Исследование условий зрительной работы в производственном помещении

Федеральное агенство по ОБРАЗОВАНИю

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЗРИТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ

Методические указания к лабораторной работе № 1

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

ПЕНЗА 2001г.

УДК 658.382.3

ИБ 62

В работе изложены принципы нормирования производственного освещения, приведены методики оценки условий зрительной работы, рассмотрены основные вопросы гигиены зрения. Приведены способы рационализации зрительных условий труда и повышения зрительной работоспособности.

Методические указания адресованы студентам всех специальностей и форм обучения.

Составители: О. В. Симакина, И. П. Ястребова

Научный редактор: В. И. Симакин, заведующий кафедрой «Экология и безопасность жизнедеятельности», канд. техн. наук, доцент

Рецензент: В. С. Арбузов, профессор, академик МАНЭБ

Методические указания к лабораторной работе № 1 по курсу «Безопасность жизнедеятельности» исследование УСЛОВИЙ ЗРИТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ в производственном помещении

Цель работы - ознакомить студентов с нормированием производственного освещения, с приборами и методами определения освещенности на рабочих местах, обучить способам рационализации зрительных условий труда и повышения зрительной работоспособности.

зрительный работоспособность освещение производственный

I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

До 90 % информации об окружающем нас мире мы получаем через органы зрения, поэтому чрезвычайно важно сохранять здоровое зрение в течение всей жизни. Эффективное использование света с помощью достижений современной светотехники способствует снижению травматизма и сохранению здоровья людей.

В зависимости от источника света производственное освещение может быть:

-    естественным, создаваемым непосредственно солнцем и диффузным светом небесного излучения;

-       искусственным, осуществляемым электрическими лампами накаливания и газоразрядными источниками света - люминесцентными лампами, ртутными лампами высокого давления, металлогалогенными лампами общего назначения, натриевыми, ксеноновыми и др.;

-       совмещенным, обеспечивающим необходимый уровень освещенности одновременно за счет искусственного и естественного света.

Для количественной оценки искусственного света используются следующие светотехнические характеристики:

-    световой поток (Ф, люмен, лм) - это мощность лучистой энергии, которая оценивается по световому ощущению, производимому на глаз человека.

Все источники света, и осветительные приборы также, излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому вводится величина пространственной плотности светового потока:

-       сила света (I, кандела, кд):

,

где  - телесный угол, в котором распределен световой поток.

-       освещенность (Е, люкс, лк) - поверхностная плотность светового потока. Световой поток, падающий на какую-либо поверхность, освещает ее. Об интенсивности освещения поверхности судят по плотности распределения по ней светового потока:

где S - освещаемая площадь;

·   яркость освещаемой поверхности (L, кд/м2 ) - поверхностно-пространственная плотность светового потока, отраженного от поверхности:

где - коэффициент отражения, характеризующий способность поверхности отражать падающий на нее световой поток.

Кроме перечисленных характеристик существует ряд других (яркость светящейся поверхности, удельная сила света, светлость и др.).

Нормативным документом, регламентирующим производственное освещение, являются Строительные нормы и правила (СНиП 23-05-95).

Для искусственного освещения они устанавливают значение минимальной освещенности на рабочей поверхности в зависимости от следующих факторов:

-    характеристики или разряда зрительной работы, зависящих от наименьших размеров объекта различения (например, при работе с приборами - толщина линии градуировки шкалы, при чертежных работах - толщина самой тонкой линии на чертеже);

-       контраста объекта различения с фоном (К), представляющего отношение абсолютной величины разности между яркостями объекта и фона к большей по значению яркости:

 при  или  при ,

где LО , LФ - соответственно яркость объекта и яркость фона.

Так как , то  или, ,

где ,  - соответственно коэффициенты отражения фона и объекта.

