Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Тульский государственный университет"

Кафедра "Аэрология, охрана труда и окружающей среды"

Методические указания к практическим занятиям

по дисциплине: "Безопасность жизнедеятельности"

Направление подготовки: 240900 "Биотехнология"

Специальность: 240901 "Биотехнология"

Форма обучения - очная

Автор: доцент Л.В. Котлеревская

Тула 2010 г.

Практическая работа № 1. Оценка уровней шума в производственных помещениях. Расчет средств защиты от шума

Цель работы: выработать знания у студентов по оценке шумового режима в помещениях, выбору и расчету средств защиту от шума.

1. Основные теоретические сведения

Уровни шума в помещениях обусловлены акустическими характеристиками источников шума, их количеством и размещением, акустическими свойствами помещений.

Основными характеристиками, используемыми в практике борьбы с шумами, являются: для источников шума - уровни звуковой мощности, L_P, дБ, на среднегеометрических частотах октавных полос 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

где Р - звуковая мощность источника, Вт; Р ₀ - пороговая звуковая мощность, равная 10^-12 Вт;

для расчетных точек - уровни звукового давления, L_P, дБ, на тех же среднегеометрических частотах:

где p - звуковое давление на рабочем месте, Па; p₀ - пороговое звуковое давление, равное 2^.10^-5, Па.

Оценка звукового режима помещения проводится на основе расчетов ожидаемых уровней звукового давления в расчетных точках и сравнения их с допустимыми по нормам значениям. В качестве мер по снижению шума в помещениях могут быть предусмотрены акустические средства, включающие звукопоглощающие облицовки ограждающих конструкций зданий, звукоизолирующие конструкции (звукоизолирующие ограждения, звукоизолирующие кожухи, кабины и др.)

В настоящей работе студентам предлагается выполнить акустический расчет: ожидаемых уровней звукового давления в расчетной точке помещения; звукоизолирующего ограждения, звукопоглощающей облицовки.

2. Задание к работе

Дано. В рабочем помещении длиной А м, шириной В м, и высотой Н м размещены источники шума - ИШ ₁, ИШ ₂,..., ИШ_n с уровнями звуковой мощности L₁, L₂,..., L_n (рис. 1). Источник шума ИШ ₁ с заключен в кожух. В конце цеха находится помещение вспомогательных служб, которое отделено от основного цеха перегородкой с дверью площадью S_дв=2,5 м ². Расчетная точка находится на расстоянии r_i от источников шума.

Рис. 1. Схема расположения оборудования - ИШ на участке и расчетной точки - РТ

РАССЧИТАТЬ:

1. Уровни звукового давления в расчетной точке - РТ, сравнить с допустимыми по нормам, определить требуемое снижение шума на рабочих местах. Расчеты проводить в соответствии с п. 3.1.

2. Звукоизолирующую способность перегородки и двери в ней, подобрать материал для перегородки и двери. Расчеты производить в соответствии с п. 3.2.

3. Звукоизолирующую способность кожуха для источника ИШ ₁. Источник шума установлен на полу, размеры его в а плане - (a x b) м, высота - h м. Подобрать материал для кожуха. Расчеты проводить в соответствии с п. 3.3.

4. Снижение шума при установке на участке цеха звукопоглощающей облицовки. Расчеты проводить в соответствии с п. 3.4.

Акустические расчеты проводятся в восьми октавных полосах на среднегеометрических частотах 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Однако, в связи с повторяемостью и трудоемкостью, расчеты в практической работе студенты проводят не по всем частотам, а по указанию преподавателя (3-4 частоты).

3. Методика расчетов

Расчет ожидаемых уровней звукового давления в расчетной точке и требуемого снижения уровней шума. Если в помещении находится несколько источников шума с разными уровнями излучаемой звуковой мощности, то уровни звукового давления для среднегеометрических частот 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц в расчетной точке следует определять по формуле

Здесь:

L - ожидаемые октавные уровни звукового давления в расчетной точке, дБ;

- эмпирический поправочный коэффициент, принимаемый в зависимости от отношения расстояния r от расчетной точки до акустического центра к максимальному габаритному размеру источника l_макс, рис. 2. Акустическим центром источника шума, расположенного на полу, является проекция его геометрического центра на горизонтальную плоскость;

_i - 10^0,1L_Pi - определяется по табл. 1;

L_Рi - октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ;

- фактор направленности; для источников с равномерным излучением принимается =1;

S - площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник и проходящей через расчетную точку. В расчетах принять S=2r², где r - расстояние от расчетной точки до источника шума;

- коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, принимаемый по графику (рис. 3) в зависимости от отношения постоянной помещения B к площади ограждающих поверхностей помещения S_огр.

