Охорона праці - Москальова В.М - Як проводиться перевірочний розрахунок загального освітлення?

Як розрахувати природне освітлення?

Правильно спроектоване і виконане виробниче освітлення покращує умови зорової роботи, знижує стомлюваність, сприяє підвищенню продуктивності праці, благотворно впливає на виробниче середовище, надаючи позитивну психологічну дію на працюючу, підвищує безпеку праці і знижує травматизм.

Недостатність освітлення приводить до напруги зору, ослабляє увагу, приводить до настання передчасної стомленості. Надмірно яскраве освітлення викликає засліплення, роздратування і різь в очах. Невірний напрям світла на робочому місці може створювати різкі тіні, відблиски, дезорієнтувати працюючого. Всі ці причини можуть привести до нещасного випадку або профзахворювань, тому важливий правильний розрахунок освітленості.

Природне освітлення характеризується коефіцієнтом природного освітлення КПО (І,,)- це відношення природного освітлення, яке створюється в деякій точці заданої площини в середині приміщення світлом неба до значення зовнішнього горизонтального освітлення, яке створюється світлом повністю відкритого неба.

Природне освітлення — це освітлення приміщень світлом неба, яке проникає через світлові отвори. Природне за своїм спектральним складом є найбільш сприятливим. За конструктивними властивостями природне освітлення поділяється на бічне, верхнє та комбіноване. В даній лабораторії світлові отвори розташовані з однієї сторони зовнішньої стіни.

Приклад 1. Розрахувати природне освітлення приміщення з розмірами: : Ь=10 м - довжина, В==10 м - ширина, Н=5 м - висота.8і=14 м — світловий отвір вікон з розмірами 4м х 3,5м. Віконне скло подвійне. Нормоване значення КПО. І„=2 % (виробниче приміщення розташоване у 3- му світловому поясі, при бічному освітленні та зоровій роботі високої точності. В даному приміщенні використовується бокове природне освітлення. Природне світло проникає через бічні світлопрорізи, зорієнтовані на північ, і забезпечує коефіцієнт природної освітленості (КПО) не нижче 1,5 %.

Таким чином, для забезпечення КПО (2%) у приміщенні передбачено три вікна розмірами 4 • 3,5 м, загальною площею 42 м .

Як розрахувати штучне освітлення?

Загальне освітлення

Правилами проектування для загального освітлення рекомендується використовувати, як правило, газорозрядні лампи: для приміщень висотою до 6 м— люмінесцентні , для більш високих - типу "ДРЛ", "ДРИ", "ДНаТ", а також галогенні. Лампи розжарювання допускається застосовувати у випадку технічної неможливості або недоцільності застосування газорозрядних ламп (невеликі приміщення, невисокі вимоги до освітлення).

Тип світильника вибирають відповідно до вибраного джерела світла, умов середовища приміщення, вимог пожежної безпеки, конструкції стелі.

Вибір норми освітленості здійснюється за ДБНВ 2.5.-28-2006 "Природне та штучне освітлення", відповідно вибраного типу джерела світла (газорозрядні чи лампи розжарювання), системи освітлення і характеристики зорових робіт (найменший розмір об’єкта розпізнання, світлість фону, контраст об’єкта розрізнення з фоном).

За найменший розмір об’єкта розпізнання приймають ширину риски, тріщини, лінії, що утворює букву чи цифру, товщину нитки, дротинки тощо. Фон - поверхня, що прилягає безпосередньо до об’єкту розпізнання, на якій він розглядається. Фон характеризується коефіцієнтом відбивання ним світла р- Фні,г/Фпа)- При р >0,4 фон вважається світлим, при р- 0,2+0,4 - середнім, при р<0>2 — темним. Контраст об’єкта з фоном характеризується співвідношенням яскравості об’єкта, що розглядається, і фону:

При К>0,5, контраст вважається великим, при К- 0,2+0,5 - середнім, при К < 0,2 - малим.

