффициент отражения зависит от направления падения света (за исключением матовых поверхностей) и спектрального состава света.

6. Коэффициент поглощения – это отношение поглощенного светового потока к падающему световому потоку :

[6]

7. Коэффициент пропускания – это отношение прошедшего через прозрачную поверхность светового потока к падающему на данную поверхность светового потока :

[7]

Коэффициенты зависят от цвета (белый, черный и т.д.), физических свойств материала (металл, стекло, бумага, шероховатость и др.) и состояния освещенных поверхностей, но сумма их всегда равна единице, т.е. .

Требуемый уровень освещенности определяется степенью точности зрительных работ. Для рациональной организации освещения необходимо не только обеспечить достаточную освещенность рабочих поверхностей, но и создать соответствующие качественные показатели освещения.

К качественным характеристикам относятся:

1. Фон – это поверхность, прилегающая к объекту различения. Например, чертеж на белой бумаге. Линии чертежа – это объект различения. Белая бумага, на которой расположен чертеж с линиями, обозначениями и др. – это фон. Фон характеризуется способностью отражать световой поток и считается светлым при коэффициенте отражения поверхности р > 0,4, средним при р = 0,2...0,4 и темным при р < 0,2.

2. Контраст объекта различения с фоном :

, [8]

где – яркость объекта и фона.

В зависимости от величины контраст считается:

- большим при (объект и фон резко различаются по яркости);

- средним при (объект и фон заметно отличаются по яркости);

- малым при (объект и фон мало или почти неразличимы по яркости).

Соотношения характеристик фона и контраста ( и ) на практике в значительной мере определяют зрительные условия труда.

Спектральный состав света

Оптический диапазон электромагнитного спектра включает инфракрасную область спектра в диапазонах от 1 мм до 760 нм, воспринимаемую человеком как тепловое излучение. Видимую часть спектра воспринимаемую как цвета и их оттенки – красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. И ультрафиолетовое излучение – невидимая человеком часть спектра электромагнитного излучения с длиной волны от 380 до 1 нм (рисунок 4).

Рисунок 4

Благоприятный дня человека спектральный состав видимого света обозначается как комфортный световой климат и способствует достижению максимальной эффективности труда человека. Наилучшим по спектру для человека является естественное дневное освещение. В вечернее и ночное время суток для зрения благоприятны обычные лампы накаливания, спектр излучения которых близок к естественному освещению и единственным недостатком которых является их довольно малый коэффициент полезного действия (собственно на освещение расходуется лишь 8—15% потребляемой ими электроэнергии).

4. Блесткость или ослепленность – это наличие ярких источников света в поле зрения, оказывающее неблагоприятное ощущение и раздражающие человека.

Различают прямую блесткость, возникшую от ярких источников света и частей светильников, попадающих в поле зрения человека, и отраженную блесткость от поверхностей с зеркальным отражением. Блесткость в поле зрения вызывает чрезмерное раздражение и снижает чувствительность и работоспособность глаза. Такое изменение нормальных зрительных функций называется слепимостью.

В ряде случаев на практике, вместо понятия блесткости, пользуются показателем ослепленности , выражающийся формулой:

, [9]

где - видимость объекта различения соответственно при экранизировании и наличии ярких источников света в поле зрения.

Видимость характеризует способность глаза воспринимать объект и зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности наблюдения и др.

5. Пульсация освещенности, выражаемая коэффициентом пульсации :

, [10]

где - соответственно максимальный, минимальный и средний световой поток в единицу времени. Пульсация освещенности характерна для газоразрядных ламп, питаемых переменным током.

Величина этого коэффициента связана с наличием перепадов напряжения в электросети при включении и выключении мощного электрооборудования, а также с физической природой самих осветительных приборов.

6. Цилиндрическая освещенность - это средняя освещенность боковой поверхности вертикального цилиндра, размеры которого стремятся к нулю. Определяется делением вертикальной освещенности в плоскости, перпендикулярной к поверхности светового луча, на .

7. Показатель дискомфорта - это характеристика качества освещения, определяющая степень дополнительной напряженности зрительной работы, вызванной наличием резкой разницы яркостей одновременно видимых поверхностей в освещенном помещении.

Как правило, величина этого показателя для комфортных условий труда человека находится в следующем диапазоне значений:

• 0,1 — для подсобных и складских помещений;

• 0,13 — для административных помещений;

• 0,17 — для аудиторий и других учебных помещений;

• 0,2 — для торговых помещений и спортивных залов.

3.2 ВИДЫ ОСВЕЩЕНИЯ И ЕГО НОРМИРОВАНИЕ

Освещение подразделяется на естественное, искусственное и совмещенное (рисунок 5).

Рисунок 5 – Виды освещения

ЕСТЕСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Естественное освещение разделяется на боковое(световые проемы в стенах), верхнее (прозрачные перекрытия и световые фонари на крыше) и комбинированное(наличие световых проемов в стенах и перекрытиях одновременно).

В зависимости от географической широты, времени года, часа дня, и состояния погоды, уровень естественного освещения может резко изменяться за очень короткий промежуток времени и в довольно широких пределах. Для оценки использования естественного света введено понятие коэффициента естественной освещенности (КЕО) и установлены минимальные допустимые значения КЕО — это отношение освещенности Е_В внутри помещения за счет естественного света к наружной освещенности Е_Н от всей полусферы небосклона, выраженное в процентах:

, [11]

Естественное освещение, из-за его непостоянства во времени оценивается только величиной . Величина этого коэффициента нормирована «Строительными нормами и правилами» для каждого из пяти световых поясов (поясов светового климата) Российской Федерации в соответствии с характером выполняемых внутри помещений работ и необходимым для этого уровнем освещенности. Обычно значения коэффициента естественной освещенности находятся в диапазоне от 0,1% (для эпизодически посещаемых помещений) до 3,5% (для работ наивысшей точности при боковом освещении) и до 6% (при верхнем или комбинированном освещении).Величина освещенности Е в помещении от естественного света небосвода зависит от времени года, времени дня, наличия облачности, а так же доли светового потока Ф от небосвода, которая проникает в помещение. Эта доля зависит от размера световых проемов (окон, световых фонарей); светопроницаемости стекол (сильно зависит от загрязненности стекол); наличия напротив световых проемов зданий, растительности; коэффициентов отражении стен и потолка помещения (в помещениях с более светлой окраской естественная освещенность лучше) и т. д.