Контраст объекта различения с фоном считается:

-    большим при К > 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости);

-       средним - при  (объект и фон заметно отличаются по яркости);

-       малым - при К < 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости);

-       характеристики фона (степени светлости), зависящей от величины коэффициента отражения. Фон считается светлым, если коэффициент отражения поверхности больше 0,4; средним - коэффициент отражения от 0,2 до 0,4; темным - коэффициент отражения менее 0,2. Значения коэффициентов отражения приведены в табл. 8;

-       системы освещения (для искусственного вида освещения), которая может быть двух видов: общая и комбинированная, когда к общей системе добавляется местное освещение, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочую поверхность. Общее освещение - это освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к оборудованию (общее локализованное освещение);

-       слепящей блесткости - это блесткость, нарушающая видимость объектов, снижающая контраст между наблюдаемым объектом и фоном. Критерием оценки слепящего действия осветительной установки является показатель ослепленности (Р, отн.ед.). Ослепленность - это изменение видимости или контрастной чувствительности при наличии блестких источников в поле зрения;

-       коэффициента пульсации освещенности (Кп, %), характеризуется изменением светового потока разрядных источников света во времени с частотой 100 Гц при питании током промышленной частоты.

Естественное освещение, как правило, предусматривается во всех помещениях с постоянным пребыванием людей. Из-за крайней переменчивости природного освещения не только в течение суток, но даже в течение коротких промежутков времени для нормирования и расчета естественного освещения помещений принята относительная величина, называемая коэффициентом естественной освещенности (КЕО), значение которого равно отношению естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке помещения светом неба, к соответствующему ему значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой полностью открытым небосводом. КЕО выражается в процентах

Значения КЕОНОРМ. определяют по СНиП 23-05-95 (табл. 9) с учетом следующих факторов:

-        характеристики или разряда зрительной работы (подробнее см. искусственное освещение);

-       системы освещения.

Различают боковую систему естественного вида осведения, осуществляемую через световые проемы в наружных стенах помещения; верхнюю - обеспечиваемую через потолочные световые проемы (покрытия, зенитные купола, фонари и т.п.); комбинированную (боковая и верхняя системы одновременно).

При одностороннем боковом естественном освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности, на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов.

При двухстороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке посредине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза и условной рабочей поверхности. При верхнем или комбинированном естественном освещении нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности.

При нормировании естественного освещения учитываются ресурсы светового климата, которые определяются следующим образом: вся территория РФ разбита на пять групп административных районов, для каждой из которых в СНИП 23-05-95 (табл.7) устанавливается значение коэффициента светового климата.

Нормированные значения КЕО еN для зданий, расположенных в различных группах (табл. 5), следует определять по формуле

где ен - значение КЕО по табл. 9; mN - коэффициент светового климата по табл. 7;

Характерный разрез помещения - это поперечный разрез по середине помещения, плоскость которого перпендикулярна к плоскости остекления световых проемов (при боковом освещении). В разрез помещения должны попадать участки с наибольшим количеством рабочих мест, а также точки рабочей зоны, наиболее удаленные от световых проёмов.

Совмещенное освещение помещений производственных зданий следует предусматривать:

а) для производственных помещений, в которых выполняются работы I, II и III разрядов по СНиП 23-05-95;

б) в случаях, когда требования технологии или климата в месте строительства объёмно-планировочными решениями не позволяют обеспечить нормированные значения КЕО;

в) в соответствии с нормативными документами по строительному проектированию зданий и сооружений. Для количественной оценки совмещенного освещения и установления нормированного значения используются те же характеристики, что и при естественном освещении. Подробнее см.раздел «Естественное освещение» СНиП 23-05-95.

II   экспериментальная часть

Устройство люксметра и правила работы с ним

Принцип действия прибора основан на явлении фотоэлектрического эффекта. Прибор магнитоэлектрической системы (Р) имеет 2 шкалы: «0-100» и «0-30». На шкалах точками отмечено начало диапазона измерений: на шкале 0-100 точка находится над отметкой 17 (17-100), а на шкале 0-30 - над отметкой 5 (5-30).

