Всякие лабы по БЖД. Есть задания, отчеты (lab_9)

Посмотреть архив целиком

8



Лабораторная работа 9

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО

ОСВЕЩЕНИЯ


Цель работы

Изучить принципы нормирования, расчета и контроля естествен­ного и искусственного освещения помещений.


Содержание работы

1.Замерить освещенность в лаборатории при естественном и искусственном освещении.

2.Произвести нормирование искусственного освещения в соот­ветствии со СНиП 23-05-95 и измерение фактической освещенности для заданных зрительных работ.


Основные светотехнические понятия и величины

Основными показателями, характеризующими свет, являются све­товой поток, сила света, освещенность и яркость.

Для качественной оценки визуального действия светового пото­ка и характеристики его распределения по поверхности и в простран­стве разработана система световых единиц. Исходной для построения системы световых единиц является единица силы света - кандела (кд), которая определяется как сила света, испускаемая с поверх­ности площадью 1/600000 м эталонного излучателя (черного тела) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания пла­тины 2042 К и давлении 101325 Па (760 мм.рт.ст.).

Световой поток определяется как величина не только физи­ческая, но и физиологическая, так как измерение ее основано на зрительном восприятии. Световой поток - мощность лучистой эне­ргии, оцениваемой по световому ощущению, воспринимаемому челове­ческим глазом. Единицей измерения светового потока является люмен (лм). 1 лм - световой поток, испускаемый в единичном телесном уг­ле (1 стерадиане) точечным источником при силе света 1 кд. Расп­ределение светового потока реального источника излучения в окру­жающем пространстве обычно неравномерно. Поэтому пространствен­ную угловую плотность светового потока характеризуют величиной силы света. Сила света I является одной из основных величин Международной системы единиц СИ и определяется как отношение све­тового потока к телесному углу , в пределах которого свето­вой поток распространяется и равномерно распределяется:

I= / ,

где I. - сила света под углом . Освещенность Е характеризует поверхностную плотность светового потока на освещаемой площади S: Е=/S. Единица освещен­ности - люкс (лк) - это освещенность поверхности площадью 1 м2 световым потоком 1 лм. Яркость L поверхности определяется как отношение силы света светящейся поверхности в рассматриваемом направлении к ее проекции на плоскость, перпендикулярную ýòîмy направлению: L=I/(Scos). Единица яркости - кандела на квадратный метр (кд/м2) - специального названия не имеет. Чело­век различает окружающие предметы только благодаря тому, что они имеют разную яркость. Уровень ощущения света человеческим глазом зависит от плотности светового потока на сетчатке глаза, поэто­му основное значение для зрения имеет не освещенность какой-либо поверхности, а световой поток, отраженный от этой поверхности и попадающий на зрачок, т.е. яркость. Яркость светящихся поверх­ностей обратно пропорциональна их площади, а яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, от степени освещен­ности и, в общем случае, от угла, под которым поверхность рассма­тривается. Поверхности, яркость которых в отраженном свете оди­накова во всех направлениях, называют диффузными. Для них спра­ведливо соотношение L=E/, где коэффициент отраже­ния, определяемый отношением отраженного от поверхности светово­го потока к падающему потоку .


Виды и системы освещения

В зависимости от природы источника световой энергии различа­ют естественное, искусственное и совмещенное освещение. Естест­венное освещение - освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникавшим через световые проемы (окна) в наружных стенах.

Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее в комбинированное. Во всех производственных помещениях с постоян­ным пребыванием в них людей для работ в дневное время следует предусматривать естественное освещение как более экономичное и совершенное с точки зрения медико-санитарных требований по срав­нению с искусственным освещением. Особенность естественного ос­вещения - чрезвычайно широкий диапазон изменения и непостоянство. Поэтому оценивать естественное освещение в абсолютных единицах освещенности - люксах - не представляется возможным. В качестве нормируемой величины принята относительная величина - коэффициент искусственной освещенности е (КЕО), который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке внутри помещения (Eвн). к одновременно замеренной наружной освещенности (Eнар), создаваемой рассеянным светом всего небосвода: е = Eвн/Eнар100%. Достаточность естественного освещения в по­мещения регламентируется нормами СНиП 23-05-95 (таблица приведена на стенде), которыми установлены значения КВО в зависимости от следующих четырех факторов: I) характера или точности зрительной работы; 2) системы освещения; 3) коэффициента светового климата, определяемого в зависимости от района расположения здания на тер­ритория России; 4) коэффициента солнечности, зависящего от ориента­ции здания относительно света. Для зданий, расположенных в центре Европейской части СССР, независимо от их ориентации, коэффициен­ты светового климата и солнечности равны единице. В помещениях с боковым односторонним освещением нормируется минимальное значение КЕО в точке на рабочей плоскости, наиболее удаленной от светового проема. Значение KЕO меняется в зависимости от точности зритель­ной работы и может быть при верхнем и комбинированном освещении от 2 до 10 %, при боковом - от 0,5 до 3,5 %. Установленные СНиПом нормируемые значения КЕО используются для проектирования производственных зданий (помещений). На стадии проектирования основной задачей светотехнических расчетов при естественном освещении яв­ляется определение требуемой площади световых проемов.

