Светотехнические характеристики освещения. Основные светотехнические характеристики

1. Методы и средства обеспечения безопасности труда в машиностроении. Учеб. для вузов / В.Г. Еремин, В.В. Сафронов, А.Г. Схиртладзе, Г.А. Харламов; под ред. Ю.М. Соломенцева. – М.: Высш. шк., 2000. – 326 с.

2. Обеспечение безопасности жизнедеятельности в машиностроении. Учеб. пособие для вузов / В.Г. Еремин, В.В. Сафронов, А.Г. Схиртладзе, Г.А. Харламов. – М.: Машиностроение. – 2000. – 392 с.

3. Буралев Ю.В. Безопасность жизнедеятельности на транспорте: Учеб. для вузов / Юрий Васильевич Буралев. – М.: Издательский центр «академия», 2004. – 288 с.

4. Охрана труда в машиностроении: Учеб. для вузов /Е.Я. Юдин, С.В. Белов, С.К. Баланцев и др.; под ред. Е.Я. Юдина, С.В. Белова. – 2-е изд. перераб. и дополненное. – М.: Машиностроение. – 1983. – 432 с.

5. Пособие по расчету и проектированию естественного, искусственного и совмещенного освещения (КСНиП II-4-79 НИИСФ). – М.: Стройиздат. – 1985.

6. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение Минстрой России. – М.: Стpойиздат. – 1996. – 48 с.

7. Оболенцев Ю.Б., Гpиндин Э.Л. Электротехническое освещение общепромышленных помещений. – М.: Энеpгоатомиздат. – 1990. – 324 с.

8. Кноppинг Г.М. Осветительные установки. – Л.: Энеpгоиздат. – Ленинград отд.. – 1981. – 288 с.

9. Епанешников М.М. Электротехническое освещение: Учебное пособие для студентов высш. учебн. зав. изд. 4-е, пеpеpаб. – М.: Энергия. – 1973. – 360 с.

1. Цели и задачи лабораторной работы.............................................................................3

2. План выполнения работы...............................................................................................3

3. Теоретические основы производственного освещения................................................3

3.1. Классификация производственного освещения........................................................3

3.2. Основные светотехнические характеристики зрительной работы...........................4

3.3. Источники света.............................................................................................................7

3.3.1. Источники искусственного света..............................................................................7

3.3.2. Естественное освещение............................................................................................9

3.4. Нормирование освещенности.......................................................................................9

4. Экспериментальная работа..............................................................................................16

4.1. Устройство и работа стенда..........................................................................................17

4.2. Устройство и работа люксметра...................................................................................18

4.3. Методика проведения и оформления результатов исследования.............................20

4.3.1. Определение световой отдачи ламп..........................................................................20

4.3.2. Определение коэффициента отражения...................................................................22

4.3.3. Естественное освещение лабораторий......................................................................24

4.3.4. Нормирование освещенности....................................................................................30

6. Контрольные вопросы.....................................................................................................32

Литература.............................................................................................................................33

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………. ЦЕЛЬ РАБОТЫ……………………………………………………….. 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………….. 1.1. Основные светотехнические характеристики……………….. 1.2. Системы и виды производственного освещения……………... 1.3. Нормирование параметров производственного освещения….. 1.4. Источники света…………………………………………………. 1.5. Светильники……………………………………………………... 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ……………………………….. 2.1. Назначение, устройство, работа люксметра…………………….. 2.2. Порядок выполнения работы……………………………………. 3. Требования к содержанию и оформлению отчета………………... 4. Контрольные вопросы……………………………………………… Список литературы……………………………………………………. ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………………..

Введение

Одним из главных вопросов охраны труда является организация рационального освещения производственных помещений и рабочих мест. Оптимально выполненное освещение производственных помещений в соответствии с требованиями строительных норм и правил и гигиенических нормативов способствует сохранению здоровья человека, оказывает положительное психологическое воздействие на работающего, повышает безопасность труда и снижает травматизм на производстве.

Цель работы – изучение количественных и качественных характеристик производственного освещения, освоение принципов нормирования производственного освещения, получение навыков расчета систем искусственного общего освещения, получение навыков работы с приборами для измерения уровня освещенности на рабочих местах.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Ощущение зрениявозникает под воздействием видимого излучения (света), которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38 – 0,76 мкм. Из общего объема информации человек получает через зрительный аппарат около 80%. Качество получаемой информации во многом зависит от освещения. Неправильно спроектированное освещение не только утомляет зрение, но и вызывает утомление организма в целом.

Основные светотехнические характеристики

Освещение характеризуется количественными и качествен-ными показателями.