На боковой стенке прибора расположена вилка для присоединения селенового фотоэлемента. Селеновый фотоэлемент находится в пластмассовом корпусе и присоединяется к прибору шнуром с розеткой.

Для уменьшения косинусной погрешности, зависящей от угла падения света, применяется насадка на фотоэлемент, состоящая из непрозрачного пластмассового кольца и светофильтра, изготовленного из белой светорассеивающей пластмассы и выполненного в виде полусферы. Насадка обозначена буквой К (на внутренней стороне) и применяется совместно с одной из трех насадок, имеющих обозначения М(10), Р(100), Т(1000), нанесенные на их внутренней стороне. Буква указывает условное обозначение насадки, а цифра в скобках - коэффициент ослабления. Назначение насадок - расширение диапазона измерений.

При измерении установить измеритель люксметра в горизонтальное положение. Если при отключенном фотоэлементе стрелка прибора не находится на «0», с помощью корректора установить стрелку прибора на нулевое деление. При измерении освещенности фотоэлемент с одной из насадок установить горизонтально на рабочем месте. Отсчет по измерителю производится на некотором расстоянии от фотоэлемента, чтобы тень от экспериментатора не падала на фотоэлемент.

Схема электрическая принципиальная люксметра Ю-116:

В - селеновый фотоэлемент; Р - прибор магнитоэлектрической системы; (RI - R4) - резисторы; S - переключатель пределов измерения; Х1, Х2 - розетка и вилка селенового фотоэлемента и прибора Р.

С целью ускорения поиска диапазона измерений последовательно установить насадки К-Т, К-Р, К-М и при каждой насадке вначале нажать правую кнопку, а затем - левую. Необходимо таких показаний прибора, чтобы стрелка откланялась как можно ближе к центру шкалы.

Принцип оценки значения измеряемой освещенности состоит в следующем: показания прибора в делениях по соответствующей шкале (17-100 лк или 5-30 лк) умножают на значение коэффициента ослабления насадки. Если при насадках К-М и нажатой левой кнопке стрелка не доходит до 5 делений по шкале 0-30, измерение производить без насадок, т.е. открытым фотоэлементом.

По окончании измерения:

1.   Отсоединить фотоэлемент от измерителя люксметра;

2.   Надеть на фотоэлемент насадку Т;

3.   Уложить фотоэлемент в крышку футляра.

Варианты заданий

Вариант 1

Изучить принцип нормирования производственного освещения (см. табл. 9). Для заданного преподавателем вида зрительной работы определить нормированное значение освещенности или КЕО в зависимости от вида освещения (искусственное, совмещенное, естественное). Используя прибор люксметр Ю-116, проверить соответствие фактического и нормированного значений для конкретных условий. На основании полученных данных заполнить табл. 6. В случае несоответствия фактического и нормированного значений дать рекомендации по улучшению зрительных условий труда. При измерении освещенности в помещениях, освещаемых люминесцентными лампами, показания люксметра надо умножать на коэффициент k1=1,17(для ламп марки ЛБ), для ламп дневного света (ЛД) k1=0,99.

Вариант 2

С помощью прибора люксметр Ю-116 исследовать характер изменения КЕО в лаборатории, для чего измерить освещенность на расстоянии 1, 2, ..., 6 м от окна в плоскости характерного разреза. При этом пластину фотоэлемента люксметра держать параллельно полу, обращенной вверх, на уровне высоты стола (h = 0,8 м от пола). Одновременно измерить наружную освещенность. Для каждой из контрольных точек подсчитать КЕО. Полученные данные свести в табл. 3 и, используя их, построить график зависимости КЕО=¦(x). На основании изучения принципов нормирования освещенности (табл. 9) и данных эксперимента заполнить табл. 6.