S_огр=S_пола+S_стен +S_{потолка};

B - постоянная помещения в октавных полосах частот, определяемая по формуле B=B₁₀₀₀ , где B₁₀₀₀ - постоянная помещения на частоте 1000 Гц, м ², определяемая в зависимости от объема и типа помещения на частоте 1000 Гц (табл.2); м - частотный множитель, определяемый по табл.3.;

m - количество источников шума, ближайших к расчетной точке, для которых r_i < 5r_мин, где r_мин - расстояние от расчетной точки до акустического центра ближайшего к ней источника шума, м;

n - общее количество источников шума в помещении с учетом коэффициента одновременности их работы.

Рис. 2. График для определения коэффициента

Рис. 3. График для определения коэффициента

Таблица 1. Определение величины _i=10^0,1Lp_i

Десятки	Единицы
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	1.103 1.104 1.105 1.106 1.107 1.108 1.109 1.1010 1.1011 1.1012	1,3.103 1,3.104 1,3.105 1,3.106 1,3.107 1,3.108 1,3.109 1,3.1010 1,3.1011 1,3.1012	1,6.103 1,6.104 1,6.105 1,6.106 1,6.107 1,6.108 1,6.109 1,6.1010 1,6.1011 1,6.1012	2.103 2.104 2.105 2.106 2.107 2.108 2.109 2.1010 2.1011 2.1012	2,5.103 2,5.104 2,5.105 2,5.106 2,5.107 2,5.108 2,5.109 2,5.1010 2,5.1011 2,5.1012	3,2.103 3,2.104 3,2.105 3,2.106 3,2.107 3,2.108 3,2.109 3,2.1010 3,2.1011 3,2.1012	4.103 4.104 4.105 4.106 4.107 4.108 4.109 4.1010 4.1011 4.1012	5.103 5.104 5.105 5.106 5.107 5.108 5.109 5.1010 5.1011 5.1012	6,3.103 6,3.104 6,3.105 6,3.106 6,3.107 6,3.108 6,3.109 6,3.1010 6,3.1011 6,3.1012	8.103 8.104 8.105 8.106 8.107 8.108 8.109 8.1010 8.1011 8.1012

Примечание: при пользовании таблицей величину L_Pi следует округлять до целых значений децибел.

Пример. Найти величину _i для L_i=89,5 дБ.

Решение: в столбце "Десятки" находим число 8, в строке "Единицы" находим число 9. Искомая величина _i=8^.10⁸

Таблица 2. Значение постоянной помещения B₁₀₀₀

Характеристика помещения	B1000, м 2
С небольшим числом людей (металлообрабатывающие цехи, вентиляционные камеры, генераторные, машинные залы, испытательные стенды и т.п.). С жесткой мебелью и большим количеством людей или с небольшим количеством людей и мягкой мебелью (лаборатории, деревообрабатывающие цехи, кабинеты и т.п.). С большим количеством людей и мягкой мебелью (рабочие помещения зданий управления, залы конструкторских бюро, аудитории и т.п.) ПРИМЕЧАНИЕ. V - объем помещения	V/20 V/10 V/6

Таблица 3. Значение коэффициента

Объем помещения, м 3	Значение на среднегеометрических частотах октавных полос
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
V < 200 V = 200-1000 V > 1000	0,8 0,65 0,5	0,75 0,62 0,5	0,8 0,64 0,55	0,8 0,75 0,7	1,0 1,0 1,0	1,4 1,5 1,6	1,8 2,4 3,0	2,5 4,2 6,0

Требуемое снижение уровней звукового давления в расчетной точке для восьми октавных полос следует определять по формуле

где:

L_треб - требуемое снижение уровней звукового давления, дБ;

L_расч - полученные расчетом октавные уровни звукового давления, дБ;

L_доп - допустимые по нормам октавные уровни звукового давления, дБ.

Допустимые уровни шума на рабочих местах принимаются в соответствии с ГОСТ 12.1.003. -83. "Шум. Общие требования безопасности." (табл. 4).

