4.4. ТРЕБОВАНИЯ К ИСКУССТВЕННОМУ ПРОИЗВОДСТВЕННОМУ ОСВЕЩЕНИЮ

Источники искусственного производственного освещения. Источниками света 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

186

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. Люминисцентные 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 накаливания, в которых свечение возникает путем нагревания нити накала до высоких температур. Они просты и надежны в эксплуатации. Недостатками их являются низкая световая отдача (не более 20 лм/Вт), ограниченный срок службы (до 1000 ч), преобладание излучения в желто-красной части спектра, что искажает цветовое восприятие. В осветительных системах используют лампы накаливания различных типов: вакуумные (НВ), газонаполненные биспиральные (НБ), биспиральные с криптоноксеноновым наполнением (НБК), зеркальные с диффузно отражающим слоем и др. Все большее распространение 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 действия - отношение светового потока светильника к световому потоку лампы, помещенной в светильник.

187

Рис. 4.10. Защитный угол светильника (а):
а - с лампой накаливания; б - 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 исполнению светильники делятся: на открытые, защищенные закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывозащищенные и взрывобезопасные. По распределению светового потока в 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

188

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 помещений заключаются 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.

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 Φ_л (лм) для ламп накаливания или световой поток люминисцентных ламп светильника рассчитывают по формуле:

Φ_л = 100ES_пKz /n_свη ,

где Е - минимальная нормированная освещенность (лк), принимаемая по СНиП 23-05-95 - или отраслевым нормам; S_п - площадь освещаемого помещения, м; К - коэффициент запаса, принимаемый по СНиП 23-05-95 (1,4 - 1,7); z - коэффициент минимальной освещенности, равный отношению E_ср /E_min . Его значения для ламп накаливания и ДРЛ - 1,15; для люминисцентных - 1,1; n_св - число светильников в помещении; η -коэффициент использования светового

189

Таблица 4.5. Коэффициент использования светового потока

190

потока, представлен в табл. 4.5. Он зависит от индекса помещения i, высоты подвеса светильников Н_св и коэффициентов отражения стен ρ_о, потолка ρ_п. Коэффициенты отражения оцениваются субъективно (табл. 4.6).

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

Индекс помещения i определяют по формуле

i = ab/H_св(a + b) ,

где а и b - длина и ширина помещения, м; n_св - 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 А горизонтальной поверхности выражается формулой

E = I_Acos³α/h²_св ,

где I_A - сила света (кд), заданная для условной лампы со световым потоком 1000 лм; α - угол между вертикальной плоскостью и направлением светового потока на освещаемую точку; h²_св - высота подвеса светильника, м.

Относительная освещенность

ε = I_Acos³α .

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 освещенности E на е, запишем е = ε/h²_св, где е - условная освещенность. Хотя относительная освещенность есть функция утла а, ее удобнее изображать кривыми в функции отношения d/h = tgε (рис. 4.12). Переход от относительной освещенности к освещенности данной поверхности производится в

191

Рис. 4.12. Кривые относительной освещенности для светильников УПД ДРЛ

соответствии с вышеприведенными выражениями. Если же требуется найти освещенность для лампы с произвольным световым потоком Φ, то основная формула принимает следующий вид:

E = Φe/1000h² .

Кривые относительной освещенности (рис. 4.12) позволяют вести расчет с высокой точностью, но при этом требуются определение отношения d/h или h/d и деление на h². Пользование пространственными изолюкса-ми устраняет эти операции. Пространственные изолюксы строят для каждого типа светильника, они показывают условную горизонтальную освещенность е, являющуюся функцией параметров d и h.

Порядок расчета освещенности по точечному методу. Выбрать тип и размещение светильников и высоту их подвески h_св. Вычертить в масштабе план помещения со светильниками. На план нанести контрольную точку и найти расстояние d от нее до проекций светильников. По пространственным изолюксам горизонтальной освещенности отыскать условную освещенность (e) от каждого светильника. Вычислить общую условную освещенность ∑е от всех светильников. Рассчитать горизонтальную освещенность в контрольной точке по формуле:

E = Φμ∑e/1000K

где μ - 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

Φ = E_норм1000K/μ∑e

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

Удельная мощность W_y - отношение мощности W источников 192

192

света всех осветительных установок освещаемого помещения к освещаемой площади S_п, т.е.

W_y = W/S_п .

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.

193