Исследование и расчет искусственного освещения

ОТЧЕТ

Исследование и расчет искусственного освещения

1. Цель работы

изучение количественных и качественных характеристик освещения, приобретение навыков измерения искусственной освещенности, ознакомление с нормированием и методами расчета искусственного освещения.

2. Содержание работы

искусственный освещение помещение Произвести оценку искусственного освещения помещения на его соответствие нормативам по условиям освещения и дать заключение о равномерности распределения освещенности в помещении. Выполнить расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока.

3. Основные теоретические положения

Искусственное освещение создаётся искусственными источниками света и предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, а также для освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

Искусственное освещение помещений по конструктивному исполнению может быть двух систем — общее (равномерное и локализованное) и комбинированное.

Общее освещение — освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

Общее искусственное освещение, как правило, применяют для освещения помещений со зрительными работами малой точности и грубых, т. е. с разрядами V-VIII.

Локальное освещение — освещение части здания или сооружения, а также отдельных архитектурных элементов при отсутствии заливающего освещения.

При общем локализованном освещении светильники размещают в соответствии с расположением оборудования, что позволяет создавать повышенную освещенность на рабочих местах.

Комбинированное искусственное освещение — искусственное освещение, при котором к общему искусственному освещению добавляется местное. Его целесообразно устраивать при работах высокой точности, а также при необходимости создания в процессе работы определенной направленности светового потока.

Местное освещение — освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.

Применение только местного освещения в производственных помещениях недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет зрение, замедляет скорость работы и может послужить причиной несчастных случаев и аварий.

Искусственное освещение по функциональному назначению подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное.

Аварийное освещение разделяется на эвакуационное и резервное.

Рабочее освещение — освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.

Рабочее освещение следует предусматривать для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Источники искусственного освещения

Для искусственного освещения помещений в качестве источников освещения применяют: лампы накаливания (ЛН) и газоразрядные лампы (ГЛ).

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение (свет) в них возникает при нагреве нити накала до температуры свечения.

Лампы накаливания общего назначения применяются при освещении квартир, административных и промышленных территорий, вечерних улиц и т. д. Их используют при грубых работах (освещенность менее 50 лк), из-за особых условий среды (во взрывои пожароопасных помещениях, сырых, пыльных, с химически активной средой), а также для местного освещения.

По характеру среды, окружающей тело накала лампы накаливания делятся на вакуумные (НВ), газополные (аргоновые, криптоновые, ксеноновые с разным содержанием азота), галогенные (в которых к наполняющему газу добавляются йод и некоторые летучие химические соединения галогенов).

Газоразрядные лампы представляют собой источники света видимого излучения, вызываемого электрическим разрядом в атмосфере некоторых инертных газов (неон, ксенон и другие) и паров металлов (ртути или натрия) и их смесей при различных давлениях с использованием в отдельных типах ламп люминофоров — специальных составов, которые преобразуют невидимое ультрафиолетовое излучение в видимый свет.

Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные), высокого и сверхвысокого давления.

Люминесцентные лампы низкого давления используются в основном для местного и общего освещения жилых и общественных помещений.

По спектральному составу видимого света люминесцентные лампы делятся на несколько типов: дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), белого цвета (ЛБ), холодного белого (ЛХБ) и теплого белого цвета (ЛТБ). Находят применение для освещения производственных помещений и газоразрядные лампы высокого давления: дуговые ртутные (ДРЛ), галогенные (ДРИ), дуговые ксеноновые трубчатые (ДКсТ), натриевые (ДНаТ) и др.

Нормирование искусственного освещения

Нормирование освещенности производится в зависимости от системы освещения и характеристики зрительной работы, которая определяется наименьшим размером объекта различения.

Нормируемыми качественными показателями являются: коэффициент пульсации освещенности, показатели ослеплённости и дискомфорта.

Коэффициент пульсации освещенности K_п, % - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в осветительной установке в результате изменения во времени светового потока источников света при их питании переменным током.

Пульсации освещенности на рабочей поверхности не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект — явление искажения зрительного восприятия вращающихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени.

Показатель ослепленности Р — критерий оценки слепящего действия осветительной установки.

Показатель дискомфорта М — критерий оценки дискомфортной блескости, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения.

При проведении измерений искусственной освещенности контрольные точки размещают в соответствии с методикой размещения контрольных точек при измерении средней освещенности помещений.

Для определения контрольных точек план помещения разбивают на равные, по возможности квадратные, части. Контрольные точки размещают в центре каждого квадрата. Минимальное число контрольных точек для измерения определяют исходя из размеров помещения и высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью.

