Искусственное освещение

Размещено на http://www.allbest.ru/

УО БГУИР

Кафедра экологии

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ: «Искусственное освещение»

Выполнил: студент ФКП Камлач П.В.

Проверил: Рубкевич А.В.

Минск 2010

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЧТО ТАКОЕ СВЕТ, ИСТОЧНИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТА

3. СВЕТОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ: ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ

4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ НЕКОТОРЫХ ИСТОЧНИКОВ ИСКУССТВЕННОГО СВЕТА

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Свет является естественным условием жизни человека, необходимым для сохранения здоровья и высокой производительности труда, и основанным на работе зрительного анализатора, самого тонкого и универсального органа чувств. Самым мощным естественным источником света является солнце, однако современный мир требует большего времени освещённости промышленных объектов, улиц, домов, нежели того даёт природа. Искусственное освещение частично исправляет эту ситуацию, однако, как любой объект, созданный человеком, оказывает влияние на экосистему в целом, живые тела в частности, и это влияние не всегда положительно. Давайте разберёмся - что же такое свет?

1. ЧТО ТАКОЕ СВЕТ, ИСТОЧНИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ

Он представляет собой видимые глазом электромагнитные волны оптического диапазона длиной 380-760 нм, воспринимаемые сетчатой оболочкой зрительного анализатора.

В настоящее время используется 3 вида освещения:

1) естественное (источником его является солнце);

2) искусственное (когда используются только искусственные источники света);

3) совмещенное или смешанное (характеризуется одновременным сочетанием естественного и искусственного освещения).

Совмещенное освещение применяется в том случае, когда только естественное освещение не может обеспечить необходимые условия для выполнения определённых производственных, социальных или других операций.

Естественное освещение создается природными источниками света прямыми солидными лучами и диффузным светом небосвода (от солнечных лучей, рассеянных атмосферой). Естественное освещение является биологически наиболее ценным видом освещения, к которому максимально приспособлен глаз человека.

Действующими строительными нормами и правилами предусмотрены две системы искусственного освещения: система общего освещения и комбинированного освещения.

В производственных помещениях используются следующие виды естественного освещения: боковое - через светопроемы (окна) в наружных стенах; верхнее - через световые фонари в перекрытиях; комбинированное - через световые фонари и окна.

В зданиях с недостаточным естественным освещением применяют совмещенное освещение - сочетание естественного и искусственного света. Искусственное освещение в системе совмещенного может функционировать постоянно (в зонах с недостаточным естественным освещением) или включаться с наступлением сумерек.

Искусственное освещение на промышленных предприятиях и в городских массивах осуществляется лампами накаливания и газоразрядными лампами, которые являются источниками искусственного света.

Применяются общее и местное освещение. Общее - для освещения всего помещения, местное (в системе комбинированного) - для увеличения освещения только рабочих поверхностей или отдельных частей оборудования.

Применение только местного освещения не допускается.

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТА

С точки зрения гигиены труда основной светотехнической характеристикой является освещенность (Е), которая представляет собой распределение светового потока (Ф) на поверхности площадью (S) и может быть выражена формулой

Е = Ф/S.

освещение ночной искусственный световой

Световой поток (Ф) - мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. Измеряется в люменах (лм).

В физиологии зрительного восприятия важное значение придается не падающему потоку, а уровню яркости освещаемых объектов, которая отражается от освещаемой поверхности в направлении глаза. Зрительное восприятие определяется не освещенностью, а яркостью, под которой понимают характеристику светящихся тел, равную отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению. Яркость измеряется в нитах (нт). Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, степени освещенности и угла, под которым поверхность рассматривается.

Сила света - световой поток, распространяющийся внутри телесного угла, равного 1 стерадианту. Единица силы света - кандела (кд).

Световой поток, падающий на поверхность, частично отражается, поглощается или пропускается сквозь освещаемое тело. Поэтому световые свойства освещаемой поверхности характеризуются также следующими коэффициентами:

1) коэффициент отражения - отношение отраженного телом светового потока к падающему;

2) коэффициент пропускания - отношение светового потока, прошедшего через среду, к падающему;

3) коэффициент поглощения - отношение поглощенного телом светового потока к падающему.

Необходимые уровни освещенности нормируются в соответствии со СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение" в зависимости от точности выполняемых производственных операций, световых свойств рабочей поверхности и рассматриваемой детали, системы освещения".

К гигиеническим требованиям, отражающим качество производственного освещения, относятся:

1) равномерное распределение яркостей в поле зрения и ограничение теней;

2) ограничение прямой и отраженной блесткости;

3) ограничение или устранение колебаний светового потока.

