Исследование производственного освещения

1. ЦЕЛИ РАБОТЫ:

1.1. Ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к освеще­нию рабочих мест и помещений.

1.2. Освоить методику определения освещенности с помощью люксметра Ю-116 и измерить освещенность на рабочих местах в ла­боратории.

1.3. Сделать заключение о качестве освещенности и дать предложения по его улучшению, если это необходимо.

2.ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ

2.1. Изучить основные показатели и нормы освещенности.

2.2. Изучить лабораторную установку (рис.10), люксметр 10-116 (рис.11) и методику измерения искусственной и естественной освещенностей.

2.3. Зарисовать в тетрадь рис.10 и формы протоколов измере­ний (табл. 6,7,8).

2.4. Ознакомиться с устройством и принципом работы стробо­скопа.

2.5. Ответить (устно) на контрольные вопросы.

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Неправильно подобранное освещение ухудшает условия зритель­ной работы, повышает утомляемость глаз, нервной системы, снижает производительность труда, может стать причиной несчастного слу­чая и заболевания.

3.1. Естественное освещение.

Наиболее благоприятные зрительные условия создаются при ес­тественном освещении. Поэтому везде, где возможно, следует иметь освещение рабочих мест и помещений солнечным светом.

В зависимости от времени года, времени дня и метеорологи­ческих условий освещенность, создаваемая в помещении естественным светом, может изменяться в течение времени многократно. Это выз­вало необходимость иметь относительную единицу ее измерения - коэффициент естественной освещенности (КЕО). Он равен отношению естественной освещенности Евн, создаваемой в некоторой точке за­данной плоскости внутри помещения, к одновременному значению на­ружной горизонтальной освещенности (Ен), создаваемой светом пол­ностью открытого небосвода

(6)

При одностороннем боковом естественном освещении нормирует­ся минимальное значение КЕО в точке, расположенной на расстоянии 1 м от наиболее удаленной от световых проемов стены на уровне рабочей поверхности: стола, верстака и т.п.

При двухстороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке посередине помещения на пересечении верти­кальной плоскости характерного разреза помещения и условной ра­бочей поверхности.

При верхнем или комбинированном естественном освещении нор­мируется среднее значение КЕО = е_ср, измеренное не менее чем в 5 точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности или пола.

Для приблизительной, грубой оценки естественной освещеннос­ти в существующих помещениях, а также при проектировании зданий используют световой коэффициент, равный отношению суммы площадей всех остекленных поверхностей помещения (окон, световых фонарей и перекрытий) к площади его пола. Эта величина безразмерная и записывается в виде: 1:10; 1:15; 1:20; и т.п.

Световой коэффициент учитывает влияние на освещенность лишь площади остекленных поверхностей. Однако в отличие от КЕО он не учитывает целый ряд факторов, влияющих на величину освещенности: вид стекла и его толщину; вид остекления (одинарное, двойное, тройное); состояние стекла (грязное, промерзшее и т.п.); цвет внутренних поверхностей (приложения 7 и 8).

3.2. Искусственное освещение.

Искусственное освещение используют при недостаточном естест­венном освещении, а также для освещения рабочих поверхностей в темное время суток. Оно монет быть общим, местным и комбинированным (к общему добавляется местное).

Общее освещение предназначено для освещения всего помеще­ния и делится на равномерное (освещается равномерно вся площадь рабочего помещения) и локализованное (светильники размещаются в соответствии с расположением оборудования). Местное освещение используют для освещения только рабочих поверхностей. Установка только местного освещения запрещается по требованиям гигиенистов из-за большой неравномерности освещения в поле зрения.

Для освещения помещений, как правило, следует использовать газоразрядные лампы. Спектр их излучения в отличие от ламп нака­ливания ближе к естественному свету, с их помощью легче создать равномерное освещение, они менее энергоемки.

