3. Системи освітлення.

Джерела штучного освітлення, лампи і світильники. Головними джерелами світла для промислового освітлення є лампи розжарювання та газорозрядні лампи різноманітних типів. Кожен із типів ламп має свої недоліки та переваги. Лампи розжарювання (ЛР) належать до джерел світла теплового випромінювання, їх світлова віддача складає 10...15 лм/Вт. Вони створюють безперервний спектр випромінювання, який бідніший у зоні синіх та зелених спектрів випромінювання, ніж спектр природного світла неба, що погіршує розрізнення кольорів. У цих ламп низький коефіцієнт корисної дії, малий термін служби (до 1000 годин), висока температура на поверхні колби (250...300 °С). Водночас вони мають деякі переваги: широкий діапазон потужностей і типів, порівняно з газорозрядними лампами, незалежність експлуатації від навколишнього середовища (вологості, запиленості і т. д.), простота світильників та компактність. На підприємствах для освітлення застосовують різноманітні види ламп розжарювання: вакуумні (В), газонаповнені (Г), газонаповнені біоспіральні (Б) та ін.

Газорозрядні лампи (люмінесцентні, ртутні, високого тиску дугові типу ДРЛ та ін.) випромінюють світло, близьке до природного, поверхня колби цих ламп холодна, вони більш економні, дозволяють створювати високу освітленість. Люмінесцентні лампи в 2,5...3 рази економніші від ламп розжарювання, працюють протягом 5-10 тис. годин, їх світловіддача становить 30...80лм/Вт.

Недоліки освітлювальних установок із газорозрядними лампами (пульсація світлового потоку, осліплююча дія, шум дроселів, великі первинні витрати на закупівлю та монтаж) компенсуються їх економністю в процесі тривалої експлуатації, а також їх незамінністю при необхідності виконання робіт із розрізненням кольорів. Пульсація світлового потоку газорозрядних ламп не сприймається оком, але небажана, оскільки є причиною виникнення стробоскопічного ефекту. В пульсуючому світлі виникає викривлення зорового сприйняття стану рухомих та обертальних об'єктів, а це вже є небезпечним фактором. Ослаблення пульсації досягається підключенням паралельно працюючих ламп на різні фази трифазної мережі або застосуванням високочастотного постачання освітлювальної установки.

Зараз виготовляють такі види газорозрядних ламп, які розріз­няються за спектром: лампи денного світла (ЛД) мають блакитний колір, за спектром випромінювання вони близькі до розсіяного світла чистого неба; лампи денного світла з покращеною передачею кольорів (ЛДЦ), вони близькі до ламп ЛД, але мають кращу передачу кольорів теплих відтінків, у тому числі зовнішнього вигляду людини; люмінесцентні лампи типу ЛЄ найбільш близькі до спектру природного сонячного світла; лампи білого кольору ЛБ дають випромінення з меншим вмістом синьо-фіолетових променів, світло у них трохи фіолетове, нагадує світло неба, вкритого хмарами, що освітлюються сонцем; лампи холодно-білого світла ЛХБ, ЛХЄ дають кращу предачу світла, ніж лампи ЛБ та ЛД; лампи тепло-білого світла ЛТБ дають світло рожево-білого відтінку.

У виробничих приміщеннях підприємств доцільно застосовувати люмінесцентні лампи білого світла - ЛБ. Вони найбільш економні та дають світло теплих тонів. Лампи ЛТБ можна застосовувати в приміщеннях для відпочинку. Там, де необхідно проводити ретельний контроль якості продукції, належить застосовувати лампи ЛДЦ.

Люмінесцентні лампи треба застосовувати насамперед там, де недостатнє природне освітлення (приміщення з вікнами, що затіняються будівлями, деревами, або виходять на північ, експедиції, підвальні приміщення тощо). Для комбінованого освітлення краще застосовувати лампи ЛБ.

Лампи ДРЛ (дугові ртутні) належать до ламп високого тиску. Вони економні, світлова віддача майже 75... 100 лм/Вт. Такі лампи застосовують для освітлення в цехах при виконанні грубих робіт та робіт середньої точності, при загальному нагляді, а також для зовнішнього освітлення місць навантаження, вивантаження і в цехах великої висоти та площі.

Світильники складаються з джерела світла та арматури. Арматуру призначено для перерозподілу світлового потоку, захисту очей від блискучості, запобігання забруднення джерела світла та його пошкоджень. Світильники класифікуются за спрямуванням світлового потоку в робочій зоні та захистом від факторів навколишнього середовища.

