Методы расчета естественного и искусственного освещения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методы расчета естественного и искусственного освещения

1. Организация условий труда на рабочем месте

Под условиями труда понимается совокупность фактов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда. Исследования условий труда показали, что факторами производственной среды в процессе труда являются: санитарно-гигиеническая обстановка, психофизиологические элементы, эстетические элементы, социально психологические элементы. Из вышеперечисленного следует, что производственная среда, создающая здоровые и работоспособные условия труда, главным образом обеспечивается выбором технологического процесса, материалов и оборудования; распределением нагрузки между человеком и оборудованием; режимом труда и отдыха, эстетической организацией среды и профессиональным отбором работающих.

2. Создание оптимальных условий труда на рабочем месте

Организация и улучшение условий труда на рабочем месте является одним из важнейших резервов производительности труда и экономической эффективности производства, а также дальнейшего развития самого работающего человека. В этом главное проявление социального и экономического значения организации и улучшения условий труда. Для поддержания длительной работоспособности человека большое значение имеет режим труда и отдыха. Под рациональным физиологически обоснованным режимом труда и отдыха подразумевается такое чередование периодов работы с периодом отдыха, при котором достигается высокая эффективность общественно - полезной деятельности человека, хорошее состояние здоровья, высокий уровень работоспособности и производительности труда. После установления нормального производственного процесса сменный режим труда и отдыха рабочих становится фактором ритмизации труда, эффективным средством предупреждения утомления работающих. Рациональная организация труда на рабочем месте связана с такой проблемой, как правильная организация работы в течение всей недели, что обеспечивается систематической научной организацией производства. Для поддержания длительной работоспособности человека имеет большое значение не только суточный и недельный режим труда и отдыха, но и месячный, поэтому законодательством о труде предусмотрен еженедельный непрерывный отдых продолжительностью не менее сорока двух часов. А рациональный годовой режим труда и отдыха обеспечивается ежегодным отпуском. Для создания оптимальных условий труда на рабочем месте необходимо, чтобы на предприятии были установлены оптимальные показатели этих условий для каждого вида производства, состоящие из данных, характеризующих производственную среду. Для получения доступа к работе все принимаемые должны проверить состояние здоровья, т.е. пройти медицинский профотбор.

2. Производственное освещение. Основные понятия и гигиенические требования к производственному освещению

Основными понятиями, характеризующими свет, являются световой поток, сила света, освещённость и яркость. Световым потоком называют поток лучистой энергии, оцениваемый глазом по световому ощущению. Хорошее освещение действует тонизирующие, создаёт хорошее настроение, улучшает протекание основных процессов нервной высшей деятельности. Улучшение освещённости способствует улучшению работоспособности даже в тех случаях, когда процесс труда практически не зависит от зрительного восприятия. 90% информации человек получает через органы зрения. Свет оказывает положительное влияние на обмен веществ, сердечно-сосудистую систему, нервно-психическую сферу. Рациональное освещение способствует повышению производительности труда, его безопасности. При недостаточном освещении и плохом его качестве происходит быстрое утомление зрительных анализаторов, повышается травматичность. Слишком высокая яркость вызывает явление слепимости, нарушение функции глаза. Часть электромагнитного спектра с l от 10…340000 нм называется оптической областью спектра, которая подразделяется на инфракрасное излучение (770…340000), видимое излучение (380…770), УФ область - 10…380 нм. В пределах видимой области, излучение paзличнoй вызывает разные световые и цветовые ощущения: от фиолетового до красного цветов. Наиболее чувствителен человеческий глаз к 550 нм излучению. К границам спектра чувствительность уменьшается.

Количественные характеристики: Световой поток - Ф, лн (люмены). Поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению, характеризует мощность светового излучения, основан на зрительном восприятии. Сила света - J, кд (кандела). Так как световой поток распространяется в пространстве неравномерно, вводится понятие силы света. J - пространственная плотность светового потока; W - телесный угол. Освещённость - Е, лк (люкс). Поверхностная плотность светового потока. S освещаемая площадь.

Е = Ф / S L, кд/м².

Поверхностная плотность силы света. Коэффициент отражения р. Блескость - повышенная яркость. Качественные характеристики. Фон - поверхность, прилегающая к объекту различения. Объект различения деталь минимальных размеров, знак, символ, буква, которые человек различает в результате деятельности. Фон характеризуется коэффициентом отражения: > 0. 4 - светлый фон; ? 0. 2 - светлый; < 0. 2 - тёмный; контраст объекта с фоном: > 0. 5 - большой; < 0. 2 - малый Видимость, спектральный состав света, коэффициент пульсации светового потока.