Равномерное распределение яркости в поле зрения имеет важное значение для поддержания работоспособности человека. Если в поле зрения постоянно находятся поверхности, значительно отличающиеся по яркости (освещенности), то при переводе взгляда с ярко - на слабоосвещенную поверхность глаз вынужден переадаптироваться. Частая переадаптация ведет к развитию утомления зрения и затрудняет выполнение производственных операций.

Степень неравномерности определяется коэффициентом неравномерности - отношением максимальной освещенности к минимальной. Чем выше точность работ, тем меньше должен быть коэффициент неравномерности.

Чрезмерная слепящая яркость (блесткость) - свойство светящихся поверхностей с повышенной яркостью нарушать условия комфортного зрения, ухудшать контрастную чувствительность или оказывать одновременно оба эти действия.

Светильники - источники света, заключенные в арматуру, - предназначены для правильного распределения светового потока и защиты глаз от чрезмерной яркости источника света. Арматура защищает источник света от механических повреждений, а также дыма, пыли, копоти, влаги, обеспечивает крепление и подключение к источнику питания.

По светораспределению светильники подразделяются на светильники прямого, рассеянного и отраженного света. Светильники прямого света более 80% светового потока направляют в нижнюю полусферу за счет внутренней отражающей эмалевой поверхности. Светильники рассеянного света излучают световой поток в обе полусферы: одни - 40-60% светового потока вниз, другие - 60-80% вверх. Светильники отраженного света более 80% светового потока направляют вверх на потолок, а отражаемый от него свет направляется вниз в рабочую зону.

Для защиты глаз от блесткости светящейся поверхности ламп служит защитный угол светильника - угол, образованный горизонталью от поверхности лампы (края светящейся нити) и линией, проходящей через край арматуры.

Светильники для люминисцентных ламп в основном имеют прямое светораспределение. Мерой защиты от прямой блесткости служат защитный угол, экранирующие решетки, рассеиватели из прозрачной пластмассы или стекла.

С помощью соответствующего размещения светильников в объеме рабочего помещения создается система освещения. Общее освещение может быть равномерным или локализованным. Общее размещение светильников (в прямоугольном или шахматном порядке) для создания рациональной освещенности производят при выполнении однотипных работ по всему помещению, при большой плотности рабочих мест. Общее локализованное освещение предусматривается для обеспечения на ряде рабочих мест освещенности в заданной плоскости (термическая печь, кузнечный молот и др.), когда около каждого из них устанавливается дополнительный светильник (например, кососвет), а также при выполнении на участках цеха различных по характеру работ или при наличии затеняющего оборудования.

Местное освещение предназначено для освещения рабочей поверхности и может быть стационарным и переносным, для него чаще применяются лампы накаливания, так как люминисцентные лампы могут вызвать стробоскопический эффект.

Аварийное освещение устраивается в производственных помещениях и на открытой территории для временного продолжения работ в случае аварийного отключения рабочего освещения (общей сети). Оно должно обеспечивать не менее 5% освещенности от нормируемой при системе общего освещения.

3. СВЕТОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ: ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ

Световое загрязнение -- осветление ночного неба искусственными источниками света, свет которых рассеивается в нижних слоях атмосферы. Иногда это явление также называют световым смогом.

Основными источниками светового загрязнения являются крупные города и промышленные комплексы. Световое загрязнение создаётся уличным освещением, светящимися рекламными щитами или прожекторами. В Европе многие дискотеки направляют мощные пучки света в ночное небо.

Большая часть излучаемого света направляется или отражается наверх, что создаёт над городами так называемые световые купола. Это вызвано неоптимальной и неэффективной конструкцией многих систем освещения, ведущей к расточительству энергии. Эффект осветления неба усиливается распространёнными в воздухе частицами пыли, так называемыми аэрозолями. Эти частицы дополнительно преломляют, отражают и рассеивают излучаемый свет.

Световое загрязнение -- сопровождающее явление индустриализации и встречается прежде всего в густо заселённых регионах развитых стран. В Европе около половины населения так или иначе регулярно сталкивается со световым загрязнением. Ежегодный рост светового загрязнения в разных странах Европы составляет от 6 до 12 %.

Световое загрязнение влияет на устоявшуюся экосистему и имеет многочисленные последствия:

1) Перерасход электроэнергии

Чрезмерное ночное освещение ведет к перерасходу электроэнергии и увеличению выбросов парниковых газов. В среднем, одна лампа уличного освещения потребляет 400 ватт, таким образом, за 8 часов работы каждой лампой расходуется 3,2 кВт·ч электроэнергии.