Рисунок 6 – Световой фонарь

Рисунок 7 – Боковое остекление

КЕО не зависит от времени года и суток, состояния небосвода, а определяется геометрией оконных проемов, загрязненностью стекол, окраской стен помещений и т. д. Чем дальше от световых проемов, тем меньше значение КЕО (рисунок 8).

Рисунок 8 – Распределение по поперечному разрезу помещений:

а - одностороннее боковое освещение;

б - двухстороннее боковое освещение;

в - верхнее освещение;

г - комбинированное освещение;

1 - уровень рабочей плоскости.

Минимальная допустимая величина КЕО определяется разрядом работы: чем выше разряд работы, тем больше минимально допустимое значение КЕО. Например, для I разряда работы (наивысшей точности) при боковом естественном освещении минимально допустимое значение КЕО равно 2 %, при верхнем — 6 %, а для III разряда работы (высокой точности) соответственно 1,2 % и 3 %. По характеристике зрительской работы труд учащихся можно отнести ко второму разряду работы, и при боковом естественном освещении в аудитории, лаборатории на рабочих столах и партах должен обеспечиваться КЕО = 1,5 %.

В нормах на естественное освещение ( ) учитываются:

а - разряд зрительных работ (подразряды не учитываются);

б - устройство системы освещения (верхнее или боковое);

в - районы расположения здания и ориентация световых приемов по сторонам горизонта

ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения помещения в темное время суток.

Искусственное освещение может быть общим и комбинированным (когда к общему освещению добавляется местное освещение). Использование только местного освещения недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет глаза, замедляет процесс работы и может послужить причиной несчастных случаев и аварий.

При общем освещении все места в помещении получают свет от общей осветительной установки. В этой системе источники света распределены равномерно без учета расположения рабочих мест. Средний уровень освещения должен быть равен уровню освещения, требуемого для выполнения предстоящей работы. Эти системы используются главным образом на участках, где рабочие места не являются постоянными.

Комбинированное освещение наряду с общим включает местное освещение (местный светильник, например настольная лампа), сосредотачивающее световой поток непосредственно на рабочем месте. Использование местного освещения совместно с общим рекомендуется применять при высоких требованиях к освещенности.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, дежурное, аварийное, охранное и эвакуационное освещение.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы людей и движения транспорта. Дежурное освещение включается во внерабочее время. Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения. Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Эвакуационное освещение — для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения. Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений. Бактерицидное облучение («освещение») создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды, продуктов питания. Наибольшей бактерицидной способностью обладают ультрафиолетовые лучи с длиной волны 254...257 нм. Эритемное облучение создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения). Максимальное эритемное воздействие оказывают электромагнитные лучи с длиной волны 297 нм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.

Для организации аварийного, эвакуационного, охранного и сигнального видов освещения чрезвычайно важным параметром является световая чувствительность зрения человека, под которой понимается минимальная освещенность поверхности или объекта, различимая человеком в темноте. Аварийное освещение должно обеспечивать освещенность поверхностей не менее 2 лк, охранное освещение — не менее 0,5 лк, эвакуационное освещение — не менее 0,5 лк на полу проходов и не менее 0,2 лк на открытых территориях.

В современных многопролетных одноэтажных зданиях без световых фонарей с одним боковым остеклением в дневное время суток применяют одновременно естественное и искусственное освещение (совмещенное освещение). Важно, чтобы оба вида освещения гармонировали друг с другом. Для искусственного освещения в этом случае целесообразно использовать люминесцентные лампы.

Нормирование искусственной освещенности

В настоящее время действуют СП 52.13330.2011 "Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*" и СанПиН 2.2.1/1278—03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий», которые распространяются на естественное и искусственное освещение производственных помещений, общественных и жилых зданий, улиц, дорог и площадей, населенных пунктов.

В нормах на искусственное освещение ( , лк) учитывается:

а - разряд зрительных работ;

б - разновидность устройства систем освещения (общее или комбинированное);

в - характеристики фона и контраста, сочетания которых по условиям видимости образуют в каждом разряде по 4 подразряда (а, б, в, г).

Например, сочетание темного фона и малого контраста (черная стрелка на темном циферблате прибора) образуют подразряды "а". Условия видимости, при таком сочетании характеристик фона и контраста, неблагоприятны для различения глазом показаний прибора. Поэтому нормативная освещенность в подразрядах "а" заложена наибольшая, по сравнению с другими подразрядами.

Сочетание же светлых фонов и больших контрастов образуют подразряды "г". Условия видимости при таких фонах и контрастах самые благоприятные для зрения (черные буквы на белой бумаге) так как объекты (черные буквы) очень ярко выделяются на белом фоне. Поэтому нормативная освещенность в подразрядах "г" меньше, чем в остальных подразрядах.

Благодаря такой дифференциации норм искусственного освещения видимость объектов различения во всех подразрядах (а, б, в, г) одинаково хорошая, способствующая высокопроизводительной работе.

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1788; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!