Реферат: Освещение

ОСНОВНЫЕПОЛОЖЕНИЯ

1.Физиологическое значение освещения.

Зрительныйанализатор человека (глаза) воспринимает электромагнитные излучения в диапазонедлин волн l  0,38 – 0,76 мкм как видимый свет.  Кванты света,обладая большой энергией, влияют на структуру и метаболизм клеток и тканейживых организмов: стимулируют дыхание, кровообращение, деятельность железвнутренней секреции и процессы роста, синтез витамина D и некоторыхгормонов (серотонина – «гормона радости»), усвоение кальция, фосфора и другихминеральных элементов. Наибольшая чувствительность зрения проявляется вжелто–зеленой части спектра (l 0,55–0,58 мкм); длинные красныелучи (l 0,76 мкм) возбуждают нервную систему; более короткиесиние, зеленые лучи действуют успокаивающе. Достаточное освещение обеспечиваетбезопасность, высокое качество и производительность труда, которая возрастаетна 15–18%. При неблагоприятных условиях видения (недостаточной или значительноизменяющейся освещенности и т.п.) глаза человека приспосабливаются благодаря особым  свойствам  аккомодации и адаптации.

Аккомодация– способностьглаза приспосабливаться к ясному видению предметов, находящихся от него наразных расстояниях. Адаптация –способность глаза изменятьчувствительность при изменении условий освещения.

Излишнеяркий источник света вызывает ослепление (в первый момент человек практическине видит).В зависимости от разности яркостей излучения процесс  адаптациизначительно замедляется (до нескольких минут). Ослепление, особенносистематическое (при сварочных работах), вызывает раздражение и резь в глазах,головные боли, травмирует орган зрения и нервную систему.

Рациональноеосвещение должно соответствовать гигиеническим (иметь благоприятный спектральныйсостав, обеспечивать достаточную освещенность, равномерность, отсутствиеслепимости) и экономическим требованиям.

2. Характеристикиосвещения и световой среды.

Освещение (естественное,искусственное и совмещенное) и формируемую им световую среду характеризуютследующие основные показатели.

Световой поток Ф, люмен (лм)–часть потока световой энергии, которую воспринимает и оценивает органзрения человека. Полный световой поток характеризует излучение,распространяемое от источника по всем направлениям. Для практических целейважнее оценить поток, идущий в определенном направлении или падающий наконкретную поверхность (площадь).

Силасвета />J, кандела(кд) – величинапространственной плотности светового потока (т. к. источник света можетизлучать энергию в разных направлениях неравномерно).

ОсвещенностьЕ, люкс (лк)– отношение падающего на поверхность световогопотока Фпад (лм) к величине площади этой поверхности S (м²).Освещенность поверхности не зависит от ее световых свойств.

Е=/> лк                                                            (1)

Коэффициентотражения r, % – характеризует способностьповерхности отражать падающий на нее световой поток; определяется как отношениеотраженного светового потока Фотр к падающему потоку Фпад;r зависит от цвета

ифактуры поверхности и может изменяться вшироких пределах от 0,02 до 0,95 (т.е. от 2 до 95 %). Световые свойстваповерхностей характеризуют  коэффициенты отражения – r,  пропускания ¾ t, поглощения ¾ а, при этом во всех случаях r+ t+а=1. Данные коэффициенты – это часть светового потока,которую, соответственно, поверхность отражает, пропускает или поглощает. Солнцеи искусственные источники света – первичные источники светового потока,генераторы излучений. Поверхности объектов, от которых свет отражается –вторичные источники света.

Яркостьповерхности L, кд/м² – отношение силысвета (J кд), излучаемого поверхностью, к площади (S, м²)  этойповерхности. Величина яркости объекта тем больше, чем больше коэффициентотражения r и падающий на поверхность световойпоток Ф. Избыточная яркость обычно связана не со слишком большойосвещенностью Е, а с очень высокой отражательной способностьюповерхности (например, зеркальным отражением). При этом может возникать явлениеослепленности. Если объект и поверхность (фон), на которой располагаетсяобъект, имеют близкую по величине яркость, то интенсивность восприятия световыхпотоков, поступающих от фона и объекта, одинакова (или различается слабо).Соответственно, зрительный анализатор не различает объект на данном фоне.

