Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа №4
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСВЕЩЕННОСТИ
Цель занятия: изучить методы исследования естественного и искусственного освещения
Практические навыки: освоить методы исследования естественного и искусственного освещения, приобрести навыки работы с люксметром и люксметром-яркомером.
I. Задание студентам:
1. Найти нормируемое значение КЕО (СНиП 23-05-95).
2. Определить фактическое значение КЕО с помощью люксметра.
3. Произвести расчет площади световых проемов в помещении.
4. Ознакомиться с геометрическими методами оценки естественного освещения и рассчитать световой коэффициент.
Методические указания
Для определения фактического КЕО при текущем надзоре используется фотометрический метод, основанный на измерении уровня естественного освещения в исследуемой точке и под открытым небосводом с помощью люксметра. Для измерения освещенности используют люксметр типа Ю-116 и компактные портативные приборы: люксметр «ТКА-ЛЮКС» и люксметр-яркомер.
Люксметр Ю-116 состоит из измерителя, отдельного фотоэлемента и 4 насадок. На передней панели измерителя имеются переключатель и табличка со схемой, показывающей связь испытуемых насадок с диапазонами измерений освещенности. Принцип работы люксметра основан на явлении фотоэлектрического эффекта, который заключается в том, что свет, падая на поверхность металла, вызывает эмиссию электронов — электрический ток. Силу тока определяют по отклонению стрелки измерительного прибора. Использование селеновых фотоэлементов обусловлено близостью спектральной чувствительности селена спектральной чувствительности глаза.
Прибор имеет две градуированные в люксах шкалы: на одной 30 делений, на другой 100. На каждой шкале точкой отмечено начало измерений: на шкале 0-30 точка расположена над отметкой 5, на шкале 0-100 – над отметкой 20. Насадка из белой пластмассы с буквой К на внутренней стороне применяется только с одной из трех других насадок (М, Р, Т). Без насадок люксметром можно измерить освещенность в пределах 5-30 и 20-100 лк. Применяя одновременно насадки КМ, КР, КТ, получают светофильтры с коэффициентами ослабления света, равными соответственно 10, 100, 1000. При нажатии правой кнопки переключателя для отсчета показаний следует пользоваться шкалой 0—100, при нажатии левой кнопки — шкалой 0-30.
С целью предохранения селенового фотоэлемента от чрезмерной освещенности начинать измерение следует с установления насадки КТ, а затем последовательно КР и КМ, сначала нажимая правую, а затем левую кнопки.
Компактный портативный прибор люксметр «ТКА-ЛЮКС», состоящий из двух функциональных блоков: фотометрической головки и блока обработки сигнала, связанных между собой гибким множительным кабелем (рис. 1). На лицевой стороне блока обработки сигнала расположен переключатель каналов измерений и жидкокристаллический индикатор. В фотометрической головке расположены фотоприемные устройства для регистрации излучения.
Люксметр-яркомер – прибор комбинированный «ТКД-ПКМ» (рис. 2) предназначен для измерения освещенности и яркости.
Принцип работы портативных приборов заключается в преобразовании фотоприемными устройствами оптического излучения в электрический сигнал с
|
Рисунок 1. Люксметр «ТКА-ЛЮКС» 1 - блок обработки сигналов, 2 - фотометрическая головка. |
Рисунок 2. Люксметр-яркомер 1 — блок обработки сигналов 2 - фотометрическая головка |
последующей цифровой индикацией числовых значений освещенности (лк). Для измерения освещенности излучения люксметром «ТКА-ЛЮКС» достаточно расположить фотометрическую головку прибора в плоскости измеряемого объекта, включить прибор, выбрав необходимый канал измерения, и считать с цифрового индикатора измеренное значение освещённости.
