Лабораторна робота № 4

“Дослідження і розрахунок освітленості робочих місць”

Мета роботи: ознайомитися з принципами нормування освітлення, методами і приладами його виміру, оцінки, забезпечення нормованого освітлення і методиками розрахунку необхідної кількості світлових приладів.

1. Загальні відомості

Освітлення робочих поверхонь у денний і темний час доби має важливе значення для забезпечення нормальних умов праці, життєдіяльності людини в умовах виробництва.

Згідно з СНиП II-4-79 [1] освітлення підрозділяється на природне, штучне і сполучене. Природне освітлення забезпечується світловим потоком від небозводу. Це освітлення за способом формування світлового потоку підрозділяється на бічне – якщо воно здійснюється через світлові прорізи в зовнішніх стінах; верхнє – при освітленні через світлові прорізи в покриттях приміщень; і комбіноване – якщо освітлення забезпечується сполученням верхнього і бічного природного освітлення.

Штучне освітлення здійснюється за допомогою електричних джерел світла – ламп розжарювання і газорозрядних ламп. Цей вид освітлення за функціональним призначенням підрозділяють на такі категорії: робоче – освітлення, необхідне для здійснення трудового процесу; аварійне – освітлення, передбачене для продовження виробничого процесу при аварійному відключенні робочого освітлення; евакуаційне – освітлення, необхідне для евакуації людей із приміщень при надзвичайних ситуаціях; охоронне – освітлення об'єктів у неробочий час.

За способом розташування світильників освітлювальної установки штучне освітлення забезпечується наступними системами: загальне рівномірне – влаштовується установкою світильників у верхній зоні приміщення на рівномірній відстані без урахування розташування обладнання; загальне локалізоване – світловий потік формується світильниками, розташованими у верхній зоні приміщення і згрупованими з урахуванням розташування обладнання; комбіноване – у випадку доповнення загального рівномірного чи загального локалізованого освітлення місцевим (на робочих місцях). Освітлення, при якому недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним називається сполученим.

Освітлення характеризується якісними і кількісними параметрами.

До основних якісних показників освітлення, що визначає умови зорової роботи, відносяться рівномірність розподілу світлового потоку, контраст об'єкта розрізнення з фоном, видимість, показник засліпленості, коефіцієнт пульсації освітленості.

Кількісними характеристиками є: сила світла, що виміряється в канделах (кд); яскравість – у канделах на квадратний метр (кд/м²); світловий потік – у люменах (лм); освітленість – у люксах (лк); видимість об'єкта - відношення сили світла, випромінюваного в розглянутому напрямку, до площі проекції цієї поверхні на площину, перпендикулярну до напрямку потоку. Цей параметр вимірюється у канделах на метр квадратний (кд/м²).

Оскільки вимір і оцінка видимості об'єкта є складним завданням, то на практиці використовують непрямі параметри.

На робочій поверхні видимість об'єкта при штучному освітленні вимірюють у люксах, а при природному освітленні видимість характеризують коефіцієнтом природної освітленості (КПО). КПО дорівнює відношенню природної освітленості, створюваної у визначеній точці заданої площини усередині приміщення (Е_с) до одночасного значення зовнішньої горизонтальної освітленості, створюваної світлом цілком відкритого небозводу (Е_з). КПО (е) виражається у відсотках:

е = Е_с/Е_з·100%. (4.1)

Нормування (установлення необхідної видимості об'єкта) як штучної, природної так сполученої освітленості здійснюється виходячи із ступеня утомленості ока при виконанні конкретної роботи [1]. При цьому характеристикою напруженості зорового аналізатора людини є ступінь точності виконання зорових робіт, що, в свою чергу, визначається так званим найменшим розміром об'єкта розрізнення. Ця величина виміряється в міліметрах. Об'єктом розрізнення виступає найменший розглянутий предмет, окрема його частина чи дефект, які необхідно розрізняти під час роботи. Якщо трудовий процес протікає у виробничому приміщенні, то зорові роботи залежно від їхньої точності підрозділяються на 8 розрядів – від I до VIII [1,табл.1].

