4.4. Требования к искусственному производственному освещению

Источники искусственного производственного освещения. Источниками све-та при искусственном освещении являются газоразрядные лампы и лампы накаливания.

Газоразрядные лампы предпочтительнее для применения в систе­мах искусственного освещения. Они имеют высокую световую отдачу (до 100 лм/Вт) и большой срок службы (10 000...14 000 ч). Световой поток от газоразрядных ламп по спектральному составу близок к естественному освещению и поэтому более благоприятен для зрения. Однако газоразрядные лампы имеют существенные недостатки, к числу которых относится пульсация светового потока. При рассмотрении быстро движущихся или вращающихся деталей в пульсирующем све­товом потоке возникает стробоскопический эффект, который прояв­ляется в искажении зрительного восприятия объектов (вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажаются направление и скорость движения). Это явление ведет к увеличению опасности производственного травматизма и делает невозможным выполнение некоторых производственных операций.

В системах производственного освещения применяют люминес­центные газоразрядные лампы, имеющие форму цилиндрической стек­лянной трубки. Внутренняя поверхность трубки покрыта тонким слоем люминофора, который преобразует ультрафиолетовое излучение газо­вого электрического разряда в видимый свет. Люминесцентные газо­разрядные лампы в зависимости от применяемого в них любминофора создают различный спектральный состав света. Различают несколько типов ламп: дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цвето­передачей (ЛДЦ), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого света (ЛБ).

Кроме люминесцентных газоразрядных ламп (низкого давления), в производственном освещении применяют газоразрядные лампы вы­сокого давления: лампы ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные); галогенные лампы ДРИ (дуговые ртутные с йодидами); ксеноновые лампы ЛКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые), которые в основном применяются для освещения территорий предприятия; натриевые лам­пы ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые), используемые для освещения цехов с большой высотой (в частности, многих литейных цехов).

Применяются для освещения производственных помещений также лампы нака-ливания, в которых свечение возникает путем нагревания нити накала до высоких тем-ператур. Они просты и надежны в эксплу­атации. Недостатками их являются низкая све-товая отдача (не более 20 лм/Вт), ограниченный срок службы (до 1000 ч), преобладание излучения в желто-красной части спектра, что искажает цветовое восприятие. В освети-тельных системах используют лампы накаливания различных типов: вакуумные (НВ), газонаполненные биспиральные (НБ), биспиральные с криптоноксеноновым наполне-нием (НБК), зеркальные с диффузно отражающим слоем и др. Все большее распро­стра-нение получают лампы накаливания с йодным циклом — галоид­ные лампы, которые имеют лучший спектральный состав света и хорошие экономические характеристики.

Эксплуатация осветительных установок.Качественные показатели освещения в производственных помещениях во многом определяются правильным выбором светильников, представляющих собой совокуп­ность источника света и осветительной арматуры. Основное назначе­ние светильников заключается в перераспределении светового потока источников света в требуемых для освещения направлениях, механи­ческом креплении источников света и подводе к ним электроэнергии, а также защите ламп, оптических и электрических элементов от воздействия окружающей среды.

Важной характеристикой светильника является коэффициент по­лезного дейст-вия — отношение светового потока светильника к све­товому потоку лампы, помещен-ной в светильник.

Рис. 4.10. Защитный угол светильника ():

а — с лампой накаливания; b — с люминесцентными лампами; d — расстояние от края отражате­ля; h — глубина утопления лампы

Рис. 4.11. Основные типы светильников:

1 — «Универсаль»; 2 — «Глубокоизлучатель»; 3 — «Люцетта»; 4 — «Молочный шар»; 5 — взрывобезопасный типа ВЗГ; 6 — типа ОД; 7—типа ПВЛП

Устранение слепящего действия источника света обеспечивается конструкцией светильника и характеризуется защитным углом, т.е. углом между горизонталью и линией, касательной к светящемуся телу лампы и краю отражателя (рис. 4.10).

По конструктивному исполнениюсветильники делятся: на открытые, защищенные закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывозащищенные и взрывобезопасные.По распределению светового потокав пространстве светильники бывают прямого, преимущественно прямого, рассеянного и отраженного света (рис. 4.11).

Светильники местного освещения часто предусматривают возмож­ность их перемещения и изменения направления светового потока и выполняются с не просвечивающимися отражателями, которые имеют защитный угол не менее 30°.

При эксплуатации осветительных установок производственного освещения необходимо проводить регулярную очистку остекленных проемов и светильников от загрязнений, своевременную замену пере­горевших ламп, контроль напряжений в осветительной сети, система­тический ремонт элементов светотехнической и электрической частей осветительной установки. Чистка стекол световых проемов должна производиться не менее двух раз в год для помещений с незначительным выделением пыли и не реже четырех раз в год для помещений со значительным выделением пыли. Чистка светильников должна произ­водиться 4...12 раз в год в зависимости от запыленности производст­венного помещения. Проверка уровня освещенности в контрольных точках помещения или на отдельных рабочих местах производится не реже 1 раза в год.

Основным прибором для измерения освещенности является фото­электрический люксметр (Ю — 16, Ю — 117 и др.). Для создания благо­приятного светового климата в производственных помещениях важное значение имеет не только правильное проектирование системы осве­щения, но и цветовое оформление.

