Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Основные светотехнические величины и единицы их измерения. Нормирование естественной освещенности. Источники искусственного света. Гигиеническое нормирование искусственного освещения.

Для гигиенической оценки освещенности используются качественные и количественные светотехнические показатели, принятые в физике.

К основным количественным показателям относятся лучистый и световой потоки, сила света, видность, освещенность, коэффициент отражения и яркость. К качественным показателям следует отнести фон, видимость, контраст.

Видимое излучение – участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм, воспринимаемый человеческим глазом.

Лучистый поток (Ф) – это мощность лучистой энергии электромагнитного поля в оптическом диапазоне волн и измеряется в ваттах.

Световой поток (F). Видимое излучение, оцениваемое по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз, называется световым излучением, а мощность такого излучения – световым потоком. За единицу светового потока принят люмен (лм), который имеет размерность кандела ´ стерадиан (кд´ср).

Видность (В) – отношение светового потока к лучистому. Максимальная видность Вмакс при длине волны 554 нм составляет 683 лм/ Вт. Видность излучения характеризует чувствительность глаза человека к различным составляющим светового спектра.

Сила света (J). Обычно источники света излучают световой поток неодинаково в различных направлениях. Для оценки светового потока в определенном направлении используется понятие силы света, которая представляет собой отношение светового потока к телесному углу:

,

где Ф – световой поток, лм; w – телесный угол (угол с площадью круга на поверхности сферы, равной квадрату радиуса данной сферы), стерадиан, (ср).

За единицу силы света принимается кандела (кд), которая равна 1 лм/ср. Кандела является основной светотехнической единицей, устанавливаемой по специальному эталону.



Оба приведенных показателя (световой поток и сила света) являются пространственными величинами.

Яркость поверхности (L). Видимость предмета человеческим глазом зависит от той части светового потока, которая, отражаясь от освещаемой поверхности, падает на сетчатку глаза.

Яркость поверхности в данном направлении – это отношение силы света, излучаемого поверхностью в этом же направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. За величину яркости принят нит (нт), который имеет размерность 1 кд/м2:

,

где J – сила света, кд; – угол между нормалью к светящейся поверхности и данным направлением, град; S – площадь, м2.

Яркость поверхности зависит от силы света, угла падения светового потока на плоскость, цвета поверхности и т.д.

Установки искусственного освещения имеют такие дополнительные характеристики, как степень слепящего действия источника света, пульсация, спектр света.

Освещенность (Е). Этот показатель характеризуется плотностью светового потока на единицу площади и выражается в люксах (лк). Световой поток в 1 лм на 1 м2 плоской поверхности равен 1 лк:

.

Освещенность в 1 лк не позволяет выполнять большинство видов работ (для сравнения – освещенность поверхности Земли в лунную ночь составляет примерно 0,2лк, а в солнечный день доходит до 100000 лк).

Контраст объекта различия с фоном (К) характеризуется как процентное отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта различения и фона к яркости фона. Оценивается контраст как малый – до 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости); средний – 0,2-0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и большой – свыше 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости).

Коэффициент отражения (ρ) характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток. Он определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.

При работе газоразрядных ламп обычно их световой поток пульсирует. Критерием оценки изменения освещенности поверхности вследствие периодического изменения во времени светового потока источника света является коэффициент пульсации освещенности (Кп), который можно определить по формуле

Кп = 100( Емакс –-Емин )/2Еср,

где Емакс, Емин, Еср – соответственно максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебаний.

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности более 0,4; средним – при коэффициенте отражения поверхности 0,2-0,4; темным – менее 0,2.

Показатель ослепленности (Р) – это критерий оценки слепящего действия источников света, вычисляется по формуле:

Р =1000 (V1/V2 - 1),

где V1 – видимость объекта различения при экранированном источнике света; V2 – видимость при разэкранированном источнике света.

Видимость V - величина, комплексно характеризующая зрительные условия работы. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном и др. Оценивается видимость числом пороговых контрастов Кпор, содержащихся в действительном Кд контрасте:

V = Кд / Кпор

Пороговый контраст – наименьший различимый глазом контраст.

Следует отметить, что на глаз действуют совместно как качественная, так и количественная характеристики света, обеспечивающие определенную степень работоспособности человека.

Естественное освещение и его нормирование. Для проведения большинства видов работ наиболее рациональным является естественный дневной свет, т. к. он обладает в отличие от искусственного биологической активностью, т.е. способен активизировать биохимические процессы в организме, тонизировать его, убивать патогенные организмы.