Для измерения освещенности люксметром-яркомером включают прибор, затем режим работы «освещенность», выбирают необходимый канал измерения, и считывают с цифрового индикатора измеренное значение освещённости. При измерении яркости экранов вилеодисплеев, терминалов и экранов мониторов персональных электронно-вычислительных машин располагают фотометрическую головку прибора параллельно плоскости экрана на расстоянии 1...4 мм (рис. 3).
|
Рисунок 3. Расположение фотометрической головки прибора относительно плоскости экрана. |
Входные окна фотоприемников должны быть обращены по направлению к плоскости экрана, при этом диаметр измеряемой площадки не превышает 7...9 мм.
При измерении яркости протяженных самосветящихся объектов располагают фотометрическую головку прибора параллельно измеряемой плоскости на расстоянии 1...4 мм.
Включают прибор в режиме работы «яркость», выбрав необходимый канал измерения, и считывают с цифрового индикатора значение яркости.
3.1. Определение коэффициента естественной освещенности
Естественное освещение – это освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.
Величина естественного освещения зависит от ряда факторов: географической широты местности, времени года и суток, ориентации светонесущей стены по сторонам света, наличия затенения противостоящими зданиями и деревьями. Заметную роль играют также величина оконных проемов, их конструкция, конфигурация и размещение на светонесущей стене, характер и чистота оконного стекла, окраска потолка и стен, планировка помещения. Все методы оценки естественного освещения делятся на две группы: светотехнические и геометрические. К светотехническим методам относится определение коэффициента естественной освещенности (КЕО), а к геометрическим — установление светового коэффициента и другие.
В практике широко используется определение КЕО, так как при этом учитывается большинство факторов, влияющих на уровень освещения; КЕО - это выраженное в процентах отношение освещенности на данной горизонтальной поверхности внутри помещения (ЕВ) к единовременной освещенности рассеянным светом под открытым небом (ЕН):
КЕО = ЕВ •100/ ЕН %. (1)
Естественная наружная освещенность для г. Иркутска представлена в таблице 1.
Таблица 1
Средняя освещенность вне помещений для г. Иркутска (клк)
|
Время дня |
Месяц года |
||||||||
|
январь |
февраль |
март |
апрель |
май |
сентябрь |
октябрь |
ноябрь |
декабрь |
|
|
9 |
0,1 |
10,2 |
15,8 |
20,7 |
20,4 |
12,8 |
11,3 |
8,1 |
5,3 |
|
12 |
11 |
14,9 |
19,7 |
24,6 |
25,1 |
15,4 |
14,1 |
11,6 |
9,2 |
|
15 |
7,2 |
11,9 |
15,5 |
18,8 |
10,3 |
6,3 |
|||
|
18 |
4,9 |
Различают нормируемую и фактическую величину КЕО. Для оценки интенсивности естественного освещения необходимо знать нормируемую величину КЕОеН и сравнить ее с фактической КЕОф. Нормируемое значение КЕОеН (%) для зданий, располагаемых в различных районах светового климата России определяется по формуле:
еN = ен • mN , (2)
где N – номер группы обеспеченности естественным светом по табл. 2; ен — значение КЕО, определяемое с учетом характера зрительной работы по табл. 4; mN — коэффициент светового климата без учета прямого солнечного света в зависимости от района расположения здания на территории России и (табл. 2) и его ориентации по сторонам света, т.е. с учетом солнечности климата (с); mN = m·c (табл. 3).
