Методы расчёта и способы обеспечения освещения

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Донской государственный технический университет»

Реферат

по дисциплине

«Безопасность жизнедеятельности»

Тема: «Методы расчёта и способы обеспечения освещения»

Выполнил

студент группы ВПМ 31

Крюков Д. В.

Принял преподаватель

Есипов Ю. В.

г. Ростов-на-Дону - 2016 г.

Содержание

Введение

. Основные понятия и светотехнические характеристики

. Светотехническая часть проекта осветительной установки

.1 Выбор системы и вида освещения помещений объекта

.2 Выбор и размещение осветительных приборов

.3 Расчёт освещения помещений объекта

.3.1 Расчёт по методу коэффициента использования учебной аудитории

.3.2 Расчёт освещённости по методу удельной мощности

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Электрическое освещение - это тип освещения, являющийся обязательным для всех производственных и учебных помещений и предназначенный для обеспечения нормального выполнения какой-либо деятельности, прохода людей, движения транспорта.

Основной задачей электрического освещения является поддержание на рабочем или учебном месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Увеличение освещенности улучшает видимость объектов за счёт повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей и прочих объектов. По данным международной комиссии по освещению, благодаря улучшению освещённости помещений можно увеличить эффективность работы сотрудников на 3 - 11%. Для помещений в тёмное время суток, особенно в сооружениях без естественного света, надежность и совершенство электрического освещения приобретают решающее значение, так как ограничивают возможности активной деятельности и определяют самочувствие людей. Хорошее качество освещения не только обеспечивает чисто зрительные функции, но и гарантирует сохранение здоровья, высокую работоспособность и благоприятное психоэмоциональное состояние персонала. Оптимально спроектированное и рационально выполненное электрическое освещение повышает эффективность профессиональной и учебной деятельности, работоспособность и безопасность труда.

В данном реферате рассмотрены основные параметры, по которым оценивается электрическое освещение, значение специальных терминов, применимых к оценке освещения. В работе подробно описаны методы расчёта освещения, представлены способы обеспечения освещения.

Установки электрического освещения широко используются в стране и потребляют более 10% всей вырабатываемой электроэнергии.

1.      Основные понятия и светотехнические характеристики

Ощущение света при воздействии на глаза человека вызывают электромагнитные волны так называемого оптического диапазона. Область оптических электромагнитных излучений расположена между областями рентгеновских и радиоизлучений. Видимая часть оптических излучений лежит в диапазоне длин волн от 380 до 760 нм. С одной стороны к ней примыкает область ультрафиолетовых, а с другой - инфракрасных излучений. В видимой области спектра электромагнитных волн каждой длине волны соответствует определённый цвет - от фиолетового (380 - 450 нм) до красного (620 - 760 нм). Свет, видимый как белый, имеет сложный спектральный состав, состоящий из волн различной длины.

Свет (освещение) характеризуется количественными и качественными показателями. К основным количественным показателям относятся световой поток, сила света, освещённость и яркость.

Световым потоком Ф называется лучистый поток, который воспринимается человеком или приборами как свет и характеризует мощность источника светового излучения. Световой поток измеряется в люменах (лм).

Силой света J называется пространственная плотность светового потока, определяемая как отношение приращения светового потока d<t>, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла dQ, к величине этого угла:

Сила света измеряется в канделах (кд).

Освещенность Е - поверхностная плотность светового потока, определяемая как отношение светового потока dФ, равномерно распределяющегося на площади dS, перпендикулярной направлению распределения света. Освещённость измеряется в люксах (лк).

Яркость L поверхности, расположенной под углом α к нормали, представляет собой производную силы света, излучающей, светящейся или освещаемой поверхности по площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную направлению распространения света. Яркость измеряется в кд/м2.

Яркость - та из световых характеристик источника света или освещаемой поверхности, на которую непосредственно реагируют глаза. Яркость, превышающая 16 500 кд/м2, обладает так называемой абсолютной блескостью, так как глаза человека ни при каких условиях приспособиться к ней не могут. Яркость, равная 30000 кд/м2, относится к слепящей. Гигиенически приемлемой является яркость до 5 000 кд/м2.

