Исследование естественного освещения в учебных и производственных помещениях

Югорский государственный  университет

Кафедра «Физика и общетехнические дисциплины»

 

 

 

 

БЖД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая  работа № 1

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

 

 

 

 

 

Исследование  естественного освещения в учебных и производственных помещениях

 

 

 

 

 

 

Ханты-Мансийск

2013

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составитель: Пасечник А.Г.

 

 

 

 

Исследование  естественного освещения в учебных и производственных помещениях

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Освоить методику исследования и расчета естественного освещения.
2. Изучить устройство и принцип работы прибора для измерения освещенности.
3. Научиться проводить расчеты и нормирование освещенности в соответствии с нормами  СНиП 23-05-95 (СНиП II-4-79) «Естественное и искусственное освещение»

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

Свет является естественным условием жизнедеятельности человека, играющим важную роль в сохранении здоровья и высокой работоспособности.

Одним из основных вопросов безопасности на производстве является организация рационального освещения учебных и производственных помещений и рабочих мест.

Производственное освещение, правильно спроектированное и выполненное, предназначено для решения следующих вопросов:

• предупреждения развития зрительного и общего утомления, повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции,
• обеспечения психологического комфорта;
• повышения безопасности труда и снижения травматизма на производстве.

Производственные  помещения в дневное  время, как правило, освещаются естественный светом.

Обеспечение освещенности от естественного света связано с устройством проемов для пропускания свете. Конструктивно проемы могут быть различными по исполнению и по местонахождению. Поэтому различают три системы естественного освещения: боковое, верхнее в комбинированное.

Боковое освещение  помещения осуществляется через  световые проемы в наружных стенах или светопрозрачные ограждающие конструкции.

 Верхнее  освещение помещения устраивают  через световые проемы в покрытиях,  фонари и зенитные купола, а  также через световые проема в местах перепадов высот смежных зданий.

 Комбинированное освещение - совокупность бокового и верхнего освещения - является наиболее рациональным, так как создает равномерное по площади помещения освещение.

Для количественной оценки производственного освещения важной светотехнической характеристикой  является освещенность рабочей поверхности:

E=dF/dS       (1)

где dF - световой поток, характеризующий мощность светового излучения(лм) равномерно падающий на площадь dS (м²).

За единицу освещенности в системе СИ принят люкс (лк). Естественное освещение изменяется в широких пределах в зависимости от времени дня, года, метеорологических факторов (состояния облачности и отражающих свойств поверхности земли). Поэтому в отличие от искусственного, естественное освещение нельзя характеризовать количественным значением.

Основной  величиной для расчета и нормирования естественного освещения принята относительная величина - коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой отношение естественной освещенности в данной точке внутри помещения Е_в к одновременной наружной горизонтальной освещенности Е_н от небосвода, выраженное, в процентах:

КЕО=Е_в/Е_н * 100      (2)

Нормированные значения КЕО определяются по таблицам 1,2 приложения 2.

Нормы СНиП 23-05-95 устанавливают требуемую величину КЕО в зависимости от следующих факторов:

1. характеристики зрительной работа (определяется размеров объекта различения, т.е. размером рассматриваемых деталей, отдельных их частей, которые необходимо различать в процессе работы)
2. коэффициента светового климата (т), определяемого в зависимости от района расположения здания на территории России
3. коэффициента солнечности климата (С), зависящего от ориентации здания относительно сторон света;
4. системы освещения.

В проводимых расчетах нормированное  значение КЕО дается для III поясов

Для остальных поясов светового климата нормируемое значение КЕО определяют по формуле

                 КЕО ^I,II,IV,V=l_н^III*m*C                                                                              (3)

где m - коэффициент  светового климата соответствующего пояса (таблица 3  приложения 2);

С - коэффициент  солнечного климата (таблица 4 приложения 2)

При боковом  освещении нормируется минимальное значение КЕО,

при одностороннем - в точке, расположенной на расстоянии I м от стены, наиболее удаленной  от световых проемов;

при двустороннем - в точке посередине помещения  на пересечении вертикальной плоскости  характерного разреза помещения  и условной рабочей поверхности  или пола. (Под условной поверхностью понимается условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,6 м от пола);

при верхнем  и комбинированном освещениях нормируется  среднее значение КЕО  (l _ср)  в пределах рабочей зоны, определяемое по формуле

l_ср = [l₁/2+l₂/2+…+l_n/2]/n-1                                        (4)

где l₁,l₂,…, l_n  - значение КЕО в отдельных точках, находящихся на равном расстоянии друг от друга;

n   - количество точек,  в которых определяется КЕО.  Первая и последняя точки принимаются  на расстоянии I м от поверхности  стен или перегородок.

Освещенность помещения  естественным светом характеризуется КЕО ряда точек, расположенных в пересечении двух плоскостей: вертикальной плоскости характерного разреза помещения и плоскости, принимаемой за условную рабочую поверхность.

