Производственное освещение и его виды
Введение
Освещение является одним из важнейших производственных условий работы. Через зрительный аппарат человек получает порядка 90 % информации. От освещения зависит утомление работающего, производительность труда, его безопасность. Достаточное освещение действует тонизирующе, улучшает протекание основных процессов высшей нервной деятельности, стимулирует обменные и иммунобиологические процессы, оказывает влияние на суточный ритм физиологических функций организма человека. Практика показывает, что только за счет улучшения освещения на рабочих местах достигался прирост производительности труда от 1,5 до 15 %. Зрительный аппарат человека воспринимает широкий диапазон видимых излучений от 380 до 770 нм, т.е. от ультрафиолетовых до инфракрасных излучений.
Виды производственного освещения
Существуют следующие виды производственного освещения:
естественное,
искусственное,
совмещенное.
Естественное освещение - освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.
Естественное освещение подразделяется на:
• боковое - естественное освещение помещения через световые проемы в наружных стенах;
верхнее - естественное освещение помещения через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания;
комбинированное (верхнее и боковое) - сочетание верхнего и бокового естественного освещения.
Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило естественное освещение.
Без естественного освещения допускается проектировать помещения, которые определены соответствующими главами Строительных Норм и Правил.
Процесс проектирования естественного освещения производственных помещений осложняется рядом обстоятельств, присущих естественному источнику света. К ним относится, прежде всего, непостоянство естественного света. На естественное освещение производственных помещений оказывают влияние эксплуатационные условия, характер застекления светопроёмов, загрязнение стекол и др.
Искусственное освещение - освещение помещения только источниками искусственного света.
Искусственное освещение подразделяется на следующие виды:
1.рабочее — освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий;
2.аварийное - разделяется на освещение безопасности и эвакуационное освещение;
3.охранное - освещение в нерабочее время;
4.дежурное - освещение в нерабочее время.
Искусственное освещение может быть двух систем:
общее освещение - освещение, при котором светильники размещают в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение):
комбинированное освещение - освещение, при котором к общему освещению добавляется местное; местное освещение - освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение одного местного освещения производственных рабочих мест не допускается.
Искусственное рабочее освещение предназначено для создания необходимых условий работы и нормальной эксплуатации зданий и территорий. Рабочее освещение следует предусматривать для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.
Совмещенное освещение - освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.
Совмещенное освещение производственных зданий следует предусматривать:
- для производственных помещений, в которых выполняются работы I - III разрядов;
- для производственных и других помещений в случаях, когда по условиям технологии, организации производства или климата в месте строительства требуются объемно-планировочные решения, которые не позволяют обеспечить нормированное значение КЕО (многоэтажные здания большой ширины, одноэтажные многопролетные здания с пролетами большой ширины и т.п., а также в случаях, когда технико-экономическая целесообразность совмещенного освещения по сравнению с естественным подтверждена соответствующими расчетами.
В соответствии со "Строительными нормами и правилами" СНиП 23-05-95 освещение должно обеспечить: санитарные нормы освещенности на рабочих местах, равномерную яркость в поле зрения, отсутствие резких теней и блескости, постоянство освещенности по времени и правильность направления светового потока.
Краткая характеристика помещения
Ведётся расчёт освещения места рабочего в цехе по производству медицинского оборудования. Помещение цеха относится к I группе по задачам зрительной работы (ЗР), при выполнении которых не требуется использование оптических приборов (рис. 1). При этом объект различения может находиться как близко, так и далеко от глаз.
Выбор значений нормируемых параметров осуществляется в соответствии со СНиП 23 – 05 – 95 «Естественное и искусственное освещение».
Рис.1 ЗР без использования оптических приборов
Цех по производству медицинского оборудования находится в Москве, а значит находится в III климатическом районе, вне зоны с устойчивым снежным покровом.
Затенение окна противостоящими зданиями и другими объектами отсутствует.
Окраска стен цеха средних тонов.
Расчет естественного освещения
Световой поток, падающий в расчетную точку производственного помещения, складывается из прямого диффузионного света части небосвода, видимого через световые проемы, и света, отраженного от внутренней поверхности помещения и от противостоящих зданий.