Фон – поверхность, прилегающаянепосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фонсчитается: – светлым – при коэффициенте отражения поверхности более0,4 (r > 40%); – средним – при r от 0,2 до 0,4 (r = 20 – 40%); – темным –при r менее 0,2 (r < 20%). Чтобыобъект был хорошо виден, яркости объекта и фона должны различаться,контрастировать.

Контрастобъекта различения с фоном К – определяется отношением разности междуяркостью объекта (Lо, кд/м²) и фона   (Lф, кд/м²) кяркости фона.

Контрастобъекта различения с фоном считается большим – при К более 0,5(объект и фон сильно отличаются по яркости);  средним – при К от0,2 до 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости);  малым –при К  менее 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).

Объектразличения – рассматриваемый объект, отдельная его часть или дефект,которые требуется различать в процессе работы. Размер объекта различения – минимальныйразмер наблюдаемого объекта (его части или дефекта) определяетхарактеристику работы и ееразряд. Например, при размере объектаменее 0,15 мм работе присваивают разряд наивысшей точности (I разряд); приразмере 0,15 – 0,3 мм – разряд очень высокой точности (II разряд); приразмере 0,3 – 0,5 мм – разряд высокой точности (III разряд) и т.д.(см. табл.11). Чем меньше размер объекта различения (выше разрядработы) и меньше контраст объекта различения с фоном, на котором выполняетсяработа, тем больше требуется освещенность Е (лк) рабочих мест, и наоборот.

Наименьшиеразмеры объекта различения и соответствующие им разряды зрительной работыустанавливают при расположении объектов различения на расстоянии не более 0,5 м  от глаз работающего.

Коэффициент пульсацииосвещенности Кп, % – критерий оценки колебаний освещенности в результате измененияво времени светового потока ламп при питании их переменным током. Кпдля газоразрядных ламп составляет 25 – 65%; ламп накаливания – менее7%; галогенных ламп – около 1%.

Показательослепленности  Р – критерий оценки слепящего действия источникасвета.

Световую среду формируют Солнце исветовые установки.

Различают три видапроизводственного освещения: естественное, искусственное и совмещенное.

3.1.Естественное освещение.

Естественнымназываютосвещение помещений светом неба  (прямым или отраженным), проникающим черезсветовые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Является обязательным дляпроизводственных помещений с постоянным пребыванием людей (исключение –помещения, предназначенные (в установленном порядке) для определенных видовработ, и помещения, размещение которых разрешено в подвальных и цокольныхэтажах зданий и сооружений – транспортные туннели, электрощитовые,вентиляционные камеры, светокопировальные и фотомастерские, проходы, переходы ит.д.). Интенсивность естественного освещения помещений зависит от временисуток и года, атмосферных явлений, ориентировки зданий С – Ю,В – 3,  высоты, расстояния и окраски соседних зданий, величины иформы окон, внутренней отделки (окраски) и глубины помещений и т.п.

_______________________________________________

1  Все таблицы по СНиП 23 – 05 –95  см. в «Приложеии».

Наиболее благоприятное освещениедостигается при ориентации зданий на южную половину горизонта, при расстоянияхмежду зданиями не менее высоты здания, при окраске их в светлые тона, приустройстве комнат глубиной, не превышающей удвоенного расстояния от верхнегокрая окна до пола.

При устройстве легкихметаллических переплетов световых проёмов теряется 5 – 10%естественного света; при деревянных переплетах эти потери возрастают до 35 – 40%.Обыкновенные оконные стекла поглощают 8 – 15% дневного света, в томчисле биологически активные УФ лучи. Зимнее двойное застекление поглощает до25% света. Загрязнение оконных стекол повышает потери световых лучей до 50%.Тюлевые занавески поглощают еще до 20–30% света.

