Кафедра аэрологии, охраны труда и окружающей среды
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Практическая работа № 8
Расчет искусственного освещения
Методические указания для студентов
Направление подготовки: 120700 "Землеустройтсво и кадастр"
Профиль подготовки: «Земельный кадастр»
Форма обучения: очная
Тула 2011
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Практическая работа
Расчет искусственного освещения
Цель работы: ознакомиться с методами расчета искусственного освещения в рабочих помещениях, на строительных площадках, на рабочих местах.
1. Основные теоретические сведения
При проектировании отдельных установок основное внимание уделяется созданию оптимальных условий для зрительной работы. С этой целью проводятся светотехнические расчеты, позволяющие определить рациональные световые решения в соответствии с действующими нормами и правилами.
Искусственное освещение проектируется общее (равномерное или локализованное) и комбинированное (к общему добавляется местное).
Для освещения помещений, как правило, предусматриваются газоразрядные лампы низкого давления (ЛД, ЛБ, ЛДЦ), лампы высокого давления (ДРЛ, металлогалогенные, натриевые). В случае невозможности или нецелесообразности применения газоразрядных ламп допускается применение ламп накаливания. Для освещения промышленных и строительных площадок, территорий населенных пунктов применяются прожектора заливающего света, газоразрядные лампы высокого давления.
При выборе типа ламп учитываются требования экономичности, безопасности обслуживания, правильности цветопередачи. Противопоказаниями для применения люминесцентных ламп являются увеличение высоты подвеса, усложнение доступа для обслуживания, температура окружающей среды. При наличии быстровращающихся деталей в светильниках местного освещения люминесцентные лампы не применяются во избежание стробоскопического эффекта.
Важным моментом проектирования искусственного освещения является выбор светильников, осуществляющих требуемое перераспределение светового потока лампы. Маркировка светильников включает в себя буквенные обозначения источников света, способа установки, основного назначения, мощности ламп и т. п.
Каждому светильнику за исключением светильников специального назначения и для установки на транспорте присваивается шифр. Структура шифра такова:
где 1 – буква, обозначающая источник света, 2 – буква, обозначающая способ установки, 3 – буква, обозначающая основное назначение светильника, 4 – двузначное число, обозначающее номер серии, 5 – число, обозначающее количество ламп в светильнике (для одноламповых число 1 не обозначается и знак Х не ставится), 6 – число, обозначающее мощность ламп в ваттах, 7 – трехзначное число, обозначающее номер модификации, 8 – обозначение климатического исполнения.
Буквы, обозначающие источник света: Н – лампы накаливания, Л – люминесцентные трубчатые лампы, Р – лампы типа ДРЛ (ртутные лампы высокого давления). Буквы, обозначающие способ установки: С – подвесные, П – потолочные, В – встраиваемые в подвесные потолки, Б – настенные. Буквы, обозначающие основное применение светильника: П – для промышленных предприятий, У – для наружного освещения, О – для общественных зданий, Р – для рудников и шахт, В – для бытовых помещений.
При выборе светильника учитывается его класс. К классу прямого света (П) относятся светильники, у которых доля светового потока нижней полусферы превышает 80%. Эти светильники используются при большой высоте подвеса и для создания локализованного освещения. В светильниках преимущественно прямого света (Н) поток нижней полусферы составляет 60-80%, рассеянного света (Р) – 40-60%, преимущественно отраженного света (В) – 20-40%, отраженного света (О) – менее 20%.
Светильники классов П и Н имеют более высокий КПД потока нижней полусферы. Их применение при общем освещении позволяет получить более высокие значения коэффициента использования светового потока.
Направленность излучения светильников определяется кривой силы света (КСС). В соответствии с ГОСТ 17677–82 светильники делятся на группы с типовыми формами КСС. Типовые КСС обозначаются: М – равномерная, Д – косинусная, Г – глубокая, К – концентрированная, Л – полуширокая, Ш – широкая, С – синусная (рис. 1).
Во взрывоопасных помещениях применяются стационарные взрывозащищенные светильники двух исполнений: взрывонепроницаемые (с маркировкой “В”) – тип ВЗГ и повышенной надежности против взрыва (с маркировкой “Н”) – типы НОГЛ, НОДЛ.
Например, светильник НСП01´100/ДОЗ-01. Светильник с лампой накаливания (Н), подвесной (С), прямого света (П), мощность лампы 100 Вт. Светильник РСП01´125/ДОЗ-07 – светильник ртутный с лампами типа ДРЛ, подвесной, прямого света серии 01, с мощностью лампы 125 Вт.
Рис. 1 Типовые кривые силы света
2. Выбор освещенности
Нормирование освещенности производится в люксах. Шкала нормированных значений освещенности выглядит так: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 7; 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 5000.