Вариант 3

Для заданного преподавателем вида зрительной работы и конкретного рабочего места построить в прямоугольной системе координат кривые, отражающие изменение освещенности на рабочей плоскости, для чего произвести измерение с помощью люксметра Ю-116 значения освещенности в контрольных точках в соответствии с табл. 4. Построить график Еconst = f(x,y). Проверить соответствие фактической освещенности  (см. табл. 4) нормированному значению (табл. 9). Дать оценку неравномерности освещения путем определения отношения . На основании изученного материала и экспериментальных данных заполнить табл. 6.

Вариант 4

Положить белый образец (лист ватмана) на стол. Установить фотоэлемент люксметра Ю-116 на штативе светочувствительной стороной к образцу. Включить светильник местного освещения и, меняя высоту подвеса фотоэлемента, получить от образца белого цвета отраженную освещенность 200 - 300 лк. Не изменяя положения светильника и фотоэлемента, заменять белый образец поочередно образцами других цветов (других длин волн), измеряя при этом освещенность от поверхности. Данные эксперимента свести в табл. 2, на основании которой построить график E = f(l), выделяя область наибольших значений освещенности. Определить, при какой цветности поверхности освещение соответствует норме освещенности (табл.9) для заданного преподавателем вида зрительной работы.

На основании теоретического и экспериментального материала заполнить табл. 6.

Вариант 5

Исследовать искусственное освещение лаборатории в следующем порядке:

а) определить систему искусственного освещения, вид источника света и тип светильника;

б) определить коэффициент отражения фона на задаваемых преподавателем рабочих местах, пользуясь формулой

где Епад - освещенность рабочей поверхности, при измерении которой фотоэлемент люксметра Ю-116 должен быть обращен вверх; Еотр - отраженный от рабочей поверхности свет - соответствует измерению при максимальном отклонении стрелки люксметра.

При измерении Еотр фотоэлемент люксметра должен быть обращен в сторону рабочей поверхности. Постепенно поднимая фотоэлемент вверх, получить максимальное отклонение стрелки прибора;

в) измерить освещенность рабочего места с максимальным значением rф при различной высоте подвеса светильника местного освещения (h =0,5; 0,6; 0,7; 0,8м). Заполнить таблицу 1. По нормам табл.9 определить, какие работы можно производить при различной высоте подвеса светильника. Построить график , заполнить табл. 6.

Отчет о проделанной работе должен содержать:

1.     Цель работы.

2.       Принципиальную схему прибора Ю-116.

.        Запись одного из вариантов опыта по указанию преподавателя.

.        Расчетную часть. Графики.

.        Результаты измерений и расчетов, сведенные в табл.2.

.        Выводы.

Таблица 1. Исследование эффективности искусственного освещения в зависимости от высоты подвеса светильника

Таблица 2 Результаты эксперимента

Таблица 3 Исследование характера изменения КЕО в производственном помещении

Таблица 4 Результаты измерения Е=f(x,y)

Таблица 5 Группы административных районов по ресурсам светового климата

Таблица 6 Определение параметров, характеризующих зрительные условия работы

Таблица 7.Значения коэффициента светового климата

Таблица 8 Значения коэффициентов отражения поверхностей

Таблица 9. Нормы естественного и искусственного освещения производственных помещений.

Контрольные вопросы

1.   Перечислить основные характеристики света.

2.       Перечислить виды производственного освещения и источники света.

.        Назвать системы естественного и искусственного освещения. Дать их краткую характеристику.

.        По какому принципу составлены нормы искусственного освещения СНиП 23-05-95?

.        Назначение и устройство люксметра Ю-116.

.        Собеседование по экспериментальной части задания.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.   Справочная книга по светотехнике под ред. Айзенберга Ю.Б. М.: Энергоатомиздат, 1995.

2.       Человеческий фактор. Сб. под ред. Салвенди Т., т.2, М.: Мир, 1991.

.        СНиП 23-05-95, Естественное и искусственное освещения. М.,1995.

.        Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники. Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989.

.        Кнорринг Г.М. Проектирование осветительных установок. Л.: Энергия, 1973.