Якщо трудовий процес протікає поза будинками, на відкритому майданчику, то зорової роботи підрозділяється на 5 розрядів – IX-XIII і також визначається за [1.табл.16].

Зорове сприйняття предмета залежить від різниці в яскравості об'єкта і фону, на якому розташовується об'єкт (контрасту об'єкта розрізнення з фоном), а також від характеристики яскравості самого фону. У зв'язку з цим кожний з розрядів зорової роботи залежно від характеристики фону і контрасту об'єкта розрізнення з фоном має декілька під розрядів.

Виходячи з усіх цих характеристик визначається нормоване значення освітленості Е_н для штучного освітлення і значення КПО для природного і сполученого освітлення [1,табл.1,2]. Ці параметри використовуються у світлотехнічних розрахунках.

Природне освітлення характерне тим, що створювана в приміщеннях освітленість змінюється в широких межах і залежить від часу дня, року, метеорологічних факторів, географічного розташування будинку, орієнтації віконних прорізів щодо обрію та ін. З огляду на ці фактори, уся територія СНД умовно розділена на V світлових поясів [1,рис.1]. Нормовані значення КПО приводяться тільки для III світлового пояса [1,табл.1,2].

Нормовані значення КПО для інших світлових поясів визначають за формулою:

КПО = КПО_н · m^і · c^і, (4.2)

де m^і, c^і – відповідно, коефіцієнти світлового і сонячного клімату. Значення цих коефіцієнтів приведені в [1,табл.4,5].

2. Експериментальна частина

Вимірювання освітленості робочих поверхонь виконують за допомогою люксметрів, що мають кілька модифікацій (Ю-16, Ю-17, Ю-116).

При виконанні досліджень в роботі використовують люксметр Ю-116 (рис.4.1).

Люксметр складається з вимірника, селенового фотоелемента типу Ф55С і насадок, що позначаються буквами К, М, Р, Т. Насадки М, Р, Т встановлюються у фотоелемент обов'язково з насадкою К, що має форму півсфери. Разом з насадкою К, залежно від їхнього сполучення, утворюються три поглиначі з коефіцієнтами ослаблення 10, 100, 1000. Коефіцієнт ослаблення 10 – насадка М, коефіцієнт ослаблення 100 – насадка Р, коефіцієнт ослаблення 1000 – насадка Т. Таким чином, насадки застосовуються для розширення діапазону виміру освітленості.

На передній панелі приладу розміщені кнопки перемикача і таблиця зі схемами, що зв'язує дію кнопок та використовуваних насадок з діапазонами вимірів.

Прилад має дві шкали: 0–100 лк і 0–30 лк. У кожній шкалі точками відзначений початок діапазону вимірів: точка на поділці 17 на шкалі вимірів 0–100, та точка на поділці 5 на шкалі 0–30.

Селеновий фотоелемент приєднується до вимірника шнуром зі штекером, що забезпечує правильну полярність з'єднання.

Відлік значення вимірюваної освітленості здійснюється таким способом. При натисканні правої кнопки, проти якої нанесені найбільші значення діапазонів вимірів, кратні 10, необхідно користуватися для відліку шкалою 0–100. При натисканні лівої кнопки, проти якої нанесені найбільші значення діапазонів вимірів, кратні 30, необхідно користуватися шкалою 0–30.

return false">ссылка скрыта

Показання приладу в поділах на відповідній шкалі множать на коефіцієнт перерахування шкали, залежно від застосовуваних насадок (10, 100, 1000). Відлік обмірюваних значень освітленості виконують по горизонтально встановленому вимірнику за умови відсутності затінення фотоелемента. Після закінчення виміру фотоелемент від'єднують від вимірника. На фотоелемент установлюють насадку Т, фотоелемент укладають в кришку футляру.

3. Порядок виконання роботи

Завдання 1

Дослідити освітленість робочих місць у лабораторії БЖД при природному і штучному освітленні.

Вказівки до виконання завдання:

1. Використовуючи СНиП [1], заповнити графи 1-6 табл. 4.1 з урахуванням характеристик виконуваної зорової роботи.

2. Визначити нормативне значення штучної освітленості Е_н (1,табл.1) і внести в гр. 7 табл.4.1.