Таблица 4. Допустимые уровни шума на рабочих местах

Вид трудовой деятельности	Условия звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Предприятия, учреждения и организации
1. Творческая деятельность, руководящая работа с повышенными требованиями, научная деятельность, конструирование и проектирование, программирование, преподавание и обучение, врачебная деятельность.	71	61	54	49	45	42	40	38
2. Высококвалифицированная работа, требующая сосредоточенности, административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в лаборатории.	79	70	63	58	55	52	50	49
3. Работа, выполняемая с часто получаемыми указаниями и акустическими сигналами, требующая постоянного слухового контроля, операторская работа по точному графику с инструкцией, диспетчерская работа.	83	74	68	63	60	57	55	54
4. Работа, требующая сосредоточенности, работа с повышенными требованиями к процессам наблюдения и дистанционного управления производственными циклами.	91	83	77	73	70	68	66	64
5. Выполнение всех видов работ (за исключением перечисленных и аналогичных им) на постоянных рабочих местах в производстве и на территории предприятия.	95	87	82	78	75	73	71	69

Расчет звукоизолирующих ограждений, перегородок. Звукоизолирующие ограждения, перегородки применяются для отдаления "тихих" помещений от смежных "шумных" помещений; выполняются из плотных, прочих материалов. В них возможно устройство дверей, окон. Подбор материала конструкций производится по требуемой звукоизолирующей способности Rтреб, дБ, величина которой определяется по формуле:

- суммарный октавный уровень звуковой мощности излучаемой всеми источниками и определяемый с помощью табл. 1;

L_доп - допустимый октавный уровень звукового давления в изолируемой от шума помещении, дБ, табл. 4;

B_и - постоянная изолируемого помещения, м ²;

m - количество элементов в ограждении (сплошная перегородка - m=1, перегородка с окном или дверью - m=3).

Если звукоизолирующее ограждение включает окно, дверь, то требуемая звукоизолирующая способность R_треб рассчитывается для каждого элемента. Материал конструкций выбирается по табл. 5 и 6.

Таблица 5. Звукоизолирующая способность стен, перегородок, дБ

Материал конструкции	Толщина	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Кирпичная кладка с двух сторон	1 кирпич 2 кирпича	36 45	41 45	44 52	51 59	58 65	64 70	65 70	65 70
Железобетонная стена	50 мм 100 мм 200 мм	28 34 40	34 40 42	35 40 44	35 44 51	41 50 59	48 55 65	55 60 55	55 60 55
Гипсобетонная плита	80 мм	-	28	33	37	36	44	44	42
Керамзитобетонная плита	80 мм	-	33	34	39	47	52	54	-
Шлакобетонная панель	250 мм	-	30	45	52	56	64	64	-
Древ. стружечная плита	20 мм	-	23	26	26	26	26	26	23
Фанера	3 мм 5 мм 10 мм	7 9 13	11 13 17	14 17 21	19 21 25	23 25 28	26 28 25	27 26 29	26 29 23
Стеклопластик	3 мм 5 мм 10 мм	9 12 17	13 16 21	17 20 25	21 24 28	25 28 31	29 31 31	31 31 34	32 34 38
Стальн. панели с ребрами жесткости	1 мм 3 мм 5 мм 10 мм	13 19 22 26	17 23 26 30	21 27 30 34	25 31 34 36	28 35 37 32	32 37 32 36	35 30 36 42	35 39 42 46

Таблица 6. Звукоизолирующая способность окон и дверей, дБ

Элемент конструкции	Условия прилегания по периметру	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Окно с силикатным стеклом толщиной 3 мм 6 мм	Без уплотняющих прокладок	8 12	12 18	16 18	18 20	20 23	22 25	20 25	20 25
Оконный блок с двойным переплетом, толщина стекла 3 мм, воздушный зазор 170 мм	Без уплотняющих прокладок С уплотняющими прокладками из резины	22 27	27 33	26 33	28 36	30 38	28 38	27 38	27 38
Двойное остекленение со стеклами толщиной 4мм и 7мм и воздушным зазором: 200 мм 300 мм	То же	- -	27 32	36 39	42 43	47 47	49 51	55 55	55 55
Обыкновенная филенчатая дверь	Без уплотняющих прокладок С уплотняющими прокладками	7 12	12 18	14 19	16 23	22 30	22 33	20 32	20 32
Глухая щитовая дверь толщиной 40 мм, облицованная с двух сторон фанерой толщиной 4 мм	Без уплотняющих прокладок С уплотняющими прокладками	17 12	22 27	23 27	24 32	24 35	24 34	23 35	23 35