Согласно СниП 23–05–95 минимальные значения освещенности при искусственном освещении выбираются в зависимости от минимального размера объекта различения d (в мм) при расстоянии от предмета различения до глаз l менее 0,5 м или отношения d/l при l >0,5 м, контраста объекта различения с фоном, характеристики фона и системы освещения. Все зрительные работы разделяются на 8 разрядов. Разряды I–V и VIII разделяются на подразряды. В разряде VIII деление на подразряды обусловлено характером наблюдения за ходом технологического процесса: а) постоянное, б) периодическое при постоянном пребывании людей в помещении и в) периодическое при периодическом пребывании людей в помещении. В разрядах I-V деление на подразряды обусловлено сочетанием качественных характеристик контраста и фона. Минимальные значения освещенности принимаются по табл. 1.
Таблица 1
Минимальные значения освещенности при искусственном освещении по СниП 23–05–95
| Характеристика зрительной работы | Наименьший эквивалентный размер объекта различения, мм | Разряд зрительной работы | Подразряд зрительной работы | Контраст объекта с фоном | Характеристика фона | Искусственное освещение | |||||
| Освещенность, лк | Сочетание нормируемых величин показателя ослепленности и коэффициента пульсации | ||||||||||
| При системе комбинированного освещения | При системе общего освещения | ||||||||||
| Всего | в том числе от общего освещения | ||||||||||
| Р | % | ||||||||||
| Наивысшей точности | Менее 0,15 | I | а | Малый | Темный | – | |||||
| б | Малый Средний | Средний Темный | |||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | |||||||||
| г | Средний Большой // | Светлый // Средний | |||||||||
| Очень высокой точности | От 0,15 до 0,30 | II | а | Малый | Темный | – | |||||
| б | Малый Средний | Средний Темный | |||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | |||||||||
| г | Средний Большой // | Светлый Светлый Средний | |||||||||
| Высокой точности | От 0,30 до 0,50 | III | а | Малый | Темный | ||||||
| б | Малый Средний | Средний Темный | |||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | |||||||||
| г | Средний Большой // | Светлый // Средний | |||||||||
| Средней точности | Свыше 0,5 до 1,0 | IV | а | Малый | Темный | ||||||
| б | Малый Средний | Средний Темный | |||||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | |||||||||
| г | Средний Большой // | Светлый // Средний | – | – | |||||||
| Малой точности | Свыше 1 до 5 | V | а | Малый | Темный | ||||||
| б | Малый Средний | Средний Темный | – | – | |||||||
| в | Малый Средний Большой | Светлый Средний Темный | – | – | |||||||
| г | Средний Большой // | Светлый // Средний | – | – | |||||||
| Грубая (очень малой точности) | Более 5 | VI | Независимо от характеристик фона и контрастности объекта | – | – | ||||||
| Работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах | Более 0,5 | VII | Независимо от характеристик фона и контрастности объекта | – | – | ||||||
| Общее наблюдение за ходом производственного процесса: постоянное периодическое при постоянном пребывании людей в помещении периодическое при периодическом пребывании людей в помещении общее наблюдение за инженерными коммуникациями | VIII | а | Независимо от характеристик фона и контрастности объекта | – | – | ||||||
| б | Независимо от характеристик фона и контрастности объекта | – | – | ||||||||
| в г | Независимо от характеристик фона и контрастности объекта | – | – | – | – | ||||||
| Независимо от характеристик фона и контрастности объекта | – | – | – | – |
При использовании ламп накаливания нормированное значение освещенности Ен следует снижать на одну ступень: в системах комбинированного освещения при Ен>750 лк, в системах общего освещения для разрядов I–V и VIII, при этом освещенность, создаваемая лампами накаливания, не должна превышать 300 лк. Для разрядов VI и VIII значения Ен снижаются на две ступени.
Величину Ен следует повышать на одну ступень:
если работа I–IV разрядов выполняется в течение полной смены;
при повышенной опасности травматизма;
при работе и производственном обучении подростков, если Ен<300 лк для систем общего пользования.
При работе со светящимися объектами размером менее 0,5 мм их следует относить к подразряду “в” соответствующих разрядов.
В системах комбинированного освещения доля общего освещения должна составлять не менее 10% от Ен. При этом значение максимальной и минимальной освещенности от светильников общего освещения должны составлять соответственно 750 и 150 лк для люминесцентных ламп, 300 и 50 лк – для ламп накаливания.
Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, определяется по табл. 2.
Таблица 2
Значения освещенности, создаваемой светильниками общего искусственного освещения в системе комбинированного освещения
| Разряд зрительной работы | Освещенность, лк | |
| при газоразрядных лампах | при лампах накаливания | |
| Iа | ||
| Iб, IIа | ||
| Iв, IIб | ||
| Iг | ||
| IIв, IIIа | ||
| IIг, IIIб, | ||
| IIIв, IIIг, | ||
| IV, Vа, Vб |
3. Светотехнические расчеты
Светотехнические расчеты могут выполняться методами: методом коэффициента использования светового потока, точечным методом и др.