К количественным показателям относятся:

1) световой поток F – часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, из­меряется в люменах (лм);

2) сила света J – пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dF, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла Ω (измеряется в стерадианах), к величине этого угла: . Сила света измеряется в канделах (кд).

3) освещенность Е – поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dF, равномерно па­дающего на освещаемую поверхность, к ее площади dS (м 2): . Освещенность измеряется в люксах (лк).

4) Цилиндрическая освещенность – средняя плотность светового потока на поверхности вертикального цилиндра, радиус и высота которого стремятся к нулю, измеряется в люксах (лк). Цилиндрическая освещенность характеризует насыщенность помещения светом.

5) яркость В поверхности под углом α к нормали - это отношение силы света dJ α излучаемой, освещаемой или светящейся поверх­ностью в этом направлении, к площади проекции этой поверх­ности, на плоскость, перпендикулярную этому направле-нию: . Яркость измеряется в нитах (кд/м 2).

Для качественной оценки условий зрительной работы использу­ют такие показатели, как фон, контраст объекта с фоном, коэффици­ент пульсации освещенности, видимость, показатель ослепленности, спектральный состав света.

1) Фон – это поверхность, на которой происходит различение объ­екта.

Фон характеризуется способностью поверхности отражать па­дающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отра­жения ρ) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока F отр к падающему на нее световому потоку F пад: .

При ρ > 0,4 фон считается светлым; при ρ = 0,2 – 0,4 – средним и при ρ < 0,2 – темным.

2) Контраст объекта с фоном K – степень различения объекта и фона. Контраст характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины, риски или других эле­ментов) и фона: .

Контрастсчитается большим, если K > 0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при K = 0,2 – 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при K < 0,2 (объект слабо заметен на фоне).

3) Коэффициент пульсации освещенности k E – это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени свето­вого потока:

,

где Е max , Е min , E ср – максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний. Для газоразрядных ламп k E = 25 – 65 %, для обычных ламп накаливания k E = 7 %, для галоген­ных ламп накаливания k E = 1%.

4) Блескость – повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т.е. ухудшение види­мости объектов. Прямая блескость появляется, если источник света находится непосредственно в поле зрения, отраженная – если источник попадает в поле зрения, отражаясь в зеркальных и полированных поверхностях.

5) Видимость V – характеризует способность глаза воспринимать объ­ект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, кон­траста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость опре­деляется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном:

где k пор – пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект ста­новится неразличимым на этом фоне.

6) Показатель ослепленности Р – критерий оценки слепящего дей­ствия, создаваемого осветительной установкой.

где V 1 и V 2 – видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения. Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т.д.

Характеристики

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.
Ощущение зрения происходит под воздействием видимого излучения (света), которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38...0,76 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0,555 мкм (желто-зеленый цвет) и уменьшается к границам видимого спектра.
Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:
световой поток Ф - часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);
сила света J - пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dФ, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла dΩ, к величине этого угла; J=dФ/dΩ ; измеряется в канделах (кд);
освещенность Е-поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока dФ, равномерно падающего на освещаемую поверхность dS (м2), к ее площади: Е= dФ/dS, измеряется в люксах (лк);
яркость L поверхности под углом α к Нормали - это отношение силы света dJα, излучаемой, освещаемой или светящейся поверхностью в этом направлении, к площади dS проекции этой поверхности, на плоскость, перпендикулярную к этому направлению; L = dJα/(dScosa), измеряется в кд м2.
Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель освещенности, спектральный состав света.
Фон - это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения р) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Фотр к падающему на нее световому потоку Фпад; р = Фот/Фпм. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02...0,95; при р > 0,4 фон считается светлым; при р = 0,2...0,4 - средним и при р < 0,2 - темным.
Контраст объекта с фоном k - степень различения объекта и фона-характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины, риски или других элементов) и фона; k = (Lор-Lо)/Lор считается большим, если k > 0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при k = 0,2...0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при k < 0,2 (объект слабо заметен на фоне).
Коэффициент пульсации освещенности kE - это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока
kE= 100(Еmax-Еmin)/(2Еcp),
где Еmin, Еmax, Еср - минимальное, максимальное и среднее значения освещенности за период колебаний; для газоразрядных ламп KE= 25...65%, для обычных ламп накаливания kE= 7%, для галогенных ламп накаливания kE= 1%.
Показатель ослепленности Ро - критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой,
Po=1000(V1/V2-1),
где V1 И V2 - видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.
Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т. п.
Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т. е. V = k/kпор, где kпор - пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.
При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющемся в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.
Конструктивно естественное освещение подразделяют на боковое (одно - и двухстороннее), осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее - через аэрационные и зенитные фонари, проемы в кровле и перекрытиях; комбинированное - сочетание верхнего и бокового освещения.
Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов - общее и комбинированное. Систему общего освещения применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные, гальванические цехи), а также в административных, конторских и складских помещениях. Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).
При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных, контрольных) в местах, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность производственного травматизма.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.
Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.
Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т. д. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять 5% нормируемой освещенности рабочего освещения, но не менее 2 лк.
Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключении рабочего освещения; организуется в местах, опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работают более 50 чел. Минимальная освещенность на полу основных проходов и на ступеньках при эвакуационном освещении должна быть не менее 0,5лк, на открытых территориях - не менее 0,2лк.
Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Наименьшая освещенность в ночное время 0,5лк.
Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации.
Условно к производственному освещению относят бактерицидное и эритемное облучение помещений.
Бактерицидное облучение ("освещение") создается для обеззараживания воздуха, питьевой воды , продуктов питания. Наибольшей бактерицидной способностью обладают ультрафиолетовые лучи с λ = 0,254...0,257мкм.
Эритемное облучение создается в производственных помещениях, где недостаточно солнечного света (северные районы, подземные сооружения). Максимальное эритемное воздействие оказывают электромагнитные лучи с λ = 0,297мкм. Они стимулируют обмен веществ, кровообращение, дыхание и другие функции организма человека.

