Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
11
Лабораторная работа 9
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО
ОСВЕЩЕНИЯ
Цель работы
Изучить принципы нормирования, расчета и контроля естественного и искусственного освещения помещений.
Содержание работы
1.Замерить освещенность в лаборатории при естественном и искусственном освещении.
2.Произвести нормирование искусственного освещения в соответствии со СНиП 23-05-95 и измерение фактической освещенности для заданных зрительных работ.
Основные светотехнические понятия и величины
Основными показателями, характеризующими свет, являются световой поток, сила света, освещенность и яркость.
Для качественной оценки визуального действия светового потока и характеристики его распределения по поверхности и в пространстве разработана система световых единиц. Исходной для построения системы световых единиц является единица силы света - кандела (кд), которая определяется как сила света, испускаемая с поверхности площадью 1/600000 м эталонного излучателя (черного тела) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины 2042 К и давлении 101325 Па (760 мм.рт.ст.).
Световой поток определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, так как измерение ее основано на зрительном восприятии. Световой поток - мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, воспринимаемому человеческим глазом. Единицей измерения светового потока является люмен (лм). 1 лм - световой поток, испускаемый в единичном телесном угле (1 стерадиане) точечным источником при силе света 1 кд. Распределение светового потока реального источника излучения в окружающем пространстве обычно неравномерно. Поэтому пространственную угловую плотность светового потока характеризуют величиной силы света. Сила света I является одной из основных величин Международной системы единиц СИ и определяется как отношение светового потока к телесному углу , в пределах которого световой поток распространяется и равномерно распределяется:
I= / ,
где I. - сила света под углом . Освещенность Е характеризует поверхностную плотность светового потока на освещаемой площади S: Е=/S. Единица освещенности - люкс (лк) - это освещенность поверхности площадью 1 м2 световым потоком 1 лм. Яркость L поверхности определяется как отношение силы света светящейся поверхности в рассматриваемом направлении к ее проекции на плоскость, перпендикулярную ýòîмy направлению: L=I/(Scos). Единица яркости - кандела на квадратный метр (кд/м2) - специального названия не имеет. Человек различает окружающие предметы только благодаря тому, что они имеют разную яркость. Уровень ощущения света человеческим глазом зависит от плотности светового потока на сетчатке глаза, поэтому основное значение для зрения имеет не освещенность какой-либо поверхности, а световой поток, отраженный от этой поверхности и попадающий на зрачок, т.е. яркость. Яркость светящихся поверхностей обратно пропорциональна их площади, а яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, от степени освещенности и, в общем случае, от угла, под которым поверхность рассматривается. Поверхности, яркость которых в отраженном свете одинакова во всех направлениях, называют диффузными. Для них справедливо соотношение L=E/, где коэффициент отражения, определяемый отношением отраженного от поверхности светового потока к падающему потоку .
Виды и системы освещения
В зависимости от природы источника световой энергии различают естественное, искусственное и совмещенное освещение. Естественное освещение - освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникавшим через световые проемы (окна) в наружных стенах.
Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее в комбинированное. Во всех производственных помещениях с постоянным пребыванием в них людей для работ в дневное время следует предусматривать естественное освещение как более экономичное и совершенное с точки зрения медико-санитарных требований по сравнению с искусственным освещением. Особенность естественного освещения - чрезвычайно широкий диапазон изменения и непостоянство. Поэтому оценивать естественное освещение в абсолютных единицах освещенности - люксах - не представляется возможным. В качестве нормируемой величины принята относительная величина - коэффициент искусственной освещенности е (КЕО), который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке внутри помещения (Eвн). к одновременно замеренной наружной освещенности (Eнар), создаваемой рассеянным светом всего небосвода: е = Eвн/Eнар100%. Достаточность естественного освещения в помещения регламентируется нормами СНиП 23-05-95 (таблица приведена на стенде), которыми установлены значения КВО в зависимости от следующих четырех факторов: I) характера или точности зрительной работы; 2) системы освещения; 3) коэффициента светового климата, определяемого в зависимости от района расположения здания на территория России; 4) коэффициента солнечности, зависящего от ориентации здания относительно света. Для зданий, расположенных в центре Европейской части СССР, независимо от их ориентации, коэффициенты светового климата и солнечности равны единице. В помещениях с боковым односторонним освещением нормируется минимальное значение КЕО в точке на рабочей плоскости, наиболее удаленной от светового проема. Значение KЕO меняется в зависимости от точности зрительной работы и может быть при верхнем и комбинированном освещении от 2 до 10 %, при боковом - от 0,5 до 3,5 %. Установленные СНиПом нормируемые значения КЕО используются для проектирования производственных зданий (помещений). На стадии проектирования основной задачей светотехнических расчетов при естественном освещении является определение требуемой площади световых проемов.
