Исследование осветительных условий и расчёт освещения производственных помещений

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет

путей сообщения (ОмГУПС)

Кафедра «БЖ и ГОЧС»

Лабораторная работа № 1

Исследование осветительных условий и расчёт освещения производственных помещений

Выполнил:

Кочнева А.С.

Омск 2012

Цель работы

1) ознакомиться с устройством и порядком применения имеющихся приборов для измерения освещенности на рабочих местах;

научиться определять освещенность на рабочих местах и давать санитарную оценку естественного и искусственного освещения (в соответствии с нормами);

2) научиться производить расчет электрического искусственного освещения производственного помещения.

1.1 Устройство приборов и порядок их применения

Для контроля и измерения освещенности и коэффициента пульсаций освещенности применяются люксметры типа «Люксметр - пульсаметр БЖ 1/1м» (рис. 1), при необходимости измерения малых освещенностей с большой точностью - люксметр - пульсаметр семейства ARGUS, ARGUS-07 (рис. 2).

Рис. 1. Люксметр-пульсаметр «БЖ 1/1м»

Принцип действия этих люксметров-пульсаметров основан на явлении фотоэлектрического эффекта (превращение световой энергии в электрическую), имеющего место при попадании света на поверхность фотоэлемента, включенного в замкнутую цепь с электрическим прибором.

Люксметр-пульсаметр «БЖ 1/1м» предназначен для измерения освещенности, создаваемой естественным и искусственным светом, источники которого расположены произвольно относительно светоприемника люксметра. Также прибор позволяет количественно оценивать качество освещения (пульсации освещенности), создаваемого лампами накаливания и газоразрядньими лампами различных типов.

Прибор выполнен в настольном исполнении и состоит из двух частей:

Блока 1 измерителя и фотоэлемента 2. Конструктивно фотоэлемент 2 выполнен в виде разборного корпуса, внутри которого расположен светочувствительньтй 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.

Люксметр-пульсаметр «БЖ 1/1м» имеет две градуированные в люксах шкалы: одна состоит из 30, вторая - из 100 делений. На каждой шкале точками отмечено начало измерений: на шкале 0-30 точка расположена над отметкой 5, на шкале 0-100 -- над отметкой 20. Насадка 3 из белой пластмассы, обозначенная на внутренней стороне буквой К, применяется для уменьшения косинусной погрешности. Эта насадка применяется не самостоятельно, а совместно с одной из трех других насадок, имеющих обозначение М, Р, Т, для расширения диапазонов измерения. Без насадок люксметром можно измерить освещенность в пределах 5--30 и 20--100 лк. Применяя одновременно насадки КМ, КР, КТ, получают светофильтры с коэффициентом ослабления света, равным соответственно 10, 100, 1000.

Люксметр-пульсаметр 'Аргус-07' состоит из индикаторного блока 2 в верхней части которого располагается цифровое индикаторное табло 3. В нижней части индикаторного блока посредством неразъемного соединения подключена измерительная головка 4.

Принцип работы прибора основан на преобразовании светового потока, создаваемого протяженными объектами, в непрерывный электрический сигнал, пропорциональный освещенности, который затем преобразуется аналого-цифровым преобразователем в цифровой код, индицируемый на цифровом табло индикаторного блока.

В измерительной головке установлен первичный преобразователь излучения - полупроводниковый кремниевый фотодиод с системой светофильтров, формирующих спектральную чувствительность, соответствующую кривой видимости. Показания освещенности индицируются в единицах люкс в левой части, а показания коэффициента пульсации индицируются в процентах в правой части индикаторного табло.

При подготовке к измерениям установить измерительную головку прибора в месте, где необходимо измерить освещенность и коэффициент пульсации. Индикаторньтй блок можно разместить в месте, удобном для снятия показаний с индикаторного табло. Включить прибор, для этого переключатель 1 установить в положение “оn”. При этом в левой части на цифровом табло индицируется значение освещенности в люксах (Lx) или в килолюксах (кLx), в правой части табло индицируется значение коэффициента пульсации (К) в процентах.

Значения освещенности меньше 200 лк индицируются с десятыми долями процента (например, показание 150.1 соответствует 150,1 лк). Значение освещенности больше 3000 люке индицируется в килолюксах (например, показание 30.12 соответствует 30,12 клк). Если в центре табло загорается индикатор разряда батареи “П” (питание), необходимо сменить элемент питания.

