Исследование осветительных условий и расчёт освещения производственных помещений
Министерство
транспорта Российской Федерации
Федеральное
агентство железнодорожного транспорта
Омский
государственный университет
путей
сообщения (ОмГУПС)
Кафедра
«БЖ и ГОЧС»
Лабораторная
работа № 1
Исследование
осветительных условий и расчёт освещения производственных помещений
Выполнил:
Кочнева А.С.
Омск
2012
Цель работы
) ознакомиться с устройством и порядком
применения имеющихся приборов для измерения освещенности на рабочих местах;
научиться определять освещенность на рабочих
местах и давать санитарную оценку естественного и искусственного освещения (в
соответствии с нормами);
) научиться производить расчет электрического
искусственного освещения производственного помещения.
.1 Устройство приборов и порядок их применения
Для контроля и измерения освещенности и
коэффициента пульсаций освещенности применяются люксметры типа «Люксметр -
пульсаметр БЖ 1/1м» (рис. 1), при необходимости измерения малых освещенностей с
большой точностью - люксметр - пульсаметр семейства ARGUS,
ARGUS-07 (рис. 2).
Рис. 1. Люксметр-пульсаметр «БЖ 1/1м»
Принцип действия этих люксметров-пульсаметров
основан на явлении фотоэлектрического эффекта (превращение световой энергии в
электрическую), имеющего место при попадании света на поверхность фотоэлемента,
включенного в замкнутую цепь с электрическим прибором.
Люксметр-пульсаметр «БЖ 1/1м» предназначен для
измерения освещенности, создаваемой естественным и искусственным светом,
источники которого расположены произвольно относительно светоприемника
люксметра. Также прибор позволяет количественно оценивать качество освещения
(пульсации освещенности), создаваемого лампами накаливания и газоразрядньими
лампами различных типов.
Прибор выполнен в настольном исполнении и
состоит из двух частей:
Блока 1 измерителя и фотоэлемента 2.
Конструктивно фотоэлемент 2 выполнен в виде разборного корпуса, внутри которого
расположен светочувствительньтй элемент. Сверху на фотоэлемент могут надеваться
насадки 3, осуществляющие ослабление светового потока в 10, 100 и 1000 раз.
Фотоэлемент 2 с помощью кабеля соединен с блоком
1 измерителя. Блок 1 измерителя имеет корпус коробчатого типа, состоящий из
двух частей: верхней, на которой закреплена панель с измерительной головкой 4,
кнопками 5 выбора режима работы и 6 выбора диапазона измерения, и нижней,
которая является дном прибора. Под панелью расположена печатная плата с
элементами схемы обработки данных.
На боковой стенке блока 1 измерителя расположен
разъем 7 для подключения фотоэлемента 2, а на задней - держатель 8 сетевого
предохранителя и сетевой шнур с вилкой 9. На лицевой поверхности блока 1
расположен сетевой выключатель 10.
Люксметр-пульсаметр «БЖ 1/1м» имеет две
градуированные в люксах шкалы: одна состоит из 30, вторая - из 100 делений. На
каждой шкале точками отмечено начало измерений: на шкале 0-30 точка расположена
над отметкой 5, на шкале 0-100 - над отметкой 20. Насадка 3 из белой
пластмассы, обозначенная на внутренней стороне буквой К, применяется для
уменьшения косинусной погрешности. Эта насадка применяется не самостоятельно, а
совместно с одной из трех других насадок, имеющих обозначение М, Р, Т, для
расширения диапазонов измерения. Без насадок люксметром можно измерить
освещенность в пределах 5-30 и 20-100 лк. Применяя одновременно насадки КМ, КР,
КТ, получают светофильтры с коэффициентом ослабления света, равным
соответственно 10, 100, 1000.
Люксметр-пульсаметр "Аргус-07" состоит
из индикаторного блока 2 в верхней части которого располагается цифровое
индикаторное табло 3. В нижней части индикаторного блока посредством
неразъемного соединения подключена измерительная головка 4.
Принцип работы прибора основан на преобразовании
светового потока, создаваемого протяженными объектами, в непрерывный
электрический сигнал, пропорциональный освещенности, который затем
преобразуется аналого-цифровым преобразователем в цифровой код, индицируемый на
цифровом табло индикаторного блока.