Звукоизолирующие кожухи. Применяются для снижения уровней звуковой мощности отдельных, наиболее шумных источников. Кожухи полностью закрывают источник шума, изготавливаются из листовых материалов (сталь, дюралюминий и др.). Внутренние поверхности стенок кожуха обычно облицовывают звукопоглощающим материалом. Требуемая звукоизолирующая способность стенок кожуха определяется по формулам:

для необлицованных кожухов

для кожухов со звукопоглощающей облицовкой внутренних поверхностей

где:

L_доп - допустимые октавные уровни звукового давления, дБ;

_обл - коэффициент звукопоглощения облицовочного материала;

Остальные обозначения такие же, как в формуле (1).

Выбор материала кожуха следует производить от R_треб по справочникам или табл. 7.

Звукопоглощающие облицовки. Применяются для снижения интенсивности отраженных звуковых волн. Звукопоглощающие облицовки размещают на потолке и в верхних частях стен помещения. Для достижения максимально возможного поглощения звука рекомендуется облицовывать не менее 60 % общей площади ограничивающих помещение поверхностей.

Выбор звукопоглощающей облицовки (материал, конструкция, коэффициент звукопоглощения и т.д.) следует производить по данным табл. 8 в зависимости от требуемого снижения шума L_треб. При этом реверберационный коэффициент звукопоглощения облицовки _обл должен иметь максимальные значения в тех октавных полосах частотного диапазона, где наблюдается наибольшее превышение ожидаемых уровней звукового давления над допустимыми значениями.

Таблица 7. Звукоизолирующая способность кожуха со стенками плоской формы, дБ

Конструкция	Толщина листа, мм	Размер листа, мм	Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц
			63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Стальной лист, покрытие из вибродемпфирующей мастики ВД - 17-58 толщиной 4 мм	0,7	2х 2	20	24	28	33	37	39	42	45
Стальной лист, покрытие из минераловатных плит толщиной: 70 мм	1,5	1х 1	-	20	26	35	39	40	46	48
Дюралюминиевый диск, покрытие из минераловатных плит толщиной: 80 мм 70 мм	2 3	2х 2 2х 2	20 -	15 20	20 25	28 38	36 45	43 51	50 51	53 57
Стальной лист	1,2-2 3-4	2х 2 1х 1 0,5х 0,5 4х 2 2х 1 3х 3 2х 2 3х 1,5 2х 1	26 21 18 27 22 23 28 27 23	23 29 25 25 30 28 25 33 32	28 25 31 30 28 33 30 31 29	33 30 29 35 33 27 35 36 35	38 35 33 40 37 42 41 41 41	44 41 37 46 42 45 44 44 43	48 44 40 48 44 33 33 34 34	30 30 30 31 31 42 42 43 43
Сплав	1,5х 2	2х 2 1х 1 2х 1	18 15 13	15 21 21	20 17 19	25 27 24	30 27 29	35 32 32	38 35 33	23 22 20

Таблица 8. Акустические характеристики звукопоглощающих материалов

Толщина звукопоглощающего материала, мм	Воздушный зазор, мм	Реверберационный коэффициент звукопоглощения на среднегеометрических частотах октавных полос, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Плиты ПА/О минераловатные акустические, размер 500х 500 мм
20 20	0 50	0,02 0,02	0,03 0,03	0,17 0,42	0,68 0,93	0,98 0,90	0,86 0,79	0,45 0,45	0,20 0,20
Плиты "Акмигран" минераловатные размером 300х 300 мм
20 20	0 50	0,01 0,03	0,04 0,25	0,30 0,66	0,59 0,91	1 0,93	0,93 1	0,81 0,90	0,70 0,80
Маты из супертонкого волокна
50	0	0,1	0,4	0,85	0,98	1	0,93	0,97	1
Супертонкое волокно с оболочкой из стеклоткани и покрытием из гипсовой плиты толщиной 7 мм с перфорацией
100	0	0,9	0,66	1	1	1	0,96	0,7	0,5
Отходы капронового волокна, сетка из стеклоткани марки СЭ, покрытие из перфорированного металлического листа
100	0	0,02	0,15	0,46	0,82	0,92	0,83	0,93	0,93
Плиты "Силакпор" размерами 450х 450 мм
45	0	0,10	0,25	0,45	0,60	0,70	0,80	0,90	0,95
"Винипор" полужесткий
35	0	-	-	0,07	0,12	0,19	0,45	0,89	0,89
Теплоизоляционный материал
25	0 50	0,10 0,11	0,12 0,16	0,21 0,40	0,44 0,83	0,77 0,94	0,90 0,82	0,92 0,92	0,90 0,80
Плиты ПП - 80, ППМ, ПММ звукопоглощающие полужесткие
30 50	0 50 0 50	- - - -	0.08 0,21 0,14 0,20	0,30 0,40 0,52 0,61	0,64 0,72 0,92 0,90	0,89 0,98 0,99 0,94	0,95 0,79 0,42 0,92	0,83 0,75 0,82 0,78	0,73 0,75 0,78 0,76