Таблица 2
Группы административных районов по ресурсам светового климата (СНиП 23-05-95)
|
Номер группы |
Административный район |
|
I |
Мурманская обл. Архангельская обл. (севернее 64° с. ш.), Ненецкий авт. округ (севернее 66° с. ш.), Ямало-Ненецкий авт. округ (севернее 68° с. ш.), Таймырский авт. округ (севернее 73° с. ш.), Чукотский авт. округ (севернее 67° с. ш.) |
|
II |
Псковская, Новгородская, Калининская, Ленинградская, Костромская, Вологодская, Архангельская области (южнее 64° с. ш.) |
|
III |
Смоленская, Брянская, Калужская, Московская, Орловская, Тульская, Курская, Липецкая, Воронежская, Рязанская, Владимирская, Ивановская, Горьковская области, Мордовская, Чувашская, Татарская, Марийская, Башкирская, , Пензенская, Тамбовская, Кировская; Ульяновская, Куйбышевская, Саратовская, Пермская, Свердловская, Челябинская, Оренбургская, Тюменская, Курганская, Омская, Новосибирская, Кемеровская области, Томская обл., Красноярский край (южнее 63° с. ш,), Иркутская обл., Якутская АССР (южнее 63° с. ш.). Хабаровский край (севернее 55° с. ш.), Камчатская обл. |
|
IV |
Белгородская обл., Ростовская, Волгоградская области, Астраханская область, Алтайский край, Тува, Бурятия, Читинская, Амурская области, Хабаровский край (южнее 55° с. ш.). Приморский край, Сахалинская обл. |
|
V |
Калмыцкая республика Краснодарский, Ставропольский края и все южнее на Кавказе |
После того как по нормативным документам выбрана величина КЕОН, переходят к определению его фактического значения КЕО (КЕОф). В зависимости от функционального назначения помещений КЕОф устанавливают либо для пола, либо для поверхности, на которой производится работа (рабочая поверхность), либо для условно-рабочей поверхности — горизонтальной плоскости, расположенной на высоте 0,8 м от пола.
Таблица 3 (СНиП 23-05-95)
|
Световые проемы |
Ориентация световых проемов по сторонам горизонта |
Коэффициент светового климата, mN |
||||
|
Номер группы административных районов (N) |
||||||
|
I |
II |
III |
IV |
V |
||
|
В наружных стенах зданий |
С |
1 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
0,8 |
|
СВ, СЗ |
1 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
0,8 |
|
|
3, В |
1 |
0,9 |
1,1 |
1,1 |
0,8 |
|
|
ЮВ, ЮЗ |
1 |
0,85 |
1 |
1,1 |
0,8 |
|
|
Ю |
1 |
0,85 |
1 |
1,1 |
0,75 |
|
|
В прямоугольных и трапециевидных фонарях |
С-Ю |
1 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
0,75 |
|
СВ - ЮЗ ЮВ - СЗ |
1 |
0,9 |
1,2 |
1,2 |
0,7 |
|
|
В-3 |
1 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
0,7 |
|
|
В фонарях типа «Шед» |
С |
1 |
0,9 |
1,2 |
1,2 |
0,7 |
|
В зенитных фонарях |
— |
1 |
0,9 |
1,2 |
1,2 |
0,75 |
|
Примечание 1.С — северное: СВ — северо-восточное; СЗ — северо-западное; В — восточное; 3 — западное; С-Ю — север-юг;В-3 — восток-запад; Ю — южное: ЮВ — юго-восточное; ЮЗ — юго-западное. |
Таблица 4 (СНиП 23-05-95)
|
Характеристика зрительной работы Различение объектов при фиксированной и нефиксированной линии зрения: |
Искусственное освещение |
Естественное освещение |
|
|
Освещенность (Еmin) на рабочей поверхности от системы общего освещения, лк |
КЕО, ен, %, при |
||
|
верхнем или боковом |
боковом |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
очень высокой точности Размер от 0,15 до 0,30 мм высокой точности от 0,30 до 0,50 мм средней точности от 0,5 до 1, 0 мм |
500 400 300 200 150 100 |
4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 2,0 |
1,5 1,2 1,0 0,7 0,5 0,5 |
Уровень освещенности замеряют в 8-10 точках при площади помещения 15-20 м2 и в 3-4 точках в помещениях меньшей площади. Из полученных данных выводят среднее значение освещенности.
