Методика расчета естественного и искусственного освещения производственного помещения

Содержание

 

 

 

 

Введение

 

Рациональное освещение  помещений и рабочих мест - один из важнейших элементов благоприятных условий труда. При правильном освещении повышается производительность труда, улучшаются условия безопасности, снижается утомляемость. При недостаточном освещении рабочий плохо видит окружающие предметы и плохо ориентируется в производственной обстановке. Успешное выполнение рабочих операций требует от него дополнительных усилий и большого зрительного напряжения. Неправильное и недостаточное освещение может привести к созданию опасных ситуаций.

Стремительно растущая урбанизация изменяет интенсивность и спектральный состав важнейшего фактора среды обитания человека - солнечной радиации у поверхности земли вследствие загрязнения атмосферного воздуха, снижения его прозрачности и существенного затенение территорий плотной многоэтажной застройкой. Ограниченная прозрачность остекления светопроемов, их затеняемость, а зачастую и несоответствие их размеров площади и глубине помещений, вызывают повышенный дефицит естественного света в помещениях.

Недостаток естественного света  восполняется искусственным освещением.

Создание необходимого светового климата для эффективного восприятия зрительной информации - это  основная задача освещения.

Цель данной работы: произвести оценку труда по показателям вредных производственных факторов (ВПФ), произвести расчет естественного и искусственного освещения в данном производстве

 

 

1 Методика расчета  естественного и искусственного  освещения производственного помещения

1.1 Показатели освещения

Устройство, предназначенное  для превращения электрической энергии в оптическое излучение, называется искусственным электрическим источником излучения. При диапазоне оптических измерений в пределах длин волн от 380 до 760 нм в органах зрения вызывается ощущение света. Если электрический источник вызывает электромагнитные колебания в пределах указанных длин волн, то он называется электрическим источником света.

К световым величинам  относятся: сила света, световой поток, освещенность, светимость, яркость, световая энергия:

I – сила света, единица  измерения - кандела [кд]; 1 кд - это сила света, излучаемая в перпендикулярном направлении с поверхности черного тела площадью 1/6×10^-5 м² при температуре затвердевания платины (Т=2045 °К) и давлении 101325 Па;

Ф – световой поток  – эффективный поток излучения, определяемый спектральной чувствительностью глаза, единица измерения – люмен [лм]; для точечного источника характеризуется силой света, 5 равномерно распределенной в пространственном угле в стеррадиан, ;

Е – освещенность –  плотность светового потока по освещаемой поверхности, Е = Ф / S, единица измерения - люкс [лк];

М – светимость – плотность  светового потока, проходящего через  поверхность или отраженного  от нее, единица измерения – люмен  на квадратный метр [лм/м²];

L – яркость – плотность  силы света по площади проекции излучаемого (отражающего) тела в заданном направлении, единица измерения – кандела на квадратный метр [кд/м²];

Q – световая энергия,  определяемая произведением светового  потока на время его действия, единица измерения – люмен на секунду [лм*с].

Показателем эффективности  любого источника света является его светоотдача, чем больше ее численное  значение, тем более эффективен источник света. Светоотдача представляет собой  отношение светового потока источника  света к потребляемой мощности, Н=Ф / Р, единица измерения – люмен на ватт [лм/Вт].

К качественным показателям  освещения относятся: показатель ослепленности, показатель дискомфорта, спектральный состав излучения, цветовая температура, цветопередача, пульсация светового потока.

Показатель ослепленности – величина, характеризующая уровень ухудшения видения при появлении в поле зрения резко контрастной яркости.

Показатель дискомфорта  – субъективная количественная оценка степени неприемлемости условий  освещения при решении неопределенных зрительных задач.

Спектральный состав излучения – совокупность монохроматических  световых потоков, генерируемых источником света, дозировка которых определяется физической природой излучателя и режимом излучения.

Цветовая температура  – температура черного тела, при которой цветность его излучения совпадает с цветностью излучения реального тела при истинной температуре последнего.

Пульсация светового  потока – удвоенные во времени  периодические изменения светового потока источника света, питаемого переменным током.