Методика расчета естественного освещения подробно изложена в СНиП 23-05-95. В том случае, если естественное освещение оказывается недостаточным, его дополняют искусственным. Такое освещение называют совмещенным.
Искусственное освещение применяется в часы суток, когда естественный свет недостаточен, или в помещениях, где он отсутствует. Существуют следующие виды искусственного освещения по функциональному назначению: рабочее, аварийное, эвакуационное в дежурное. Искусственное освещение проектируется двух систем - общим и комбинированным. Общее - при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение). Комбинированное - к общему добавляется местное от светильников, концентрирующих световой поток непосредственно на рабочих местах. Искусственное освещение должно обеспечивать освещенность на рабочих местах в соответствии с нормами СНиП 23-05-95 (табл. приведена на стенде). В основу нормирования освещенности положены следующие показатели, характеризующие условия зрительной работы: размер объекта и его коэффициент отражения фон, контраст объекта с фоном. 1) Размер объекта - наименьший размер, который необходимо выделить при проведении работы. Например, при чтении текста - толщина линии буквы, при работе с приборами - толщина линии градуировки шкалы или толщина стрелки. Коэффициент отражения объекта (0) различается по светлоте, также как и фон. Объект может быть светлым при 0>0,4, средним при 0,200,4 и темным при 00,2. 2) Фон - величина, определяемая коэффициентом отражения поверхности (ф), на которой рассматривается объект (см. на стенде). 3) Контраст объекта с фоном (К) характеризуется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона или между их коэффициентами отражения к коэффициенту отражения фона (см. на стенде). Контраст объекта с фоном (К) считается большим, средним или малым в зависимости от его численного значения (табл.1).
Таблица 1
К |
К0,5 объект и фон резко разнятся по яркости |
0,2К0,5 объект и фон заметно отличаются по яркости |
К0,2 объект и фон мало отличаются по яркости |
Контраст объекта с фоном |
Большой |
Средний |
Малый |
В некоторых случаях фон и контраст объекта с фоном можно определить визуально, например, при чертежных работах: фон - светлый, контраст - объекта с фоном - большой.
При нормировании осветительных условий (определении уровня освещенности по СНиП 23-05-95) для заданной зрительной работы при искусственном освещении необходимо знать: I) разряд работы, который зависит от размера объекта различения, 2) подразряд работы, который зависит от контраста объекта с фоном и характеристики фона. Принимая во внимание параметры указанные выше, определяется нормируемое значение искусственного освещения. Предусматриваемое СНиПом число разрядов для промышленных предприятий составляет 8, первые 5 разрядов имеют подразряды работ. В основу норм положена шкала со ступенями освещенности: 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000 лк. Освещенность повышают на одну ступень по шкале освещенности в тех случаях, когда работа связана с повышенной опасностью, при непрерывной зрительной работе более 4 часов, отсутствии естественного света, в помещениях для работы и обучения подростков, при рассмотрении объектов, расположенных от глаз далее чем на 0,5 м или движущихся поверхностях. В помещении должна быть обеспечена равномерность и устойчивость уровня освещенности во избежание частоты переадаптации и утомления зрения. В поле зрения должна отсутствовать прямая (от самих источников) и отраженная блескость.
Расчет и контроль освещения
Расчет искусственного освещения может выполняться различными методами. Наиболее распространенным в проектной практике является расчет освещения по методу коэффициента использования светового потока, который предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей. Расчетное уравнение метода
Ф= EнkSZ/(N) ,
где Ф - световой поток каждой из ламп или каждого светильника в лм;
Eн - нормируемая минимальная освещенность в лк;
k - коэффициент запаса, учитывавший запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации (для помещений общественных зданий k=1,3-1,5);
S - площадь помещения в м2;
Z - коэффициент неравномерности освещения (в большинстве случаев Z =1,1-1,2);
N - выбранное число ламп или светильников;
- коэффициент использования излучаемого светильниками светового потока (в долях единицы).
