Jurik-Phys.Net

~ Простота и ясность ~

Инструменты пользователя

Инструменты сайта


Боковая панель

Категории

Контакты

Поддержать проект


lifesafety:seminars:workplce_light

Производственное освещение

В производственных помещениях предусматривается естественное, искусственное и совмещенное освещение.

Наличие естественного освещения характерно для светлого времени суток в помещениях с постоянным пребыванием персонала. Обеспечение помещений естественным освещением реализуется с помощью световых проемов в стенах и крыше здания.

В темное время суток в производственных помещениях используют искусственное освещение.

При выполнении работ наивысшей точности, а также недостаточности естественного освещения применяется освещение совмещенное, которое предусматривает использование естественного и искусственного света при главенствующей роли естественного освещения.

Естественное подразделяется на:

  • боковое - световые проемы расположены в наружных стенах;
  • верхнее - световые проемы расположены в крыше здания;
  • совмещенное - сочетание бокового и верхнего естественного освещения.

Искусственное освещение делится на общее, местное и комбинированное. Предусматривается также аварийное, эвакуационное, охранное и дежурное освещение.

Рациональное освещение рабочего места оказывает положительное психофизиологическое воздействие на персонал, способствует повышению производительности труда, обеспечению его безопасности, сохранению высокой работоспособности в течение всего рабочего времени.

Данное влияние связано с тем, что свет оказывает положительное влияние на эмоциональное состояние человека, воздействует на обмен веществ, сердечно-сосудистую систему, является важным стимулятором не только зрительного анализатора, но и организма в целом.

Теория

Естественное освещение

В силу значительной зависимости естественной освещённости от времени суток, периода года, погодных условий, она не может быть использована в качестве нормируемой величины. В качестве таковой для естественного освещения выступает коэффициент естественной освещенности $\text{КЕО}$:

$$\text{KEO} = \frac{E_\text{рм}}{E_\text{н}} \cdot 100\text{ \%},$$

где $E_\text{рм}$ - значение освещенности на рабочем месте, $\text{лк}$; $E_\text{н}$ - значение освещённости вне здания, измеренное на открытой площадке, $\text{лк}$.

Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов, обеспечивающей нормированное значения $\text{КЕО}$. Соответственно, необходимая площадь окон при боковом освещении $S_\text{о} \text{ [м]}$ и площадь световых фонарей при верхнем освещении $S_\text{ф} \text{ [м]}$, можно определить по следующим соотношениям:

$$S_\text{о} = \left(\text{КЕО}_\text{н} \, S_\text{пола} \, \eta_\text{о} \, K_{\text{зд}} \, K_{\text{зап}}\right)/ \left( 100 \, \tau_{\text{о}} \, r_1 \right), $$

$$S_\text{ф} = \left(\text{КЕО}_\text{н} \, S_\text{пола} \, \eta_\text{ф} \, K_{\text{зап}}\right)/ \left( 100 \, \tau_{\text{о}} \, r_2 \right), $$

где $\text{КЕО}_\text{н}$ - нормированное значение коэффициента естественной освещённости, $\%$;
$S_\text{пола}$ - площадь пола помещения, $\text{м}^2$;
$\eta_\text{о}$, $\eta_\text{ф}$ - световая характеристика окна и фонаря, соответственно (таблица 1, таблица 2);
$K_{\text{зд}}$ - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями (таблица 3);
$K_{\text{зап}}$ - коэффициент, учитывающий снижение величины $\text{KEO}$ в результате постепенного загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижения отражающих свойств поверхностей помещения (CП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» табл. 3);
$\tau_{\text{о}}$ - общий коэффициент светопропускания, определяемый по следующей формуле:

$$ \tau_{\text{о}} = \tau_1 \, \tau_2 \, \tau_3 \, \tau_4 \, \tau_5, $$

где $\tau_1$ - коэффициент светопропускания материала (таблица 4);
$\tau_2$ - коэффициент учитывающий потери света в переплётах светопроёма (таблица 4);
$\tau_3$ - коэффициент учитывающий потери света в несущих конструкциях (таблица 5)(при боковом освещении $\tau_3 = 1$);
$\tau_4$ - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (для убирающихся регулируемых жалюзей и штор, а также при отсутствии солнцезащитных средств $\tau_4 = 1$);
$\tau_5$ - коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимаемый равным 0,9;
$r_1$, $r_2$ - коэффициенты, учитывающие повышение $\text{KEO}$ от отражённого света:

  • $r_1$ - при боковом освещении, благодаря свету, отражённому от поверхности помещения и подстилающего слоя, можно принимать в пределах от 1,5 до 3,0: меньше - при боковом двустороннем освещении, больше - при боковом одностороннем освещении;
  • $r_2$ - при верхнем освещении, благодаря свету, отражённому от поверхностей помещения, принимается ориентировочно равным от 1,1 до 1,4.