Расчет коэффициента естественной освещенности (к.е.о.) осуществляется из следующих выражений:
1) при боковом освещении
(1)
2) при верхнем освещении (через зенитные фонари)
(2)
3) при верхнем и боковом
екр = ебр + евр , (3)
где гб - геометрический к.е.о. в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба, определяемый по графикам I и II
q - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба;
зд - геометрический к.е.о. в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от противостоящих зданий,
R - коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания;
r1 - коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещений и подстилающего слоя, прилегающего к зданию,
0 - общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле:
0 = 1 . 2 . 3 . 4 . 5
где 1 - коэффициент светопропускания материала,
2 - коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема,
3 - коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении 3 = 1),
4 - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах,
5 - коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке под фонарями, принимаемый равным 0,9,
К3 - коэффициент запаса,
в - геометрический к.е.о. в расчетной точке при верхнем освещении,
ср -среднее значение геометрического к.е.о. при верхнем освещении на линии пересечения условной рабочей поверхности и плоскости характерного вертикального разреза помещения, определяемое из отношения:
ср = 1/N . (в1 + в2+ в3+...+ вN)
где N - количество расчетных точек;
в1, в2, в3, вN - геометрический к.е.о. (ср) расчетных точках.
Среднее значение к.е.о. еср при верхнем или верхнем и боковом освещении, определяется по выражению:
еср = 1/N1-1 . (e1/2 + е2+ е3 + ... + еN1-1 + еN1/2) (4)
N1 - количество точек, в которых определяется к.е.о.;
е1, e2, ... еN1 - значения к.е.о. при верхнем или верхнем и боковом освещении в точках характерного разреза помещения, определяемые по формулам (2) и (3).
Расчетные значения к.е.о., полученные по формулам (1), (2), (3) и (4) следует округлять до десятых долей. Допускается отклонение расчетного значения к.е.о. ер от нормированного к.е.о. ен на ± 10 %.
м2
Находим высоту световых проемов: = 2,29 м
При верхнем освещении:
Sф =
SП = 3800м2
Для производственных помещений, в которых выполняется работа средней точности нормируемое значение к.е.о. при верхнем естественном освещении
еН = 4%
Для цехов с воздушной средой, содержащей в рабочей зоне от 1 до 5 мг/м3 пыли, дыма и копоти при естественном освещении и горизонтальном расположении светопропускающего материала коэффициент запаса КЗ = 1,4. Находим световую характеристику светового проема ф, выбираем прямоугольные фонари (с вертикальным двусторонним остеклением);
количество пролетов принимаем равным 1;
отношение длины помещения L к ширине пролета = 130/20 =9,5 4;
отношение высоты помещения Н к ширине пролета = 13/20 = 0,65
Находим коэффициент r2, учитывающий повышение к.е.о. при верхнем освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения:
Средневзвешенный коэффициент отражения от потолка, стен и пола = 0,4;
количество пролетов = 1;
Отношение высоты помещения, принимаемой от уровня условной рабочей поверхности до нижней грани остекления h к ширине пролета Н / h = 18,2 / 20 = 0,91;
r2 = 1,38
r0 = 0,58 (в несущих конструкция потери света при верхнем освещении составляют r3 = 0,9);
Выбираем фонари с вертикальным двусторонним остеклением (прямоугольные) КФ = 1,20;
Sф = м
Высота фонарей составляет = 3,72 м
Нормирование производственного освещения
При выполнении зрительных работ в условии производства к наиболее важным функциям зрения относятся:
контрастная чувствительность - способность различать минимальные уровни яркости объекта и фона;
острота зрения - способность различать две точки, видимые под разными углами (при нормальной остроте зрения угол различения составляет 1°);
скорость зрительного восприятия - способность различать отдельные детали за короткий период времени;
устойчивость ясного видения - способность сохранять устойчивое изображение детали;
цветоощущение - способность органа зрения различать цвета;
зрительная адаптация - способность органа зрения приспосабливаться к различению объектов в условиях изменяющегося освещения;
световая адаптация - приспособление органа зрения при увеличении яркости (время адаптации 5-10 мин.);
темновая адаптация - приспособление органа зрения при изменении яркости (время адаптации от 30 до 2 ч.).