Завдяки яскравості, фону і контрасту людина і розрізняє, різні предмети. Основне значення у цьому має не освітленість, а світловий потік, відбитий від поверхні, що розглядається, і спрямований в орган зору.

При проектування освітлення попередньо намічають число рядів світильників та їх розташування, враховуючи наступне:

1) відстань між рядами світильників А та між світильниками у ряді X визначають за умови, шо відношення цих відстаней до висоти від робочої поверхні до світильника (висоти підвісу) h не повинне бути більше 1,4 (висоту підвісу звичайно приймають не більшою 4+5 м);

2) світильники з люмінесцентними лампами установлюють рядами, переважно паралельно довшій стороні приміщення або стіні з вікнами;

3) світильники з точковими джерелами світла розташовують рядами у вершинах квадратів, прямокутників або у шаховому порядку;

4) відстань від крайніх рядів до стін приймаються рівною половині відстані між рядами;

5) відстань між крайнім світильником у ряді і стінок) дорівнює половині відстані між світильниками.

Висота підвісу визначається за формулою :

де Н— висота приміщення, м;

Ьрп - висота робочої поверхні (може бути 0,7... 1,2 м залежно від виконуваної роботи);

/їм- звис - відстань від центру світильника до стелі (Лм = 0,1 +1,5 м залежно від висоти приміщення і висоти світильника).Відповідно до джерела світла, системи освітлення, схеми розташування світильників, орієнтації робочої поверхні у просторі вибирають відповідний метод розрахунку: коефіцієнта використання світлового потоку, точковий, питомої потужності тощо.

Метод коефіцієнта використання світлового потоку

При точкових джерелах світла (лампи розжарювання або типу ДРЛ, ДРИ) і системі загального рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь застосовують метод коефіцієнта використання світлового потоку (КВ) за умови, що витримано рекомендовані співвідношення відстані між світильниками X до висоти їх підвісу Н , відхилення не повинно бути більшим 20 %.

Метод КВ можна застосовувати також при трубчастих джерелах світла при додержанні однієї з наступних умов:

а)приміщення освітлюється одним світильником;

б) світильники розташовані рядами, відстань між світильниками у ряді X > 0,5 її;

в) відношення довжини світильника до найкоротшої відстані від нього до розрахункової точки:

Метод КВ можна застосовувати також при трубчастих джерелах світла при додержанні однієї з наступних умов:

а) приміщення освітлюється одним світильником;

б) світильники розташовані рядами, відстань між світильниками у ряді X > 0,5 Ь;

в) відношення довжини світильника до найкоротшої відстані від нього до розрахункової точки:

За методом КВ визначають необхідний світловий потік однієї лампи (лм) за формулою

де ЕІ - нормоване значення освітленості горизонтальної робочої поверхні, лк; •У—площа приміщення, м2.

Рис .5.10. Схема для визначення умов застосування методів розрахунку освітленості

к - коефіцієнт запасу;

г - коефіцієнт нерівномірності освітлення (при розташуванні світильників рядами приймають ІА);

п - коефіцієнт використання світлового потоку;

ЛГ— число світильників;

п - число ламп у світильнику (для світильників з люмінесцентними лампами).

Довідкові дані для розрахунків освітлення тут і далі можна отримати з наведених у додатках таблиць: к — залежно від забрудненості повітря і типу ламп; п — залежно від коефіцієнтів відбивної здатності стелі, стін і робочої поверхні та індексу приміщення (геометричних його розмірів) відповідно даному типу світильників.

Фактичні значення коефіцієнтів відбивної здатності визначити важко, тому рекомендується вживати орієнтовні їх значення .

Індекс приміщення обчислюється за формулою:

де А і В — довжина і ширина приміщення, м. Орієнтовну кількість світильників можна визначити за формулою:

де X і // — орієнтовні відстані відповідно між світильниками в ряді і між суміжними рядами згідно з наведеними виїде рекомендаціями щодо врахування висоти підвісу.