Качество освещения характеризуется большим числом признаков, в значительной степени взаимосвязанных, в числе которых: прямая и отраженная блескость, ослеплённость, постоянство освещённости и пульсация света, спектральный состав света, направление света и равномерность освещения, глубина теней и др.

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещённости, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, т.е.

= k/kпор,

где kпор - пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при дальнейшем уменьшении которого объект нельзя различить на данном фоне.

Блескостью называется свойство светящихся поверхностей вызывать ухудшение уровня видимости вследствие чрезмерного увеличения яркости поверхности и вуалирующего действия, снижающего контраст между объектом и фоном. Ослеплённость - состояние глаз, возникшее в результате воздействия блескости. Показатель ослеплённости Ро - критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой:

Po=1000(Fi/K2-1),

где Vx и V2 - видимость объекта различения соответственно при наличии экранированных и ярких источников света в поле зрения (экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, экранов и т.д.).

При адаптации глаз на малую освещённость даже небольшие яркости могут вызывать блескость поверхностей, а резкий переход из темноты в пространство с ярким светом - временную ослеплённость.

Коэффициент пульсации освещённости кЕ - это показатель амплитуды колебаний освещенности в расчётной точке в результате изменения во времени светового потока:

кЕ = 100 (Ет а х - Emin Еср),

где Ет а х. Emin, Еср - наибольшее, наименьшее и среднее значения освещенности за период колебаний.

Коэффициент пульсации составляет: для ламп накаливания - 7 %; для люминесцентных ламп - от 25 до 65 %.

Падающий на тело световой поток частично отражается им. частично поглощается, частично пропускается сквозь среду тела.

Для характеристики этих свойств тел и их поверхностей введены определённые понятия и соответствующие коэффициенты, как правило, измеряемые в процентах или долях единицы. Фон - это поверхность заднего плана, на которой происходит различение объекта. Фон можно охарактеризовать способностью конкретной поверхности отражать падающий на неё световой поток. Коэффициент отражения р определяется как отношение отраженного от фоновой поверхности светового потока Фотр к падающему на неё световому потоку:

Фпадр = Фотр/Флад

В зависимости от цвета и фактуры фона коэффициент отражения изменяется в пределах 0,02...0,95; при р > 0,4 фон считается светлым: при р = 0,2...0,4 - средним и при р < 0,2 - тёмным.

Контраст объекта с фоном к - степень различения объекта и фона. Этот параметр характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта Lx и фона L2.

Контраст считается большим, если к > 0,5 (в этом случае объект резко отличается от фона). При к = 0,2...0,5, когда объект и фон зрительно можно отличить по яркости, контраст считается средним. Контраст считается малым, если к < 0,2 (в этом случае объект слабо отличается от фона).

2.      Светотехническая часть проекта осветительной установки

2.1    Выбор системы и вида освещения помещений объекта

В помещениях жилых и общественных зданий, как правило, следует применять систему общего освещения. В помещениях производственного характера, в которых выполняется зрительная работа І-IV разрядов, следует, как правило, применять систему комбинированного освещения. Устройство одного только местного освещения запрещено нормами.

Общее освещение, в том числе устраиваемое в системе комбинированного освещения, может быть равномерным или локализованным. Создавая, как правило, повышенное качество освещения, будучи экономичнее, чем равномерное освещение, локализованное освещение почти всегда предпочтительнее. Нормами предъявляются также требования к освещенности создаваемой общим освещением в системе комбинированного освещения. Так в помещениях, имеющих естественное освещение, общее освещение в системе комбинированного должно создавать на рабочих поверхностях 10% освещённости, установленной нормами для комбинированного освещения, и, кроме того, эта освещённость должна быть не менее 50 лк при лампах накаливания.

Искусственное освещение подразделяется на:

Ø  Рабочее;

Ø  Аварийное;

Ø  Дежурное.