В помещениях с боковым освещением определяют минимальное значение КЕОмин в точках с наихудшей освещенностью. При боковом двустороннем освещении и симметричных светопроемах устанавливают КЕОмин в середине помещения. В помещениях с верхним или комбинированным освещением рассчитывают среднее КЕОср (%) по формуле:
КЕОср = , (3)
где КЕО1 КЕО2, КЕ03, ..., КЕОn — значения КЕО в отдельных точках помещения, находящихся на равных расстояниях друг от друга; n — число точек, в которых определяют КЕО (не менее 5).
При проведении подобных расчетов необходимо учитывать, что первая и последняя точки должны располагаться на расстоянии 1 м от поверхности стен.
3.2. Метод светового коэффициента
Световой коэффициент представляет собой отношение площади остекленной поверхности окон (без рам и переплетов) к площади пола. Величину остекленной поверхности приводят к единице. Для этого числитель и знаменатель отношения делят на числитель. Если окно имеет сложную конфигурацию и фигурный переплет, то для упрощения расчета светового коэффициента допускается уменьшение площади остекленной поверхности на 20-25%. Принято считать, что достаточная естественная освещенность для жилых помещений создается при величине светового коэффициента от 1: 5,5 до 1: 8.
Образец протокола выполнения задания.
|
Место и время замера |
Расстояние от окна L, м |
Замеренная освещенность, ЕВ,, лк |
Фактическое КЕО, % |
Нормируемый КЕО,еN, % |
|
1 |
||||
|
2 |
||||
|
3 |
2. Сделать вывод о допустимости проведения работ высокой и средней точности в исследуемом помещении при естественном освещении.
3. Рассчитать световой коэффициент.
4. Предложить мероприятия по результатам измерений и расчетов освещенности.
II. Задание студентам:
1. Провести измерение искусственного освещения. Разместить люксметр на рабочей поверхности и, меняя высоту подвеса светильника или расстояние от источника света, измерить освещенность.
2. Определить равномерность искусственного освещения.
3. Произвести расчет по методу «Ватт».
3.3. Оценка световой среды по искусственному освещению
Методические указания
Искусственное освещение изучают в начале осенне-зимнего сезона в вечернее время. В общественных зданиях уровни искусственной освещенности надо измерять во всех помещениях, а в жилых зданиях такие исследования выполняют лишь по индивидуальным обращениям жителей.
Уровень искусственной освещенности определяют с помощью объективной люксметрии и метода «ватт». Для измерения освещенности используют объективный фотоэлектрический люксметр типа Ю-116.
Уровень освещенности замеряют в 8—10 точках при площади помещения 15—20 м2 и в 3—4 точках в помещениях меньшей площади, как под светильниками, так и между ними. Из полученных данных выводят среднее значение освещенности. Средний уровень освещенности в жилых помещениях должен быть не менее 100 лк при совместном действии всех светильников, установленных в помещении. В коридорах, ванных комнатах и уборных освещенность на уровне пола должна составлять 50 лк. Дополнительно в коридорах и ваннах рекомендуется местное освещение.
Если прибор отградуирован для измерения освещенности, создаваемой лампами накаливания, то при измерении освещенности от других источников света в показания прибора нужно вводить соответствующие поправки. Для люминесцентных ламп дневного света (ЛД) поправочный коэффициент равен 0,9, для ламп белого света (ЛБ) - 1,1, для дуговых ртутных ламп (ДРЛ) - 1,2, для естественного освещения - 0,8.
При оценке искусственного освещения учитывают его равномерность. Для этого замеряют освещенность в нескольких точках исследуемой поверхности. Освещение считается равномерным, если отношение минимальной освещенности к максимальной на протяжении 0,75 м исследуемой поверхности не ниже 0,5 (на протяжении 5м – не ниже 0,3).