К недостаткам газоразрядных ламп относят пульсацию светово­го потока, слепящее действие, шум дросселей. Они не могут исполь­зоваться при низких температурах и чувствительны к снижению на­пряжения в сети. Пульсация светового потока у газоразрядных ламп, питаемых переменным током, вызывает утомляемость глаз и может привести к возникновению стробоскопического эффекта), вращающийся объект кажется неподвижным или вращающимся в противоположную сто­рону), что создает травмоопасные ситуации. С целью устранения или доведения до минимума стробоскопического эффекта следует включать лампы в разные фазы трехфазного переменного тока. При таком включении, когда световой поток одной лампы достигает нуля, световой поток другой лампы достигает максимума, вследствие чего при одновременном действии двух и более ламп амплитуда колебаний светового потока уменьшается.

СНиП П-4-79 регламентирует нормы освещенности рабочих по­верхностей в производственных помещениях (приложение 6) в зависи­мости от характеристики зрительной работы (наименьшего размера объекта различения), контрастности объекта с фоном и характерис­тики фона.

При выполнении работ 1-1У разрядов следует, как правило, применять систему не общего, а комбинированного освещения.

Наиболее сложным вопросом, возникающим при выборе уровня освещенности, является определение контраста объекта различения с фоном, а также размеров объекта различения.

Контраст определяется относительной разностью коэффициентов

отражения объекта и фона:

(7)

где ρ1 - коэффициент отражения объекта; ρ2 - коэффициент отражения фона,

Контраст объекта наблюдения с фоном принято считать: малым при К <0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости);

средним при 0,2 ≤ К ≤ 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости);

большим при К>0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости) .

Коэффициент отражения ρ определяется отношением светового потока, отраженного от освещаемой поверхности - Fотр к световому

потоку, падающему на эту поверхность – Fпад.

(8)

Рабочие поверхности, являются фоном, на котором объект зрительно обнаруживаются и опознаются. Они классифицируется по коэф­фициенту их отражения на три группы; темные (ρ< 0,2), средние (0,2 ≤ ρ ≤ 0,4) и светлые (ρ>0,4).

Коэффициенты отражения для различных поверхностей даны в приложении.

3.3. Совмещенное освещение.

Совмещенное освещение - освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. Совмещенное освещение допускается предусматривать:

а) для производственных помещений, в которых выполняются работы 1 и 2 разрядов (см. приложение 6);

б) для помещений, где по условиям технологий, организации производства или климата в месте строительства требуются объемно-планировочные решения, которые не позволяют обеспечить нормирован­ные значения КЕО (многоэтажные здания большой ширины, одноэтажные многопролетные здания с пролетами большой ширины и т.п.).

Нормированные значения КЕО для производственных 'помещений должны приниматься по приложению 6 для совмещенного освещения.

4.ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ.

Рис.10 Схема лабораторной установки для исследования искусственного освещения:

1 - светильник местного освещения с лампой накали­вания; 2 - штатив; 3 - люминесцентная лампа; 4 -стробоскоп; 5 - диск стробоскопа; 6 - электродвига­тель; 7 - выключатель стробоскопа; 8 - выключатель люминисцентной лампы; 9 - реостат; 10 - фотоэлемент люксметра; 11 - гальванометр люксметра.

Лабораторная установка (рис. 10) для исследования искусственного освещения включает светильник местного освещения 1 с лампой накаливания (высота его установки над поверхностью стола может изменяться передвижением по штативу 2), люминесцентную лампу 3, светильники общего освещения лаборатории и стробоскоп 4. В сос­тав стробоскопа входит стробоскопический диск 5, электродвига­тель 6, реостат 9. Лабораторная установка укомплектована двумя люксметрами Ю-116 и двумя секундомерами.

Люксметр Ю-116 состоит из фотоэлемента 2 (рис.11) с набором поглотительных насадок 3, 4, 5, 6 и гальванометра 1. Действие прибора основано на фотоэлектрическом эффекте. Световой поток, падающий на селеновый фотоэлемент, вызывает электрический ток, величина которого фиксируется стрелкой гальванометра пропорцио­нально величине светового потока. Прибор имеет две шкалы измере­ния: от 0 до 30 лк и от 0 до 100 лк и соответствующие им кнопки управления. При нажатии левой кнопки отсчет показаний ведется по шкале 0-30 лк, при нажатии правой - по шкале 0-100 лк. Наибольшую погрешность измерений прибор дает при малых отклонениях стрелки гальванометра. Поэтому на каждой шкале точкой обозначено допусти­мое начало измерения. На шкале 0-30 лк эта точка находится под отметкой 5 лк, а на шкале 0-100 - над отметкой 20 лк.