Соотношение размеров освещаемого помещения и высота подвеса светильников в нем характеризуются индексом помещения ().

Индекс помещения по формуле (1):

(1)

где, А — длина помещения, м; В-ширина помещения, м; h — расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью), м.

Расчетную высоту подвеса светильника над рабочей поверхностью определяют по формуле (2):

(2)

где H — геометрическая высота помещения, м; - расстояние от потолка до светильника (свес светильника), м. Обычно = 0,0 …0,8 м; - расстояние от пола до рабочей поверхности (высота рабочей поверхности), м. Обычно принимается равным 0,8ч1,0 м.

Минимальное количество контрольных точек для измерения средней освещенности квадратного помещения определяют по табл. 1.

Таблица 1. Минимальное количество контрольных точек

В неквадратных помещениях выделяют квадрат наибольшей площадью, для которого определяют количество точек измерения .

Минимальное количество контрольных точек N для измерения средней освещенности неквадратного помещения рассчитали по формуле (3):

(3)

м²

где — площадь помещения, м²; - площадь квадрата, м².

При размещении контрольных точек на плане помещения их сетка не должна совпадать с сеткой размещения светильников. В случае совпадения сеток число контрольных точек на плане помещения целесообразно увеличить.

4. Оценка искусственного освещения в помещении

При проведении оценки искусственной освещенности сравнили измеренное среднее значение освещенности с нормируемым значением освещенности и сделали вывод о допустимости проведения работ заданной зрительной характеристики в исследуемом помещении при искусственном освещении.

Оценка условий труда по фактору «световая среда» произвели в соответствии с Р 2.2.2006;05 по критериям, приведенным в таблице 2.

Искусственное освещение оценили по освещенности рабочей поверхности (Е, лк).

Таблица 2. Классы условий труда в зависимости от параметров световой среды

5. Порядок выполнения работы

Измерение искусственной освещенности в помещении

1. Определили тип ламп и систему освещения.

Люминесцентные лампы, общее равномерное освещение.

2. Выбрали и нанесли контрольные точки на план помещения с указанием размещения светильников.

3. Определили среднюю освещенность .

Средняя освещенность — освещенность, усредненная по площади освещаемых помещений, рабочей зоны.

Среднюю освещенность в помещении определили как среднеарифметическое значение измеренных освещенностей в контрольных точках помещения по формуле (4):

(4)

где — измеренные значения освещенности в контрольных точках помещения, лк; - число точек измерения.

4. Вычислили коэффициент неравномерности освещения по формуле (5):

(5)

где — среднее значение освещенности, лк; - минимальное значение освещенности, лк.

Результаты измерений и расчетов занесли в табл. 3.

Таблица 3. Результаты измерения искусственной освещенности горизонтальной поверхности

Провели оценку искусственного освещения в помещении в соответствии с п. 4. Результаты оценки искусственной освещенности занесли в табл. 4.

Таблица 4. Результаты оценки искусственного освещения в помещении

Расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока

Задачей расчета освещения является определение числа и мощности источников света, обеспечивающих нормируемую освещенность или освещенности при известном числе и мощности источника света, а также качественных характеристик освещения помещений.

Для выполнения необходимых расчетов освещения помещений применили следующие методы: метод коэффициента использования светового потока, точечный метод и метод удельной мощности.

Метод коэффициента использования светового потока применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей. Метод учитывает прямой и отраженный свет.

Выбор формулы для расчета искусственного освещения зависит от вида источника освещения.

Расчет искусственного освещения для люминесцентных ламп произвели по формуле (6):

(6)

где Ф_л — световой поток лампы, лм; - нормируемая минимальная освещённость, лк; - площадь освещаемого помещения, м²; Z — коэффициент неравномерности освещения — отношение средней освещенности к минимальной. Этот коэффициент необходимо вводить в связи с тем, что нормируется не средняя, а минимальная освещенность. Коэффициент Z характеризует неравномерность освещения и зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (L / h) (рис. 1); - коэффициент запаса — расчетный коэффициент, учитывающий снижение освещенности или яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие загрязнения и невосстанавливаемого изменения, отражающих и пропускающих свойств оптических элементов осветительных приборов, спада светового потока и выхода из строя источников света, а также загрязнения поверхностей помещения, наличие в атмосфере цеха дыма, пыли; - количество светильников в помещении, шт.; - количество ламп в светильнике, шт.; - коэффициент использования светового потока, доли единицы. Коэффициент использования светового потока равен отношению светового потока, падающего на рабочую поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Он показывает, какая часть светового потока ламп попадает на рабочую поверхность.