Рабочее освещение является главным, создаёт требуемою по нормам освещённость, обеспечивая тем самым необходимые условия работы при нормальном режиме эксплуатации здания. При погасании по каким-либо причинам рабочего освещения предусматривается аварийное освещение.

Аварийное освещение разделяется на:

Ø  Освещение безопасности;

Ø  Эвакуационное.

Освещение безопасности предусматривают в случаях, если отклонение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживание оборудования и механизмов может вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса; нарушение работы таких объектов, как электростанции; узлы радио- и телепередачи и связи, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения, канализации и теплофикации, установки вентиляции и кондиционирования воздуха для производственных помещениях, в которых недопустимо прекращение работ и т.д.; нарушение режима детских учреждений независимо от числа находящихся в них детей. Освещение безопасности должно создавать освещённость на рабочих поверхностях не менее 5% освещённости, установленной для рабочего освещения этих поверхностей при системе общего освещения, но не менее 2 лк внутри здания и не менее 1 лк для территории предприятия. При этом создавать наименьшую освещённость внутри зданий более 30 лк при газоразрядных лампах и более 10 лк при лампах накаливания допускается только при наличии соответствующих обоснований. Эвакуационное освещение необходимо для создания условий безопасного выхода людей при погасании освещения. Для этого в местах прохода людей должна быть обеспечена освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк на открытых территориях.

Охранное освещение должна предусматриваться вдоль границ территории, охраняемое в ночное время. Освещённость должна быть не менее 0,5 лк на уровне земли в горизонтальной плоскости или на уровне 0,5 метров от земли на одной стороне вертикальной плоскости, перпендикулярной за исключением, когда охранное освещение нормально не горит и автоматически включается от действия охранной сигнализации или других технических средств. В таких случаях применяются лампы накаливания.

2.2    Выбор и размещение осветительных приборов

При выборе светильников приходиться учитывать их срок службы, световую отдачу, цветопередачу, а также целый ряд других характеристик.

В осветительных установках используются следующие источники света: лампы накаливания, трубчатые люминесцентные лампы низкого давления, дуговые ртутные лампы высокого давления, дуговые ксеноновые трубчатые лампы с воздушным охлаждением, металлогалогенные лампы, натриевые лампы высокого давления.

Для основных помещений общественных зданий применение люминесцентных ламп является обязательным. Лампы накаливания могут применяться в коридорах, санузлах, гардеробах и т. д., но в целях единообразия решений здесь также чаще всего применяются ЛЛ, так что реальная область применения ЛН ограничивается только подвалами, чердаками и техническими этажами. Из числа ЛЛ предпочтение необходимо отдавать лампам ЛД.

Выбор расположения светильников является одним из основных вопросов, решаемых при устройстве осветительных установок, влияющих на экономичность последних, качество освещения и удобства эксплуатации.

освещение помещение учебный аудитория

В данной работе будет произведён расчёт освещения двух помещений, учебной аудитории - методом коэффициента использования, и санузла -методом удельной мощности.

2.3.1 Расчёт по методу коэффициента использования учебной аудитории

В результате решения по методу коэффициента использования светового потока находится световой поток лампы, по которому она подбирается из числа стандартных. Поток выбранной лампы не должен отличаться от расчётного более чем на +20 или -10%. При большем расхождении корректируется намеченное число светильников.

Расчётное уравнение для определения необходимого светового потока одной лампы:

Ф = (Емин*S*kз*z) / (n*ρ)⁴,

где Ф - световой поток лампы (или ламп) в светильнике, лм;

Емин - нормируемая освещенность, лк;

кз - коэффициент запаса (зависит от типа ламп и степени загрязненности помещения);

z - поправочный коэффициент, учитывающий, что средняя освещённость в помещении больше, чем нормируемая, минимальная,

n - число светильников (ламп);

ρ - коэффициент использования светового потока, равный отношению светового потока, падающего на рабочую поверхность, к суммарному потоку всех ламп;

S - площадь помещения, м².