В измерительной головке установлен первичный
преобразователь излучения - полупроводниковый кремниевый фотодиод с системой
светофильтров, формирующих спектральную чувствительность, соответствующую
кривой видимости. Показания освещенности индицируются в единицах люкс в левой
части, а показания коэффициента пульсации индицируются в процентах в правой
части индикаторного табло.
При подготовке к измерениям установить
измерительную головку прибора в месте, где необходимо измерить освещенность и
коэффициент пульсации. Индикаторньтй блок можно разместить в месте, удобном для
снятия показаний с индикаторного табло. Включить прибор, для этого
переключатель 1 установить в положение “оn”.
При этом в левой части на цифровом табло индицируется значение освещенности в
люксах (Lx) или в
килолюксах (кLx), в правой
части табло индицируется значение коэффициента пульсации (К) в процентах.
Значения освещенности меньше 200 лк индицируются
с десятыми долями процента (например, показание 150.1 соответствует 150,1 лк).
Значение освещенности больше 3000 люке индицируется в килолюксах (например,
показание 30.12 соответствует 30,12 клк). Если в центре табло загорается
индикатор разряда батареи “П” (питание), необходимо сменить элемент питания.
Рис. 2. Люксметр-пульсаметр "Аргус-07"
.2 Исследование естественной освещенности в
помещениях
Таблица 1. Измерение естественной освещенности
Разряд
работ в помещении
|
Вид
осве-щения (верхнее, боковое, комбинированное
|
Измерение
освещенности в помещении
|
Наружная
освещен-ностьЕ Н, лк
|
Коэффициент
естественной освещенности КЕО = (ЕВ / ЕН) х 100%
|
КЕО
по нормам (3,4), %
|
|
|
Место
замера
|
Е
В, лк
|
|
|
|
IVБ
|
боковое
|
у
окна
|
4460
|
7000
|
64
|
1,5
|
IVБ
|
|
рабочее
место (стол)
|
1160
|
|
17,57
|
|
IVБ
|
|
у
противо-положной стены
|
400
|
|
5,7
|
|
На основе сравнения фактического КЕО
(минимальное 5,7%) с нормативным (1,5 %), естественная освещенность в заданном
помещении соответствует нормам.
1.3 Исследование искусственного освещения
Таблица 2. Измерение искусственного освещения
Номеропыта
|
Разряд
работыв помеще-нии
|
Размер
Объекта различения, мм
|
Светлотафона,
контраст объекта с фоном
|
Источник
света (лампы накаливания или газоразрядные)
|
Система
освещения
|
Место
замера
|
Освещенность
|
|
|
|
|
|
|
|
Фактическая
|
Наимень-
шая по нормам Е min, лк
|
IVБ
|
от
0,5 до 1
|
средняя
|
лампа
накаливания
|
общее
|
рабочее
место (стол)
|
160
|
200
|
2
|
IVБ
|
от
0,5 до 1
|
средняя
|
лампа
накаливания
|
комбиниро-ванное
|
рабочее
место (стол)
|
519
|
500
|
3
|
IVБ
|
от
0,5 до 1
|
средняя
|
лампа
накаливания
|
Местное
|
рабочее
место (стол)
|
350
|
-
|
Вывод: на рабочих поверхностях освещенность не
соответствует нормами равна Еmin.
На рабочих местах необходимо добавить источники света, осветительные приборы,
световые проемы.
Таблица 3. Исследование зависимости освещенности
от напряжения
Тип
лампы
|
Освещенность,
лк, при напряжении, В
|
|
220
|
210
|
200
|
190
|
180
|
170
|
160
|
150
|
140
|
130
|
120
|
100
|
80
|
60
|
20
|
Накаливания
|
168
|
131
|
110
|
89
|
78
|
62
|
48
|
37
|
29
|
20
|
15
|
7
|
4
|
1,5
|
1,3
|
Газоразрядная
|
215
|
196
|
178
|
157
|
130
|
95
|
56
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
Рис.3. Зависимость освещения от напряжения
Вывод: лампы накаливания обеспечивают более
устойчивую работоспособность, по сравнению с газоразрядными лампами при
значительных колебаниях или низких значениях напряжения, но значение
освещенности ламп накаливания ниже значения освещенности газоразрядных ламп.