Величина возможного максимального снижения уровней звукового давления в расчетной точке при применении выбранных звукопоглощающих конструкций определяется по формуле

где:

B - постоянная помещения до установки в нем звукопоглощающей облицовки, м ²; определяется так же, как в формуле (1);

B₁ - постоянная помещения после установки в нем звукопоглощающих конструкций, м ²; определение ее рассматривается ниже;

и ₁ - коэффициенты, определяемые по графику на рис. 3, соответственно до и после установки звукопоглощающих конструкций.

Постоянную помещения B₁ следует определять по формуле

- эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностей не занятых звукопоглощающей облицовкой, м ²;

- средний коэффициент звукопоглощения помещения до установки звукопоглощающей облицовки; определяется по формуле

;

где S_огр - общая площадь ограждающих поверхностей помещения, м ²;

S_обл - площадь звукопоглощающих облицовок, м ²;

A - величина добавочного звукопоглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки, м ²; определяется по формуле

,

где _обл - реверберационный коэффициент звукопоглощения выбранной конструкции облицовки в октавной полосе частот; определяемый по табл. 8.

₁ - средний коэффициент звукопоглощения помещения со звукопоглощающими конструкциями, определяемый по формуле

Выбранная звукопоглощающая облицовка будет обеспечивать необходимое снижение уровня шума в октавных полосах частот в том случае, если в результате расчетов получено .

4. Оформление отчета

Отчет по практической работе должен содержать наименование работы, ее цель, исходные данные, расчеты, выводы по результатам расчетов. Результаты расчетов свести в таблицу 9.

5. Исходные данные для расчета

Работа выполняется по вариантам, которые согласовываются с преподавателем.

Уровни звуковой мощности источников шума выбирают по табл. 11 в соответствии с порядковыми номерами, указанными в табл. 10 по вариантам.

Исходные данные и результаты расчетов по варианту________.

Величина	Ссылка на рис., табл., формулу	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
		63 124 250 500 1000 2000 4000 8000
Расчет ожидаемых уровней звукового давления
L1 L2 L3 L4 L5 L Lдоп Lтреб	табл. №11 табл. №11 табл. №11 табл. №11 табл. №11 (1) табл. №4 (2)
Расчет звукоизолирующей перегородки с дверью
Lсум Lдоп Rперег Rдвери и т. д.	(3) табл. №4 (3) (3)

Таблица 10. Варианты заданий уровней звуковой мощности источников шума

Вариант	Номер источников шума из табл. 11	Вариант	Номер источников шума из табл. 11
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	27*, 1, 2, 3, 4 28*, 5, 6, 7, 8 26*, 9, 10, 11, 12 30*, 13, 14, 15, 23 31*, 17, 18, 19, 24 25*, 16, 20, 21, 25 33*, 1, 5, 9, 13 32*, 2, 6, 17, 21 27*, 10,14, 18,22 24*, 3, 7, 11, 15 25*, 4, 8, 19, 23 26*, 12, 16, 20, 24 29*, 5, 7, 14, 19	14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25	24*, 4, 8, 12, 16 31*, 20, 23, 19 32*, 3, 7, 11, 23 25*, 2, 6, 10, 14 30*, 9, 13, 17,21 32*, 4, 7, 12, 15 33*, 3, 6,11, 14 27*, 2, 5, 10, 13 28*, 13, 15, 18, 20 29*, 1, 6, 11, 16 30*, 4, 7, 10, 12 33*, 8, 11, 13, 14
* - уровни звуковой мощности для источника шума ИШ 1