Коэффициент использования светового потока - справочное значение, зависит от типа светильника, параметров помещения (длины, ширины и высоты), коэффициентов отражения потолков, стен и полов помещения.

Порядок расчёта освещения по методу коэффициента использования светового потока:

) Определяется расчётная высота Нр, тип и количество светильников в помещении. Расчётная высота подвеса светильника определяется исходя из геометрических размеров помещения

Нр = Н - hс - hp

где Н - высота помещения, м,

hс - расстояние светильника от перекрытия ("свес" светильника, принимается в пределах от 0, при установке светильников на потолке, до 1,5 м), м,

hp - высота рабочей поверхности над полом (обычно hp = 0,8м).

2) Находятся: коэффициент запаса кз поправочный коэффициент z, нормированная освещенность Е мин.

) Определяется индекс помещения i (он учитывает зависимость коэффициента использования светового потока от параметров помещения):

i = (A*В) / Нр*(А+В),

где А и В - ширина и длина помещения, м.

) Коэффициент использования светового потока ламп ρ в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения стен, потолка и рабочей поверхности ρс, ρп, ρр;

) Находится по формуле необходимый поток одной лампы Ф;

) Выбирается стандартная лампа с близким по величине световым потоком. Если в результате расчёта окажется, что лампа больше по мощности, чем применяемые в выбранном светильнике, или если требуемый поток больше, чем могут дать стандартные лампы, следует увеличить количество светильников и повторить расчёт или отыскать необходимое количество ламп, задавшись их мощностью (а следовательно и световым потоком лампы Ф):

n = (Емин*S*kз*z)/(Ф*ρ)

Данный метод предназначен для расчёта общего равномерного освещения горизонтально расположенных поверхностей в достаточно больших помещениях со светлыми стенами и потолками. В учебной аудитории, согласно нормам освещённости, принимаем: Е = 300 лк, освещение будем производить люминесцентными лампами. Эти лампы являются наиболее экономичными. Световой поток ЛЛ в несколько раз больше, чем у ЛН, при одинаковой мощности. Срок службы ЛЛ в 2 - 2,5 раза больше, чем у ЛН.

Произведём расчёт помещения - учебная аудитория.

Исходные данные:

S = 61,8 м². Напряжение питающей сети 380/220В.

Коэффициенты отражения: ρп=0,7; ρс=0,5; ρр=0,1.

Строительная высота помещения Н = 3м.

В качестве источника света выбираем ЛЛ ЛД - 40, мощностью 40Вт, расчётная величина светового потока одной лампы ЛД - 40 Фл = 2225лм.

В соответствии с характером помещения выбираем светильник типа ЛПО 2 х 40=>Д; λ=1,4.

Высота свеса светильников: hc = 0,1 м.

Высота рабочей поверхности: hр = 0,8 м.

Расчётная высота: Нр = Н- hc- hр = 3-0,1-0,8 = 2,1м.

Наивыгоднейшее расстояние между светильниками:

Исходя из геометрических размеров помещения, необходимо разместить два ряда светильников по длине помещения.

Расстояние от светильников до стен:

где 0,5 - коэффициент, учитывающий расстояние между светильниками и светильников до стен.

Для определения коэффициента использования, необходимо найти индекс помещения:

Для данного типа светильников: η_н = 0,5 Коэффициент запаса: Кз = 1,5, Коэффициент неравномерности: Z = 1,1 Световой поток всех источников света:

Так как в каждом светильнике две лампы, то общее число светильников:

Принимаем к установке 14 светильников, в каждом ряду по семь, при этом длина световой линии:

2.3.2 Расчёт освещённости по методу удельной мощности

Удельной установленной мощностью называют частное от деления общей установленной в помещении мощности ламп на площадь помещения:

руд = (Рл*n) / S.

где: руд - удельная установленная мощность, Вт/м²;

Рл - мощность лампы, Вт;

n - число ламп в помещении;

S - площадь помещения, м².