Светлая окраска стен и потолкаусиливает освещенность помещений, т.к. свет, падая на светлые поверхности,многократно отражается.

Конструктивные системы естественногоосвещения: боковое – световыепроемы расположены в стенах;  верхнее – прозрачные перекрытия исветовые фонари на крыше; комбинированное – наличие световыхпроемов в стенах и перекрытиях одновременно.

3.2.Совмещённое освещение

Совмещеннымназываютосвещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняютискусственным. Для выполнения работ I–III разрядов, т.е.наивысшей, очень высокой и высокой точности, в основном применяют совмещенноеосвещение в связи с недостаточностью естественного освещения.

3.3. Искусственное освещение.

Искусственное освещение выполняют электрическими источниками света. Функциональныевиды искусственного освещения:  рабочее ¾ обязательное для всех производственных процессов; аварийное¾ для продолжения работы при отключении рабочегоосвещения в случаях аварии.эвакуационное¾ дляэвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего  освещения;освещенность основных проходов и запасных выходов должна быть не менее 0,5 лкна уровне пола и не менее 0,2 лк на открытых территориях; охранное(«темное освещение») ¾ выполняют вдоль границ охраняемых территорий;  сигнальное –для фиксации границ опасных зон, указывает безопасный путь эвакуации.

Конструктивные системыискусственного освещения: общее–источники света распределены равномерно безучета расположения рабочих мест; общеелокализованное ¾ для увеличенияосвещения посредством размещения ламп ближе к рабочим поверхностям;  местное¾ для освещения рабочего места (настольная лампа); применениеодного местного освещения внутри производственных зданий запрещено, т.к.образуются резкие тени, зрение утомляется, создается опасность травматизма; комбинированное – включает  общее и местное освещение (длявыполнения зрительных работ высокой точности комбинированное освещениеобязательно – см. табл. 1).

4. Измерение и нормированиепроизводственного освещения.

Нормирование – установление пределов безопасного(для организма) изменения значений и свойств воздействующих факторов.

Нормирование естественного иискусственного освещения выполняют с учетом требований гигиены труда и техникибезопасности  при минимальных затратах электроэнергии и других ресурсов, атакже трудовых затрат на монтаж и эксплуатацию осветительных установок.

Оценку и нормированиеестественного и искусственного освещения производят с учетом характеразрительной работы (определяется наименьшим размером объекта различения).

Для гигиенической оценкиосвещенияприменяют основной абсолютный показатель – освещенность Е, лк(и некоторые вспомогательные показатели: яркость, ослепленность,  коэффициентпульсации) и относительный показатель – коэффициент естественнойосвещенности КЕО, %.

Коэффициент естественнойосвещенности КЕО –выраженное в процентах отношение освещенности некоторой точки заданной плоскости внутрипомещения к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности,создаваемой светом полностью открытого небосвода.

КЕО=/>                                               (2)

гдеЕвн – освещенность в заданной точкепомещения, лк; Ен – освещенность наружной точки, лк.

КЕО показывает, какая доляестественного освещенияпопадает в данную точку помещения. Величина КЕО не зависит от временисуток, года, погодных условий, но определяется величиной и расположениемсветовых проемов, прозрачностью (и чистотой) оконных стекол, окраской стен помещенияи т.п. Чем дальше рабочая  поверхность расположена от световых проемов, темменьше значение КЕО на этой поверхности. Нормированные величины КЕО определяются разрядом зрительной работы: чем выше разряд, тем выше требуемое значение КЕО.

В небольших помещениях приодностороннем боковом естественном освещении  нормируют минимальное значение КЕО (емин.)в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерногоразреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1м от стены, наиболееудаленной от световых проемов; при двустороннем боковом  естественномосвещении – в точке посередине помещения.