Производственное освещение бывает: Естественным: обусловлено прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода. Меняется в зависимости от географической широты, времени суток, степени облачности, прозрачности атмосферы. По устройству различают: боковое, верхнее, комбинированное. Искусственным: создаётся искусственными источниками света (лампа накаливания и т.д.). Применяется при отсутствии или недостатке естественного. По назначению бывает: рабочим, аварийным, эвакуационным, охранным, дежурным. По устройству бывает: местным, общим, комбинированным. Устраивать одно местное освещение нельзя. Рациональное искусственное освещение должно обеспечивать нормальные условия для работы при допустимом расходе средств, материалов и электроэнергии. При недостаточности естественного освещения используется совмещенное (комбинированное) освещение. Последнее представляет собой освещение, при котором в светлое время суток используется одновременно естественный и искусственный свет.

Чаще всего применяют газоразрядные лампы (галогеновые, ртутные…), так как велик срок службы (до 14 000 часов) и большая световая отдача. Недостатки: стробоскопический эффект (пульсация светового потока, которая приводит к утомлению зрения из-за постоянной переадаптации глаза). Лампы накаливания применяются, когда по условиям технологической среды или интерьера применение газоразрядных ламп нецелесообразно. Достоинства: тепловые источники света, простота и надёжность. Недостатки: малый срок службы (1000), световая отдача мала (КПД). Светильник: лампа с арматурой, основное назначение перераспределение светового потока в требуемом направлении; защита лампы от воздействий внешней среды. По исполнению: открытые, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащитные, взрывозащитные. По распределению светового потока: прямого света, отражённого света, рассеянного света.

Освещённость на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы; равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и отсутствие резких теней; величина освещения постоянна во времени (отсутствие пульсации светового потока); оптимальная направленность светового потока и оптимальный спектральный состав; все элементы осветительных установок должны быть долговечны, взрыво-, пожаро-, электробезопасны.

3. Эксплуатация осветительных установок и контроль

Эксплуатация включает: регулярную очистку остеклённых проёмов и светильников от грязи; своевременную замену перегоревших ламп; контроль напряжения в сети; регулярный ремонт арматуры светильников; регулярный косметический ремонт помещения. Для этого предусмотрены специальные передвижные тележки с платформами, телескопические лестницы, подвесные устройства. Все манипуляции производятся при отключенном питании. Если высота подвеса до 5 м обслуживаются лестницами стремянками (обязательно 2 человека). Контроль освещения осуществляется не реже 1 раза в год путём измерения освещённости или силы света при помощи фотометра; последующее сравнение с нормативами.

Факторами метеорологических условий производственной среды являются:

температура воздуха, его относительная влажность, скорость перемещения воздуха и наличие теплоизлучений.

Для обеспечения нормальных условий деятельности человека параметры микроклимата нормируются. Нормы производственного микроклимата установлены ГОСТ 12.1.005-88

ССПТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Они едины для всех производств и всех климатических зон. Параметры микроклимата в рабочей зоне должны соответствовать оптимальным или допустимым микроклиматическим условиям. Оптимальные условия обеспечивают нормальное функционирование организма без напряжения механизмов терморегуляции.

При допустимых микроклиматических условиях возможно некоторое напряжение системы терморегуляции без нарушения здоровья человека.

Параметры температуры, влажности и скорости движения воздуха регламентируются с учетом тяжести физического труда: легкая, средняя и тяжелая работа. Помимо этого, учитывается сезон года: холодный период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +10°С и теплый период с температурой + 10°С и выше.

Для контроля метеоусловий используются приборы: термометры, термограф и парный термометр; актинометр при замерах напряженности излучений; психрометр или гидрограф при измерении относительной влажности; анемометр или кататермометр для замеров скорости движения воздуха.

Вентиляция - это комплекс устройств для обеспечения нормальных метеорологических условий и удаления вредных веществ из производственных помещений.

Вентиляция может быть естественной (аэрация) и механической в зависимости от способа перемещения воздуха. В зависимости от объема вентилируемого помещения различают обще обменную и местную вентиляцию. Обще обменная вентиляция обеспечивает удаление воздуха из всего объема помещения. Местная вентиляция обеспечивает замену воздуха в месте его загрязнения. По способу действия различают вентиляцию приточную, вытяжную и приточно-вытяжную, а также аварийную. Аварийная предназначена для устранения загазованности помещения в аварийных ситуациях.

Независимо от типа вентиляции к ней предъявляются следующие общие требования: объем приточного воздуха должен быть равен объему вытяжного воздуха; элементы системы вентиляции должны быть правильно размещены в помещении; потоки воздуха не должны поднимать пыль и не должны вызывать переохлаждения работающих; шум от системы вентиляции не должен превышать допустимого уровня.