Определяют по справочным данным в зависимости от типа светильников, коэффициентов отражения потолка, стен, расчетной поверхности и индекса помещения i=АВ/h(А+В) , где h - высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м; А и В - ширина и длина помещения, м. По формуле, приведенной выше, рассчитывается световой поток Ф в лм лампы (ламп) в светильнике, необходимый для создания на рабочих поверхностях освещенности Е не ниже нормируемой на все время эксплуатации осветительной установки. По полученному в результате расчета требуемому световому потоку подбирается ближайшая стандартная лампа. Допускается отклонение светового потока лампы от расчетного не более чем на (-10%)(+20%). При невозможности выбора ламп с таким приближением корректируют количество светильников.
Чаще решается обратная задача, т.е. по известному световому потоку лампы (ламп) в светильнике определяется необходимое число ламп или светильников N для получения требуемой нормированной освещенности Ен.
Измерение и контроль освещенности осуществляется с помощью приборов, получивших название люксметров. Принципиальная электрическая схема люксметра приведена на стенде. Принцип действия люксметра основан на явлении фотоэлектрического эффекта. Под влиянием светового потока, падающего на селеновый фотоэлемент, в замкнутой цепи возникает ток, величина которого пропорциональна световому потоку. Прибор градуирован в люксах. Существенным преимуществом селенового фотоэлемента по сравнению с другими типами фотоэлементов является то, что его кривая спектральной чувствительности наиболее близко совпадает с кривой относительной видности человеческого глаза. При измерении освещенности фотоэлемент устанавливается горизонтально на некотором расстоянии от проводящего измерения так, чтобы тень не падала на фотоэлемент.
Указания по технике безопасности
1.Перед выполнением работа необходимо ознакомиться с принципом работы прибора.
2.При обнаружении неисправности в работе люксметра необходимо прекратить проведение опыта и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.
Порядок проведения работы
1.Ознакомиться с указанием по эксплуатация люксметра Ю-116.
2.Замерить естественную освещенность внутри помещения лаборатории (Eвн) при выключенном искусственном освещении на расстоянии l=1, 2, 3 и т.д. метра от окна в соответствии с метками на полу. При этом фотоэлемент держать параллельно полу, обращенным вверх, на уровне высоты стола (0,8 м от пола). Значение Eвн занести в табл.2.
3.Замерить наружную освещенность (Енар) и, рассчитав величину КЕО (е), заполнить табл.2. Для измерения наружной освещенности фотоэлемент необходимо поместить за окно в горизонтальном положении1. Показания люксметра удвоить, так как свет попадает на фотоэлемент только от половины небосвода (вторая половина закрыта зданием), т.е. действительная наружная освещенность вдвое больше.
4.Определить, какому разряду работ по СНиП 23-05-95 соответствует полученное значение КЕО.
5.Замерить освещенность в помещении лаборатория (Евн) при искусственном освещении в тех же точках, что и в п.2, для чего необходимо включить все верхние светильники2. Значения занести в табл.2.
6.Произвести нормирование искусственного освещения и заполнить табл.3 в соответствии со СНиП 23-05-95 для заданных зрительных работ. Вариант задания находится на стенде.
Порядок нормирования осветительных условий для заданной зрительной работы.
1.Определить разряд зрительной работы, зная минимальный размер объекта различения по СНиП 23-05-95, размер объекта различения (в мм) определяется ориентировочно; примеры объектов зрительной работы и соответственно их размеры представлены на стенде.
2.Определить подразряд зрительной работы по СНиП 23-05-95, для чего: определить характеристику фона (светлый, средний или темный) по коэффициенту отражения фона (ф) путем визуального сравнения со "шкалой ", представленной на стенде; рассчитать контраст объекта с фоном (К), зная коэффициент отражения объекта (о), который находится также путем визуального сравнения со "шкалой " и, зная ф, по рассчитанному значению контраста (К) определить его характеристику (табл.1); построчное сочетание характеристика фона и контраста дает подразряд работы.
3.Определить нормируемое значение освещенности (Ен) для искусственного освещения, зная разряд и подразряд работы.