В современных источниках света электрическая энергия  преобразуется в основном двумя путями:

• посредством нагрева тела электрическим током (тепловые методы);
• посредством электрического разряда в газах и парах металлов (разрядные).

Различают энергетические, светотехнические, электротехнические и эксплуатационные показатели источников света. К энергетическим показателям относятся:

• энергетический к.п.д. лампы h_эн.л=Ф_п.л/Р_л ,

где Ф_{п л} - полный поток излучения лампы, Вт;

Р_л - мощность лампы, Вт;

• эффективный к.п.д. потока излучения лампы h_эф.л=Ф_эф.л/Ф_пл, 
  где Ф_эф.л - эффективный поток излучения лампы.

К светотехническим показателям  относятся: эффективный поток излучения  лампы, светоотдача лампы, спектральный состав излучения лампы, пульсация  светового потока.

К электротехническим показателям  относятся: номинальная мощность лампы, номинальное напряжение лампы, номинальное напряжение сети, на которое рассчитана лампа.

К эксплуатационным показателям  относятся: полезный срок службы, средняя продолжительность работы до изменения одного из ее параметров сверх пределов, установленных стандартом, зависимость основных параметров лампы от отклонений напряжения сети.

Лампы накаливания имеют  достоинства: простота конструкции, дешевизна, простота в эксплуатации, хорошая цветопередача, отсутствие мигания, отсутствие пускорегулирующих устройств, являются единственным источником света при напряжениях 12 - 36 В. К недостаткам ламп относится: низкая светоотдача, малый срок службы, высокая чувствительность к изменениям напряжения.

Лампы накаливания используются для бытового, местного, аварийного освещения, в помещениях с небольшим числом часов использования.

Люминесцентные лампы  низкого давления образуют при работе ионизированные пары металла и газа, производящие ультрафиолетовое излучение, которое с помощью люминофоров на внутренних стенках трубки лампы преобразуется в излучение, ощущаемое глазом.

К достоинствам люминесцентных ламп относится относительная простота конструкции, большой диапазон с  точки зрения цветопередачи, относительно высокая светоотдача, большой срок службы. К недостаткам можно отнести мигание лампы, старение лампы, наличие пускорегулирующего аппарата (ПРА), малый диапазон мощностей, чувствительность к снижению напряжения, ограниченный температурный диапазон работы (от 5 до 40 °С).

Трубчатые люминесцентные лампы низкого давления с дуговым  разрядом в парах ртути по цветности излучения делятся на белого света (ЛБ, цветовая температура 3500 К), тепло белого света (ЛТБ 2700 °К), дневного света (ЛД, 6500 °К) и лампы дневного света с исправленной цветностью (ЛДЦ).

Мощность ламп 4-150 Вт, светоотдача достигает 75 - 80 лм/Вт, срок службы до 12000 - 25000 ч., но к концу этого срок световой поток снижается до 60 % начального.

Разновидностью ламп являются малогабаритные люминесцентные лампы (КЛЛ), имеющие цоколь, как и у ламп накаливания. Небольшие размеры достигаются за счет сгибания газоразрядной трубки. Срок службы ламп в пять раз больше, чем у ламп накаливания, потребление электроэнергии в четыре раза меньше при 1 том же световом потоке [8].

Люминесцентные лампы  используются для внутреннего освещения  помещений.

Осветительные приборы  содержат источник света и оптическую систему со вспомогательной арматурой  и предназначены для освещения  различных объектов. Основная функция осветительного прибора - перераспределение светового потока источника света в требуемом направлении окружающего его пространства. Вспомогательными функциями являются: коммутация и стабилизация электрической энергии, защита источника света от механических повреждений, изоляция источника света от взрывоопасных, пожароопасных, влажных, химически агрессивных и пыльных сред, изменение спектрального состава излучения источника света (при необходимости), установочное крепление прибора по месту эксплуатации, выполнение специфических функций (например, при подводном или космическом освещении, технологическом излучении и пр.).