Недостаточная освещенность, частые и резкие перепады ее в поле зрения, спектральный состав, не соответствующий естественному свету, пульсация светового потока приводит к напряжению зрения, и вызывают утомление световоспринимающего и двигательного аппарата глаз, в результате чего развиваются такие состояния как:
- астенопия, характерными признаками которой являются неясное видение, ломота и боль в области глазниц, головная боль, быстрая;
профессиональная близорукость (обычно не более 3,0 диоптрий), частота появления которой зависит от степени зрительного напряжения, его непрерывности и длительности;
профессиональный нистагм - быстро повторяющееся движение глазных яблок, дрожание век, головы, ухудшение самочувствия в результате работы при недостаточной освещенности.
Для обеспечения нормальной работы органа зрения производственное освещение нормируется в зависимости от вида освещения (естественное, искусственное - общее или комбинированное, совмещенное) и разряда зрительной работы.
Разряд зрительной работы определяется характеристикой зрительной работы: наименьшим размером объекта различия d при расстоянии l от объекта различия до глаза работающего менее 0,5 м.
Таблица 1. Разряд зрительной работы при расстоянии l от объекта различия до глаз работающего менее 0,5 м
Таблица 2. Разряд зрительной работы при расстоянии 1 от объекта различия до глаз работающего более 0,5 м
Искусственное освещение
Искусственное освещение может быть общим и комбинированным, если наряду с общим освещением применяют и местное, т.е. освещение, концентрирующее световой поток на рабочем месте. Общее освещение имеет две разновидности - равномерное и локализованное.
На рабочих местах производителей медицинского оборудования обеспечивается равномерное распределение светового потока.
Рабочее освещение обеспечивается с помощью ламп накаливания.
Нормативными величинами при искусственном освещении является величина комбинированной и общей освещенности, а также неравномерность общего освещения, показатель ослеплённости и коэффициент пульсации освещённости.
Нормы освещенности следует повышать на одну ступень в следующих случаях:
при работах I - IV разрядов, если напряженная зрительная работа выполняется в течение всего рабочего дня;
при повышенной опасности травматизма, если освещенность от системы общего освещения составляет 150 лк и менее;
при повышенных санитарных требованиях, если освещенность от системы общего освещения составляет 500 лк и менее;
при работе или производственном обучении подростков, если освещенность от системы общего освещения составляет 300 лк и менее;
при отсутствии в помещении естественного освещения и постоянном пребывании работающих, если освещенность от системы общего освещения составляет 1000 лк и менее;
на одну ступень при системе комбинированного освещения, если нормируемая освещенность 750 лк и более;
на одну ступень при системе общего освещения для разрядов I - VI, VII, при этом освещенность от ламп накаливания не должна превышать 300 лк;
на две ступени при системе общего освещения для разрядов VI и VIII.
Нормативы для общего освещения относятся к случаю, когда в производственном помещении используется только система общего освещения. Однако при выполнении работ I - IV разрядов следует применять систему комбинированного освещения и освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного освещения, в этом случае будет определяться в зависимости от того, является ли освещение искусственным или совмещенным.
Освещенность, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, должна составлять 10% нормируемой для комбинированного освещения при тех же источниках, которые применяются для местного освещения, а наименьшие и наибольшие значения ее должны составлять соответственно:
для газоразрядных ламп - от 50 до 150 лк;
для ламп накаливания - от 50 до 100 лк.
Неравномерность общего освещения (отношение максимальной освещенности к минимальной) в зоне расположения рабочих мест вне зависимости от системы освещения не должна превышать:
- для работ I - III разрядов при люминесцентных лампах - 1,5;
при других источниках света - 2;
-для работ IV- VII разрядов при люминесцентных лампах- 1,8;
при других источниках света - 3.
Показатель ослеплённости для светильников общего освещения независимо от системы освещения не должен превышать значений, указанных в таблице.
Таблица 3. Показатель ослеплённости для светильников общего освещения
Показатель ослеплённости не ограничивается:
для помещений, длина которых не превышает двойной высоты установки светильника;
для помещений высотой не более 2,5 м при временном пребывании людей;
для помещений высотой не более 2,5 м при выполнении работ VI и VIII а разрядов;
для площадок, предназначенных для прохода людей или обслуживания оборудования при использовании:
- светильников с лампами накаливания мощностью не более 150 Вт, лампами ДРЛ мощностью не более 250 Вт или люминесцентными лампами суммарной мощностью не более 80 Вт, если защитный угол этих светильников не менее 15 ;
- светильников с рассеивателями из молочного стекла без отражателей и лампами накаливания мощностью не более 100 Вт;
открытых ламп накаливания мощностью не более 60 Вт в колбе из молочного стекла или люминесцентных ламп суммарной мощностью не более 40 Вт.