Таблица 4. Результаты измерения коэффициента
пульсации освещенности
Система
освещения
|
Тип
источников света (лампы накаливания, ДЛР, газоразрядные)
|
Значение
коэффициента пульсации Кп, %
|
Общая
|
газоразрядная
|
81
|
Комбинированная
|
|
42
|
Вывод: для общего искусственного освещения
помещений следует использовать, как правило, разрядные источники света, отдавая
предпочтение при равной мощности источникам света с наибольшими световой
отдачей и сроком службы, обращая внимание на значение коэффициента пульсации;
комбинированное освещение применяется в зависимости от разряда выполняемых
работ.
Ответы на контрольные вопросы:
) Какой показатель характеризует
естественное освещение?
Естественное освещение характеризует коэффициент
естественной освещенности е (КЕО). КЕО - это относительная величина,
показывающая, во сколько раз освещенность внутри здания меньше освещенности
снаружи, выраженная в процентах. Определяется по формуле:
е = (ЕВ / ЕН) х 100%,
где ЕВ -горизонтальная освещенность в какой-либо
точке М внутри помещения, освещаемой светом видимого через проем окна участка
небосвода, лк;
ЕН - одновременная освещенность наружной
горизонтальной плоскости, освещаемой равномерно рассеянным светом всего
небосвода, лк.
) Какие показатели характеризуют
искусственное освещение?
Искусственное освещение характеризуют показатели
величины освещенности рабочей поверхности Е (лк), коэффициента пульсации
освещенности Кп (%) и ослепленности Р (отн. ед.), наличия прямой и отраженной
блесткости.
) Что такое стробоскопический эффект и
какими причинами он вызван?
Стробоскопический эффект - это эффект,
вызывающий искажение восприятия движущихся предметов. Например, если смотреть
на вращающийся в пульсирующем световом потоке диск (колесо), то, как правило,
кажется, что он остановился или вращается в обратную сторону. Такое явление
чрезвычайно опасно, так как человек не может визуально контролировать скорость
и направление движения вращающихся деталей.
Стробоскопический эффект при освещении
газоразрядными источниками света объясняется тем, что при включении лампы в
сеть переменного тока стандартной частоты 50 Гц имеются моменты, когда в лампе
нет тока и световой поток ее значительно снижается.
) Какие мероприятия применяются для
снижения пульсации освещенности при использовании газоразрядных ламп?
Это явление может быть практически полностью
устранено применением двух- или трехламповых схем включения, а также питанием
токами повышенных частот, например 400 Гц. При работе ламп накаливания
стробоскопический эффект не наблюдается благодаря тепловой инерции нити накала.
) Как влияют разряд зрительной работы, фон и
контраст объекта с фоном на величину наименьшей требуемой освещенности (по
прил. 2)?
Чем меньше разряд зрительной работы, тем более
жёсткие требования к освещению помещения. При первом разряде зрительной работы
наименьшая величина требуемой освещённости составляет 1250 Лк. С увеличением
разряда работы это нормируемое наименьшее значение освещения уменьшается.
Расчет
электрического искусственного освещения
№
варианта
|
Наименование,
размер помещения
|
Расчетная
высота подвеса светильников, hp
,
м
|
Разряд
зрительной работы
|
Фон
|
Освещенность
по ОСТ32.9.81 и СниП 11-4-79 (общ. осв.) Еmin
,
лк
|
Тип
светильника
|
Источник
света
|
Коэффициент
отражения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ρп , %
|
Ρст , %
|
Ρр. п. , %
|
5
|
Дизель
- генераторная со средним выделением пыли 5×6
|
3,0
|
8,а
|
темный
|
75
|
ППД-200
|
Лампа
накаливания
|
1.2
|
70
|
50
|
10
|
а
б
Рис. 1. Расчетные схемы
Определяется по выбранному типу светильника
рекомендуемое значение l - отношение расстояния между
светильниками Lсв к
расчетной высоте их подвеса над рабочей поверхностью hp.
(табл.
П. 3). l
= 1,4; затем из этого находится
Lсв =
l×
hp. (1)
Lсв =
1,2×
3 = 3.6м .
