ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 516
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФВолгоградский государственный технический университетА. А. ЛипатовУСТРОЙСТВО И РАСЧЕТИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯУчебное пособиеВолгоград2014УДК 628.93 (075) + 658.345 (075)Рецензенты:кафедра «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»Волгоградского государственного архитектурно-строительного ун-та,зав. кафедрой д-р техн. наук, профессор В. Н. Азаров;профессор кафедры «Проектирование технических и технологическихкомплексов» Саратовского государственного технического ун-та (СГТУ)имени Гагарина Ю. А. д-р техн. наук, профессор В. В. МартыновПечатается по решению редакционно-издательского советаВолгоградского государственного технического университетаЛипатов, А. А.Устройство и расчет искусственного освещения: учеб. пособие / А. А. Липатов / ВолгГТУ. – Волгоград, 2014. – 64 с.ISBN 978–5–9948–1440–6В методических указаниях приведены сведения об основных светотехнических величинах, дана классификация и описаны показатели качества и эффективности искусственного освещения, показаны преимущества и недостатки различных типов ламп. Представлены основные функции светильников и нормирование искусственного освещения. Дана методика, примеры расчета и варианты расчетных заданий.Предназначаются для студентов ВолгГТУ при изучении курса «Безопасность жизнедеятельности» по направлениям 151900.62, 220400.62, 220700.62, 221700.62, 200100.62, 150100.62, 150400.62 и 150700.62.Ил. 9. Табл. 10. Библиогр.: 10 назв.
ВВЕДЕНИЕУчебное пособие предназначено для самостоятельного изучения раздела «Искусственное освещение», выполнения практических и семестровых работ, раздела выпускной работы (проекта) и контрольных работ заочников по курсу «Безопасность жизнедеятельности». Пособие включает в себя краткое изложение теоретического материала со ссылками на нормативную документацию, методику и примеры расчета общего равномерного искусственного освещения, а также задачи для самостоятельного решения.1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬПравильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает сохранность зрения и центральной нервной системы человека, безопасность и повышение производительности труда на производстве.
Наилучшим для зрения человека является естественное освещение. Однако в темное время суток, при неблагоприятных погодных условиях, а также при нехватке естественного света в рамках системы совмещенного освещения не обойтись без искусственного освещения, осуществляемого электрическими лампами.1.1. Основные светотехнические величиныГлаз человека воспринимает узкую часть оптического диапазона, в свою очередь являющегося частью электромагнитного спектра. Диапазон длин волн видимого света – 380÷770 нм (по другим данным – 400÷780 нм). Излучение с длиной волны свыше 770 нм – инфракрасное, с длиной волны менее 380 нм – ультрафиолетовое. Изменение длины волны излучения внутри видимого диапазона глаз воспринимает как изменение цвета: от темно-фиолетового на нижней границе диапазона до темно-красного – на верхней. Важно и то, что одинаковая интенсивность видимого света с разными длинами волн вызывает различный уровень зрительных ощущений. Наиболее чувствительно зрение человека к излучению с длиной волны 555 нм (середина видимого диапазона, желто-зеленый цвет). К границам видимой части спектра восприятие уменьшается до нуля. Рассмотрение светотехнических величин удобно начать со светового потока. Световой поток F– мощность лучистой энергии, излучаемой источником во всех направлениях. Казалось бы, что единицей измерения светового потока должна быть системная единица мощности – ватт. Однако световой поток оценивается по зрительному ощущению, которое испытывает глаз человека. Пусть два источника испускают излучение одинаковой мощности (в ваттах), но с разными длинами волн: например, в темно-красной (близкой к границе видимого диапазона) и желто-зеленой (в середине видимого диапазона) частях спектра. Больший световой поток создает «желто-зеленый» источник – человеческое зрение к нему более восприимчиво. Источники же, излучающие только инфракрасные или ультрафиолетовые лучи, не видимые человеком, вообще не создают светового потока. Поэтому величину F оценивают в специальных единицах – люменах (лм). Подчеркнем, что световой поток является характеристикой источника света, а не условий зрительной работы человека.Как правило, источники излучают свет в пространство неравномерно. Характеристикой источника, оценивающей интенсивность излучения в разных направлениях, является сила света J – пространственная плотность светового потока в данном направлении, т. е. отношение светового потока