Рабочая поверхность – поверхность, на которойпроизводят работу и нормируют или измеряют освещенность.

Характерный разрез помещения – поперечный разрез посерединепомещения,  плоскость которого перпендикулярна плоскости остекления световых проемов(при боковом освещении) или к продольной оси пролетов помещения. В характерныйразрез помещения должны попадать участки с наибольшим  количеством рабочих мест, а также точки рабочей зоны, наиболее удаленные от световых проемов.

При верхнем или комбинированноместественном освещении  нормируют среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечениивертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочейповерхности (или пола). Первую и последнюю точки принимают на расстоянии 1м отповерхности стен (перегородок) или осей колонн.

В производственных помещениях созрительной работой I – III разрядов необходимо выполнять совмещенноеосвещение.

Нормированные значения КЕО ( еN) для зданий, расположенных вразличных районах, определяют по формуле:

/>                                          (3)

гдеN– номер группы обеспеченностиестественным светом по табл. 2 и 3;

eH – значение КЕО(административныхрайонов) по табл. 3;

mN – коэффициент светового климата.

 Полученные по формуле (3) значенияeN округляют до десятых долей.

В таблице 1 приведены значения eH (для светового пояса группы 1административных районов России), необходимые для проектирования системестественного, искусственного и совмещенного освещения, а также сочетаниянормируемых величин показателя ослепленности и коэффициентов  пульсации.

 Значения коэффициентов световогоклимата и группы административных районов по ресурсам светового климата см. втабл. 2 – 3 (Ростов и Ростовская область относятся к группе № 5).

Характеристики светового климатаучитывают световой поток, проникающий через светопроемы в помещение в течениегода благодаря солнечному свету, архитектурно-конструктивному решению иориентации световых проемов по сторонам горизонта.

Контроль освещенности насоответствие требованиям СНиП 23–05–95 /1/ выполняют с помощью люксметра (см.ниже, рис. 1).

 Оценку естественной освещенностипомещений проводят по показателю КЕО (%); с этой целью помещение полностьюосвобождают от мебели и других световых экранов (портьер, занавесок и т.п.),тщательно моют окна. Освещенность Е (лк) в нормируемых точках определяютлюксметром. КЕО (%) рассчитывают по формуле 2. Полученное значение КЕОсравнивают с нормированным, которое определяют по табл. 1 – 3 с учетом формулы3.

Необходимо помнить: длявыполнения работ I – III разрядов обязательно  применяют совмещенное освещение в связи с  недостаточностью естественного освещения (см.табл. 1).

Оценку совмещенного освещенияпомещений и рабочих поверхностей производят по показателю КЕО (%). ОсвещенностьЕ (лк) рабочих поверхностей определяют люксметром. КЕО рассчитывают по формуле2. Полученные значения КЕО сравнивают с нормативными по табл. 1.

Оценку искусственного освещения помещений и рабочих поверхностейвыполняют по показателю освещенности (Е, лк), измеряемой люксметром. Полученныезначения Е сравнивают с нормативными по табл. 1.

Фотоэлектрическийлюксметр (рис. 1)предназначен для измерения освещенности (лк). Принцип действия прибора основанна явлении фотоэлектрического эффекта. При освещении селенового фотоэлемента(по спектральным характеристикам близкого к чувствительности глаза человека) взамкнутой цепи, состоящей из фотоэлемента и измерителя, возникает ток,пропорциональный падающему световому потоку. Прибор оснащён затеняющимисветофильтрами, расширяющими диапазон измерений освещённости от 5 до 50000 лк иболее.

/>

Погрешностьлюксметра имеет максимальную величину в начале шкалы, поэтому для большейточности измерения при малых отклонениях стрелки амперметра необходимо перейтина меньший предел измерения.

5.Характеристики искусственных (электрических) источников света.

Электрическоеосвещение при недостаточном естественном освещении и в темное время сутоквыполняют с помощью ламп накаливания (ЛН) и газоразрядных ламп (ГЛ).