Коэффициент пульсации освещенности при освещении помещений газоразрядными лампами, питаемыми переменным током частотой 50 Гц, нормируется в зависимости от системы освещения и разряда зрительной работы. В помещениях, где выполняются работы VI и VIII разрядов, при отсутствии в них условий для возникновения стробоскопического эффекта коэффициент пульсации освещенности допускается увеличивать до 30%. Коэффициент пульсации освещенности при освещении помещений газоразрядными лампами, питаемыми переменным током частотой 400 Гц и выше, не нормируется.
Таблица 4. Коэффициент пульсации освещенности при освещении помещений газоразрядными лампами
Расчет искусственного освещения
Расчет освещенности рабочей поверхности производится различными методами. Наиболее распространенным является расчет освещения по методу коэффициента использования. Этот метод дает возможность подсчитать световой поток источника света, необходимый для создания нормальной освещенности расчетной горизонтальной поверхности.
где Ф - световой поток каждой из ламп, лм;
Еmin - минимальная нормируемая освещенность, лм;
Кз - коэффициент запаса;
S - площадь помещения, м2;
Z - отношение средней освещенности к минимальной, этот коэффициент необходимо вводить в связи с тем, что нормируется не средняя, а минимальная Еmin, обычно принимают в пределах 1,1 - 1,5 (в среднем 1,2);
N - выбранное число светильников, шт
- коэффициент затемнения на рабочем месте может приниматься равным 0,8 -0,9;
- коэффициент использования светового потока ламп, зависящий от типа светильника, коэффициентов отражения потолка(п) и стен(с), высоты подвеса светильника(h с) и показателя помещения (i)
где А и В - два характерных размера помещения, м;
h - расчетная высота подвески светильника поверхностью, м.
Обычно для расчета принимают Еmin и N, по формуле находится Ф и подбирается ближайшая стандартная лампа. В практике допускаются отклонения потока ламп от расчетного до -10 и +20%. При расчете люминесцентного освещения световой поток ламп известен и конструктивно определено количество ламп в светильнике, поэтому определяется необходимое число светильников.
Количество светильников N определяется из условий равномерного освещения.
Размеры, определяющие размещение светильников в помещении: высота подвеса светильника hсв обычно принимается равной 0,5 - 0,7 м, высота рабочей поверхности h - 0,8 - 1,0 м. Необходимости точного соблюдения отношения 1/h нет. Люминесцентные светильники как правило надо размещать сплошными рядами. В зависимости от расположения у стен оборудования l определяется из соотношения =1/h.
Кроме количественных характеристик освещения, очень важно учитывать и качественные показатели. К ним относятся: ограничение блеклости, постоянство освещенности на расчетной поверхности и во времени (из-за колебания напряжения в сети, а также пульсации потока газоразрядных ламп), спектральный состав, глубина теней и др.
Необходимо рассчитать световой поток и выбрать светильник для цеха производства медицинского оборудования со следующим параметрами:
А = 130 м;
В = 20 м;
Н = 19 м;
Нзд = 23;
Еmin = 75 лк ;
Кз = 1,7;
Z = 1,15;
= 0,85;
= 1,7;
Площадь помещения: S = 130*20 = 2600 м2
Индекс помещения:
где h = 13-0,8+1,8=14
Значение коэффициента отражения потолка (%)
В условиях замкнутого помещения первичный поток распределяется:
потолок - п- 70%
стены - с - 50
расчетная поверхность – р 10%
Учитывая индекс помещения определим коэффициент использования:
= 0,45
Расчетное расстояние между светильниками
l = *h = 1,7*13 = 22,1 (м)
Из условия равномерного освещения данного помещения примем расстояние между светильниками L = 12 в количестве N = 32 расположенные в 2 ряда
лм
По полученному световому потоку выберем светильник с лампами ДРЛ 1000 Вт, 59000 лм (смотри Примечания). Отклонение составляет 3%. При допустимости - 10% - +20% от расчетного потока.