Естественное освещение производственных помещений может быть следующих видов :

- боковым (одно, -двух и многосторонним) – через окна в наружных стенах;

- верхним – через световые фонари в перекрытии или кровле;

- комбинированным – через световые фонари и окна.

Верхнее освещение используется главным образом в многопролетных зданиях, где с помощью бокового освещения удается осветить лишь прилегающие к наружным стенам участки производства.

Для освещения рабочих мест, удаленных от оконных световых проемов, а также для естественной вентиляции помещений цехов устраивают специальные фонари - остекленные надстройки покрытия.

Кроме световых фонарей на многих промышленных предприятиях в настоящее время используются специальные светопрозрачные покрытия в кровле здания. Они могут выполняться в виде стеклоблоков, светопрозрачных колпаков, линз и т. п.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны, как правило, обеспечиваться естественным освещением.

Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая в помещении освещенность изменяется в чрезвычайно широких пределах. Эти изменения обусловливаются временем дня, временем года и метеорологическими факторами: достоянием облачности и отражающими свойствами земного покрова. Поэтому в отличие от искусственного естественное освещение нельзя количественно задавать величиной освещенности в люксах. В качестве нормируемой величины для естественного освещения принята относительная величина — коэффициент естественной освещенности (к. е. о.), который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке внутри помещения Ев к одновременной наружной горизонтальной освещенности Ен, создаваемой рассеянным светом всего небосвода.

Достаточность естественного освещения в помещениях регламентируется нормами СНиП П-А.8-72. Нормированное значение коэффициента естественной освещенности ен с учетом характера зрительной работы, системы освещения, района расположения здания на территории РФ следует определять по формуле

ен = emc,

где е — значения к. е. о., определяемые по табл. 6; т — коэффициент светового климата, определяемый в зависимости от района расположения здания на территории РФ; с — коэффициент солнечности, определяемый по таблице норм в зависимости от ориентации здания относительно сторон света.

Таблица 1. Значения коэффициента естественной освещенности для производственных помещений

 

Для каждого производственного помещения строится кривая значений к. е. о. в характерном сечении (поперечный разрез посередине помещения, перпендикулярной плоскости световых проемов), которая характеризует светотехнические качества помещения (рис. 1).

Рис. 1. Схемы распределения коэффициентов естественной освещенности по разрезу помещения: а — одностороннее боковое освещение; б — двустороннее боковое освещение; в — верхнее освещение; г — комбинированное освещение: 1 — уровень рабочей плоскости

При боковом освещении нормируется минимальное значение к. е. о. (емин) в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов. В помещениях с верхним и комбинированным освещением нормируется среднее значение к. е. о.

Кроме количественного показателя-коэффициента естественной освещенности, нормируется качественная характеристика — неравномерность естественного освещения в производственных помещениях с верхним освещением. Неравномерность не должна превышать 2 : 1 для работ I и II разрядов и 3 : 1 для работ III и разрядов.

При сравнении источников света друг с другом и при их выборе пользуются следующими характеристиками:

1) электрические характеристики — номинальное напряжение, т. е. напряжение, которое должно быть подано на лампу для нормальной ее работы и электрическая мощность лампы;

2) светотехнические характеристики: световой поток, излучаемый лампой F, в люменах; максимальная сила света, которая задается для некоторых ламп вместо светового потока Jмакс, в свечах;

3) экономические и эксплуатационные характеристики: световая отдача лампы Ψ в лм/Вт, т. е. отношение светового потока лампы к ее электрической мощности Ψ = F/P; срок службы, в том числе полный срок службы τ — суммарное время горения лампы в часах от момента включения до момента перегорания; полезный срок службы τп — время, в течение которого световой поток лампы изменился не более чем на 20%, т. е. время экономически целесообразной эксплуатации лампы;

4) конструктивные характеристики: форма колбы лампы, форма тела накала — прямолинейная, спиральная, биспиральная и даже триспиральная у некоторых специальных ламп; наличие и состав газа, заполняющего колбу лампы; давление газа.

В качестве источников света для освещения промышленных предприятий в настоящее время применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения и пока еще являются распространенными источниками света. Это объясняется следующими их достоинствами: они удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть; у них мало времени разгорания, они просты в изготовлении.