Таблица 11. Уровни звуковой мощности оборудования L_Pi, дБ

№ по порядку	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33	89 96 94 91 93 81 85 98 88 86 87 87 94 93 89 89 87 89 91 89 87 90 89 93 109 112 103 98 95 100 102 107 103	90 94 96 90 92 84 86 96 91 85 91 85 95 89 96 94 84 86 87 92 91 92 90 112 110 103 114 110 98 98 105 103 114	87 95 96 95 90 92 92 94 93 92 94 91 97 92 100 99 95 82 87 95 93 96 95 99 109 108 115 103 104 100 113 112 115	92 98 97 95 90 93 97 99 97 96 97 94 92 90 99 97 94 82 84 98 100 98 100 105 112 116 117 100 108 106 118 104 120	91 90 92 96 86 92 94 96 98 85 87 86 96 94 95 91 86 84 88 91 98 102 101 122 120 118 112 102 110 110 112 107 114	87 89 89 97 82 87 83 94 89 82 82 79 87 92 91 88 87 86 88 90 89 102 101 106 121 123 107 98 109 97 99 106 112	82 87 89 98 78 79 92 86 85 80 78 78 89 87 86 87 78 89 90 89 86 98 95 110 108 112 101 102 103 98 102 103 98	80 85 87 91 76 75 96 84 86 84 75 74 92 85 82 84 76 90 92 85 82 94 93 114 85 95 98 97 100 92 96 94 89

Таблица 12. Габаритные размеры участка цеха, кабины, источника шума ИШ ₁, размещение оборудования

Вариант	A, м	B, м	C, м	H, м	r1, м	r2, м	r3, м	r4, м	r5, м	lмакс, м	a, м	b, м	c, м	AK, м	BK, м	HK, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25	30 30 30 32 32 35 35 28 26 28 26 34 36 36 28 28 34 34 29 32 45 35 29 31 32	20 15 12 16 18 20 18 15 15 16 18 20 15 18 17 20 18] 22 17 19 22 24 16 17 18	7 6 5 7 6 8 7 6 7 6 7 8 9 9 6 7 9 8 7 6 7 9 5 7 6	8 8 7 7 7 9 8 8 6 7 8 9 9 8 7 8 10 9 8 9 9 9 8 9 7	6 6 6 6,5 7 7,5 8 6 5 6,5 7 7 8 7 6 7 8 9 6 7,5 7 8 6 7 6	9 8 7 9 10 11 10 8 7 7,5 8 9 11 10 9 8 10 11 8 12 8 9 8 9 8	6,5 6 5 7 7,5 8 9 7 6 7 6 8 8,5 8 7 9 9 10 7 8 9 10 6,5 7,5 7	8 7 6 8 9 9,5 9 8 7,5 8 9 9,5 10 11 8 7 11 9 8,5 9 10 9 7 8 9	13 12 10 14 13 14 13 12 10 11 12 10 14 15 12 10 14 15 13 12 13 14 12 11 12	1,5 1,2 1,2 1,5 1,4 1,5 1,5 1,1 1,0 1,2 1,1 1,2 1,5 1,2 1,3 1,1 1,3 1,4 1,2 1,3 1,4 1,5 1,3 1,2 1,1	1,5 1,6 1,4 1,3 1,2 1,7 1,3 1,6 1,5 1,6 1,2 1,8 1,7 1,6 1,2 1,5 1,6 1,4 1,3 1,2 1,6 1,7 1,2 1,3 1,5	1,5 1,8 1,7 1,9 1,0 1,4 1,2 1,3 1,8 1,4 1,5 1,6 1,4 1,8 1,9 1,6 1,7 1,5 1,8 1,7 1,3 1,4 1,2 1,4 1,6	2 1,5 1,2 1,1 1,3 1,4 1,5 1,5 1,2 1,5 1,1 1,2 1,6 1,5 1,1 1,2 1,3 1,6 1,2 1,5 1,6 1,4 1,7 1,8 1,3	4 3 4 3 4 3 3 4 3 4 3 4 3 5 6 4 3 5 3 4 4 4 5 5 6	3 5 4 6 5 4 5 4 6 5 4 6 6 3 4 6 5 3 4 4 5 6 3 6 3	2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 2,5 2,6 2,7 2,8 2,5 2,6 2,5 2,7 2,6 2,5 2,7 2,8 2,8 2,0 2,5 2,8 2,9 2,5 3,0

Практическая работа № 2. Расчет искусственного освещения

Цель работы: ознакомиться с методами расчета искусственного освещения в рабочих помещениях, на строительных площадках, на рабочих местах.