Искусственное освещение

Расчет искусственного освещения проводится с целью определения основных параметров осветительной установки (количество и мощность источников света; тип и число светильников; размещение светильников), при которых будет обеспечена нормируемая освещённость на рабочих местах.

Расчёт искусственного освещения производят следующими методами:

  • метод коэффициента использования светового потока;
  • точечный метод;
  • метод удельной мощности.

Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затеняющих предметов.

В основе метода светового потока лежит формула:

$$\Phi = \frac{E_\text{н}\,S_{\text{п}}\,K_{\text{зап}}\,Z}{N_{\text{с}}\,n_\text{л}\,\eta},$$

где $\Phi$ - световой поток одной лампы применяемых светильников, $\text{лм}$;
$E_\text{н}$ - нормируемая минимальная освещённость, $\text{лк}$;
$S_\text{п}$ - площадь освещаемого помещения, $\text{м}$;
$K_\text{зап}$ - коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации. Определяется согласно CП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» таблица 3;
$Z$ - коэффициент минимальной освещённости (неравномерности освещения) определяется, как отношение средней освещённости к минимальной $E_\text{ср}/E_{min}$. При расчётах для ламп накаливания и ламп высокого давления (ДРЛ, ДРИ и ДНат) $Z = 1,15$, для люминесцентных ламп $Z = 1,1$, для светодиодных ламп и отражённого освещения $Z = 1$;
$N_\text{с}$ - количество светильников в помещении;
$n_\text{л}$ - количество ламп в светильнике;
$\eta$ - коэффициент использования светового потока осветительной установки - это отношение светового потока, падающего на рабочую поверхность, к световому потоку, испускаемому источником. Приближенно рассчитается по данным из таблицы 6 и таблицы 7 в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения потолка $\rho_{\text{п}}$, стен $\rho_{\text{с}}$ и рабочей поверхности $\rho_\text{р}$, высоты подвеса светильников и индекса помещения $i$, определяемого по следующей формуле:

$$i = \frac{A \, B}{H_\text{св}(A+B)},$$

где $A$ и $B$ - длина и ширина помещения, $\text{м}$;
$H_\text{св}$ - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, $\text{м}$.
Во всех случаях $i$ округляется до ближайших табличных значений; при $i > 5$ учитывается $i = 5$.

Коэффициенты отражения помещения: потолка $\rho_{\text{п}}$, стен $\rho_{\text{с}}$ и рабочей поверхности $\rho_\text{р}$ приближенно можно оценить по таблице 7.

Приближенный расчет коэффициента использования светового потока $\eta$ с помощью таблиц 5-19 и 5-20 из «Справочной книги для проектирования электрического освещения» под редакцией Г.М. Кнорринга от 1976 г., выполняется по следующей схеме:

  1. по форме кривой силы света в нижней полусфере определяется ее тип: пo каталожным данным светильника определяются, в долях от потока лампы, потоки нижней $\Phi_\text{н.сф.}$ и верхней $\Phi_\text{в.сф.}$ полусфер;
  2. первый умножается на выраженное в долях значение коэффициента использования по таблице 5-19, второй - по таблице 5-20;
  3. сумма произведений дает общий коэффициент использования светового потока.

Используя формулу метода светового потока можно рассчитать требуемое число ламп в помещении:

$$B = \frac{E_\text{н}\,S_{\text{п}}\,K_{\text{зап}}\,Z}{\Phi_\text{л}\,\eta},$$

где $B$ - общее число ламп во всех светильниках.

Точечный метод служит для расчета освещения как угодно расположенных поверхностей и при любом распределении освещенности. Применяется при расчете общего локализованного освещения, освещения открытых пространств и местного освещения.

Световой поток при расчёте по точечному методу определяется по формуле:

$$\Phi = \frac{1000 \, E_{\text{н}} \, K_{\text{зап}}}{\mu \sum{e}},$$

где $E_\text{н}$ - нормируемая минимальная освещённость, $\text{лк}$;
$K_\text{зап}$ - коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации. Определяется согласно CП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» таблица 3;
$\mu$ - коэффициент, учитывающий действие более далеких светильников и отраженную составляющую. Значения можно принимать в пределах $1,1 \ldots 1,2$ ;
$\sum{e}$ - суммарная условная освещенность в расчетной точке, $\text{лк}$.

Условная освещенность – это освещенность, создаваемая световым потоком (при многоламповых светильниках - суммарный поток ламп) равным в каждом светильнике 1000 лм. Величина условной освещенности зависит от светораспределения светильника и геометрических размеров $d$ и $h$ (см. рисунок).

Рисунок. Расчёт освещения точечным методом

Для определения условной освещенности $е$ служат пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности источника света на которых находится точка с заданными $d$ и $h$.

Приближенно, когда точных данных нет, для определения условной освещенности $e$ можно воспользоваться графиком излучателя, имеющего по всем направлениям силу света $100\text{ кд}$ (см. рисунок). Значение условной освещенности $e_{100}$ определяется путем интерполяции между значениями, указанными у ближайших изолюкс.