Рис. 2. Схема расположения светильников в помещении Точечный метод применяют в основном для определения освещенности в любой заданной точке поверхности, любым образом ориентированной в пространстве, т. е. на горизонтальной, вертикальной, наклонной поверхностях. Этим методом целесообразно рассчитывать общее локализованное, местное и аварийное освещение. Можно рассчитывать и общее равномерное освещение (в наиболее ответственных случаях), когда отраженная составляющая светового потока от стен и потолка незначительна.

Метод удельной мощности применяется для ориентировочных расчетов.

Для расчета искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока необходимо: выбрать систему освещения, источники света, светильники и рассчитать световой поток лампы.

1. Выбор системы освещения В данной работе для всех помещений рассчитывается общее равномерное освещение.

2. Выбор источников света Применяются люминесцентные лампы.

3. Выбор светильников и их размещение

3.1. Выбор светильников общего освещения производится с учетом светотехнических и экономических требований и требований, связанных с условиями воздушной среды. Тип светильников принимают в зависимости от среды и характера помещения.

По конструктивному исполнению согласно табл. 5 различают 7 эксплуатационных групп светильников.

Таблица 5. Эксплуатационные группы светильников В данном помещении применяется I-3 группа светильников.

3.2. Размещение светильников в помещении определяется: высотой помещения, расстоянием светильников от потолка (свесом), расстоянием от пола до рабочей поверхности, расчётной высотой (высотой подвеса светильника над рабочей поверхностью), расстоянием между соседними светильниками или их рядами, расстоянием от крайних светильников или их рядов до стен (рис. 2).

4. Выбор нормируемой освещенности Нормирование освещенности производят по СНиП 23−05−95. Нормируемые величины освещенности задаются как минимально допустимые и зависят от точности зрительной работы, которая определяется минимальным размером объекта различения, системы освещения (общая, комбинированная), относительной продолжительности зрительной работы при направлении зрения на рабочую поверхность.

5. Расчёт светового потока лампы Для расчета светового потока лампы определили:

5.1. Нормируемое значение освещенности в расчетной плоскости для зрительной работы, характерной для заданного помещения по табл. 6.

=400 лк

5.2. Площадь помещения S.

S=A*B=11,9*5,55= 66,045 м²

5.3. Коэффициент запаса по табл. 7 в зависимости от:

— эксплуатационной группы светильника (см. табл. 5), которая выбирается исходя из типа лампы, конструктивной светотехнической схемы светильника и группы твердости светотехнических материалов (табл. 8);

— типа помещения и состояния воздушной среды в нем или характеристики производственного процесса (степени загрязненности помещения).

=1,4

5.4. Коэффициент минимальной освещенности .

В наибольшей степени зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (). При, не превышающем рекомендуемых значений (L? h), принимается = 1,15 для ЛН и ДРЛ и = 1,10 для люминесцентных ламп при расположении светильников в виде светящихся линий.

5.5. Количество светильников в помещении и количество ламп в светильнике .

=18, =2

5.6. Расчетную высоту по формуле (2).

=2,2 м

5.7. Индекс помещения для заданного помещения (с определенными геометрическими размерами) по формуле (1);

=1,7

5.8. Коэффициент использования светового потока по табл. 9 в зависимости от типа светильника, индекса помещения и коэффициентов отражения стен, потолка и рабочей поверхности, , .

=48%, =50%, =70%, =10%

Промежуточные значения коэффициента использования находятся методом интерполяции.

Приблизительные значения коэффициентов отражения стен и потолка определили по табл. 10.

По формуле (6) рассчитали световой поток в светильнике, необходимый для создания на рабочих поверхностях освещенности не ниже нормируемой, на все время эксплуатации осветительной установки;

лм По рассчитанному значению светового потока выбрали ближайшую стандартную лампу (табл. 11), поток которой не должен отличаться от больше чем на -10 — +20%.

Результаты исследований и расчетов занесли в таблицу 12.

Таблица 6. Коэффициенты запаса для искусственного освещения

Таблица 7. Группы твердости светотехнических материалов

Таблица 8. Коэффициенты использования (з) светового потока различных типов светильников

Таблица 9. Коэффициенты отражения света поверхностями помещения

Таблица 10. Величина светового потока источников света Ф_л

Таблица 11. Результаты исследований и расчетов

Вывод: произвели оценку искусственного освещения помещения на его соответствие нормативам по условиям освещения и сделали заключение о равномерности распределения освещенности в помещении. В помещении используется общее равномерное освещение, с применением люминесцентных ламп. Выполнили расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока. Величина светового потока источника света равна 2536 лм, исходя из этого значения выбрали тип ламп ЛД40−4, используемых в помещении.