Основными показателями светильников являются: мощность, напряжение питающей сети, габаритные размеры, кривая силы света, световой к.п.д. - h = Ф_п._с / Ф_л, где Ф_пс – полезный световой поток прибора, Ф_л – световой поток лампы.

Светильники можно классифицировать по степени защиты от проникновения  пыли и влаги, по исполнению в зависимости  от среды использования. Светильник должен удовлетворять требованиям соответствующих технических стандартов.

Одним из основных элементов  светильника является его отражатель. Высокоэффективные отражатели используют поверхность, покрытую серебром, которая обладает исключительно высоким зеркальным отражением, обеспечивая максимальное отражение светового потока лампы. Высокоэффективные отражатели обеспечивают увеличение коэффициента использования осветительной установки, в результате чего большая часть светового потока, излучаемого лампами, достигает рабочей поверхности.

Для обеспечения пробоя газового промежутка и ограничения дугового разряда в цепь газоразрядных ламп включаются реактивные (чаще всего индуктивные) сопротивления, которые совместно с компенсирующими конденсаторами для повышения коэффициента мощности и блокирующими конденсаторами радиопомех образуют пускорегулирующие аппараты (ПРА). Простейшие элементы управления представляют собой стартер и дроссель, используются также схемы полу резонансного и трансформаторного запуска, наиболее эффективными являются электронные схемы пуска.

 

 

1.2 Характеристика помещения

 

Обследуемое помещение - учебно-исследовательская лаборатория промышленной санитарии и гигиены труда на базе кафедры «Безопасность жизнедеятельности», которая была основана в 1971г..

При обследовании было принято, что лампы накаливания имеют мощность 60 Вт, а люминесцентные газоразрядные лампы дневного света - 40 Вт.

Обследуемое помещение  – лаборатория, площадь 47,7 м². Площадь оконных проемов 8 м². Оконные проемы не занавешены. Остекление оконных проемов имеет частичное загрязнение. На окнах установлены решетки. Панели окрашены в зеленый цвет, потолок побелен. На потолке имеются 8 двухламповых светильников с люминесцентными газоразрядными лампами.

Столы рабочих мест, имеет высоту 800 мм, длину 1400 мм, ширину 800 мм, высота сидения 450 мм, высота пространства для ног - 650 мм, что обеспечивает удобство рабочего места. Высота и конструкция рабочего стола выбраны так, чтобы было легко переходить из рабочего положения сидя в положение стоя

1.2.1 Основные направления работы

Основные направления  работы лаборатории - научные

- Изучение средств и методов измерения параметров воздуха и плотности теплового излучения от нагретых поверхностей, а также оценка эффективности защитных свойств материалов.

- Изучение различных  систем очистки питьевой воды  от примесей и методы оценки  качества питьевой воды.

- Методы измерения  плотности потока электромагнитного  излучения СВЧ диапазона, а также методы защиты от облучения при работе с устройствами и аппаратами, содержащими СВЧ генератор.

- Изучение различных  средств звукоизоляции и звукопоглощения,  их преимуществ и недостатков  и возможность определения их  качественных и количественных  характеристик.

- Анализ электробезопасности  трехфазных электрических сетей  переменного тока напряжением  до 1000 В, оценке работоспособности  устройства защитного отключения (УЗО) и эффективности действия  защитного заземления и зануления.

1.2.2 Перечень оборудования

 

Лаборатория оснащена необходимым  оборудованием для проведения лабораторных, научно-исследовательских работ: установка  «Звукоизоляция и звукопоглощение» БЖ2м, генератор сигналов ФГ-100, лабораторная установка «Защита от СВЧ-излучения», дозиметр-радиометр ДРГБ-01, люксметр, радиометр неселективный Аргус-03, яркометр – Аргус-02. В наличии имеются установки «Методы и средства защиты воздушной среды от газообразных загрязнений», установка «Эффективность и качество освещения», установка «Определение параметров воздушной рабочей зоны и защита от тепловых воздействий» БЖС-3, лабораторная установка «Методы очистки воды», лабораторный стенд «Средства обеспечения электробезопасности», «Звукоизоляция и звукопоглощение».