2) Влияние на живые организмы

Искусственное осветление окружающей среды влияет на цикл роста многих растений. Распространённые источники белого света с большим удельным весом голубого света в спектре мешают ориентации многих видов насекомых, ведущих ночной образ жизни, а также сбивают с пути перелётных птиц, старающихся облетать очаги цивилизации. Согласно наблюдениям, каждый уличный светильник ежесуточно является причиной гибели 150 насекомых. С учётом числа светильников в одной только Германии каждую ночь от них погибает более миллиарда насекомых. При этом не учтены многие другие источники света, такие как освещение промышленных комплексов, светящаяся реклама и освещение жилых домов.

Не до конца исследовано воздействие светового загрязнения на хронобиологию человеческого организма. Возможны отклонения в гормональном балансе, тесно связанном с воспринимаемым циклом дня и ночи.

3) Влияние на астрономические наблюдения

Световое загрязнение в крупных городах делает практически невозможным астрономические наблюдения. Из-за осветления неба видны только наиболее яркие звёзды, и если при тёмном небе человек невооружённым глазом может увидеть до 2--3 тысяч звёзд, то, находясь в городе или другом месте с ярким искусственным освещением, часто не насчитаешь их больше полусотни. Таким образом, из крупных городов можно наблюдать только яркие звёзды, луну и некоторые планеты (Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн), и становится очень сложно наблюдать объекты далёкого космоса: звёздные скопления, туманности, галактики и т.п. Кроме того, становится невозможным определять контуры созвездий, т. к. многие из них включают слабые звёзды. Вдобавок, яркий свет мешает адаптации человеческого глаза к темноте (см. Рисунок 1).

Световое загрязнение также сильно затрудняет использование оптических телескопов. Принцип работы телескопа заключается в том, что он собирает свет звёзд и других объектов при помощи линз или зеркал (это гораздо важнее увеличения). При световом же загрязнении телескоп собирает не только и даже не столько звёздный свет, сколько свет фонарей, отражённый и рассеянный водяным паром и пылью, которыми наполнен воздух. Кроме того, световое загрязнение уменьшает контраст между небесными объектами и самим небом. Это сводит на нет многие преимущества телескопа и вынуждает астрономов, как профессионалов, так и любителей, удаляться от любых поселений с их искусственным освещением, в ненаселенные тёмные места, что часто неудобно, или же использовать светофильтры, уменьшающие (но не преодолевающие) световое загрязнение.

Таким образом, световое загрязнение серьёзно мешает не только наблюдениям астрономов-любителей, но и работе астрономических обсерваторий (см., например, сайт Паломарской обсерватории в США, где есть также богатый материал, посвящённый световому загрязнению). Современные обсерватории строятся вдали от крупных поселений, чтобы избежать светового и атмосферного загрязнения. В некоторых регионах борьба со световым загрязнением ведётся на законодательном уровне.

4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ НЕКОТОРЫХ ИСТОЧНИКОВ ИСКУССТВЕННОГО СВЕТА

Таблица 1 - характеристики источников искусственного света

Из расчетов (см. Таблицу 1) следует, что самыми выгодными вариантами освещения теплицы при использовании электрической энергии из сети переменного тока являются натриевые лампы низкого давления и компактные флюоресцентные лампы оранжевого цвета. Но эти лампы имеют ограниченный срок службы, требуются рефлекторы, необходимо регулярно мыть отражатели. И самое главное, для питания натриевых ламп низкого давления и компактных флюоресцентных ламп требуется переменный ток (AC), а выработка переменного тока частотой 50 Герц - сложно и дорого. Поэтому целесообразнее использовать красные мощные светодиоды марки Luxeon K2, которые имеют практически неограниченный срок эксплуатации, направленный световой поток и совершенно не требовательны к параметрам электрической энергии. Для их питания можно использовать постоянный не пульсирующий ток (DC) от 12-вольтового генератора или вечных термоэлектрических модулей Пельтье.

ВЫВОДЫ

Использование мощных сверх-ярких светодиодов для освещения теплицы открывает путь к действительно независимому от окружающей среды (температуры, освещенности) и экономически выгодному выращиванию продуктов питания. Возможно, для нормального роста растений придется применять светодиоды с различным цветом, но эта трудность не является принципиальной.

Искусственное освещение это, безусловно, удобная и безопасная альтернатива естественному освещению, однако стоит помнить, каким путём оно добывается и какой вред наносит окружающему миру. Я думаю, что используя рационально дары природы вкупе с неисчерпаемыми возможностями человеческого мозга и трезвым расчётом, можно добиться высоких показателей производительности человеческого труда, без оказания пагубного влияния на экосистему в целом и «ночную» жизнь в частности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1) Татьяна Матанцева. «Борьба со светом больших городов», 2004

2) Санько А.Н. «Астрономический словарь», 2000

3) Лобанов Е.В. «Экология сегодня», 2008

4) Материалы сайта Паломарской обсерватории, США, http://www.astro.caltech.edu/

5) Материалы сайта http://stroy-mir.nm.ru

Размещено на Allbest.ru