Рис. 2. Люксметр-пульсаметр 'Аргус-07'

1.2 Исследование естественной освещенности в помещениях

Таблица 1. Измерение естественной освещенности

На основе сравнения фактического КЕО (минимальное 5,7%) с нормативным (1,5 %), естественная освещенность в заданном помещении соответствует нормам.

1.3 Исследование искусственного освещения

Таблица 2. Измерение искусственного освещения

Вывод: на рабочих поверхностях освещенность не соответствует нормами равна Е_min. На рабочих местах необходимо добавить источники света, осветительные приборы, световые проемы.

Таблица 3. Исследование зависимости освещенности от напряжения

Рис.3. Зависимость освещения от напряжения

Вывод: лампы накаливания обеспечивают более устойчивую работоспособность, по сравнению с газоразрядными лампами при значительных колебаниях или низких значениях напряжения, но значение освещенности ламп накаливания ниже значения освещенности газоразрядных ламп.

Таблица 4. Результаты измерения коэффициента пульсации освещенности

Вывод: для общего искусственного освещения помещений следует использовать, как правило, разрядные источники света, отдавая предпочтение при равной мощности источникам света с наибольшими световой отдачей и сроком службы, обращая внимание на значение коэффициента пульсации; комбинированное освещение применяется в зависимости от разряда выполняемых работ.

Ответы на контрольные вопросы:

1) Какой показатель характеризует естественное освещение?

Естественное освещение характеризует коэффициент естественной освещенности е (КЕО). КЕО - это относительная величина, показывающая, во сколько раз освещенность внутри здания меньше освещенности снаружи, выраженная в процентах. Определяется по формуле:

е = (ЕВ / ЕН) х 100%,

где ЕВ -горизонтальная освещенность в какой-либо точке М внутри помещения, освещаемой светом видимого через проем окна участка небосвода, лк;

ЕН - одновременная освещенность наружной горизонтальной плоскости, освещаемой равномерно рассеянным светом всего небосвода, лк.

2) Какие показатели характеризуют искусственное освещение?

Искусственное освещение характеризуют показатели величины освещенности рабочей поверхности Е (лк), коэффициента пульсации освещенности Кп (%) и ослепленности Р (отн. ед.), наличия прямой и отраженной блесткости.

3) Что такое стробоскопический эффект и какими причинами он вызван?

Стробоскопический эффект - это эффект, вызывающий искажение восприятия движущихся предметов. Например, если смотреть на вращающийся в пульсирующем световом потоке диск (колесо), то, как правило, кажется, что он остановился или вращается в обратную сторону. Такое явление чрезвычайно опасно, так как человек не может визуально контролировать скорость и направление движения вращающихся деталей.

Стробоскопический эффект при освещении газоразрядными источниками света объясняется тем, что при включении лампы в сеть переменного тока стандартной частоты 50 Гц имеются моменты, когда в лампе нет тока и световой поток ее значительно снижается.

4) Какие мероприятия применяются для снижения пульсации освещенности при использовании газоразрядных ламп?

Это явление может быть практически полностью устранено применением двух- или трехламповых схем включения, а также питанием токами повышенных частот, например 400 Гц. При работе ламп накаливания стробоскопический эффект не наблюдается благодаря тепловой инерции нити накала.

5) Как влияют разряд зрительной работы, фон и контраст объекта с фоном на величину наименьшей требуемой освещенности (по прил. 2)?

Чем меньше разряд зрительной работы, тем более жёсткие требования к освещению помещения. При первом разряде зрительной работы наименьшая величина требуемой освещённости составляет 1250 Лк. С увеличением разряда работы это нормируемое наименьшее значение освещения уменьшается.

Расчет электрического искусственного освещения

а б

Рис. 1. Расчетные схемы

Определяется по выбранному типу светильника рекомендуемое значение - отношение расстояния между светильниками L_св к расчетной высоте их подвеса над рабочей поверхностью h_p. (табл. П. 3). = 1,4; затем из этого находится

L_св = h_p. (1)

L_св = 1,2 3 = 3.6м _.