1. Основные теоретические сведения

При проектировании отдельных установок основное внимание уделяется созданию оптимальных условий для зрительной работы. С этой целью проводятся светотехнические расчеты, позволяющие определить рациональные световые решения в соответствии с действующими нормами и правилами.

Искусственное освещение проектируется общее (равномерное или локализованное) и комбинированное (к общему добавляется местное).

Для освещения помещений, как правило, предусматриваются газоразрядные лампы низкого давления (ЛД, ЛБ, ЛДЦ), лампы высокого давления (ДРЛ, металлогалогенные, натриевые). В случае невозможности или нецелесообразности применения газоразрядных ламп допускается применение ламп накаливания. Для освещения промышленных и строительных площадок, территорий населенных пунктов применяются прожектора заливающего света, газоразрядные лампы высокого давления.

При выборе типа ламп учитываются требования экономичности, безопасности обслуживания, правильности цветопередачи. Противопоказаниями для применения люминесцентных ламп являются увеличение высоты подвеса, усложнение доступа для обслуживания, температура окружающей среды. При наличии быстровращающихся деталей в светильниках местного освещения люминесцентные лампы не применяются во избежание стробоскопического эффекта.

Важным моментом проектирования искусственного освещения является выбор светильников, осуществляющих требуемое перераспределение светового потока лампы. Маркировка светильников включает в себя буквенные обозначения источников света, способа установки, основного назначения, мощности ламп и т. п.

Каждому светильнику за исключением светильников специального назначения и для установки на транспорте присваивается шифр. Структура шифра такова:

где 1 - буква, обозначающая источник света, 2 - буква, обозначающая способ установки, 3 - буква, обозначающая основное назначение светильника, 4 - двузначное число, обозначающее номер серии, 5 - число, обозначающее количество ламп в светильнике (для одноламповых число 1 не обозначается и знак Х не ставится), 6 - число, обозначающее мощность ламп в ваттах, 7 - трехзначное число, обозначающее номер модификации, 8 - обозначение климатического исполнения.

Буквы, обозначающие источник света: Н - лампы накаливания, Л - люминесцентные трубчатые лампы, Р - лампы типа ДРЛ (ртутные лампы высокого давления). Буквы, обозначающие способ установки: С - подвесные, П - потолочные, В - встраиваемые в подвесные потолки, Б - настенные. Буквы, обозначающие основное применение светильника: П - для промышленных предприятий, У - для наружного освещения, О - для общественных зданий, Р - для рудников и шахт, В - для бытовых помещений.

При выборе светильника учитывается его класс. К классу прямого света (П) относятся светильники, у которых доля светового потока нижней полусферы превышает 80 %. Эти светильники используются при большой высоте подвеса и для создания локализованного освещения. В светильниках преимущественно прямого света (Н) поток нижней полусферы составляет 60-80 %, рассеянного света (Р) - 40-60 %, преимущественно отраженного света (В) - 20-40 %, отраженного света (О) - менее 20 %.

Светильники классов П и Н имеют более высокий КПД потока нижней полусферы. Их применение при общем освещении позволяет получить более высокие значения коэффициента использования светового потока.

Направленность излучения светильников определяется кривой силы света (КСС). В соответствии с ГОСТ 17677-82 светильники делятся на группы с типовыми формами КСС. Типовые КСС обозначаются: М - равномерная, Д - косинусная, Г - глубокая, К - концентрированная, Л - полуширокая, Ш - широкая, С - синусная (рис. 1).

Во взрывоопасных помещениях применяются стационарные взрывозащищенные светильники двух исполнений: взрывонепроницаемые (с маркировкой "В") - тип ВЗГ и повышенной надежности против взрыва (с маркировкой "Н") - типы НОГЛ, НОДЛ.

Например, светильник НСП 01100/ДОЗ-01. Светильник с лампой накаливания (Н), подвесной (С), прямого света (П), мощность лампы 100 Вт. Светильник РСП 01125/ДОЗ-07 - светильник ртутный с лампами типа ДРЛ, подвесной, прямого света серии 01, с мощностью лампы 125 Вт.