4. Нормирование производственного освещения

Естественное и искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном. Характеристика зрительной работы определяется наименьшим размером объекта различения (например, при работе с приборами-толщиной линии градуировки шкалы, при чертежных работах - толщиной самой тонкой линии). В зависимости от размера объекта различения все виды работ, связанные со зрительным напряжением, делятся на восемь разрядов, которые в свою очередь в зависимости от фона и контраста объекта с фоном делятся на четыре подразряда.
Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью Еmin) и качественными показателями (показателями ослепленности и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещенности kE).
Принято раздельное нормирование искусственного освещения в зависимости от применяемых источников света и системы освещения. Нормативное значение освещенности для газоразрядных ламп при прочих равных условиях из-за их большей светоотдачи выше, чем для ламп накаливания. При комбинированном освещении доля общего освещения должна быть не менее 10 % нормируемой освещенности. Эта величина должна быть не менее 150 лк для газоразрядных ламп и 50 лк для ламп накаливания.
Для ограничения слепящего действия светильников общего освещения в производственных помещениях показатель ослепленности не должен превышать 20...80 единиц в зависимости от продолжительности и разряда зрительной работы. При освещении производственных помещений газоразрядными лампами, питаемыми переменным током промышленной частоты 50 Гц, глубина пульсации не должна превышать 10...20 % в зависимости от характера выполняемой работы .
При определении нормы освещенности следует учитывать также ряд условий, вызывающих необходимость повышения уровня освещенности, выбранного по характеристике зрительной работы. Увеличение освещенности следует предусматривать, например, при повышенной опасности травматизма или при выполнении напряженной зрительной работы I...IV разрядов в течение всего рабочего дня. В некоторых случаях следует снижать норму освещенности, например, при кратковременном пребывании людей в помещении.
Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому в качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина - коэффициент естественной освещенности КЕО, не зависящий от вышеуказанных параметров.
КЕО - это отношение освещенности в данной точке внутри помещения Евн к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Ен, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах, т. е.
КЕО = 100 Евн/Ен.
Принято раздельное нормирование КЕО для бокового и верхнего естественного освещения. При боковом освещении нормируют минимальное значение КЕО в пределах рабочей зоны, которое должно быть обеспечено в точках, наиболее удаленных от окна; в помещениях с верхним и комбинированным освещением - по усредненному КЕО в пределах рабочей зоны.
Нормированное значение КЕО с учетом характеристики зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий на территории страны
ен = КЕО тс,
где КЕО - коэффициент естественной освещенности; определяется по СНиП;
т - коэффициент светового климата, определяемый в зависимости от района расположения здания на территории страны;
с - коэффициент солнечности климата, определяемый в зависимости от ориентации здания относительно сторон света;
коэффициенты т и с определяют по таблицам СНиП.
Совмещенное освещение допускается для производственных помещений, в которых выполняются зрительные работы I и II разрядов; для производственных помещений, строящихся в северной климатической зоне страны; для помещений, в которых по условиям технологии требуется выдерживать стабильными параметры воздушной среды (участки прецизионных металлообрабатывающих станков, электропрецизионного оборудования). При этом общее искусственное освещение помещений должно обеспечиваться газоразрядными лампами, а нормы освещенности повышаются на одну ступень.