dF, исходящего от источника и распространяющегося равномерно внутри малого телесного угла dΩ, к величине этого угла:J = dF/dΩ. Единица измерения – кандела (кд): 1 кд = 1 лмстер (стер – стерадиан).Основной характеристикой условий зрительной работы является освещенность Е – отношение светового потока dF, падающего на малый элемент поверхности, к площади этого элемента dS: Е = dF/dS. За единицу освещенности принят люкс (лк): 1 лк = 1 лм/м2. Именно освещенность количественно оценивает бытовые понятия «много света – мало света», а создание достаточной по величине освещенности в первую очередь обеспечивает комфортные зрительные условия.Еще одной светотехнической характеристикой (источника света) является яркость L элемента светящейся поверхности dS под углом θ относительно нормали к этому элементу – отношение создаваемой им силы света J в данном направлении к площади его проекции на плоскость, перпендикулярную данному направлению: L = J/(dS∙cosθ), кд/м2. В отличие от освещенности, увеличение яркости негативно сказывается на условиях зрительной работы. Наличие ярких источников в поле зрения вызывает ослепленность. Отметим, что корректнее говорить «наличие в поле зрения прямой или отраженной блескости», так как яркость является собственной характеристикой источника и присутствие в поле зрения яркого, но удаленного источника света ослепляющего действия не оказывает. В то же время, при одинаковом расстоянии от глаза до источника, более яркий источник будет «обеспечивать» большую блескость.Следующая светотехническая характеристика – коэффициент отраженияρ фона (поверхности, непосредственно прилегающей к объекту различения). Это отношение отраженного от поверхности светового потока Fотр к падающему на нее Fпад: ρ = Fотр/Fпад. При ρ > 0,4 фон считается светлым, при ρ = 0,2÷0,4 – средним, а при ρ < 0,2 – темным. Контраст объекта с фоном К определяется как отношение модуля разности яркостей объекта Lo и фона Lф к яркости фона: К = |Lо–Lф|/Lф. Контраст считается большим при К > 0,5, средним при К = 0,2÷0,5 и малым при К < 0,2. Последняя из основных светотехнических характеристик – видимость V. Описывает способность глаза воспринимать объект. Определяется числом пороговых контрастов в результирующем контрасте
К объекта с фоном: V=К/Кпор(Кпор – пороговый контраст, т. е. наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым с фоном).1.2. Классификация искусственного освещенияИскусственное освещение может быть двух систем – общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.Общее освещение подразделяется на общее равномерное (световой поток по площади помещения распределяется без учета размещения оборудования) и общее локализованное (светильники устанавливаются с учетом расположения рабочих мест). Применение только местного освещения внутри зданий не допускается. Таким образом, местное освещение существует только как вид, а не как система.На производстве рекомендуется применять систему комбинированного освещения при выполнении точных зрительных работ (слесарные, на металлорежущих станках, контрольные операции и т. д.) и там, где оборудование создает глубокие резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы). Если рабочие места сосредоточены на отдельных участках, например, у конвейеров, разметочных плит, целесообразно локализовано размещать светильники общего освещения. Система общего освещения может быть рекомендована для тех производственных помещений, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, гальванические, сборочные цехи), а также в административно-управленческих, проектно-конструкторских (в частности, при использовании компьютеров) и складских помещениях.По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное, эвакуационное, сигнальное и охранное (дежурное).Аварийное освещение устраивают в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения и, соответственно, нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, или недопустимо прекращение работ.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 помещений, в которых находится более 50 человек. Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон
| ISBN 978–5–9948–1440–6 | Волгоградский государственный технический университет, 2014 |
Наилучшим для зрения человека является естественное освещение. Однако в темное время суток, при неблагоприятных погодных условиях, а также при нехватке естественного света в рамках системы совмещенного освещения не обойтись без искусственного освещения, осуществляемого электрическими лампами.1.1. Основные светотехнические величиныГлаз человека воспринимает узкую часть оптического диапазона, в свою очередь являющегося частью электромагнитного спектра. Диапазон длин волн видимого света – 380÷770 нм (по другим данным – 400÷780 нм). Излучение с длиной волны свыше 770 нм – инфракрасное, с длиной волны менее 380 нм – ультрафиолетовое. Изменение длины волны излучения внутри видимого диапазона глаз воспринимает как изменение цвета: от темно-фиолетового на нижней границе диапазона до темно-красного – на верхней. Важно и то, что одинаковая интенсивность видимого света с разными длинами волн вызывает различный уровень зрительных ощущений. Наиболее чувствительно зрение человека к излучению с длиной волны 555 нм (середина видимого диапазона, желто-зеленый цвет). К границам видимой части спектра восприятие уменьшается до нуля. Рассмотрение светотехнических величин удобно начать со светового потока. Световой поток F– мощность лучистой энергии, излучаемой источником во всех направлениях. Казалось бы, что единицей измерения светового потока должна быть системная единица мощности – ватт. Однако световой поток оценивается по зрительному ощущению, которое испытывает глаз человека. Пусть два источника испускают излучение одинаковой мощности (в ваттах), но с разными длинами волн: например, в темно-красной (близкой к границе видимого диапазона) и желто-зеленой (в середине видимого диапазона) частях спектра. Больший световой поток создает «желто-зеленый» источник – человеческое зрение к нему более восприимчиво. Источники же, излучающие только инфракрасные или ультрафиолетовые лучи, не видимые человеком, вообще не создают светового потока. Поэтому величину F оценивают в специальных единицах – люменах (лм). Подчеркнем, что световой поток является характеристикой источника света, а не условий зрительной работы человека.Как правило, источники излучают свет в пространство неравномерно. Характеристикой источника, оценивающей интенсивность излучения в разных направлениях, является сила света J – пространственная плотность светового потока в данном направлении, т. е. отношение светового потока
dF, исходящего от источника и распространяющегося равномерно внутри малого телесного угла dΩ, к величине этого угла:J = dF/dΩ. Единица измерения – кандела (кд): 1 кд = 1 лмстер (стер – стерадиан).Основной характеристикой условий зрительной работы является освещенность Е – отношение светового потока dF, падающего на малый элемент поверхности, к площади этого элемента dS: Е = dF/dS. За единицу освещенности принят люкс (лк): 1 лк = 1 лм/м2. Именно освещенность количественно оценивает бытовые понятия «много света – мало света», а создание достаточной по величине освещенности в первую очередь обеспечивает комфортные зрительные условия.Еще одной светотехнической характеристикой (источника света) является яркость L элемента светящейся поверхности dS под углом θ относительно нормали к этому элементу – отношение создаваемой им силы света J в данном направлении к площади его проекции на плоскость, перпендикулярную данному направлению: L = J/(dS∙cosθ), кд/м2. В отличие от освещенности, увеличение яркости негативно сказывается на условиях зрительной работы. Наличие ярких источников в поле зрения вызывает ослепленность. Отметим, что корректнее говорить «наличие в поле зрения прямой или отраженной блескости», так как яркость является собственной характеристикой источника и присутствие в поле зрения яркого, но удаленного источника света ослепляющего действия не оказывает. В то же время, при одинаковом расстоянии от глаза до источника, более яркий источник будет «обеспечивать» большую блескость.Следующая светотехническая характеристика – коэффициент отраженияρ фона (поверхности, непосредственно прилегающей к объекту различения). Это отношение отраженного от поверхности светового потока Fотр к падающему на нее Fпад: ρ = Fотр/Fпад. При ρ > 0,4 фон считается светлым, при ρ = 0,2÷0,4 – средним, а при ρ < 0,2 – темным. Контраст объекта с фоном К определяется как отношение модуля разности яркостей объекта Lo и фона Lф к яркости фона: К = |Lо–Lф|/Lф. Контраст считается большим при К > 0,5, средним при К = 0,2÷0,5 и малым при К < 0,2. Последняя из основных светотехнических характеристик – видимость V. Описывает способность глаза воспринимать объект. Определяется числом пороговых контрастов в результирующем контрасте