3.1. Расчет общего освещения методом коэффициента использования светового потока
Коэффициент использования светового потока h равен отношению светового потока, падающего на расчетную поверхность, ко всему потоку осветительной установки. Он определяется геометрией помещения, коэффициентами отражения потолка rп, стен rс, расчетной поверхности rр, типом КСС источника света.
Геометрия помещения учитывается индексом помещения
, (1)
где а и b – длина и ширина помещения, м;
h – расчетная высота (высота подвеса над расчетной поверхностью), м.
При расчете общего освещения следует выбрать тип КСС светильника, размещение по площади потолка и общее количество светильников (ламп). При большой расчетной высоте и малых значениях rп и rс следует отдавать предпочтение КСС типа Г, К и Д. Для малых высот предпочтительнее светильники с КСС типа М и Л, создающие более равномерное освещение. Учитывая требования равномерности освещения, размещать светильники необходимо исходя из значений предельных отношений l/h, где l – расстояние между светильниками. Максимально допустимые значения l/h приведены в табл. 3.
Таблица 3
Параметры КСС и относительного расположения светильников
| Тип КСС | М | Д-1 | Д-2 | Г-1 | Г-2 | Г-3 | Г-4 | К-1 | К-2 |
| l0 | 159,2 | 233,4 | 333,5 | 377,3 | 503,0 | 670,7 | |||
| h | 0,78 | 1,04 | 1,10 | 1,29 | 1,51 | 1,76 | 2,04 | 2,37 | |
| l/h | 1,4 | 1,3 | 0,96 | 0,91 | 0,77 | 0,66 | 0,57 | 0,49 | 0,42 |
Значение коэффициентов использования в зависимости от характеристик помещения приведены в табл. 4.
Таблица 4
Значения коэффициентов использования светового потока в процентах
| rп | rс | rр | i | Тип КСС | ||||||||
| М | Д-1 | Д-2 | Г-1 | Г-2 | Г-3 | Г-4 | К-1 | К-2 | ||||
| 0,7 | 0,5 | 0,3 | 0,6 | |||||||||
| 0,8 | ||||||||||||
| 1,25 | ||||||||||||
| 0,7 | 0,3 | 0,1 | 0,6 | |||||||||
| 0,8 | ||||||||||||
| 1,25 | ||||||||||||
| 0,5 | 0,5 | 0,3 | 0,6 | |||||||||
| 0,8 | ||||||||||||
| 1,25 | ||||||||||||
| 0,5 | 0,3 | 0,1 | 0,6 | |||||||||
| 0,8 | ||||||||||||
| 1,25 | ||||||||||||
| 0,3 | 0,1 | 0,1 | 0,6 | |||||||||
| 0,8 | ||||||||||||
| 1,25 | ||||||||||||
Необходимый поток каждого светильника (лампы) определяется по формуле
, (2)
где Е – нормативное значение освещенности, определяемое по табл. 1, 2;
S – площадь помещения, м2;
КЗ – коэффициент запаса, учитывающий снижение светового потока за счет запыленности светильника;
z – коэффициент неравномерности (Еср/Еmin);
N – число светильников (ламп);
h – коэффициент использования светового потока.
Величину z принимают равной 1,1 для люминесцентных ламп и 1,5 для ламп накаливания и ДРЛ. Величина КЗ для светильников с люминесцентными лампами выбирается равной 1,7 для литейного и плавильного производства, ковочных и полировочных изделий, 1,6 – для гальванических и модельных отделений, 1,5 – для цехов обработки металлов резанием, слесарных и разметочных отделений, 1,8 – для сварочных и окрасочных отделений.
Значения КЗ для светильников с лампами накаливания и ДРЛ снижают на 0,2 по сравнению с вышеуказанными значениями.
При выборе освещенности к разряду Iв следует относить разметочные отделения, IIб – полировальные работы, IIIа – слесарные и модельные отделения, сборочные цеха, IIIб – литейные цеха, IIIв – малярные отделения, IIIг – заготовительные отделения, IVа – плавильные отделения, IVв – диспетчерские пульты.
Рассчитав по формуле (2) световой поток лампы, в приложении 1, 2 выбирают ближайшую стандартную лампу. Допускается отклонение потока выбранной лампы от расчетного до –10% и +20%. В противном случае необходимо изменить планировку светильников. Определив тип лампы и ее мощность, в приложении 3-5 выбирают тип светильника. Для люминесцентных ламп общий поток светильника выбирается с учетом количества ламп. При выборе типа светильника необходимо учитывать требования их взрывоопасности.
Приложение 1