Рисунок. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности.
Сила света светильника по всем направлениям 100 кд

Одновременно по радиальным лучам находится значение $\alpha$ и по кривой силы света светильника определяется $I_\alpha$, после чего рассчитывается :

$$e = e_{100}\frac{I_\alpha}{100}.$$

По рассчитанному световому потоку $\Phi$ подбирается ближайшая по значению стандартная лампа.

Кроме того, данный метод может использоваться для определения освещенности $Е$ при известном световом потоке $\Phi$.

В качестве контрольных точек выбираются точки освещаемой площади c наименьшим $e$.

Метод удельной мощности (Ватта) является упрощенной формой метода коэффициента использования, используется для ориентировочного расчета освещенности.

Мощность $W \text{ [Вт]}$ осветительной установки по методу Ватта определяется по следующей формуле:

$$W = \frac{E_\text{н}\, S_\text{пола} \, K_\text{зап}}{E_\text{ср}},$$

где $E_\text{н}$ - нормируемая минимальная освещённость, $\text{лк}$;
$S_\text{п}$ - площадь освещаемого помещения, $\text{м}$;
$K_\text{зап}$ - коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации. Определяется согласно CП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» таблица 3;
$E_\text{ср}$ - средняя горизонтальная освещенность при удельном расходе электроэнергии $1\text{ Вт/м}^2$, $\text{лк}/\text{(Вт/\text{м}}^2)$.

Тогда необходимое количество ламп $N$ выбранной мощности определится по формуле:

$$N=\frac{W}{W_\text{л}},$$

где $W_\text{л}$ - электрическая мощность одной лампы, $\text{Вт}$.

При отсутствии точных данных для люминесцентных ламп приближенно можно считать, что освещенность в $100\text{ лк}$ соответствует удельной мощности $10\text{ Вт/м}^2$.

Задачи

Задача № 1

Рассчитать площадь боковых световых проёмов и процент заполнения стен световыми проёмами в производственном помещении шириной $B=9\text{ м}$, длинной $L=14\text{ м}$, высотой $H = 5\text{ м}$. Высота от рабочей поверхности до верха окна $h_1 = 4 \text{ м}$. Противостоящее здание находится на расстоянии $L_{\text{зд}} = 30 \text{ м}$, $H_\text{зд} = 30 \text{ м}$.

Cпроектировать боковое, одностороннее естественное освещение. Предусмотреть использование двойного оконного стекла в деревянных спаренных вертикально расположенных переплетах. Выполняемая зрительная работа имеет нормируемое значение $KEO = 1,5\,\%$.

Задача № 2

Определить требуемое количество светильников в производственном помещении шириной $А=9\text{ м}$, длинной $B=14\text{ м}$, высотой $H = 5\text{ м}$, если известно, что норма освещённости $E_\text{н}$ для работы выполняемых в помещении составляет $200\text{ лк}$, а пылевыделение при производстве работ незначительное.

Производственное помещение имеет «светлый» потолок, «серые» стены и «тёмную» рабочую поверхность.

Для освещения помещения используются подвесные светильники ПВЛМ-2, расположенные на высоте $3,5 \text{ м}$ над рабочей поверхностью.

В светильниках применяются газоразрядные люминесцентные лампы ЛБ с потребляемой мощностью 40 Вт и световым потоком 3000 лм. Кривая силы света светильника относится к глубокому типу. Согласно справочной литературе, доли светового потока светильника в верхней $\Phi_{\text{в.св}}$ и нижней полусферах от общего потока ламп $\Phi_{\text{в.св}}$ равны, соответственно, $0,59$ и $0,16$.

Задача № 3

Найдите освещённость горизонтальной рабочей поверхности, которая создаётся двумя светильниками, провешенными на высоте $h = 3 \text{ м}$ от уровня пола так, что свет от них падает на поверхность под углом $\alpha = 30^{o}$ к нормали, если известно, что сила света, испускаемого каждым из светильников в этом направлении $I$ равна $600\text{ кд}$. Коэффициент запаса, $K_{\text{зап}} = 1,3$. Высота рабочей поверхности $h_\text{раб}$ равняется $0,8 \text{ м}$.

Задача № 4

Оцените мощность осветительной установки и требуемое количество ламп $N$ для создания общего равномерного освещения с нормируемой освещённостью $E_\text{н} = 200\text{ лк}$, если площадь помещения $S = 84\text{ м}^2$, мощность одной лампы $W = 80\text{ Вт}$, коэффициент запаса $K_\text{зап} = 1,2$. Среднюю горизонтальную освещенность $E_\text{ср}$ при удельном расходе электроэнергии в $1\text{ Вт/м}^2$ принять равной $10 \text{ лк/(Вт/м}^2)$.

Приложение

lifesafety/seminars/workplce_light.txt · Последние изменения: 2015/12/17 23:58 — jurik_phys