3. Основные требования к производственному освещению

Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда. Так, при выполнении отдельных операций на главном конвейере сборки автомобилей при повышении освещенности с 30 до 75лк производительность труда повысилась на 8%. При дальнейшем повышении до 100 лк - на 28 % (по данным проф.). Дальнейшее повышение освещенности не дает роста производительности.
При организации производственного освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах. Перевод взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения и соответственно к снижению производительности труда. Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и оборудования способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения работающего.
Производственное освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения работающего резких теней. Наличие резких теней искажает размеры и формы объектов, их различение, и тем самым повышает утомляемость, снижает производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающими молочными стеклами, при естественном освещении, используя солнцезащитные устройства (жалюзи, козырьки и др.).
Для улучшения видимости объектов в поле зрения работающего должна отсутствовать прямая и отраженная блескость. Блескость - это повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т. е. ухудшение видимости объектов. Блескость ограничивают уменьшением яркости источника света, правильным выбором защитного угла светильника, увеличением высоты подвеса светильников, правильным направлением светового потока на рабочую поверхность, а также изменением угла наклона рабочей поверхности. Там, где это возможно, блестящие поверхности следует заменять матовыми.
Колебания освещенности на рабочем месте, вызванные, например, резким изменением напряжения в сети, обусловливают переадаптацию глаза, приводя к значительному утомлению. Постоянство освещенности во времени достигается стабилизацией плавающего напряжения, жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп.
При организации производственного освещения следует выбирать необходимый спектральный состав светового потока. Это требование особенно существенно для обеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов. Оптимальный спектральный состав обеспечивает естественное освещение. Для создания правильной цветопередачи применяют монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.
Осветительные установки должны быть удобны и просты в эксплуатации, долговечны, отвечать требованиям эстетики, электробезопасности, а также не должны быть причиной возникновения взрыва или пожара. Обеспечение указанных требований достигается применением защитного зануления или заземления, ограничением напряжения питания переносных и местных светильников, защитой элементов осветительных сетей от механических повреждений и т. п.