Д ля измерения больших освещенностей (свыше 100 лк) на фото­элемент надевают светопоглотительные насадки К, М, Р, Т. Насадка К выполнена в виде полусферы из белой светорассеивающей пластмас­сы и служит для уменьшения косинусной погрешности, связанной с углом падения света на фотоэлемент. Насадка К применяется только совместно с одной из насадок М, Р или Т. При использовании наса­док К и М коэффициент ослабления светового потока составляет 10, при использовании насадок К и Р - 100, а насадок К и Т - 1000. Показания прибора при использовании насадок умножают на соответствующий коэффициент ослабления.

Рис. 11 Люксметр Ю -116: 1 – измеритель; 2 – фотоэлемент; 3 – насадка К со сферической матовой поверхностью; 4, 5, 6 – насадки Р, Т, М

5.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

5.1. Измерение естественного освещения.

5.1.1. Выключить в лаборатории искусственное освещение. Установить люксметр на горизонтальной поверхности рабочего сто­ла (0,8 и от пола) на расстоянии I м от противоположной от окна стены.

5.1.2. Проверить, находится ли стрелка гальванометра при отсоединенном фотоэлементе на нулевой отметке шкалы. При необхо­димости с помощью корректора установить указатель на "О".

5.1.3. Подсоединить фотоэлемент к гальванометру с помощью штепсельного разъема. Фотоэлемент должен лежать на столе гори­зонтально, светочувствительной поверхностью вверх.

5.1.4. Установить на фотоэлемент комплект светофильтров К и Т (насадка К крепится к фотоэлементу на резьбе).

5.1.5. Включить нажатием правой кнопки диапазон измерений 0...100 лк; в случае недостаточной чувствительности прибора пе­реключить диапазон на 0...30 лк. Если чувствительность прибора окажется недостаточной, то следует последовательно заменить комплект светофильтров К и Т на комплект К и Р или К и М и про­вести замер сначала в диапазоне 0...100 лк а при необходимости и в диапазоне 0...30 лк.

5.1.6. Другой студент со вторым люксметром в это время вы­ходит из здания и располагает прибор не ближе 10 м от него или от соседних зданий или деревьев. При этом на фотоэлемент воз­действует рассеянный свет всего небосвода.

5.1.7. Третий студент находится в лаборатории у окна так, чтобы его хорошо было видно обоим участникам опыта. По сигналу этого студента необходимо одновременно сделать замеры по обоим люксметрам и найти внутреннюю Евн (лк) и наружную Ен (лк) осве­щенности. Число повторных отсчетов должно быть не менее пяти.

5.1.8. Результаты измерений занести в протокол (табл.6).

5.1.9. Вычислить фактические значения КЕО =е ^факт по форму­ле (6) и затем найти среднее по пяти замерам .

5.1.10. По заданному преподавателем разряду зрительной ра­боты из приложения 6 найти нормируемое значение е_норм и занести в протокол измерений.

5.1.11. Следует учесть, что в СНиП 11-4-79 (приложение 6) приведены нормы естественной освещенности для 3 светового пояса (центр европейской части России). Для зданий, расположенных в других поясах светового климата - 1,2,4,5 - КЕО определяют по формуле:

е норм = е _норм³ * m*c, (7)

где е норм³ - табличное значение КЕО, приведенное в приложении6;

m - коэффициент светового климата; для 1,2,4,5 поясов светового климата; m равен соответственно: 1,2; 1,1; 0,9; 0,8. Карта территорий страны, относящихся к тем или иным поясам светового кли­мата, приведена на лицевой стороне лабораторного стенда;

С - коэффициент солнечности климата. В зависимости от ориентации световых проемов здания относитель­но сторон света он изменяется от 0,6 до 1,0 для поясов светового климата кроме 3, где С = 1 (приложение).

5.1.12. Оформить протокол измерений (табл.6), сравнить е и е _норм и указать допустимый разряд зрительной работы при данной естественной освещенности. Сделать вывод.