В основе устройства вентиляции лежит воздухообмен, то есть объем воздуха помещения, заменяемый в единицу времени L (м/ч). Потребный воздухообмен определяется в соответствии со СНиП 2.04.05-86 расчетным путем из условий удаления из воздуха помещения избыточных вредных веществ, теплоты и влаги:

а) При выделении в воздух помещения вредных веществ:

,

где L_рз - количество воздуха, удаляемого местной вентиляцией;

М - количество вредных веществ, поступающих в помещение, мг/ч;

С_рз - концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом местной вентиляцией, мг/м;

С_п, С_ух - концентрация вредных веществ в воздухе, подаваемом в помещение и уходящем из него, мг/м.

б) При удалении избыточной явной теплоты, повышающей температуру воздуха:

где О_н - избыточная явная теплота в помещении, Дж/с;

Т_рз - температура воздуха, удаляемого местной вентиляцией, С;

Т_п, Т_ух - температура воздуха, подаваемого в помещение и уходящего из него, С.

в) При удалении избытка влаги:

где W - избыток влаги в помещении, г/ч;

d_рз - влагосодержание воздуха, удаляемого местной вентиляцией, г/кг;

d_п, d_yx - влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение и уходящего из него, г/кг.

Механическая вентиляция распределяет воздух по всему производственному помещению. В общем случае в ее состав входят: воздухоприемное устройство, фильтр, калорифер, вентилятор и сеть воздуховодов.

Расчет механической вентиляции включает:

1. Определение на плане производственного помещения конфигурации вентиляционной системы, расположение ее элементов.

2. Определение проходного сечения воздуховодов (скорость движения воздуха в воздуховодах принимается V = 6-10 м/с)

FV=L/(3600V),

где V - потребный воздухообмен, м /ч.

3. Определение потери давления в воздуховодах на участке воздуховода:

Р_общj = Р_трj + Р_мj, где Р_трj - сопротивление на преодоление сил трения воздуха при перемещении по воздуховодам;

Р_м - местное сопротивление воздуховодов.

Общие потери в сети воздуховодов:

,

где з - число участков, на которые разбита система воздуховодов вентиляции.

4. Подбор вентилятора для системы вентиляции по величине потребного воздухообмена и потерям давления в сети воздуховодов. Полное давление Р, которое должно создаваться вентилятором, принимается Р = Р_общ, а производительность вентилятора G (м /ч) принимается G = L.

5. Определение потребной мощности электродвигателя вентилятора N:

N = G P_k (3,6 10⁶ з_б з_п).

где К - коэффициент запаса мощности электродвигателя (1,05-1,5);

Р - потери полного давления в сети. Па;

з_б з_п - КПД вентилятора и передачи от электродвигателя к вентилятору.

Естественная вентиляция производственных помещений осуществляется под воздействием разности температур наружного и внутреннего воздуха (тепловое давление) и ветра (ветровое давление).

Расчет естественной вентиляции в соответствии со СНиП 2.04.05-86

заключается в определении площадей вентиляционных проемов здания и включает следующие этапы.

1. Определение скорости движения воздуха (м/с) в нижнем проеме V:

,

где h - расстояние между центрами нижнего и верхнего проемов, м;

с_н, с_в - плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м.

2. Определение площади (м²) нижних вентиляционных проемов:

F = L / (м₁ V₁),

где м₁ - коэффициент расхода воздуха через нижние проемы (м ₁ = 0,15-0,65).

3. Определение потери давления (Па) в нижних проемах H₁ = V₁² с_н/2

4. Определение избыточного давления (Па) в верхних проемах:

Н₂ =H_r-H_i,

где Hr - гравитационное давление воздуха. Па,

Нr = h(с_н - с_в) g.

5. Определение площади (м²) верхних вентиляционных проемов:

где м₂ - коэффициент расхода воздуха через верхние проемы.

Для увеличения воздухообмена на крыше производственного здания устанавливают вытяжные шахты с дефлекторами, которые увеличивают воздухообмен за счет эффекта эжекции.

Местная вентиляция используется для удаления выделяющихся вредных веществ от источников. Она может быть вытяжной и приточной. Разновидностями вытяжной вентиляции являются: защитные кожухи, вытяжные шкафы, кабины, аспирационные устройства.

К приточной местной вентиляции относятся воздушные души, воздушные оазисы, завесы.

Отопление предназначается для поддержания нормальных метеорологических условий в производственных помещениях. Система отопления необходима в помещении, где тепловые потери Q_п превышают выделение теплоты от технологического оборудования Q, то есть Q_п > Q. Для обогрева помещений используют паровые, воздушные, водяные, электрические системы отопления.