Исследование естественной освещенности заключается в определении фактического значения КЕО в помещении. Оценка естественной освещенности дается на основании сопоставления полученного значения КЕО с нормативным.

При экспериментальном  определении КЕО требуется производить замеры освещенности внутри и снаружи здания одновременно при небе, затянутом облаками. Точку для измерения наружной освещенности выбирают на открытом участке земной поверхности.

 

Схема распределения КЕО по разрезу помещения

Рис 2.1.

 

а) одностороннее  боковое освещение;

б) двустороннее боковое освежение; 

в) верхнее освещение;

г) комбинированное  освещение;

где 1 - уровень рабочей плоскости.

Необходимая освещенность производственных помещений естественным светом через оконные проемы рассчитывается, исходя из отношения площади световых проемов к площади пола (световой коэффициент).

Освещенность  рабочих мест определяется также  глубиной помещения, расстоянием от пола до подоконников, степенью затемнения помещений соседними зданиями или установками.

Уровень естественной освещенности может значительно снизиться, так как вследствие загрязнения остекленных поверхностей уменьшается коэффициент пропускания. Другой причиной этого явления является загрязнение поверхностей помещения, что уменьшает коэффициент отражения.

Поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается называется фоном. Фон считается:

светлым — при коэффициенте отражения поверхности r >0.4;

средним — при  коэффициенте отражения поверхности  от 0,2 до 0,4,

тёмным - при коэффициенте отражения поверхности менее 0,2.

С учетом поправочных  коэффициентов для обеспечения  нормированного значения КЕО, площадь световых проемов приблизительно определяется по формулам:

при боковом  освещении помещения

       (5)

 

 

 

 при верхнем освещении

                                                                                                           (6)

где S₀ — площадь световых проемов (в свету) при боковом освещении;

S_n – площадь пола помещения;

е_н – нормированное значение КЕО, принимаемое по таблицам 1,2 приложения 2;

к_з – коэффициент запаса, учитывающий снижение КЕО в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнении в световых проемах, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещения принимается по табл. 5 приложения 2;

h₀ – световая характеристика окон, определяемая по таблице 10 приложения 2;

 t₀ – общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле 2.7:   

t₀=t₁*t₂*t₃*t₄*t₅     (7)

где t₁ – коэффициент светопропускания материала, определяемые по таблице 6 приложения 2;

t₂ – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, определяемый по таблице 6 приложения 2;

t₃ – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, определяемый по таблице 6 приложения 2 (при боковом освещении =1);

t₄ – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, определяемый по таблице 7 приложения 2;

t₅ – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимаемый 0,9;    

r₁ – коэффициент, учитывающий повышение КЕ0 при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию, принимаемый по таблице 8 приложения 2;

к_зд – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, принимаемый по таблице II приложения 2;

r_{2 —} коэффициент, учитывающий повышение КЕ0 при верхнем освещении, благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения, принимаемый по таблице 12 приложения 2;

к_ф – коэффициент, учитывающий тип фонаря, принимаемый по таблице 13 приложения 2;

h_ф – световая характеристика, фонаря или светового проема в плоскости покрытия, определяемая по таблицам 14.15 приложения 2.

По рассчитанной площади световых проемов определяют их число.

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

3.1. ПРИМЕНЯЕМЫЕ  ПРИБОРЫ

1. фотоэлектрический люксметр типа Ю-16, Ю-116, Тесто-540.
2. рулетка или линейка.

Фотоэлектрический люксметр типа Ю-16 или Ю-116 предназначен для измерения освещенности (лк)

Люксметр Ю-16

Рис. 3.1

1 - измеритель (гальванометр); 2 – клеммы; 3 – переключатель пределов измерения; 4 – фотоэлемент; 5 – фильтр.

Люксметр Ю-116

Рис. 3.2

 

 

 

 

 

Люксметр Testo 540

Рис. 3.3

 

 

Люксметр Ю-16 градуировав для ламп накаливания. При измерении естественной освещенности необходимо вводить поправочный коэффициент К = 0,8,

Принцип действия фотоэлектрического люксметра основан  на явлении фотоэлектрического эффекта. При освещении фотоэлемента в замкнутой цепи, состоящей из фотоэлемента и измерителя, возникает ток, который отклоняет стрелку измерителя.

Величина тока и, следовательно, отклонение стрелки  измерителя пропорциональны освещенности рабочей поверхности фотоэлемента.

Люксметр Ю-16 имеет три основных предела измерения (25:100;500) и три дополнительных (2500; 10000; 50000).

На корпусе  прибора (I) расположены две клеммы (2) для подсоединения селенового фотоэлемента (4) и переключатель  пределов измерения (3). Для излучения больших уровней освещенности на фотоэлемент надевается фильтр (5). Фильтр повышает пределы измерения в 100 раз.

Погрешность люксметра  имеет максимальную величину в начале шкала, поэтому для большей точности измерения при малых отклонениях стрелки следует переходить на меньший предел измерения.