Методика расчета естественного освещения подробно изложена в СНиП 23-05-95. В том случае, если естественное освещение оказыва­ется недостаточным, его дополняют искусственным. Такое освещение называют совмещенным.

Искусственное освещение применяется в часы суток, когда естественный свет недостаточен, или в помещениях, где он отсутству­ет. Существуют следующие виды искусственного освещения по функ­циональному назначению: рабочее, аварийное, эвакуационное в де­журное. Искусственное освещение проектируется двух систем - общим и комбинированным. Общее - при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализован­ное освещение). Комбинированное - к общему добавляется местное от светильников, концентрирующих световой поток непосредственно на рабочих местах. Искусственное освещение должно обеспечивать освещенность на рабочих местах в соответствии с нормами СНиП 23-05-95 (табл. приведена на стенде). В основу нормирования освещен­ности положены следующие показатели, характеризующие условия зри­тельной работы: размер объекта и его коэффициент отражения фон, контраст объекта с фоном. 1) Размер объекта - наименьший размер, который необходимо выделить при проведении работы. Например, при чтении текста - толщина линии буквы, при работе с приборами - тол­щина линии градуировки шкалы или толщина стрелки. Коэффициент от­ражения объекта (0) различается по светлоте, также как и фон. Объект может быть светлым при 0>0,4, средним при 0,200,4 и темным при 00,2. 2) Фон - величина, определяемая коэффициен­том отражения поверхности (ф), на которой рассматривается объ­ект (см. на стенде). 3) Контраст объекта с фоном (К) характеризу­ется отношением абсолютной величины разности между яркостью объек­та и фона к яркости фона или между их коэффициентами отражения к коэффициенту отражения фона (см. на стенде). Контраст объекта с фоном (К) считается большим, средним или малым в зависимости от его численного значения (табл.1).

Таблица 1

К

К0,5

объект и фон резко разнятся по яркости

0,2К0,5

объект и фон заметно отличаются по яркости

К0,2

объект и фон мало отличаются по яркости

Контраст объекта с фоном


Большой


Средний


Малый


В некоторых случаях фон и контраст объекта с фоном можно опреде­лить визуально, например, при чертежных работах: фон - светлый, контраст - объекта с фоном - большой.

При нормировании осветительных условий (определении уровня освещенности по СНиП 23-05-95) для заданной зрительной работы при искусственном освещении необходимо знать: I) разряд работы, кото­рый зависит от размера объекта различения, 2) подразряд работы, который зависит от контраста объекта с фоном и характеристики фо­на. Принимая во внимание параметры указанные выше, определяется нормируемое значение искусственного освещения. Предусматриваемое СНиПом число разрядов для промышленных предприятий составляет 8, первые 5 разрядов имеют подразряды работ. В основу норм положена шкала со ступенями освещенности: 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000 лк. Освещенность повышают на одну ступень по шкале освещенности в тех случаях, когда работа связана с повышенной опас­ностью, при непрерывной зрительной работе более 4 часов, отсутст­вии естественного света, в помещениях для работы и обучения под­ростков, при рассмотрении объектов, расположенных от глаз далее чем на 0,5 м или движущихся поверхностях. В помещении должна быть обеспечена равномерность и устойчивость уровня освещенности во избежание частоты переадаптации и утомления зрения. В поле зрения должна отсутствовать прямая (от самих источников) и отра­женная блескость.


Расчет и контроль освещения

Расчет искусственного освещения может выполняться различны­ми методами. Наиболее распространенным в проектной практике явля­ется расчет освещения по методу коэффициента использования свето­вого потока, который предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей. Расчетное уравнение метода

Ф= EнkSZ/(N) ,

где Ф - световой поток каждой из ламп или каждого светильника в лм;

Eн - нормируемая минимальная освещенность в лк;

k - коэффициент запаса, учитывавший запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации (для помещений общественных зданий k=1,3-1,5);

S - площадь помещения в м2;

Z - коэффициент неравномерности освещения (в большинстве случаев Z =1,1-1,2);

N - выбранное число ламп или светильников;

- коэффициент использования излучаемого светильниками светового потока (в долях единицы).

Определяют по справочным данным в зависимости от типа светиль­ников, коэффициентов отражения потолка, стен, расчетной поверх­ности и индекса помещения i=АВ/h(А+В) , где h - высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м; А и В - ширина и длина помещения, м. По формуле, приведенной выше, рассчитывается световой поток Ф в лм лампы (ламп) в светильнике, необходимый для создания на рабо­чих поверхностях освещенности Е не ниже нормируемой на все вре­мя эксплуатации осветительной установки. По полученному в результате расчета требуемому световому потоку подбирается ближайшая стандартная лампа. Допускается отклонение светового потока лампы от расчетного не более чем на (-10%)(+20%). При невозможности выбора ламп с таким приближением корректируют количество светиль­ников.