Накачество освещения влияют: световой поток лампы; тип и светсветильника; цвет окраски помещения и оборудования;  их состояние(свежесть окраски, запыленность).

Основныехарактеристики ламп: номинальное напряжение, электрическая мощность, световойпоток, световая отдача (КПД), срок службы.

Лампынакаливания.

Влампах накаливания используют способность нагретого до высокой температуры телаизлучать свет: электрический ток, проходя через тонкую нить тугоплавкогометалла (вольфрама), раскаляет ее, благодаря чему она начинает ярко светиться.Вольфрамовую нить для повышения температуры и уменьшения распыления помещают встеклянную колбу, наполненную при изготовлении инертным газом (аргоном,ксеноном, криптоном и их смесями).

Достоинстваламп накаливания: 1 — просты в изготовлении и эксплуатации;  2 — работают в широком диапазоне температур и атмосферного давления при любомположении в пространстве; 3 — в спектре света отсутствуетультрафиолетовое излучение; 4 -  материалы, из которых они изготовлены,экологически безопасны.

Недостаткиламп накаливания: 1 — при создании высокого уровня освещенностивозможен перегрев помещения; 2 — относительно небольшой срок службы(около 1000 часов); 3 —  повышенная чувствительность к колебаниямнапряжения в сети; 4 —  неблагоприятный спектральный состав спреобладанием желтых и красных лучей, что значительно отличается от спектрасолнечного света; 5 —  низкая светоотдача – 7–20 лм/Вт (светоотдачалампы – это отношение светового потока лампы к ее электрическоймощности);  6 — большая яркость (чтобы предотвратить прямоепопадание света в глаза и вредное воздействие большой яркости на зрение, нитьнакаливания лампы необходимо закрывать);     7 — не даютравномерного распределения светового потока (при применении открытых ламп почтиполовина светового потока не используется для освещения рабочих поверхностей,поэтому лампы накаливания устанавливают в осветительной арматуре).

 Газоразрядныелампы.

Вгазоразрядных лампах видимое излучение возникает в результате электрическогоразряда в атмосфере инертных газов или паров металлов, которыми заполняетсяколба лампы. Газоразрядные лампы называют люминесцентными, т.к. изнутри колбыпокрыты люминофором, который под действием ультрафиолетового излученияэлектрического разряда светится; таким образом люминофор преобразует невидимоеУФ– излучение в видимый свет.

Газоразрядныелюминесцентные лампы:

1)низкого давления – с разным распределением светового потока по спектрулампы: ЛБ – белого света (наиболее экономичные); ЛТБ – теплогобелого света; ЛХБ – холодного белого света; ЛД – дневногосвета; ЛДЦ – с улучшенной цветопередачей; ЛЕ – близкие по спектру ксолнечному свету;

2)высокого давления: ДРЛ – дуговые ртутные лампы с исправленнойцветностью; ДКсТ – ксеноновые, основанные на излучении дугового разряда втяжелых инертных газах; ДHаТ – натриевые высокогодавления; ДРИ – металлогалогеновые с добавкой йодидов металлов (применяютдля освещения помещений большой высоты и площади).

Дляпроизводственных помещений машиностроительных предприятий (где работа несвязана с различением цветов) и наружного освещения применяют лампы ДРЛ.

Газоразрядныелампы по сравнению с лампами накаливания имеют преимущества:1 —  высокаясветоотдача, в несколько раз большая, чем у ламп накаливания; 2 —  весьма продолжительный срок службы – 8000– 14000 часов;     3 — благоприятный и разнообразный спектральный состав (подбирая сочетаниеинертных газов, паров металла, заполняющих колбы ламп, и люминофоров, можнополучить свет практически любого спектрального диапазона – красный, желтый,зеленый, в том числе близкий к спектру солнечного освещения — «дневнойсвет»);  4 — лампы высокого давления (в отличие от ламп низкогодавления), например ДРЛ, ДHаТ и др. отлично работают в оченьшироком диапазоне температур окружающего воздуха – от  минус 60 до плюс  400С.

