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:
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.
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 :
где - значение освещенности на рабочем месте, ; - значение освещённости вне здания, измеренное на открытой площадке, .
Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов, обеспечивающей нормированное значения . Соответственно, необходимая площадь окон при боковом освещении и площадь световых фонарей при верхнем освещении , можно определить по следующим соотношениям:
где - нормированное значение коэффициента естественной освещённости, ;
- площадь пола помещения, ;
, - световая характеристика окна и фонаря, соответственно (таблица 1, таблица 2);
- коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями (таблица 3);
- коэффициент, учитывающий снижение величины 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);
- общий коэффициент светопропускания, определяемый по следующей формуле:
где - коэффициент светопропускания материала (таблица 4);
- коэффициент учитывающий потери света в переплётах светопроёма (таблица 4);
- коэффициент учитывающий потери света в несущих конструкциях (таблица 5)(при боковом освещении );
- коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (для убирающихся регулируемых жалюзей и штор, а также при отсутствии солнцезащитных средств );
- коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимаемый равным 0,9;
, - коэффициенты, учитывающие повышение от отражённого света:
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 предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затеняющих предметов.
В основе метода светового потока лежит формула:
где - световой поток одной лампы применяемых светильников, ;
- нормируемая минимальная освещённость, ;
- площадь освещаемого помещения, ;
- коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации. Определяется согласно CП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» таблица 3;
- коэффициент минимальной освещённости (неравномерности освещения) определяется, как отношение средней освещённости к минимальной . При расчётах для ламп накаливания и ламп высокого давления (ДРЛ, ДРИ и ДНат) , для люминесцентных ламп , для светодиодных ламп и отражённого освещения ;
- количество светильников в помещении;
- количество ламп в светильнике;
- 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 , стен и рабочей поверхности , высоты подвеса светильников и индекса помещения , определяемого по следующей формуле:
где и - длина и ширина помещения, ;
- высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, .
Во всех случаях округляется до ближайших табличных значений; при учитывается .
Коэффициенты отражения помещения: потолка , стен и рабочей поверхности приближенно можно оценить по таблице 7.
Приближенный расчет коэффициента использования светового потока 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:
Используя формулу метода светового потока можно рассчитать требуемое число ламп в помещении:
где - 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:
где - нормируемая минимальная освещённость, ;
- коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации. Определяется согласно CП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» таблица 3;
- коэффициент, учитывающий действие более далеких светильников и отраженную составляющую. Значения можно принимать в пределах ;
- суммарная условная освещенность в расчетной точке, .
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 и (см. рисунок).
Рисунок. Расчёт освещения точечным методом |
Для определения условной освещенности служат пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности источника света на которых находится точка с заданными и .
Приближенно, когда точных данных нет, для определения условной освещенности можно воспользоваться графиком излучателя, имеющего по всем направлениям силу света (см. рисунок). Значение условной освещенности 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 и по кривой силы света светильника определяется , после чего рассчитывается :
По рассчитанному световому потоку подбирается ближайшая по значению стандартная лампа.
Кроме того, данный метод может использоваться для определения освещенности при известном световом потоке .
В качестве контрольных точек выбираются точки освещаемой площади c наименьшим .
Метод удельной мощности (Ватта) является упрощенной формой метода коэффициента использования, используется для ориентировочного расчета освещенности.
Мощность осветительной установки по методу Ватта определяется по следующей формуле:
где - нормируемая минимальная освещённость, ;
- площадь освещаемого помещения, ;
- коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации. Определяется согласно CП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» таблица 3;
- средняя горизонтальная освещенность при удельном расходе электроэнергии , .
Тогда необходимое количество ламп выбранной мощности определится по формуле:
где - электрическая мощность одной лампы, .
При отсутствии точных данных для люминесцентных ламп приближенно можно считать, что освещенность в соответствует удельной мощности .
Рассчитать площадь боковых световых проёмов и процент заполнения стен световыми проёмами в производственном помещении шириной , длинной , высотой . Высота от рабочей поверхности до верха окна . Противостоящее здание находится на расстоянии , .
Cпроектировать боковое, одностороннее естественное освещение. Предусмотреть использование двойного оконного стекла в деревянных спаренных вертикально расположенных переплетах. Выполняемая зрительная работа имеет нормируемое значение .
Определить требуемое количество светильников в производственном помещении шириной , длинной , высотой , если известно, что норма освещённости для работы выполняемых в помещении составляет , 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 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 и нижней полусферах от общего потока ламп равны, соответственно, и .
Найдите освещённость горизонтальной рабочей поверхности, которая создаётся двумя светильниками, провешенными на высоте от уровня пола так, что свет от них падает на поверхность под углом к нормали, если известно, что сила света, испускаемого каждым из светильников в этом направлении равна . Коэффициент запаса, . Высота рабочей поверхности равняется .
Оцените мощность осветительной установки и требуемое количество ламп для создания общего равномерного освещения с нормируемой освещённостью , если площадь помещения , мощность одной лампы , коэффициент запаса . Среднюю горизонтальную освещенность при удельном расходе электроэнергии в принять равной .