Таблица 6 Протокол исследования естественной освещенности в лаборатории

№ замера	Ен, лк	Евн, лк	е ^факт,%	енорм, %	Допустимый разряд зрительной работы
1 2 3 4 5
среднее

Вывод:

5.2. Измерение искусственного освещения.

5.2.1. Включить в лаборатории общее освещение и зашторить окна для исключения влияния естественного света.

5.2.2. Измерить общую освещенность на рабочем месте на плос­кости стола под светильником местного освещения 1 (см. рис.10).

5.2.3. Установить светильник на высоте 0,25 м от плоскости стола, включить его и вновь измерить под ним освещенность от системы комбинированного освещения. Затем последовательно уста­новить светильник на высоте 0,5 и 0,75 м и произвести аналогич­ные замеры.

5.2.4. Для каждой высоты определить долю общего освещения в комбинированном по формуле:

I = 100 * Еобщ. /Екомб, % (8)

и сравнить с нормативной величиной. Определить оптимальную вели­чину расположения светильников местного освещения. Общее освеще­ние должно составлять не менее 10% нормируемой величины комбини­рованного при тех источниках света, которые применяются для мест­ного освещения. При этом общая освещенность должна быть в преде­лах 150-500 лк при использовании газоразрядных ламп и 50-100 лк при использовании ламп накаливания.

5.2.5. По приложению 6 определить допустимый разряд зритель­ной работы при различных положениях светильника и полученные дан­ные занести в протокол измерений (табл.7).

Таблица 7 Протокол исследования искусственного комбинированного освещения на рабочем месте

Высота расположения светильника местного освещения, м	Освещенность от комбинированного освещения, лк	Освещенность от светильника общего освещения		Нормируемые параметры освещенности от светильников общего освещения
		лк	% от комбиниро-ванного освещения	лк	% от комбиниро-ванного освещения
0,25 0,50 0,75

Вывод:

5.3. Сравнение освещенностей, создаваемых люминесцентной лампой и лампой накаливания одинаковых мощностей.

5.3.1. Отключив общее освещение, включить люминесцентную лампу и измерить освещенность на поверхности рабочего стола под ней; выключить эту лампу.

5.3.2. Включить установленную на той же высоте лампу нака­ливания и измерить под ней освещенность.

5.3.3. Сравнить полученные данные, занеся их в табл.8, сделать выводы о светоотдаче этих ламп.

Таблица 8 Протокол сравнительного исследования светоотдачи люминесцентной лампы и лампы накаливания

Вид лампы	Мощность, Вт	Высота расположения, м	Освещенность, лк	Светоотдача, лк/Вт
Люминесцентная
Накаливания

Вывод:

5.4. Определение стробоскопического эффекта.

На лабораторной установке включить люминесцентную лампу и электродвигатель стробоскопа. Затем, плавно перемещая, ползунок реостата в сторону увеличения частоты вращения стробоскопичес­кого диска, добиться положения, при котором он станет восприни­маться зрением как стоящий на месте или же вращающийся в обрат­ную сторону.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Какие правила необходимо соблюдать при измерении естественной освещенности люксметром?

6.2. Как нормируется КЕО при боковом и при комбинированном естественном освещении?

6.3. В чем состоит принципиальная разница в нормировании естественной и искусственной освещенностей?

6.4. Какова минимальная доля общего освещения в комбиниро­ванном искусственном освещении?

6.5. Как нормируется совмещенное освещение?

6.6. Каким образом можно уменьшить или устранить стробоско­пический эффект и в чем опасность его возникновения на производ­стве?

6.7. Каким образом влияет на искусственную освещенность расстояние от светильника до рабочей поверхности?

6.8. Светоотдача каких ламп выше: накаливания или люминесцентной?

6.9. Каково максимальное значение освещенности, измеряемое люксметром 10-116?

6.10. Каким показателем определяется контраст объекта раз­личения с фоном?

6.11. В каких случаях допускается предусматривать совмещен­ное освещение помещений производственных зданий?

6.12. Что учитывает коэффициент солнечности климата?

Лабораторная работа № 5