Расстояние L₁ от стены до первого ряда светильников при наличии рабочих мест у стен определяют по формуле:

L₁ = (0,2 ... 0,3) L_св, (2)

L₁ = 0,238 3.6 = 0.85 м.

Расстановка рабочих мест в помещении выбирается самостоятельно. Расстояние между крайними рядами светильников по ширине L_ш и длине L_д помещения определяется по формулам:

L_ш = в - 2 L₁; L_д = а - 2 L₁; (3)

L_ш = 6 - 2· 0.85 = 4.3 м; L_д = 5 - 2 · 0.85 = 3.3 м.

Определяется число светильников, устанавливаемых в заданном помещении. Сначала определяется общее количество рядов светильников по ширине n_ш и длине n_д помещения:

n_ш = L_ш / L_св + 1; n_д= L_{д /} L_св + 1; (4)

n_ш = 4.3 / 3.6 + 1 = 2 шт.; n_д= 3.3 / 3.6 + 1 = 2 шт.,

затем - общее число светильников: n_общ = n_ш n_д = 2 ·2 = 4 шт..

Определяется расчетный (потребный) световой поток одной лампы:

Ф_л = Е_min S K Z / (n_общ ), (5)

Где Е_min - минимальная нормируемая освещенность на рабочих поверхностях, лк (определяется по табл. П. 2 или [3]);

S - освещаемая площадь помещения, м;

К - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение ламп и светильников в зависимости от характеристики работ (принимается по [2, табл. 4.9] или [3, табл. 1.1]). К = 1,3;

Z - отношение средней освещенности к минимальной, при освещении лампами накаливания Z = 1,15;

n_общ - число светильников;

- коэффициент использования светового потока (в долях единицы),

т. е. отношение светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп.

Коэффициент использования зависит от характеристики светильника, размеров помещения, окраски потолка, поэтому для его определения необходимо знать коэффициенты отражения потолка _n, стен _cm, рабочей поверхности _p.n, и индекс помещения i.

Коэффициенты _n, _cm, _p.n зависят от характеристики помещения (указывается в задании или определяется по [2, табл. 5.1, с. 126]).

Индекс помещения подсчитывается по формуле:

i = ав / (h_р (а + в)), (6)

где а - длина помещения, м;

в - ширина помещения, м;

h_р - расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.

i = 5 · 6 / (3 · (5 + 6)) = 0,9.

По типу светильника, индексу помещения и коэффициентам отражения _n, _cm, _p.n определяется коэффициент использования светового потока для ламп накаливания в справочной книге [2, с. 128 - 133], для ламп ДЛР -

в [2, с. 134 - 135], для люминесцентных - в [2, с. 136 - 143]. Для ламп накаливания = 0,41. Примечание. В формуле (5) для определения расчетного светового потока одной лампы Ф_л необходимо учитывать число ламп, находящихся в светильнике.

Ф_л = 75 · 30 · 1,5 · 1,15 / (4 · 0,41) = 2366 Лм.

6) По напряжению на лампе U_л и световому потоку одной лампы Ф_л выбрать стандартную лампу необходимой мощности: лампу ДЛР - из [2, с. 28]; лампу накаливания - из [2, с. 12-13]; люминесцентную - из [2, с. 23-24].

При напряжении на лампе 220 В выбираем тип лампы Г, мощность 200 Вт, размер D = 81 мм, L = 175 мм, Ф_табл = 2800 Лм.

Разность между табличным Ф_табл и расчетным потоком Ф_л, как правило, допускается в пределах от -10 до +20%.

Д = (2800-2366) · 100 / 2800 = 15.5 %.

Определить действительную освещенность:

Е_{действ =} Ф_табл n_общ / (S К Z). (11)

Е_{действ =} 2800 · 4 · 0,41 / (30 · 1,5 · 1,15) = 88.74.

Сравнить Е_действ с нормируемой Е_min .

электроосветительный прибор уровень освещенность

Вывод: При заданной площади помещения и с учётом специфики проведения производственных работ в нём я рассчитала необходимое количество электроосветительных приборов для поддержания необходимого нормируемого уровня освещённости. При расчетах было выбрано 4 светильника с лампой накаливания напряжением 220В,мощностью 200Вт,световым потоком в 2800 Лм. Выявлено, что условия освещения приемлемы для данного помещения Е_действ> Е_min (88.74>75).