За розрахованим за формулою значенням світлового потоку вибирають за каталогом лампу, номінальний світловий потік (Ф^ якої відрізняється від розрахункового не більше, ніж на +20 — 10%, при більшому відхиленні число світильників корегують і викопують перерахунок.

Якщо спочатку приймають певну лампу з відомим світловим потоком, то використовують наступну формулу, визначаючи кількість світильників #(шт):

Далі визначають кількість рядів та кількість світильників у ряді за умови, щоб відстані між світильниками у ряді та між рядами були приблизно однаковими. За необхідності коригування кількості світильників визначають фактичну освітленість за формулою:

та визначають фактичне відхилення її від нормованого значення, порівнюючи з допустимим:

Точковий метод

При використанні лінійних джерел світла за умови, що метод КВ не підходить, розрахунок загального освітлення виконують точковим методом. Цей метод застосовують також для точкових джерел світла при системі загального локалізованого освітлення чи при освітленні похилих поверхонь і для місцевого освітлення.

За точковим методом визначають висоту підвісу И джерела світла та визначають кут а, під яким знаходиться відносно світильника розрахункова точка, за формулою:

де сі- відстань від перпендикуляра, опущеного із центра світильника на горизонтальну поверхню, до розрахункової точки (див. рисі).

Потім по кривій розподілу світлового потоку світильника з умовною лампою в 1000 лм визначають силу світла у даному напрямку /„, кд.

Умовна горизонтальна освітленість від одного світильника визначається за формулою:

Коли світильників кілька, умовну освітленість від кожного з них підсумовують, при цьому вводять коефіцієнт запасу кІ = 0,9:

де п - кількість світильників.

Розрахункову освітленість визначають за формулою:

Значення умовної освітленості е для різних типів світильників можна визначити за графіками просторових ізолюкс у реальних координатах сі- И.

При точкових джерелах світла і системі загального локалізованого освітлення, а також при загальному рівномірному освітленні похилих поверхонь, для знаходження потрібного світлового потоку лампи застосовують метод просторових ізолюкс, використовуючи формулу:

або метод лінійних ізолюкс (якщо ряди невеликої протяжності і відношення

1Р:И <3):

де Е„- нормована освітленість, лк;

к - коефіцієнт запасу, що враховує запиленість приміщення та старіння ламп;

і - коефіцієнт, що враховує збільшення освітленості внаслідок багаторазового

відбиття під різних поверхонь у приміщенні і впливу віддалених світильників; у більшості випадків можна прийняти рівним 1,1-М,2, а для похилих поверхонь з великими значеннями коефіцієнтів відбивної здатності стелі і стін— 1,5+1,8; е - умовна освітленість у реальних координатах, лк;

є - відносна освітленість з розрахунковій точці від тих напіврядів, які утворюють освітленість не менше 5 % під найближчого, лк; визначається за графіками лінійних ізолюкс, побудованих у відносних координатах р’- Р, або розрахунком;

ці - коефіцієнт переходу від горизонтальної освітленості, яка утворюється тим світильником у розрахунковій точці, до освітленості похилої площини.

Коефіцієнт ці для похилих поверхонь (див. рис. 3) визначають за формулою:

де в - кут нахилу робочої поверхні (для горизонтальних поверхонь

р - відстань від точки проекції світильника па горизонтальну площину, що проходить через розрахункову точку, до розрахункової точки;

Аг- відстань від світильника до тієї ж площини.

Рис 5.11. Схема до визначення коефіцієнта φ

При рядах великої протяжності И замінюють на к При використанні світильників, для яких графіки лінійних ізолюкс відсутні, відносну освітленість визначають за формулою:

я&/(р’> і’) - допоміжна функція, значення якої визначається у залежності від значення відносних координатр’ = р/И і /-

1/И(р- відстань по горизонталі між розрахунковою точкою і рядом світильників, м; /—довжина напівряду, м);

Іа - сила світла в напрямку до розрахункової точки, кд; значення Іа находять для відповідних значень а і умовної групи світильника (кут а визначають також за таблицею для різних значень р.