К объекта с фоном: V=К/Кпор(Кпор – пороговый контраст, т. е. наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым с фоном).1.2. Классификация искусственного освещенияИскусственное освещение может быть двух систем – общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.Общее освещение подразделяется на общее равномерное (световой поток по площади помещения распределяется без учета размещения оборудования) и общее локализованное (светильники устанавливаются с учетом расположения рабочих мест). Применение только местного освещения внутри зданий не допускается. Таким образом, местное освещение существует только как вид, а не как система.На производстве рекомендуется применять систему комбинированного освещения при выполнении точных зрительных работ (слесарные, на металлорежущих станках, контрольные операции и т. д.) и там, где оборудование создает глубокие резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы). Если рабочие места сосредоточены на отдельных участках, например, у конвейеров, разметочных плит, целесообразно локализовано размещать светильники общего освещения. Система общего освещения может быть рекомендована для тех производственных помещений, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, гальванические, сборочные цехи), а также в административно-управленческих, проектно-конструкторских (в частности, при использовании компьютеров) и складских помещениях.По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное, эвакуационное, сигнальное и охранное (дежурное).Аварийное освещение устраивают в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения и, соответственно, нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, или недопустимо прекращение работ.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 помещений, в которых находится более 50 человек. Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон
; оно указывает на наличие опасности либо на безопасный путь эвакуации. Выходные двери помещений, в которых могут одновременно находиться более 100 человек, должны отмечаться световыми указателями.
Светильники аварийного освещения для продолжения работы присоединяют к независимому источнику питания, а светильники для эвакуации людей – к сети, независимой от сети рабочего освещения, начиная от щита подстанции. При этом следует применять лампы накаливания и люминесцентные лампы.
В темное (нерабочее) время суток часто необходимо обеспечить минимальное искусственное освещение объектов, охраняемых специальным персоналом. На открытых площадках такое освещение называют охранным, а в помещениях – дежурным. Для него выделяется часть светильников рабочего или аварийного освещения.
1.3. Показатели эффективности и качества искусственного освещения
Основным показателем эффективности искусственного освещения является световая отдача источников света – отношение светового потока лампы Fл к потребляемой ею электрической мощности Pл: ψ = Fл/Pл, лм/Вт. Увеличение ψ позволяет получить больший световой поток при той же потребляемой мощности (и, соответственно, при той же плате за электроэнергию на освещение) либо создать такой же световой поток ламп (и, соответственно, такую же освещенность рабочих поверхностей) при меньшей потребляемой мощности и плате за электроэнергию. Поэтому лампы с большой световой отдачей называют энергосберегающими.
Кроме увеличения ψ нужно использовать светильники с большим коэффициентом полезного действия (см. п. 1.5), а для повышения эффективности всей осветительной системы требуется за счет нанесения светлых покрытий увеличивать в помещении коэффициенты отражения потолка и стен (в меньшей степени это относится к полу и горизонтальным рабочим поверхностям).
Существенно влияет на эффективность искусственного освещения и форма помещения, оцениваемая индексом формы:
i = 
= 
, (1.1)
где A, Bи S – длина, ширина и площадь помещения; Hр – высота от рабочей поверхности до светильников (рабочая высота подвеса).
Эффективность освещения тем выше, чем больше величина i. Действительно, чем меньше