Недостаткигазоразрядных ламп:1 —  относительно сложная схема включения инеобходимость применения специальных пусковых приспособлений; 2 — могутсоздавать опасный стробоскопический эффект – явление искажениязрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов вмелькающем свете, возникающее при совпадении во времени кратности частотныххарактеристик движений объекта и изменения светового потока (движущиесяпредметы кажутся неподвижными, вместо одного предмета видны изображениянескольких; в результате возрастает опасность травматизма);3ртутьсодержащие газоразрядные лампы по окончании срока эксплуатации подлежатспециальному складированию (переработке) в целях обеспечения безопасностичеловека и окружающей среды.

Светильники.

Светильники–это комплект лампы (источника света)  и осветительной арматуры.

Основныеназначения светильников: перераспределение светового потока источниковсвета в требуемых для осветительных установок направлениях; защита ламп,оптических элементов и электрических аппаратов светильников от воздействияокружающей среды.

Светильникиклассифицируют: по назначению – для общего и местногоосвещения; по  конструктивному исполнению – открытые, закрытые,защищенные, пыле –  и  влагонепроницаемые, взрывозащищенные и т.п.;по распределению светового потока – прямого, рассеянного или отраженногосвета. Выбор светильника осуществляют с учетом особенностей помещения.

6.Расчеты искусственного  освещения

Расчетысистем общего равномерного и комбинированного освещения проводят методами коэффициентаиспользования светового потока, удельной мощности, точечным, световой линии.

 В вычислительных центрах(ВЦ), как правило, применяютодностороннее боковое естественное освещение. Светопроемы с целью уменьше­ниясолнечной инсоляции устраивают с северной, северо­восточной или северо-западнойориентацией. Если экран дисплея обращен к оконному проему, необходимыспециальные экранирующие устройства: окна снабжают светорассеивающими што­рами,регулируемыми жалюзи и т. п.

Дляискусственного освещения помещений ВЦ применяют люминесцентные лампы ЛБ (белогосвета) и ЛТБ (тепло-белого света) мощностью 20, 40 или 80 Вт. Для исключениязасветки экранов дисплеев прямыми световыми потоками светильники общегоосвещения располагают сбоку от рабочего места, параллельно линии зренияоператора и стене с окнами. Такое размещение светильников позволяет производитьих последовательное включение в зави­симости от величины естественнойосвещенности и исключает раздражение глаз чередующимися полосами света и тени,возникающее при поперечном расположении светильников.

Дляобеспечения оптимальных условий зрительной работы операторов дисплейныхустройств необходима определенная цветовая отделка с учетом светорассеивающих иотражающих свойств покрытий помещений, корпусов оборудования и мебели.

Рекомендуемаяосвещенность для работы с экраном дисплея составляет 200 лк. При работе сэкраном в сочетании с работой над документами — 400 лк. Рекомендуемые яркости вполе зре­ния операторов должны лежать в пределах  1:5—-1:10.

Литература.

1. СНиП 23–05–95. Строительные нормы и правила РФ. Естественное иискусственное освещение. М.: Информрекламиздат, 1995.

2. Девисилов В.А. Освещение и здоровье человека //Безопасность жизнедеятельности/ –  М.: ООО «Издательство «Новые технологии», 2003. – №7. Приложение, с.12–13.

3. Безопасность технологических процессов. Справочник / С.В.Белов, В.С.Бринза, Б.С.Векшин и др. М.: Машиностроение, 1985. – с. 402–406.

4. Охрана труда в вычислительных центрах/Ю. Г. Сибаров и др. – М.:Машиностроение, 1990. – 192 с.: ил.

5.Справочная книга по светотехнике /Под ред. Ю.Б. Айзенберга. М.:Энергоатомиздат, 1995.