5. Сравнение газоразрядных ламп и ламп накаливания Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы - газоразрядные лампы и лампы накаливания. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфра­мовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминес­ценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет. При выборе и сравнении источников света друг с другом пользуются следующими параметрами: номинальное напряжение питания U (В), электрическая мощность лампы P (Вт); световой поток, излучаемый лампой Ф (лм), или максимальная сила света J(кд); световая отдача 1/ = Ф/Р (лм/Вт), т. е. отношение светового потока лампы к ее элект­рической мощности; срок службы лампы и спектральный состав света. Благодаря удобству в эксплуатации, простоте в изготовлении, низкой инерционности при включении, отсутствии дополнительных пусковых устройств, надежности работы при колебаниях напряжения и при различных метеорологических условиях окружающей среды лампы накаливания находят широкое применение в промышленности. Наряду с отмеченными преимуществами лампы накаливания имеют и существенные недостатки: низкая световая отдача (для ламп общего назначения 1/ = 7...20 лм/Вт), сравнительно малый срок службы (до 2,5 тыс. ч), в спектре преобладают желтые и красные лучи, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света. Основным преимуществом газоразрядных ламп перед лампами накаливания является большая световая отдача 40...110 лм/Вт. Они имеют значительно большой срок службы, который у некоторых типов ламп достигает 8...12 тыс. ч. От газоразрядных ламп можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары металлов, люминоформ. По спектраль­ному составу видимого света различают лампы дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого цвета (ЛБ). Основным недостатком газоразрядных ламп является пульсация светового потока, что может привести к появлению стробоскопическо­го эффекта, заключающегося в искажении зрительного восприятия. Утилизация ламп накаливания. Лампы накаливания состоят из стекла и металла и не содержат никаких вредных для окружающей среды веществ. Утилизация через контейнер бытового мусора и контейнер для остатков материалов не является поэтому проблемой. Но стекла от ламп не выбрасываются в контейнер для стекла, так как ламповое стекло имеет отличную от бутылочного стекла структуру. Хотя галогенные лампы накаливания и содержат галоген и галогенные соединения, но это количество очень незначительно (около одной миллионной грамма). Даже разбитие большого количества ламп не представляет опасности для человека и окружающей среды. Поэтому лампы можно выбрасывать в бытовой мусор. Утилизация газоразрядных ламп. Люминесцентные и компактные люминесцентные лампы содержат так же, как и газоразрядные лампы повышенного давления, незначительные количество ртути и подверженного вторичной переработке люминофора. Поэтому они не могут быть выброшены в обычный контейнер для остатков материалов или в контейнер для бутылочного стекла, а должны утилизироваться как специальные отходы, к примеру, сдаваться на общественные пункты приема ценных материалов (отходов). Натриевые лампы низкого давления и натриевые ксеноновые лампы утилизируются без особых трудностей. 6. Принцип действия Люксметра Освещенность рекомендуется измерять люксметром типа Ю-16, Ю-17 или, что лучше, типа Ю-117. Люксметр представляет собой малогабаритный переносный прибор, обеспечивающий непосредственный отсчет освещенности в люксах по шкалам прибора. Принцип действия люксметра основан на явлении фотоэлектрического эффекта. При освещении поверхности фотоэлемента в замкнутой цепи, состоящей из фотоэлемента и магнитоэлектрического измерителя, возникает ток, который отклоняет подвижную часть измерителя. Значение тока и, следовательно, отклонение стрелки измерителя пропорциональны освещенности на рабочей поверхности фотоэлемента. Назначение: Контроль освещенности, создаваемой лампами накаливания и естественным светом, источники которого расположены произвольно относительно светоприёмника люксметра. Принцип действия: Магнитоэлектрический. Общее описание: Диапазон измерений - 0,1...100000 лк Предел допускаемой погрешности: - в основном диапазоне - +-10% от значения измеряемой освещённости; - в диапазоне 0,1...0,2 лк - +-30% от значения измеряемой освещённости. Масса, кг: 2 в футляре Размеры, мм: 300х155х135 в футляре Энергопитание: нет 8. Системы и виды освещения При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое светом неба(прямым и отраженным), искусственное, осуществляем с электрическими лампами, и совмещенное, при котором в светлое время суток недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. B спектре естественного (солнечного) света в отличие от искусственного гораздо больше необходимых для человека ультрафиолетовых лучей; для естественного освещения характерна высокая диффузность (рассеянность) света, весьма благоприятная для зрительных условий работы. Естественное освещение подразделяют на боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных окнах; верхнее, осуществляемое через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях, а также через световые проемы в местах перепада высот смежных пролётов зданий; комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое. Общее освещение подразделяют на общее равномерное освещение (при равномерном распределении светового потока без учета расположения оборудования) и общее локализованное освещение (при распределении светового потока с учетом расположения рабочих мест). Применение одного местного освещения внутри зданий не допускается. На машиностроительных предприятиях рекомендуется применять систему комбинированного освещения при выполнении точных зрительных работ (слесарные, токарные, фрезерные, контрольные операции и т. д.) там, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы). Система общего освещения может быть рекомендована в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (в литейных, сборочных цехах), а также в административных, конторских, складских помещениях и проходных. Если рабочие места сосредоточены на отдельных участках, например у конвейеров, разметочных плит, целесообразно локализовано размещать светильники общего освещения. По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на следующие виды: рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, дежурное. Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта. Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при аварии) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса, нарушение работы таких объектов, как электрические станции, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения и другие производственные помещения, в которых недопустимо прекращение работ. Наименьшая освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания при аварийном режиме, должна составлять 5% освещенности, нормируемой для рабочего освещения при системе общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий. Эвакуационное освещение следует предусматривать для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения в местах, опасных для прохода людей, на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работает более 50 человек. Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность в помещениях на полу основных проходов и на ступенях не менее 0,5 лк, а на открытых территориях - не менее 0,2 лк. Выходные двери помещений общественного назначения, в которых могут находиться одновременно более 100 человек, должны быть отмечены световыми сигналами-указателями. Светильники аварийного освещения для продолжения работы присоединяют к независимому источнику питания, а светильники для эвакуации людей-к сети, независимой от рабочего освещения, начиная от щита подстанции. Для аварийного и эвакуационного освещения следует применять только лампы накаливания и люминесцентные. В нерабочее время, совпадающее с темным временем суток, во многих случаях необходимо обеспечить минимальное искусственное освещение для несения дежурств охраны. Для охранного освещения площадок предприятий и дежурного освещения помещений выделяют часть светильников рабочего или аварийного освещения.

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:

световой поток Ф - часть лучистого потока, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм);

сила света J - пространственная плотность светового потока; измеряется в канделах (кд);

освещенность Е-поверхностная плотность светового потока; измеряется в люксах (лк);

яркость L поверхности под углом. Измеряется в кд · м2.

Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель освещенности, спектральный состав света.

Фон - это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток.

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном, т.е. V = k/kпор, где kпор -пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличим на этом фоне.

13.Виды и системы производственного освещения

Освещенность - важный фактор производственной и окружающей среды. Для трудовой деятельности различают три основных вида освещения: естественное, искусственное, совмещенное. Производительность труда тесно связана с рациональным производственным освещением. Оптимальные условия освещения оказывают положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствуют повышению эффективности и качества труда, снижают утомление и травматизм, сохраняют высокую работоспособность, чтобы предметы и объекты, имеющие разную отражательную способность и значительную яркость, воспринимались органом зрения в полном объеме.

Световая среда производственных помещений создается производственным освещением - совокупностью методов получения, распределения и использования световой энергии для обеспечения благоприятных условий видения

Естественное освещение - освещение помещения светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.

Искусственное освещение - освещение помещений светом, создаваемым светотехническими приборами.

Совмещенное освещение - освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Верхнее естественное освещение - естественное освещение помещений через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания.

Боковое естественное освещение - естественное освещение помещений через световые проемы в наружных стенах.

Комбинированное естественное освещение - сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

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

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

Комбинированное освещение - освещение, при котором к общему освещению добавляется местное.

Рабочее освещение - освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне здания

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.

Освещение безопасности - освещение для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.

Эвакуационное освещение - освещение для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения.

Охранное освещение - освещение, создаваемое вдоль границ территории, охраняемых в ночное время.

Дежурное освещение - освещение в нерабочее время.

Учебно-исследовательская

Лабораторная работа

Исследование эффективности и качества освещения
8.1. 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 (η ).

Основные задачи исследования:

· Измерение освещенности, создаваемой различными источниками света и сравнение с нормируемыми значениями;

· Определение коэффициента использования осветительной установки (η );

· Измерение и сравнение коэффициентов пульсаций освещенности, создаваемой различными источниками света;

· Оценка зависимости коэффициента пульсаций освещенности от способа подключения ламп к фазам трехфазной сети;

· Наблюдение стробоскопического эффекта.

Теоретическая часть

Общие сведения

Освещение – получение, распределение и использование световой энергии для обеспечения благоприятных условий видения предметов и объектов.

Освещение должно быть гигиенически рациональным, т.е. обеспечивать:

Достаточную освещенность рабочих поверхностей;

Постоянство равномерной освещенности во времени;

Равномерное распределение яркости в окружающем пространстве;

Отсутствие слепящего действия.

Освещение имеет большое значение для здоровья и организации труда. Под влиянием светового излучения ускоряются процессы высшей нервной деятельности, повышается общая активность и деятельность дыхательных органов. Недостаток света вызывает раздражение глаз, затрудняет различение предметов, замедляет темп работы.

Переход от одной яркости поля зрения к другой требует определенного времени на так называемую адаптацию зрения, которая может составлять при переходе из темного в ярко освещенное помещение 1,5-2 минуты, а при обратном переходе до 5-6 минут, в течение которых человек плохо различает окружающие предметы, что может послужить причиной несчастного случая. Недостаточная освещенность при напряженной зрительной работе или частая переадаптация зрения приводит к быстрому утомлению, возникновению головных болей, ухудшению зрения.

Установлено, что неудовлетворительное освещение является прямой причиной примерно 5% и косвенной причиной 20% несчастных случаев. Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости и увеличивает скорость различения деталей, что приводит к увеличению производительности труда.

Так, при выполнении операции точной сборки, увеличение освещенности с 150 до 1000 лк позволяет получить повышение производительности труда до 25% и, даже при выполнении работ малой точности, не требующих большого зрительного напряжения, увеличение освещенности рабочего места повышает производительность труда на 2 – 3 %. При хорошем освещении устраняется напряжение глаз, облегчается различение обрабатываемых изделий, ускоряется темп работы.

Понижение освещенности ведет к снижению производительности труда, причем не только ручного, но и умственного, требующего напряжения памяти, логического мышления. Например, снижение освещенности на величину до 50% от нормативного значения может привести к зрительному утомлению и снижению производительности труда на 3 – 10 % с одновременным ростом брака продукции.

В зависимости от источника света освещение может быть трёх видов: естественное, искусственное и совмещённое.

Структурная схема типов освещения в зависимости от источника света и функционального назначения приведена на рис.8.1.

Рис. 8.1. Классификация типов освещения

Искусственное освещение в зависимости от функционального назначения на промышленных предприятиях подразделяется на рабочее, охранное, аварийное, эвакуационное, дежурное.