Основные правила цветового оформления производственных помещенийзаключаются в следу­ющем: в любом производственном помещении должно быть светло, стены и потолки должны быть окрашены в светлые тона при относи­тельно небольшой насыщенности и высоком коэффициенте отраже­ния. Необходимо использовать также контрасты между теплыми и холодными тонами (если стены окрашены в теплые тона, то оборудо­вание — в холодные, и наоборот). Цветовое решение внутренней отделки помещения должно соответствовать климатической зоне, ори­ентации по сторонам света, особенностям технологического процесса и т.д. Освещение и цветовое оформление производственных помеще­ний при правильном решении и удачном сочетании оказывают благо­приятное влияние на настроение и работоспособность человека, рост производительности труда и снижение числа и тяжести производст­венных травм.

Таблица 4.5. Коэффициент использования светового потока

Методы расчета общего искусственного освещения рабочих помеще­ний. Метод светового потока (коэффициента использо­вания) применяется при равномерном расположении светильников и при нормированной горизонтальной освещенности. С помощью этого метода рассчитывают среднюю освещенность поверхности. При этом наиболее целесообразно рассчитывать освещение для помещений со светлым потолком и стенами, особенно при рассеянном и отраженном свете. Световой поток лампы Ф_л(лм) для ламп накаливания или световой поток люминесцентных ламп светильника рассчитывают по формуле:

,

где Е— минимальная нормированная освещенность (лк), принимае­мая по СНиП 23-05 — 95 — или отраслевым нормам;— площадь освещаемого помещения, м;К— ко-эффициент запаса, принимаемый по СНиП 23-05 — 95 (1,4 — 1,7);z— коэффициент минимальной осве­щенности, равный отношению. Его значения для ламп на-ка­ливания и ДРЛ — 1,15; для люминисцентных — 1,1;— число светильников в по-мещении;— коэффициент использования светового потока, представлен в табл. 4.5. Он зависит от индекса помещенияi, высоты подвеса светильникови коэффициен-тов отражения стенпотолка. Коэффициенты отражения оцениваются субъектив-но (табл. 4.6).

Таблица 4.6. Значения коэффициентов отражения потолка и стен (%)

Индекс помещения iопределяют по формуле

,

где а иb — длина и ширина помещения, м;— число светильников в помещении.

Для расчета общего равномерного и локализованного освещения помещений и открытых пространств, а также местного освещения при любом расположении освещаемых поверхностей применяется точечный метод.

Освещенность какой-либо точки Агоризонтальной поверхности выражается формулой

,

где — сила света (кд), заданная для условной лампы со световым потоком 1000 лм;— угол между вертикальной плоскостью и направ­лением светового потока на освещаемую точку;— высота подвеса светильника, м.

Относительная освещенность

.

Эта величина численно соответствует освещенности точки А, распо­ложенной на том же луче, но на плоскости, по отношению к которой высота установки светильника равна 1 м. Чтобы подчеркнуть, что освещенность рассчитывается не вообще, а для ламп со световым потоком 1000 лм, заменив обозначение освещенностиЕнае, запишем, гдее— условная освещенность. Хотя относительная осве­щенность есть функция угла а, ее удобнее изображать кривыми в функции отношения(рис. 4.12). Переход от относительной освещенности к освещенности данной поверхности производится в соответствии с вышеприведенными выражениями. Если же требуется найти освещенность для лампы с про­извольным световым потокомФ, то основная формула принимает следу­ющий вид:

.

Рис. 4.12. Кривые относительной освещенности для светильников УПД ДЛР

Кривые относительной освещен­ности (рис. 4.12) позволяют вести рас­чет с высокой точностью, но при этом требуются определение отношения; d/hилиh/dи деление наh². Пользо­вание пространственными изолюксами устраняет эти операции. Прост­ранственные изолюксы строят для каждого типа светильника, они пока­зывают условную горизонтальную освещенностьеявляющуюся функцией параметров иd и h.

Порядок расчета освещенности по точечному методу. Выбрать тип и размеще-ние светильников и высоту их подвески . Вычертить в масштабе план помещения со светильниками. На план нанести контрольную точку и найти расстояниеdот нее до проекций светильников. По пространст­венным изолюксам горизонтальной освещенно-сти отыскать условную освещенность (е) от каждого светильника. Вычислить общую условную освещенностьот всех светильников. Рассчитать горизонтальную осве-щенность в контрольной точке по формуле:

,

где — коэффициент, учитывающий дополнительную освещенность от удаленных светильников и отраженного светового потока (прини­мается в пределах 1,1... 1,2);К— коэффициент запаса, принимаемый равным 1,3... 1,5 (в зависимости от периодичности чистки светильни­ков).

Если мощность источника света предварительно не выбрана, то ее можно найти по световому потоку

.

Расчет по удельной мощностиоснован на анализе большого количества светотехнических расчетов, выполненных по методу коэффициента использования светового потока.

Удельная мощность W_y— отношение мощностиWисточников света всех осветительных установок освещаемого помещения к осве­щаемой площади, т.е.

.

Значение удельной мощности зависит от следующих основных факторов: светильников, размещения их в помещениях, мощности и типа ламп, характеристики освещаемого помещения.

Метод применяется при расчете общего равномерного освещения, особенно для помещений большой площади.