За розрахованим значенням світлового потоку вибирають відповідну лампу.

При трубчастих джерелах світла (люмінесцентних лампах) і рядах великої довжини (Ір: И > 3) кількість потрібних світильників визначають за формулою (метод світлової лінії):

де - довжина ряду, м;

я - число ламп у світильнику,

Фя — світловий потік вибраної лампи, лм;

При рядах невеликої довжини И у формулі замінюють на п2.

Приклади розрахунку загального штучного освітлення

Приклад 1. Розрахувати загальне рівномірне освітлення виробничого приміщення за наступними даними: розміри приміщення - 8 х 6 х 3,5 м, нормована освітленість 300 лк .,напруга освітлювальної мережі 220 В; світильники з люмінесцентними лампами НОДЛ з коефіцієнтом використання світлового потоку т)=49%; лампи ЛТБ— 80 р; коефіцієнти відбивної здатності стелі, стін, робочої поверхні відповідно 0,7, 0,5, 0,3; коефіцієнт запасу к = 1,75; коефіцієнт нерівномірності освітлення і — 1,1. Виконувані зорові роботи відносяться до III розряду, підрозряду „в". Висота робочої поверхні крл= 0,8 м, висота звису Нм =0,1 м.

Приклад 2. Розрахувати штучне освітлення для приміщення з розмірами: А = ЗО м, В - 10 м, Н — 4,6 м; напруга освітлювальної мережі 220 В; світильники з люмінесцентними лампами ЛПО 02- 4х20/Н- 01; лампи ЛБ- 20; коефіцієнти відбивної здатності стелі, стін, робочої поверхні відповідно 0,7, 0,5, 0,3; коефіцієнт запасу к = 1,3; коефіцієнт нерівномірності освітлення г = 1,1. Виконувані зорові роботи відносяться до ПІ розряду, підрозряду „в". Висота робочої поверхні Нр„ = 0,8 м, висота звису Иж =0,1 м.

Приклад 3. Розрахувати загальне рівномірне освітлення виробничого приміщення лампами розжарювання на напругу 220 В. Характеристика зорових робіт: найменший розмір об’єкта розпізнання 0,4 мм, контраст середній, фон середній. Світильники типу "НСП- 17". Коефіцієнт запасу *= 1,3, коефіцієнт нерівномірності г = 1ДЛП Коефіцієнти відбивної здатності стелі, стін і робочої поверхні 0,7,0,5, 0,1. Розміри приміщення (м) А • В • Я = 50 • 20 • 6 . Висота робочої поверхні крп = 0,9 м, центр світильників розташувати на відстані 1,0 м від стелі.

Приклад 4. Визначити потрібну потужність лампи типу „ДРИ" для загального локалізованого освітлення світильниками "ГСП — 18" відділку бракування литва комплексно механізованого цеху. Світильники розташувати у кутах квадрату зі стороною а = 8 м, висота підвісу над робочою поверхнею Ь = 6 м, коефіцієнт запасу освітлювальної установки к = 1,3, впливом інших віддалених світильників знехтувати. Найменший розмір об’єктів розрізнення 0,6 мм, контраст малий, фон середній.

Приклад 5. Розрахувати місцеве освітлення для монтажних столів, де виконуються роботи з деталями, що мають найменший розмір розрізнення 0.4 мм при фоні середньої світлості і малому контрасті об’єкту розрізнення з фоном. Світильники для місцевого освітлення МЛ- 2x80 з двома люмінесцентними лампами ЛДЦ- 80. Висота розташування світильників над столами И = 1 м; відстань між розрахунковою точкою, що знаходиться в площині, яка проходить через середину світильника, і проекцією світильника на робочу поверхню р- 0,7 м. Прийняти: коефіцієнт запасу Аг= 1,3; коефіцієнт и.= 1.