4.Произвести с помощью люксметра измерения фактической освещенности в плоскости выполнения ранее заданных зрительных работ (Ег либо Ев). Значение нормируемой освещенности (Ен) взять из табл.3. Результаты занести в табл. 4.
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
I. Результаты измерений освещенности Евн при естественном и искусственном освещении, а также расчетное значение КЕО (е) в виде табл.2.
Таблица 2
l, м |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Евн , лк (при естественном освещении) |
|||||
Евн , лк (при искусственном освещении) |
|||||
КЕО (е), % |
2.Значение наружной освещенности Енар2.
3.Графики Евн= f (l) для естественного и искусственного освещения.
4.Результаты нормирования осветительных условий для заданных зрительных работ в виде табл.3.
Таблица 3
Наименование нормируемой операции или работы |
Наименьший размер объекта различения, мм |
Разряд зрительной работы |
Контраст объекта с фоном |
Харак-терис-тика фона |
Подраз-ряд зрительной работы |
Нормированные значения искусственного освещения |
Нормированные значения КЕО (е), % |
5.Результаты значений фактической освещенности, замеренные в плоскости, в которой выполняются заданные зрительные работы (Ег либо Ев) в виде табл.4.
Таблица 4
Наименование нормируемой операции |
Ег, лк |
Ев, лк |
Ен, лк |
6.Вывод о достаточности естественного и искусственного освещения.
Контрольные вопросы и примеры
1.Какие величины относятся к основным показателям, характеризующим свет?
2.Дайте определение и назовите единицы измерения светового потока,
3.Какой величиной характеризуют пространственную плотность светового потока?
4.В каких единицах измеряется сила света?
5.Дайте определение и назовите единицы измерения освещенности.
6.Дайте определение и назовите единицы измерения яркости.
7.От каких параметров зависит яркость освещенных поверхностей?
8.Назовите виды и систем освещения.
9.Что такое коэффициент естественной освещенности и как он измеряется?
10.Чем регламентируется достаточность естественного освещения в помещениях?
11.В зависимости от каких параметров установлены нормами значения КЕО?
12.В какой точке помещения нормируется минимальное значение коэффициента естественной освещенности (КЕО)?
13.Каков принцип нормирования искусственного освещения?
14.От каких параметров зависит разряд и подразряд зрительных работ?
15.В каких случаях освещенность повышается на одну ступень?
16.В чем заключается расчет освещения по методу коэффициента использования?
17.Каким прибором измеряется освещенность и на чем основан принцип его действия?
18.Методом коэффициента использования светового потока определить необходимое число светильников N (при общей системе освещения) для обеспечения требуемой нормируемой освещенности:
I) Ен = 200 лк; 2) Ен = 300 лк при К=1,5; Z= I.I. Освещения в помещении площадью (12õ20) м2 может быть выполнено двухламповыми светильниками ЛСП с люминесцентными лампами различного типа. Коэффициент использования =0,65. Расчетное значение светового потока люминесцентных ламп приведено в табл.5.
19.Методом коэффициента использования светового потока рассчитать световой поток Ф лампы, необходимый для создания в помещении площадью (14х16) м2 освещенности Ен = 150 лк при К=1,5 и Z=1,1, если известно число ламп: 1) N = 16; 2) N = 24; 3) N = 30; 4) N = 36; 5) N = 40. Коэффициент использования =0,6. По полученному в результате расчета световому потоку подобрать по табл.5 наиболее подходящую стандартную люминесцентную лампу.
Таблица 5
Тип лампы |
ЛД-40 |
ЛХБ-40 |
ЛБ-40 |
ЛД-65 |
ЛТБ-65 |
ЛБ-80 |
Световой поток, лм |
Литература
1.СНиП 23-05-95.Естественное и искусственное освещение. М.: Стройиздат, 1980, с.21.
2.Кнорринг Г.М. Осветительные установки. Л.: Экергоиздат, 1981, с.380.
3.Справочная книга по светотехнике. Под ред. Ю.Б. Айзенберга. М.: Энергоатомиздат, 1983, с.730.
1 В зимний период измерение наружной освещенности производится у окна.
2 В случае незатененных окон (в дневное время) замеры производить при совмещенном освещении. Сделать допущение о том, что совмещенное освещение является искусственным.
PAGE 9