Исследование эффективности и качества освещения

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

Лабораторная работа № 2

«Исследование эффективности и качества освещения»

Выполнили: ст. гр. ЗОС-10

Валеева А., Сагизова Е.И.

Тен А.А., Хохрякова А.А.

Проверила: преподаватель Плахова Л.В.

Пермь, 2014

Цель и задачи работы Целью работы является изучение количественных и качественных характеристик искусственного освещения, а так же оценка влияния источника света и цветовой отделки интерьера помещения на освещенность и коэффициент использования осветительной установки (з).

Задачи исследования:

1. Исследовать зависимость освещенности от цветовой отделки интерьера помещения

2. Исследовать зависимость светоотдачи от типа источника света

3. Исследовать зависимость коэффициента пульсации от типа источника света

4. Исследовать явление стробоскопического эффекта в зависимости от типа источника света Схема лабораторного стенда Рис. 1. Внешний вид макета производственного помещения

Внешний вид макета производственного помещения представлен на рис. 1. Макет имеет каркас 1 из алюминиевого профиля, пол 2, потолок 3, боковые стенки 4, заднюю стенку и переднюю стенку 5. На заднюю и боковые стенки внутри макета помещения могут устанавливаться накладки темного цвета.

Передняя стенка 5 выполнена из прозрачного тонированного стекла.

В передней нижней части каркаса 1 предусмотрен проём для установки накладок и измерительной головки 6 люксметра-пульсаметра 7 внутрь каркаса.

На полу 2 размещен вентилятор 8 для наблюдения стробоскопического эффекта и охлаждения ламп в процессе работы.

На потолке 3 размещены 7 патронов, в которых установлены две лампы накаливания 9, три люминесцентные лампы 10 типа КЛ9, галогенная лампа 11 и люминесцентная лампа 12 типа СКЛЭН с высокочастотным преобразователем. Вертикальная проекция ламп отмечена на полу 2 цифрами, соответствующими номерам ламп на лицевой панели макета.

Рис. 2. Передняя панель управления и контроля На передней панели каркаса расположены органы управления и контроля, в том числе (рис. 2.):

— лампа индикации включения напряжения сети;

— переключатель для включения вентилятора;

— ручка регулирования частоты вращения вентилятора;

— переключатели (1 — 7) для включения ламп.

Рис. 3. Внешний вид люксметра-пульсаметра Люксметр-пульсаметр является учебным прибором и позволяет измерять освещенность, а также количественно оценивать качество освещения (пульсации освещенности), создаваемого лампами накаливания и газоразрядными лампами различных типов.

Внешний вид прибора представлен на рис. 3.

Прибор выполнен в настольном исполнении и состоит из двух частей: Блока 1 измерителя и измерительной головки — фотоэлемента 2.

Конструктивно фотоэлемент 2 выполнен в виде разборного корпуса, внутри которого расположен светочувствительный 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.

Переключение режима работы прибора (освещенность — коэффициент пульсаций) осуществляется переключателем 5 (рис. 3).

Изменение предела измерения освещенности и коэффициента пульсаций осуществляется переключателем 6 (рис. 3).

3адача 1

Исследовать зависимость освещенности от цветовой отделки интерьера помещения.

Решение:

1. Устанавливаем на стенки макета производственного помещения панели темного цвета.

2. Включаем люминесцентную лампу 9 Вт и замеряем освещенность с помощью люксметра-пульсаметра в пяти точках макета: в углах и центре, результаты заносим в таблицу 1.

3. Аналогично проводим измерения для лампы накаливания, криптоновой лампы накаливания и галогенной лампы.

4. Определяем среднее значение освещенности Еср для люминесцентной лампы 9 Вт по формуле:

где — значение освещенности в углах и в центре макета

5. Аналогично определяем среднее значение освещенности Еср остальных ламп, результаты заносим в таблицу 1.

6. По результатам измерений освещенности для варианта с темной и светлой окраской стен вычисляем значение фактического светового потока Fфакт по формуле:

Fфакт = Eср•S

где S — площадь макета помещения, м2.

7. Вычисляем коэффициент использования осветительной установки з для варианта с темной и светлой окраской стен по формуле:

з = Fфакт/ Fламп где Fламп — суммарный световой поток (выбрали по номинальной мощности для каждого типа ламп по табл. 2).

8. Аналогично провели расчеты для остальных ламп и результаты занесли в таблицу 1:

Таблица 1

Таблица 2

3адача 2

Исследовать зависимость светоотдачи от типа источника света.

Решение:

1. Включаем люминесцентную лампу 9 Вт и замеряем освещенность с помощью люксметра-пульсаметра, располагая корпус фотоэлемента на полу макета непосредственно под лампой.

2. Аналогично проводим измерения лампы накаливания, криптоновой лампы накаливания и галогенной лампы.

3. Рассчитаем светоотдачу люминесцентной лампы 9 Вт по формуле:

лм/Вт где 3,1 — пересчётный коэффициент;

Е — освещенность, создаваемая данной лампой, лк;

h — высота подвеса лампы над поверхностью, м Р — мощность лампы, Вт.

4. Аналогично определяем светоотдачу всех остальных ламп, результаты заносим в таблицу 3

Таблица 3

Исследование светоотдачи ламп

Вывод: у галогенной лампы на 50 Вт светоотдача СО=5461,9лм/Вт, которая почти в 3 раза больше светоотдачи ламп накаливания.

искусственный освещение интерьер помещение Задача 3

Исследование пульсации светового потока

1. С помощью люксметра-пульсаметра измерить коэффициент пульсации светового потока при включении одной лампы накаливания, а затем — при включении одной люминесцентной лампы типа КЛ9. Сравнить полученные значения. Для этого установить корпус фотоэлемента 2 на поверхность непосредственно под лампой, где измеряется коэффициент пульсации, и произвести замеры, выбирая режим работы Кп и соответствующий диапазон измерения. Значения коэффициента пульсации (в %) при этом равны непосредственно показаниям головки 4.

2. Измерить и сравнить между собой коэффициенты пульсации светового потока при включении одной люминесцентной лампы, затем — двух и наконец, при включении трех люминесцентных ламп типа КЛ9. (Следует учесть, что люминесцентные лампы включены в три различные фазы трехфазной сети, поэтому измерительную головку люксметра-пульсаметра необходимо располагать в геометрическом центре системы включенных ламп). Результаты занести в таблицу 4.

Таблица 4

Исследование пульсации светового потока

Вывод: Произошло уменьшение коэффициента пульсации Кп при одновременном включении 5-ти ламп в разные фазы трехфазной электрической сети. Это произошло в результате того, что за счет сдвига фаз на 1/3 периода провалы в световом потоке каждой из ламп компенсируются световыми потоками двух других ламп, так что пульсации суммарного светового потока существенно уменьшаются.

Задача 4

Исследовать явление стробоскопического эффекта в зависимости от типа источника света

1. Включаем люминесцентную лампу на 9 Вт в центре установки и вентилятор.

2. Вращая ручку «Частота», подбираем такую частоту вращения лопастей вентилятора, при которой возникает стробоскопический эффект (лопасти кажутся неподвижными).

3. Выключаем люминесцентную лампу и включаем лампу накаливания

4. Делаем вывод При включении лампы накаливания стробоскопический эффект исчез.

Вывод: при совпадении частот вспышек светового потока и вращения диска fвсп = f вращ, возник стробоскопический эффект.

Для снижения пульсации освещенности, с целью уменьшения стробоскопического эффекта нужно применять лампы накаливания.