Метод коэффициента использования целесообразно применять во всех случаях, когда расчет ведется на среднюю освещенность, для расчета общего равномерного освещения вспомогательно - бытовых и административно - конторских помещений, для расчета общего равномерного освещения производственного помещений светильниками.
Вывод
Источниками искусственного производственного освещения являются осветительные установки. Качественные показатели освещения в производственных помещениях во многом определяется выбором светильников, представляющих собой совокупность источника света и осветительной арматуры. В данном проекте представлен расчет освещения производственной территории в результате расчета было установлено число светильников необходимое для средней освещенности производственной поверхности.
Также немаловажен цвет фона. При выборе цвета, цветовом оформлении интерьера нужно руководствоваться указаниями по рациональной цветовой отделке поверхностей производственных помещений и технологического оборудования ГОСТ 26568-85 и ГОСТ 12.4.026-76 ССБТ. Контраст объекта различения с фоном считается: большим значение К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости); средним - значение К находится в промежутке от 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно отличаются пс яркости); малым - значение К менее 0,2 (объект и фон мало отличаются пс яркости);
светлота фона - светлота поверхности, прилегающей непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлые при р > 0,4 (р - коэффициент отражения поверхности); средним при р от 0,2 до 0,4, тёмными – при р < 0,2.
Чем меньше размер объекта различения (до определенного предела) и контраст его с фоном и чем ближе его необходимо рассматривать, тем он труднее воспринимается глазом. Также трудно воспринимать объект большого размера находящийся далеко, но плохо освещенный. Следовательно, для нормальной работы зрительного анализатора ему необходимо предъявлять объекты не менее определенного размера и контраста с фоном и при достаточной освещенности.
В нашем случае стены помещения имеют цвета средних тонов. И это очень важно для поддержания здоровья работников цеха.
Рациональная система освещения, подбор цветовой гаммы стен, условия видимости позволяют работникам плодотворно работать без вреда для здоровья.
Список литературы
1. ГОСТ 24940-96
2. ГОСТ ИСО 8995-2002
3. СНиП 23-05-95
4. СНиП II-4-79
5. Новиков С. Г. «Безопасность жизнедеятельности» учебно-методический комплекс М.: МЭИ(ТУ) – 2008г.
6. «Справочная книга для проектирования электрического освещения» под ред. Кнорринга Г. Б. – Л.: Энергия, 1976г.
7. Самгин Э. Б. «Освещение рабочих мест» – М.: МИРЭА, 1989г.
Примечания
Лампы ртутные дуговые типа ДРЛ - газоразрядные ртутные лампы высокого давления, применяются для уличного освещения и освещения больших производственных площадей.
Используются в сетях переменного тока напряжением 220 B и частотой 50 Гц. ДРЛ включается через пускорегулирующие аппараты (ПРА).
Маркировка:
Д - дуговая; Р - ртутная; Л - лампа.
Технические характеристики:
|
Наименование
|
Напряжение на лампе, В
|
Мощность, В
|
Длина, мм (L)
|
Диаметр, мм (D)
|
Тип цоколя
|
Световой поток, лм
|
Срок службы, ч.
|
|
ДРЛ 125
|
125
|
125
|
178
|
76
|
Е27
|
5900
|
12000
|
|
ДРЛ 250
|
130
|
250
|
228
|
91
|
Е40
|
13500
|
12000
|
|
ДРЛ 400
|
135
|
400
|
292
|
122
|
Е40
|
24000
|
15000
|
|
ДРЛ 700
|
|
700
|
357
|
152
|
Е40
|
41 000
|
20000
|
|
ДРЛ 1000
|
|
1000
|
411
|
167
|
Е40
|
59000
|
18000
|
Схема включения лампы ДРЛ:
|
1. Основные электроды.
2. Поджигающие электроды.
3. Вводы электродов.
4. Буферный газ (Аргон - служит для начальной ионизации и получения дугового разряда).
5. Позисторы (служат для ограничения тока тлеющего разряда на поджигающих электродах).
6. Ртуть (служит для изменения градиента потенциала в разряде).
|
|
Схема подключения лампы ДРЛ:
Производственное освещение и его виды