3.4. Расчет по методу «Ватт»
При отсутствии люксметра определение уровня искусственной освещенности производят по методу «Ватт» (по методу удельной мощности), который учитывает зависимость средней горизонтальной освещенности от суммарного светового потока всех источников света и размера помещения. Удельная мощность — это количество энергии, выраженное в ваттах, приходящееся на единицу освещаемой площади. По ее величине можно ориентировочно судить об освещенности. Для этого подсчитывают число ламп в помещении и суммируют их мощность. Полученную величину делят на площадь помещения, выраженную в квадратных метрах, и получают удельную мощность ламп в ваттах на 1 м2:
Р = , (4)
где W – мощность лампы, n – количество ламп, S – площадь помещения, м2; Р — удельная мощность проектируемой или эксплуатируемой осветительной установки, Вт/м2
Зная удельную мощность, вычисляют горизонтальную освещенность по формуле:
Е= , (5)
где Е — искомая горизонтальная освещенность, лк;; Етаб — освещенность, создаваемая лампой определенной мощности при удельном расходе энергии 10 Вт/м2, определяется по табл. 5; Кз — коэффициент запаса, который в помещениях жилых и общественных зданий принимается равным 1,3 (СНиП 23-05- 95).
Таблица 5
Минимальная горизонтальная освещенность при удельной мощности 10 Вт/м2
|
Мощность лампы, Вт |
Освещенность без учета коэффициента запаса, лк |
|||
|
При напряжении в сети 110-127 В |
При напряжении в сети 220 В |
|||
|
прямой свет |
отраженный свет |
прямой свет |
отраженный свет |
|
|
40 60 100 150 200 500 |
26 29 35,5 39,5 41,5 48 |
16,6 25 30 34 35,5 41 |
23 25 27 31 34 41 |
19,5 21 23 26.6 29.5 35 |
Найденную по методу «ватт» величину освещенности сравнивают с нормативными величинами (СНиП 23-05- 95).
Для помещений площадью не более 50 м2 величину искусственной освещенности можно рассчитать менее точным методом по формуле:
Е = Р•а. (6)
где а — коэффициент соотношения люкса с удельной мощностью (табл. 6).
Таблица 6
Определение коэффициента а
|
Мощность ламп, Вт |
Коэффициент а при напряжении в сети |
|
|
110, 120, 127 В |
220 В |
|
|
До 110 110 и выше |
2,4 3,2 |
2,0 2,5 |
При расчете освещенности, создаваемой люминесцентными лампами, ориентировочно считают, что удельная мощность 10 Вт/м2 соответствует 100 лк.
Яркость объекта В (лк) рассчитывают по формуле:
В= Е•ρ/ π (7)
где Е — освещенность, лк; ρ — коэффициент отражения (табл. 7); π = 3,14.
Таблица 7. Приблизительные значения коэффициентов отражения стен и потолка
|
Отражающая поверхность |
коэффициент отражения, ρ, % |
|
Побеленный потолок; побеленные стены о окнами, закрытыми белыми шторами |
70 |
|
Побеленные стены при не завешанных окнах, побеленный потолок в сырых Помещениях, чистый бетонный и светлый деревянный потолок |
50 |
|
Бетонный потолок в грязных помещениях, Деревянный потолок; бетонные стены с окнами, стены, оклеенные светлыми обоями |
30 |
|
Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; сплошное остекленение без штор; красный кирпич не оштукатуренный; стены с темными обоями |
10 |
Образец протокола выполнения задания
1. Произвести измерение искусственного освещения в данном помещении.
Данные занести в табл.:
|
Место замера |
Характеристика источника искусственного освещения (вид лампы, мощность) |
Высота подвеса светильника, h, м |
Замеренная освещен-ность, Е,лк |
Нормируемая освещенность для заданного разряда зрительной работы, Еmin, лк |
2. Сравнить фактически установленную освещённость с нормируемым значением для заданного разряда зрительной работы (использовать табл. 4).
3. Сделать вывод о допустимости проведения работ высокой и средней точности в исследуемом помещении при искусственном освещении.
4. Определить уровень искусственной освещенности по методу «Ватт» и формуле (6).
5. Измерить и рассчитать яркость объекта.
6. По результатам измерений и расчетов сделать выводы.