Наряду с отмеченными достоинствами, лампы накаливания имеют и существенные недостатки: у них низкая световая отдача (для ламп общего назначения она составляет от 7 до 20 лм/Вт), сравнительно малый срок службы (до 1000 ч), в спектре преобладают желтые и красные лучи, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света, искажает цветопередачу и делает невозможным выполнение ряда работ.

Для освещения промышленных предприятий получили применение различные типы ламп накаливания: вакуумные (НВ), газонаполненные биспиральные (НБ), биспиральные с криптоно-ксеноновым наполнением (НБК).

За последние годы разработаны лампы накаливания с йодным циклом — йодные лампы. Наличие в колбе паров йода дает возможность повысить температуру накала спирали; образующиеся при этом пары вольфрама соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя распылению вольфрамовой нити. Срок службы у этих ламп повышен до 3000 ч, световая отдача доходит до 30 лм/Вт.

Газоразрядные лампы — это приборы, в которых излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов, паров металла и их смесей.

Современные газоразрядные лампы имеют ряд преимуществ перед лампами накаливания. Основным преимуществом газоразрядных ламп является большая световая отдача — от 50 до 100 лм/Вт (натриевые до 100, люминесцентные до 75—80, ртутные высокого давления до 60, газовые сверхвысокого давления до 50 лм/Вт). Они имеют значительно больший срок службы, который у некоторых типов ламп достигает 8000—14 000 ч. От газоразрядных ламп можно получить световой поток практически в любой части спектра подбирая соответствующим образом инертные газы и пары металлов, в атмосфере которых происходит разряд.

Газоразрядные лампы имеют и ряд существенных недостатков. Безынерционность излучения газоразрядных ламп приводит к появлению пульсаций светового потока. При рассмотрении быстро движущихся или вращающихся деталей в пульсирующем потоке возникает стробоскопический эффект, который проявляется в искажении зрительного восприятия объектов различения (вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажается направление и скорость движения). Пульсация светового потока ухудшает условия зрительной работы, а стробоскопический эффект ведет к увеличению опасности травматизма и делает невозможным успешное выполнение ряда производственных операций. Для стабилизации светового потока у большинства газоразрядных ламп необходимо последовательно включать балластное устройство в виде активного, емкостного или индуктивного сопротивления. Напряжение зажигания у газоразрядных ламп обычно значительно выше напряжения сети, поэтому для включения ламп приходится применять сложные пусковые приспособления.

У некоторых типов ламп период разгорания может длиться до 10—15 мин. В течение этого периода изменяются электрические и светотехнические характеристики лампы. Газоразрядные лампы могут создавать радиопомехи, исключение которых также требует специальных устройств.

Самыми распространенными газоразрядными лампами являются люминесцентные, имеющие форму цилиндрической трубки. Внутренняя поверхность этой трубки покрыта тонким слоем люминофора, который служит для преобразования в видимый свет ультрафиолетового излучения, возникающего при электрическом разряде в парах ртути.

В зависимости от распределения светового потока по спектру путем применения разных люминофоров различают несколько типов ламп: дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), холодного белого (ЛХБ), тепло-белого света (ОЛТБ) и белого цвета (ЛБ).

Лампы ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные) представляют собой ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью. Лампа состоит из кварцевой колбы (пропускающей ультрафиолетовые лучи), которая заполнена парами ртути при давлении 2—4 атм, с двумя электродами и внешней стеклянной колбы, покрытой люминофором (рис. 2).

Ксеноновые лампы представляют собой новый вид газоразрядных ламп, основанных на излучении дугового разряда в ксеноне. Такое излучение характеризуется интенсивным спектром в видимой области, распределение энергии в котором почти полностью соответствует солнечному излучению. Эти лампы можно применять только для освещения высоких цехов по согласованию с органами санитарной инспекции. Это ограничение вызвано чрезмерной долей ультрафиолетового облучения в спектре лампы. Новыми видами газоразрядных ламп являются галоидные, разряд которых происходит в парах галоидных солей, и натриевые лампы. Светоотдача этих ламп составляет 110—130 лм/Вт, они найдут в ближайшее время широкое применение благодаря высокой экономичности и отличной цветопередаче.

Для профилактического ультрафиолетового (эритемного) облучения применяются люминесцентные эритемные лампы в колбе из увиолевого стекла, пропускающего ультрафиолетовые лучи. Наша промышленность выпускает лампы типа ЛЭ, а также с внутренним отражающим слоем ЛЭР.

Рис. 2. Схематическое изображение лампы ДРЛ:






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2024 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.