Чаще решается обратная задача, т.е. по известному световому потоку лампы (ламп) в светильнике определяется необходимое чис­ло ламп или светильников N для получения требуемой нормирован­ной освещенности Ен.

Измерение и контроль освещенности осуществляется с помощью приборов, получивших название люксметров. Принципиальная электри­ческая схема люксметра приведена на стенде. Принцип действия люксметра основан на явлении фотоэлектрического эффекта. Под влиянием светового потока, падающего на селеновый фотоэлемент, в замк­нутой цепи возникает ток, величина которого пропорциональна све­товому потоку. Прибор градуирован в люксах. Существенным преиму­ществом селенового фотоэлемента по сравнению с другими типами фо­тоэлементов является то, что его кривая спектральной чувствитель­ности наиболее близко совпадает с кривой относительной видности человеческого глаза. При измерении освещенности фотоэлемент уста­навливается горизонтально на некотором расстоянии от проводящего измерения так, чтобы тень не падала на фотоэлемент.


Указания по технике безопасности

1.Перед выполнением работа необходимо ознакомиться с прин­ципом работы прибора.

2.При обнаружении неисправности в работе люксметра необхо­димо прекратить проведение опыта и сообщить об этом преподавате­лю или лаборанту.


Порядок проведения работы

1.Ознакомиться с указанием по эксплуатация люксметра Ю-116.

2.Замерить естественную освещенность внутри помещения лаборатории (Eвн) при выключенном искусственном освещении на расстоя­нии l=1, 2, 3 и т.д. метра от окна в соответствии с метками на полу. При этом фотоэлемент держать параллельно полу, обращен­ным вверх, на уровне высоты стола (0,8 м от пола). Значение Eвн занести в табл.2.

3.Замерить наружную освещенность (Енар) и, рассчитав вели­чину КЕО (е), заполнить табл.2. Для измерения наружной освещенности фотоэлемент необходимо поместить за окно в горизонтальном положении1. Показания люксметра удвоить, так как свет попадает на фотоэлемент только от половины небосвода (вторая половина закрыта зданием), т.е. действительная наружная освещенность вдвое больше.

4.Определить, какому разряду работ по СНиП 23-05-95 соответст­вует полученное значение КЕО.

5.Замерить освещенность в помещении лаборатория (Евн) при искусственном освещении в тех же точках, что и в п.2, для чего не­обходимо включить все верхние светильники2. Значения занести в табл.2.

6.Произвести нормирование искусственного освещения и заполнить табл.3 в соответствии со СНиП 23-05-95 для заданных зрительных работ. Вариант задания находится на стенде.

Порядок нормирования осветительных условий для заданной зрительной работы.

1.Определить разряд зрительной работы, зная минимальный раз­мер объекта различения по СНиП 23-05-95, размер объекта различения (в мм) определяется ориентировочно; примеры объектов зрительной ра­боты и соответственно их размеры представлены на стенде.

2.Определить подразряд зрительной работы по СНиП 23-05-95, для чего: определить характеристику фона (светлый, средний или те­мный) по коэффициенту отражения фона (ф) путем визуального сра­внения со "шкалой ", представленной на стенде; рассчитать конт­раст объекта с фоном (К), зная коэффициент отражения объекта (о), который находится также путем визуального сравнения со "шкалой " и, зная ф, по рассчитанному значению контраста (К) определить его характеристику (табл.1); построчное сочетание ха­рактеристика фона и контраста дает подразряд работы.

3.Определить нормируемое значение освещенностин) для ис­кусственного освещения, зная разряд и подразряд работы.

4.Произвести с помощью люксметра измерения фактической осве­щенности в плоскости выполнения ранее заданных зрительных работ (Ег либо Ев). Значение нормируемой освещенности (Ен) взять из табл.3. Результаты занести в табл. 4.


Содержание отчета

Отчет должен содержать:

I. Результаты измерений освещенности Евн при естественном и искусственном освещении, а также расчетное значение КЕО (е) в виде табл.2.

Таблица 2

l, м

1

2

3

4

5

Евн , лк (при естественном освещении)






Евн , лк (при искусственном освещении)






КЕО (е), %







2.Значение наружной освещенности Енар2.

3.Графики Евн= f (l) для естественного и искусственного освещения.

4.Результаты нормирования осветительных условий для задан­ных зрительных работ в виде табл.3.

Таблица 3

Наименование нормируемой операции или работы­

Наименьший размер объекта различения, мм

Разряд зрительной работы

Контраст объекта с фоном

Харак-терис-тика фона

Подраз-ряд зрительной работы

Нормированные значения искусственного освещения

Нормированные значения КЕО (е), %










5.Результаты значений фактической освещенности, замеренные в плоскости, в которой выполняются заданные зрительные работы (Ег либо Ев) в виде табл.4.