Расстояние L1
от стены до первого ряда светильников при наличии рабочих мест у стен
определяют по формуле:
L1
= (0,2 ... 0,3) × Lсв, (2)
L1
= 0,238 ×
3.6 = 0.85 м.
Расстановка рабочих мест в помещении выбирается
самостоятельно. Расстояние между крайними рядами светильников по ширине Lш
и длине Lд помещения
определяется по формулам:
Lш
= в - 2 L1;
Lд
= а - 2 L1;
(3)
4 Определяется
число светильников, устанавливаемых в заданном помещении. Сначала определяется
общее количество рядов светильников по ширине nш
и длине nд помещения:
nш =
Lш
/ Lсв
+ 1; nд=
Lд / Lсв
+ 1; (4)
nш =
4.3 / 3.6 + 1 = 2 шт.; nд=
3.3 / 3.6 + 1 = 2 шт.,
затем - общее число светильников: nобщ
= nш
nд =
2 ·2 = 4 шт..
Определяется расчетный (потребный) световой
поток одной лампы:
Фл
= Еmin
S K Z / (nобщ
h), (5)
Где Еmin
- минимальная нормируемая освещенность на рабочих поверхностях, лк
(определяется по табл. П. 2 или [3]);
S - освещаемая
площадь помещения, м;
К - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение
ламп и светильников в зависимости от характеристики работ (принимается по [2,
табл. 4.9] или [3, табл. 1.1]). К = 1,3;
Z - отношение
средней освещенности к минимальной, при освещении лампами накаливания Z
= 1,15;
nобщ
- число светильников;
h - коэффициент использования светового потока (в
долях единицы),
т. е. отношение светового потока, падающего на
расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп.
Коэффициент использования зависит от
характеристики светильника, размеров помещения, окраски потолка, поэтому для
его определения необходимо знать коэффициенты отражения потолка rn,
стен rcm,
рабочей поверхности rp.n,
и индекс помещения i.
Коэффициенты rn,
rcm,
rp.n
зависят от характеристики помещения (указывается в задании или определяется по
[2, табл. 5.1, с. 126]).
Индекс помещения подсчитывается по формуле:
= ав / (hр (а + в)), (6)
где а - длина помещения, м;
в - ширина помещения, м;
hр
- расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.
= 5 · 6 / (3 · (5 + 6)) = 0,9.
По типу светильника, индексу помещения и
коэффициентам отражения rn,
rcm,
rp.n
определяется коэффициент использования светового потока h
для ламп накаливания в справочной книге [2, с. 128 - 133], для ламп ДЛР -
в [2, с. 134 - 135], для люминесцентных - в [2,
с. 136 - 143]. Для ламп накаливания h = 0,41.
Примечание. В формуле (5) для определения расчетного светового потока одной
лампы Фл необходимо учитывать число ламп, находящихся в светильнике.
Фл = 75 · 30 · 1,5 · 1,15 / (4 ·
0,41) = 2366 Лм.
6) По напряжению на лампе Uл
и световому потоку одной лампы Фл выбрать стандартную лампу
необходимой мощности: лампу ДЛР - из [2, с. 28]; лампу накаливания - из [2, с.
12-13]; люминесцентную - из [2, с. 23-24].
При напряжении на лампе 220 В выбираем тип лампы
Г, мощность 200 Вт, размер D
= 81 мм, L = 175 мм, Фтабл
= 2800 Лм.
Разность между табличным Фтабл и расчетным
потоком Фл, как правило, допускается в пределах от -10 до +20%.
Δ = (2800-2366) · 100 /
2800 = 15.5 %.
7 Определить
действительную освещенность:
Едейств = Фтабл nобщ h
/ (S К Z). (11)
Едейств = 2800 · 4 · 0,41 / (30 · 1,5
· 1,15) = 88.74.
Сравнить Едейств с нормируемой Еmin
.
электроосветительный прибор уровень
освещенность
Вывод: При заданной площади помещения и с учётом
специфики проведения производственных работ в нём я рассчитала необходимое
количество электроосветительных приборов для поддержания необходимого
нормируемого уровня освещённости. При расчетах было выбрано 4 светильника с
лампой накаливания напряжением 220В,мощностью 200Вт,световым потоком в 2800 Лм.
Выявлено, что условия освещения приемлемы для данного помещения Едейств>
Еmin
(88.74>75).