В основе расчета системы отопления лежит уравнение теплового баланса

Q_п = Q_oгр + Q_в + Q_n,

где Q_п - потери теплоты в помещении, Дж;

Q_orp - потери теплоты в строительных элементах здания, Дж;

Q_в - потери теплоты на нагрев воздуха, Дж;

Q_м - потери теплоты на нагрев материалов, машин, завозимых в помещение, Дж.

Потери теплоты в элементах здания

Q_oгp = RF (t_в-t_н),

где R - сопротивление теплопередаче конструкции, м С / Вт;

F - площадь поверхности ограждений, м²;

t_н, t_в - температура наружного и внутреннего воздуха, °С.

Потери теплоты на нагрев в помещении обычно принимаются Q_в=(0,2-0,3) Q_огр, на нагрев материалов и машин Q_м = (0,05-0,1) Q_oгp.

Необходимая тепловая мощность (кВт) источника в системе отопления:

4. Нормализация зрительных условий труда

труд гигиенический освещение вентиляция

Освещение является одним из важнейших производственных условий работы. Через зрительный аппарат человек получает порядка 90% информации. От освещения зависит утомление работающего, производительность труда, его безопасность.

Достаточное освещение действует тонизирующе, улучшает протекание основных процессов высшей нервной деятельности, стимулирует обменные и иммунобиологические процессы, оказывает влияние на суточный ритм физиологических функций организма человека. Практика показывает, что только за счет улучшения освещения на рабочих местах достигался прирост производительности труда от 1,5 до 15%. Зрительный аппарат человека воспринимает широкий диапазон видимых излучений от 380 до 770 нм, т.е. от ультрафиолетовых до инфракрасных излучений.

Для характеристики зрительных условий работы используются различные светотехнические показатели.

Световой поток (F) - это мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению. Единицей светового потока принимается люмен.

Сила света (J) - характеризует плотность светового потока, то есть отношение светового потока к телесному углу. Единицей силы света является кандела.

Освещенность (Е) - это плотность светового потока на освещаемой поверхности, измеряется в люксах.

Яркость поверхности (L) в данном направлении - это отношение силы света, отраженного от поверхности, к проекции ее на плоскость, перпендикулярную к отраженному лучу. Единицей яркости является НИТ (НТ), то есть кандела на кв. метр (кд/м²).

Коэффициент отражения (с) - это способность поверхности отражать световой поток, т.е.

Фон - поверхность, к которой прилегает объект различения. В зависимости от величины коэффициента отражения различают фон светлый (> 0,4), средний (=0,2-0,4), темный (<0,2).

Контраст объекта с фоном определяется отношением разности яркости объекта (L) и фона (L) к яркости фона, т.е.

Коэффициент пульсации освещенности (К_п) - это характеристика относительной глубины колебаний освещенности (при использовании газоразрядной лампы).

.

Наиболее важную роль в трудовом процессе имеют такие функции зрения, как контрастная чувствительность, острота зрения, быстрота различения деталей, устойчивость видения и цветовая чувствительность.

Контрастную чувствительность характеризует видимость (V) - это способность глаза воспринимать объект наблюдения.

где: К - контраст объекта и фона,

К_п - пороговый контраст, т.е. наименьший контраст, различимый глазом.

Наличие в поле зрения больших яркостей вызывает ослепленность и может привести к повреждению сетчатой оболочки.

Ослепленность (Р) - попадание в поле зрения ярких источников. Показатель ослепленности

P = (S_1) · 1000,

где S=^;

V₁ и V₂ - видимость объекта наблюдения соответственно при экранировке и при наличии блескости.

Под остротой зрения понимается максимальная способность различать отдельные объекты. При увеличении освещенности до определенного уровня растет острота зрения. В прямой зависимости от уровня освещенности находится скорость зрительного восприятия, а также устойчивость ясного видения, под которой понимается способность глаза удерживать отчетливое изображение рассматриваемой детали. Наилучшие условия цветоощущения создаются при естественном освещении.

Цвет влияет на другие зрительные функции. Так, острота зрения, скорость зрительного восприятия и устойчивость видения имеет максимум в желтой зоне спектра. При использовании прямого контраста (предмет темнее фона) зрительное утомление меньше, чем при обратном. Увеличение освещенности при прямом контрасте улучшает видимость, а при обратном ухудшает.

Литература

1. Алексеев С.В., Усенко В.Р. Гигиена труда. М: Медицина, - 1998.

2. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие. Ч. 2 /Е.А. Резчиков, В.Б. Носов, Э.П. Пышкина, Е.Г. Щербак, Н.С. Чверткин /Под редакцией Е.А. Резчикова. М.: МГИУ, - 1998.

3. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. М., Энергоиздат, - 1982.

4. Иванов Б.С. Человек и среда обитания: Учебное пособие, М.: МГИУ, - 1999.

Размещено на Allbest.ru