3. Виміряти фактичну освітленість робочих поверхонь при штучному освітленні за допомогою люксметра Ю-116 на кожному столі при закритих шторах. Результат вимірів записати в гр.8 табл.4.1.

4. Знайти нормативне значення КПО для цих же характеристик виконуваної роботи.

5. Розрахувати за формулою (4.2) нормативне значення КПО для четвертого світлового пояса, в якому розташоване м. Харків, з урахуванням коефіцієнтів m і c. Отримане значення КПО внести в гр.9 табл.4.1.

Таблиця 4.1.- Дослідження освітленості робочих поверхонь

Група приміщень по задачам зорової роботи	Найменший розмір об’єкта розрізнення, мм	Розряд зорової роботи	Характеристика фону	Контраст об’єкта розрізнення з фоном	Підрозряд зорової роботи	Освітлення
штучне	природне
Освітленість, лк	КПО нормативний, %	Освітленість, лк	КПО фактичний, %
нормативна	фактична	зовнішня	внутрішня

6. Виміряти фактичну освітленість робочих поверхонь при природному освітленні. Для цього використовують два люксметри. Фотоелемент першого люксметра при бічному освітленні розташовують усередині приміщення в точці на відстані 1 м від стіни, найбільш віддаленої від світлових прорізів, а фотоелемент другого люксметра - поза приміщенням на відкритому просторі. Виміри освітленості виконують одночасно обома люксметрами (за сигналом) не менш 10 разів. Виміри здійснюють при умові відкритого небозводу. Значення КПО визначають за формулою (4.1), підставляючи середні значення Е_с і Е_з . Результати заносять у гр. 10,11,12 табл.4.1.

7. Проаналізувати отримані результати, зробити висновки про відповідність фактичної освітленості робочих поверхонь штучним і природним освітленням вимогам СНиП II-4-79 [1].

Завдання 2

Виконати розрахунок штучного освітлення за методом коефіцієнта використання світлового потоку в лабораторії БЖД.

Зміст завдання полягає у виборі типу ламп і визначенні їхньої кількості для забезпечення нормативної освітленості на робочих поверхнях лабораторії БЖД при загальному рівномірному штучному освітленні.

Вказівки до виконання завдання:

1. Заповнити гр. 1-7 табл. 4.2 аналогічно завданню 1.

2. Використовуючи дані табл. 4.3, вибрати тип лампи освітлювальної установки, визначити її світловий потік.

3. За формулою (4.3) знайти необхідну кількість ламп:

n = (E_н ·S · Z · К_з) / (η · Ф) , (4.3)

де Е_н – нормована освітленість, лк;

S – площа приміщення, м²;

К_з – коефіцієнт запасу, що враховує старіння джерел світла і запиленість світильників [1,табл.3].

Z=Е_сер/E_min – коефіцієнт рівномірності освітлення. Для ламп розжарювання і

ДРЛ – Z=1,15, для люмінесцентних – Z=1,1;

Ф – світловий потік лампи, лм;

h – коефіцієнт використання світильників у частках одиниці, визначають за індексом приміщення і коефіцієнтам відбиття стелі, стін і підлоги (r_і).

Індекс приміщення визначають за формулою:

І = (А·В)/(h_р · (А+В)), (4.4)

де А і В – розміри приміщення, м;

h_р – розрахункова висота приміщення - різниця між висотою підвіски світильника і висотою робочої поверхні від підлоги.

Усереднені значення коефіцієнтів відбиття стін і стелі визначають за [3,табл.XIII.7]. При цьому коефіцієнт відбиття підлоги приймають на 20% нижче коефіцієнта відбиття стін чи рівним йому.

Значення коефіцієнта використання світлового потоку (h) знаходять за [3,табл.XIII.8].

4. За результатами накреслити схему розташування світильників у приміщенні.

Таблиця 4.2.-Розрахунок штучного освітлення

Група приміщень по задачам зорової роботи

Найменший розмір об’єкту розрізнення, мм

Розряд зорової роботи

Характеристика фону

Контраст об’єкту розрізнення з фоном

Підрозряд зорової роботи

Нормативна освітленість, Е_н

Тип лампи

Світловий потік лампи, Ф_л

Площа приміщення, S

Коефіцієнт запасу, К_з

Коефіцієнт рівномірності освітлення, Z

Індекс приміщення, і

h - коефіцієнт використання світильників

Кількість ламп, n

Завдання 3

Виконати розрахунок прожекторного освітлення будівельного майданчика методом питомої потужності.