Удельная мощность - это справочное значение. Для того, что бы правильно выбрать величину удельной мощности необходимо знать тип светильников, нормированную освещённость, коэффициент запаса (при его значениях, отличающихся от указанных в таблицах, допускается пропорциональный пересчёт значений удельной мощности), коэффициенты отражения поверхностей помещения, значения расчётной высоты и площадь помещения. Расчётное уравнение для определения мощности одной лампы:

Рл = (руд*S) / n⁶

Метод удельной мощности основан на зависимости между мощностью источника света, освещенностью и размером освещаемой площади, является развитием метода коэффициента использования в направлении упрощения расчётов и имеет аналогичную область применения.

Произведём расчёт освещения санузла.

Исходные данные:

S = 1,5 м². Напряжение питающей сети 380/220В.

Нормируемая освещённость Е = 30 лк.

В качестве источника света выбираем ЛН типа ЛОН 220 - 60 и светильник типа НБО 18 - 60.

Коэффициенты отражения: ρп=0,7; ρс=0,5; ρр=0,1.

Расчётная высота: Hp = Н- hc = 3-0,2 = 2,8м.

Коэффициент неравномерности: Z = 1,1

Коэффициент запаса: kз = 1,3

Для ЛОН и с такими исходными данными, определяем удельную мощность, при нормируемой освещённости:

Мощность осветительной установки помещения:

Выбираем ЛН типа ЛОН 220 - 60 и светильник типа НБО 18 - 60 и устанавливаем в центре потолка санузла.

Кроме того, необходима установка дежурного освещения.

Перед входом и запасным выходом в проектируемое помещение также необходимо установить светильники. Для этих целей выбираем два светильника наружного освещения типа НКУ 01 - 200, с лампами накаливания по 100 Вт в каждом.

Для управления светильниками выбираем выключатели одноклавишные типа: С16 - 067 в количестве 3 шт.

Заключение

В данном реферате рассмотрены методы расчёта освещения. Выполнение светотехнических расчётов возможно методами: коэффициента использования светового потока и удельной мощности. Расчёт направлен на приобретение знаний и умений по выполнению проекта осветительной установки помещений. Данная работа позволила выработать навыки работы со справочной и директивной литературой с целью выбора основного электрооборудования, принятия необходимых обоснований и технических решений, что способствует расширению кругозора, профессиональной компетенции.

Так же раскрыты основные способы обеспечения освещения. Для освещения производственных, служебных, бытовых помещений используют естественный свет и свет от источников искусственного освещения. Источник естественного (дневного) освещения солнечная радиация, то есть поток лучистой энергии солнца, доходящей до земной поверхности в виде прямого и рассеянного света. Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует. Искусственное освещение может быть общим и комбинированным.

Из реферата можно получить краткие сведения о светотехнических характеристиках. Данная работа позволяет оценить всю важность правильного выбора освещения для предприятия или отдельного рабочего места.

Список использованной литературы

1. Щербакова Ю.Н. «Электрическое освещение» ЛВВИСКУ, Ленинград, 1987 - 232 с.

2. Кнорринг Г.М. и др. «Справочная книга для проектирования электрического освещения». Энергия. Ленинград, 1976 - 384 с.

3. СниП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение», Госстрой, Россия, М., 2000, 35 с.

4. ВСН 59-88 «Электрооборудование жилых и общественных зданий», Нормы проектирования, Госкомархитектуры, М.,2000, 87 с.

5. Гуторов М.М. «Основы светотехники и источники света», М., Энергоатомиздат. 1983 - 384 с.

6. Айзенберг Ю.Б. «Справочная книга по светотехнике», М., Энергоатомиздат. 1983 - 472 с.

7. «Правила устройства электроустановок», раздел 6, 7; 7-е издание, М., Министерство топлива и энергетики РФ, 1999, 79 с.

8. ГОСТ 17677-82 (ст. СЭВ 3182-81) Светильники. Общие технические условия, М., Издательство стандартов.

9. «Правила эксплуатации электроустановок потребителей», Изд. 5-е, Энергоатомиздат, М., 1992, 288 с.