За напрямком світлового потоку вони поділяються на світильники: прямого світла (випромінювання нижче за світильник, не менше 80% світлового потоку спрямовано на робочу поверхню); відбитого світла (випромінювання світлового потоку – більше 80% – спрямовано на стелю та верхню частину стін (вище за світильник); напіввідбитого світла (40–60% світлового потоку спрямовується на робочу поверхню, а решта – на стелю).

За ступенем захисту від навколишнього середовища світильники поділяються на: пилонезахищені (відкриті); пилозахищені та пилонепроникні; водозахищені від потрапляння крапель зверху; водонепроникні або герметичні (навіть при зануренні у рідину); вибухозахищені для вибухонебезпечних і пожежо-небезпечних приміщень.

Загальний підхід до проектування систем освітлення. При проектуванні освітлювальних установок необхідно, дотримуючись норм та правил освітлення, визначити потребу в освітлювальних пристроях, установчих матеріалах і конструкціях, а також в електричній енергії. Після визначення основних параметрів освітлювальної установки (нормованої освітленості, системи освітлення, типу освітлювальних приладів та схеми їх розташування) приступають до світлотехнічних розрахунків.

Розрахунок освітлювальної установки може бути виконано різними способами, які базуються на двох основних методах розрахунків: за світловим потоком і точковий.

Важливою характеристикою штучного освітлення є освітленість. Мінімальне її значення встановлено санітарними нормами за розрядами зорових робіт.

Зазвичай для розрахунку освітленості застосовують наступні методики: за питомою потужністю , за коефіцієнтом використання світлового потоку та точковим методом. За першою методикою необхідну для освітлення потужність визначають за формулою:

( 5)

Р_пит — питома потужність, Вт/м² (табл.2);

Таблиця 2

Рекомендована питома потужність штучного освітлення для шкільних приміщень

№ п/п	Найменування приміщень	Питома потужність pпит,, Вт/м^2
		Для ламп розжарювання	Для люмінесцентних ламп
	Навчальні майстерні технічної праці Навчальні майстерні обслуговуючої праці, швейні майстерні Кабінети креслення, малювання Класи, кабінети фізики, хімії, біології Спортивний зал Коридори	48 64 80 48 32 9,6	20 25 32 20 13 5

S_осв — освітлювальна площа приміщення, м².

Тоді необхідна кількість ламп визначається:

( 6)

Р_л — потужність, яку споживає одна лампа, Вт.

Більш точним є розрахунок за коефіцієнтом використання світлового потоку, що дозволяє врахувати багато факторів: марку лампи, ККД світильника, забарвлення стін і стелі, висоту підвіски світильників. Освітленість розраховується так:

(7)

Ф — світловий потік лампи, (Лм) (табл.3);

Таблиця 3

Характеристики деяких джерел світла

Потужність	Номінальний світловий потік ламп Ф, (Лм)
	Лампи розжарювання			Люмінесцентні лампи			Ртутні лампи	Метало-галогені
Вт	Б	Би	Г	ЛД	ЛДЦ	ЛХБ	ДРЛ	ДРН
20	-	-	-	920	820	935	-	-
40	400	460	-	2340	2100	3000	-	-
80	-	-	-	4070	3740	4400	3200	-
100	1350	1450	-	-	-	-	-	-
200	2920	-	2800	-	-	-	-	-
250	-	-	-	-	-	-	11000	18700
1000	-	-	186000	-	-	-	50000	90000
2000	-	-	-	-	-	-	-	100000

S— площа приміщення або освітлювальна площа ,м²;

n — кількість ламп;

k_з — коефіцієнт запасу (к_з=1,3 для ламп розжарювання, к_з=1,5 для люмінесцентних ламп);

z — коефіцієнт нерівномірності (z=1,1…1,5);

η_св — ККД світильної установки (0,6).

Розрахунок освітленості на робочому місці від однієї або кількох ламп за точковим методом здійснюється за формулою 8:

, лк, (8)

де, І_α – сила світла випромінювана лампою (світильником) в напрямку кута α (мал. 1),яка визначається за характеристиками лампи, кд;

r – відстань до розрахункової точки, м.

Рис .2. Схема до точкового методу розрахунку

(1 – джерело світла ; А – точка, для який визначається освітленість).