Рабочее освещение обеспечивает необходимые условия при нормальном режиме работы осветительной установки, оно обязательно во всех помещениях и на открытых пространствах.

Охранное освещение – разновидность рабочего освещения, оно устанавливается по линии охраняемых границ территорий промышленных предприятий, строек, а также территорий некоторых общественных зданий.

Аварийное освещение – освещение безопасности, обеспечивает минимально необходимые осветительные условия для продолжения работы при временном погасании рабочего освещения в помещениях и на открытых пространствах в случаях, когда отсутствие искусственного освещения может вызвать тяжелые последствия для людей, производственных процессов, нарушить нормальное функционирование жизненных центров предприятия и узлов обслуживания массовых потребителей.

Эвакуационное освещение служит для безопасной эвакуации людей из помещений и с открытых пространств при аварийном погасании рабочего освещения.

Дежурное освещение используется при перерывах, когда рабочее освещение отключают, например, при уборке помещений и для его охраны.

Указания, в каких случаях необходимо аварийное и эвакуационное освещение, содержатся в СНиП и в отраслевых нормах искусственного освещения. Согласно СНиП аварийное освещение должно создать освещенность не ниже 5% нормируемой освещенности, но не менее 2 лк в помещениях и 1 лк снаружи. Освещенность более 30 лк в помещениях и более 5 лк снаружи разрешается создать при наличии соответствующих обоснований.

Эвакуационное освещение должно создавать освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк снаружи. Для аварийного и эвакуационного освещения могут использоваться лампы накаливания (в том числе галогенные лампы накаливания) и люминесцентные лампы, причем последние только в помещениях с температурой воздуха не ниже +5ºC при питании их переменным током и напряжении не ниже 90% номинального. Лампы типов ДРЛ, ДРИ и ДНАТ могут использоваться только как дополнительно присоединяемые к группам аварийного освещения в целях усиления освещенности сверх нормированной для аварийного освещения.

Встречающиеся в природе излучения находятся в пределах чрезвычайно широкого диапазона длин волн (рис.8.2). При этом к оптической области излучения принято относить электромагнитные колебания с длиной волн от 10 до 340000 нм, причем диапазон длин волн от 10 до 380 нм относят к области ультрафиолетового излучения, от 380 до 770 нм – к видимой области спектра и от 770 до 340000 – к области инфракрасного излучения.

Рис. 8.2. Спектр электромагнитных излучений.

Видимая часть спектра растянута.

Глаз человека имеет наибольшую чувствительность к излучению с длиной волны 540 – 550 нм (желто-зеленый цвет).

В целом видимая часть спектра воспринимается глазом человека как белый свет. Отдельные узкие участки этой части спектра различаются длиной волны и вызывают соответствующие ей ощущения различных цветов. Интенсивность этих зрительных ощущений неодинакова, т.к. неодинакова чувствительность глаз к излучениям участков видимого спектра.

При естественном освещении наибольшая чувствительность соответствует излучению с длиной волны 555 нм (желтый свет), а ночью (или в сумерках), максимум соответствует примерно 500 нм (зелено-голубой свет).

Относительная чувствительность глаза к излучению крайних участков видимой части спектра (фиолетовой и красной) значительно меньше и зависит от времени суток (рис.8.3).

Рис. 8.3. Кривые относительной видимости:

1 - ночью; 2 - днем.

Светотехнические характеристики освещения

Для гигиенической оценки освещения используются следующие светотехнические характеристики:

Световой поток F - мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм).

Сила света I α - пространственная плотность светового потока:

где dF - световой поток (лм), равномерно распределяющийся в пределах телесного угла dω.

Единица измерения силы света - кандела (кд), равная световому потоку в 1 лм (люмен), распространяющемуся внутри телесного угла в 1 стерадиан.

Освещенность - поверхностная плотность светового потока, люкс (лк):

где dS – площадь поверхности (м 2), на которую падает световой поток dF.

Яркость В - поверхностная плотность силы света в заданном направлении. Яркость, являющаяся характеристикой светящихся тел, равна отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению.

где I α - сила света, кд;

dS - площадь излучающей поверхности, м 2 ;

φ - угол между направлением излучения и плоскостью, град.

Объект различения - рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, который требуется различать в процессе работы. Например, при чте­нии - толщина линий букв, при проведении измерений - размер толщины ли­нии градуировки шкалы прибора и т.п.

Качественными показателями, определяющими условия зрительной работы, являются фон, контраст объекта различения с фоном, показатель ослеплённости, показатель дискомфорта.

Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различе­ния, на которой он рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отра­жения, зависящим от цвета и фактуры поверхности. Фон считается:

светлым - при коэффициенте отражения поверхности более 0.4 (бумага белая, матовая - 0.55...0.65, известковая побелка - 0.8);

средним - при коэффициенте отражения поверхности от 0.2 до 0.4 (желтая краска - 0.4, оцинкованная жесть - 0.2);

тёмным - при коэффициенте отражения поверхности менее 0.2 (красный кирпич.- 0.08...0.1, необработанная сталь - 0.05... 0.1).

Коэффициент отражения (ρ ) - отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее потоку. Может выражаться в долях или про­центах.

Контраст объекта различения с фоном (К ) - отношение абсолютной величины разности между яркостью рассматриваемого объекта (точка, линия, риска, знак, пятно, трещина и т.п., которые следует различать в процессе работы) и фона к яркости фона. Контраст считается:

большим - при значениях отношения более 0.5 (объект и фон резко разли­чаются по яркости);

средним - при значениях отношения от 0.2 до 0.5 (объект и фон заметно различаются по яркости);

малым - при значениях отношения менее 0.2 (объект и фон мало различа­ются по яркости).

Контраст может быть прямым и обратным. Прямой контраст - темный объ­ект на светлом фоне, обратный контраст - светлый объект на темном фоне.

Для того чтобы можно было полнее охарактеризовать основные светотех­нические величины и их восприятие человеком, используют еще ряд светотехнических понятий. К ним относятся:

Нормируемая освещенность - нижний предел необходимой освещен­ности, установленный нормативными таблицами, в зависимости от характера вы­полняемой зрительной работы и ориентации рабочей поверхности в пространстве.

Светоотдача (СО ) - световой поток, излучаемый светильником, прихо­дящийся на 1 Вт затрачиваемой энергии и характеризует эффективность светиль­ника, иными словами, его экономичность. Измеряется в лм/Вт. Теоретически 1 Вт электроэнергии может дать световой поток в 683 лм.

Светильник - источник света (лампа накаливания, газоразрядная лам­па) со светотехнической арматурой, предназначенной для закрепления и защиты от воздействия окружающей среды источника света, подвода электроэнергии и распределения светового потока, излучаемого источником света в пространстве

Коэффициент пульсации светового потока (К п):

где Е max , Е min – максимальная и минимальная освещенность соответственно;

Е ср – средняя освещенность

Коэффициент запаса – принимается при проектировании естественного, искусственного и совмещенного освещения, учитывает снижение освещенности в процессе эксплуатации из-за загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, источников света (ламп) и светильников, а также отражающих свойств поверхностей помещения. Принимается по СНиП 23-05-95.

Чтобы было удобно сравнивать светильники между собой, необходимо иметь несколько общепринятых характеристик, основанных на понятиях о . К таким характеристикам относятся: световой поток, сила света, световая отдача, освещенность, цветовая температура, индекс цветопередачи, яркость, светимость, коэффициент пульсаций, показатели ослепленности.

Световой поток представляет собой мощность светового излучения, воспринимаемого человеком как видимый свет. Обозначается буквой Ф и измеряется в люменах (лм). Световой поток обычно указывают в характеристиках ламп. Так для люминесцентной лампы мощностью 18 Вт световой поток может достигать 1350 лм, при мощности лампы 36 Вт - 3350 лм и при мощности лампы 58 Вт - 5200 лм.

Определение светового потока светильников осуществляют с помощью гониофотометров и фотометрических шаров в соответствие с . Данный стандарт устанавливает требования к методам испытаний осветительных приборов.

Сила света представляет собой отношение направленного светового потока, распространяющегося внутри телесного угла, к величине этого телесного угла. Обозначается буквой I и имеет размерность кандела (кд).

Световая отдача (энергоэффективность). Определяется как отношение светового потока, исходящего от светильника, к электрической мощности, потребляемой светильником от электросети. Измеряется в лм/Вт. Параметр напрямую связан с кпд источника света. Следует иметь в виду, что часто под кпд светильника подразумевают не кпд источника света, а только потери светового потока в плафонах и других конструкциях светильника. У люминесцентных светильников энергоэффективность как правило не менее 30 - 35 лм/Вт, у светодиодных не менее 50 лм/Вт.

Показатели ослепленности . Характеризуют слепящее действие, создаваемое светильником. Если сравнить два источника света с одинаковым световым потоком, но с существенно разными площадями излучающих поверхностей, то очевидно, что светильник с меньшей площадью излучающей поверхностью будет иметь большее значение яркости. И вероятность слепящего действия от него будет выше.