Світлотехнічним розрахунком прожекторного освітлення визначається тип прожектора [3,табл. XIII. 10], необхідне їхнє число, висота і місце установки, кут нахилу оптичної осі прожекторів до горизонтальної площини.

Розрахунок прожекторного освітлення виконують приблизно, виходячи з нормованої освітленості і потужності прожекторів.

1. Визначити орієнтоване число прожекторів, необхідне для виконання конкретного виду робіт (задається викладачем) у темний час доби за формулою [5]:

N=m· E_н ·K_з · S/P_л , (4.5)

де m – коефіцієнт, що враховує світлову віддачу джерела світла, ККД прожек-

торів і коефіцієнт використання світлового потоку. Для ламп розжарю-

вання (ЛР) m дорівнює 0,2 - 0,25, ДРЛ і ГЛ – 0,12 - 0,16;

Е_н – нормована освітленість горизонтальної поверхні для заданого виду ро-

біт, ЛК [2]

К_з – коефіцієнт запасу, для ЛР дорівнює 1,5, а для ГЛ – 1,7;

S – освітлювана площа - задається викладачем , м²;

Р_л – потужність лампи [3,табл.XIII.10], Вт.

2. Обчислити мінімальну висоту установки прожекторів над освітлюваною поверхнею:

, (4.6)

де I_max – максимальна сила світла, кд, [3, табл.XIII.10].

Відстань між щоглами рекомендується приймати (6…15) ·h_пр.

2. Розрахувати оптимальний кут нахилу прожекторів до горизонтальної площини:

(4.7)

де – кути розсіювання прожектора, відповідно у вертикальній і горизонтальній площинах (3, табл.XIII.10);

Ф_л – світловий потік лампи, лм (13,табл.XIII.3,4).

4. Виконати ескіз будівельного майданчика і вибрати схему розміщення прожекторів.

4. Контрольні запитання

1. На які групи поділяються приміщення за завданням зорової роботи?

2. Якими показниками характеризується зорова робота?

3. Назвіть види штучного освітлення робочих місць.

4. Що розуміють під сполученим освітленням?

5. Назвіть системи штучного освітлення.

6. В яких одиницях нормується штучне і природне освітлення?

7. Як визначається коефіцієнт природної освітленості приміщення?

8. Викладіть сутність розрахунку штучного освітлення виробничого приміщення методом світлового потоку.

9. Опишіть будову і порядок роботи з люксметром Ю-116.

10. Викладіть сутність розрахунку прожекторного освітлення за питомою потужністю.

Таблиця 4.3-Світлові характеристики ламп

Тип лампи розжарювання	Напруга живлення 220 В	Тип газорозрядної лампи	Напруга живлення 220 В
Світловий потік, лм	Світлова віддача, лм/вт	Світловий потік, лм	Світлова віддача, лм/вт

В-15		7,0	ЛДС-20
В-20		8,0	ЛД-20
Г-40		10,0	ЛБ-20
К-40		11,5	ЛДС-30	48,8
Г-60		11,9	ЛД-30	54,5
БК-100		14,5	ЛБ-30	70,5
Г-150		13,3	ЛДС-40	52,5
Г-200		14,0	ЛД-40	58,5
Г-300		15,4	ЛБ-40
Г-500		16,6	ЛДС-80	44,5
Г-750		17,5	ЛД-80	50,8
Г-1000		18,6	ЛБ-80	65,3

Список літератури

1. СНиП II-4-79. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования.

2. ГОСТ 12.1.046-85. ССБТ. Нормы освещения строительных площадок.

3. Инженерные решения по охране труда в строительстве: Справочник строителя /Под ред. Г.Г.Орлова . -М.,1985.

4. Пчелинцев В.А. и др. Охрана труда в строительстве. -М.,1991.

5. Айзенберг Ю.Б. Справочная книга по светотехнике. -М., 1985.