Приклад 6. Спроектувати місцеве освітлення для виконання зорових робіт ГУ розряду, підрозряду „г". Світильники для місцевого освітлення типу НКС з лампами розжарювання на напругу 36 В. Висота розташування світильників над робочою поверхнею И =0,7 м, відстань між світильником і розрахунковою точкою по горизонталі </ = 0,5 м. Коефіцієнт запасу к = 1,2, коефіцієнт = 1,1.

Як проводиться перевірочний розрахунок загального освітлення?

Спочатку роблять креслення в масштабі плану і розрізу приміщення, на яких умовними позначками зображують світильники (ряди світильників), розрахункові точки на робочій поверхні, проставляють необхідні розміри.

За довідковими таблицями визначають характеристики ламп і світильників, а на основі "ДБНВ 2.5.-28-2006 "Природне та штучне освітлення"." " вибирають норму освітленості робочих місць за характером зорових робіт.

Залежно від типу джерела світла, системи освітлення, схеми розташування світильників, орієнтації робочої поверхні у просторі вибирають метод розрахунку.

При точкових та прирівняних до них джерелах світла і системі загального рівномірного освітлення застосовують метод коефіцієнта використання світлового потоку, користуючись формулою:

де Ер - розрахункова освітленість робочої поверхні, лк; ЛГ— кількість світильників у приміщенні; п - кількість ламп у світильнику; Фп - світловий потік лампи, лм; т) - коефіцієнт використання світлового потоку; 5 - площа приміщення, м ; к - коефіцієнт запасу; г - коефіцієнт нерівномірності освітлення.

При точкових джерелах світла і системі загального локалізованого освітлення горизонтальних робочих поверхонь, а також рівномірного освітлення похилих або вертикальних.

де /я — кількість світильників, що утворюють освітленість, яка не менше 5% від максимальної;

При трубчастих джерелах світла і системі загального рівномірного освітлення метод коефіцієнта використання ) можна застосовувати за умов: ^ один світильник у приміщенні;

У світильники розташовані рядами з відстанню у ряді між ними Х>0,5И;

У відношення довжини світильника до найкоротшої відстані між ним і розрахунковою точкою Іс: г<0,2. При недотриманні вказаних умов, а також у випадку довільно орієнтованих поверхонь для будь— якої системи освітлення використовують залежність:

де ір - довжина ряду (світлової лінії), м; якщо Ір: И < 3, тоді замість // беруть /г.

Якщо розрахована за перевірочним розрахунком освітленість менше нормованої, тоді необхідна реконструкція системи освітлення з виконанням проектувального розрахунку.

Приклад 7. Перевірити достатність загальної освітленості в приміщенні, що має довжину 10 м, ширину 6 м, висоту 3,6 м, і в якому установлено 10 стельових дволампових світильників серії ЛПО- 01 з лампами ЛД- 40. Характеристика зорових робіт: найменший розмір об’єкту розрізнення — 0,4 мм, фон - світлий, контраст - великий. Висота робочої поверхні 0,8 м. Стіни і стеля —побілені, робоча поверхня середньої світності. Світильники розташовані рядами, перпендикулярними довшій стороні приміщення, по два у кожному ряді.

Приклад 8. Виконати перевірочний розрахунок загальної освітленості у приміщенні розмірами у метрах: А х В х Н = 18x9x3,6. де встановлено 21 світильник серії ЛПО 02- 2х40/П2 (група 10) з лампами ЛБ- 40. Світильники розташовані у три ряди, паралельно довшій стороні приміщення. Відстань між рядами світильників становить 2 р = 3 м, між світильниками у ряді Я. = 1,7 м. Висота робочої поверхні Ир =0,8м, висота звису Иж = 0,1 м, висота підвісу А = 2,7 м. Виконуються зорові роботи найвищої точності з найменшим розміром об’єкта розрізнення — менше 0,15 мм на світлому фоні

3 середнім контрастом між об’єктом і фоном.

Прийняти коефіцієнт запасу к= 1,3.