Рис. 1. Типовые кривые силы света

2. Выбор освещенности

Нормирование освещенности производится в люксах. Шкала нормированных значений освещенности выглядит так: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 7; 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 5000.

Согласно СниП 23-05-95 минимальные значения освещенности при искусственном освещении выбираются в зависимости от минимального размера объекта различения d (в мм) при расстоянии от предмета различения до глаз l менее 0,5 м или отношения d/l при l >0,5 м, контраста объекта различения с фоном, характеристики фона и системы освещения. Все зрительные работы разделяются на 8 разрядов. Разряды I-V и VIII разделяются на подразряды. В разряде VIII деление на подразряды обусловлено характером наблюдения за ходом технологического процесса: а) постоянное, б) периодическое при постоянном пребывании людей в помещении и в) периодическое при периодическом пребывании людей в помещении. В разрядах I-V деление на подразряды обусловлено сочетанием качественных характеристик контраста и фона. Минимальные значения освещенности принимаются по табл. 1.

Таблица 1. Минимальные значения освещенности при искусственном освещении по СниП 23-05-95

Характеристика зрительной работы	Наименьший эквивалентный размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	Подразряд зрительной работы	Контраст объекта с фоном	Характеристика фона	Искусственное освещение
						Освещенность, лк	Сочетание нормируемых величин показателя ослепленности и коэффициента пульсации
						При системе комбинированного освещения	При системе общего освещения
						Всего	в том числе от общего освещения
									Р	%
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Наивысшей точности	Менее 0,15	I	а	Малый	Темный	5000 4500	500 500	-	20	10
			б	Малый Средний	Средний Темный	4000 3500	400 400	1250 1000	20 10	10 10
			в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	2500 2000	300 200	750 600	20 10	10 10
			г	Средний Большой//	Светлый // Средний	1500 1250	200 200	400 300	20 0	10 10
Очень высокой точности	От 0,15 до 0,30	II	а	Малый	Темный	4000 3500	400 400	-	20 10	10 10
			б	Малый Средний	Средний Темный	3000 2500	300 300	750 600	20 10	10 10
			в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	2000 1500	200 200	500 400	20 10	10 10
			г	Средний Большой //	Светлый Светлый Средний	1000 750	200 200	300 200	20 10	10 10
Высокой точности	От 0,30 до 0,50	III	а	Малый	Темный	2000 1500	200 200	500 400	40 20	15 15
			б	Малый Средний	Средний Темный	1000 750	200 200	300 200	40 20	15 15
			в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	750 600	200 200	300 200	40 20	15
			г	Средний Большой//	Светлый // Средний	400	200	200	40
Средней чности	Свыше 0,5 до 1,0	IV	а	Малый	Темный	750	200	300	40	20
			б	Малый Средний	Средний Темный	500 500	200 200	200 200	40 40	20 20
			в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	400	200	200	40	20
			г	Средний Большой//	Светлый // Средний	-	-	200	40	20
Малой точности	Свыше 1 до 5	V	а	Малый	Темный	400	200	300	40	20
			б	Малый Средний	Средний Темный	-	-	200	40	20
			в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	-	-	200	40	20
			г	Средний Большой//	Светлый // Средний	-	-	200	40	20
Грубая (очень малой точности)	Более 5	VI		Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	-	-	200	40	20
Работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах	Более 0,5	VII		Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	-	-	200	40	20
Общее наблюдение за ходом производственного процесса: постоянное периодическое при постоянном пребывании людей в помещении периодическое при периодическом пребывании людей в помещении общее наблюдение за инженерными коммуникациями		VIII	а	Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	-	-	200	40	20
			б	Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	-	-	75	40	20
			в г	Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	-	-	50	-	-
				Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	-	-	20	-	-

При использовании ламп накаливания нормированное значение освещенности Е_н следует снижать на одну ступень: в системах комбинированного освещения при Е_н>750 лк, в системах общего освещения для разрядов I-V и VIII, при этом освещенность, создаваемая лампами накаливания, не должна превышать 300 лк. Для разрядов VI и VIII значения Е_н снижаются на две ступени.

Величину Е_н следует повышать на одну ступень:

если работа I-IV разрядов выполняется в течение полной смены;

при повышенной опасности травматизма;

при работе и производственном обучении подростков, если Е_н<300 лк для систем общего пользования.

При работе со светящимися объектами размером менее 0,5 мм их следует относить к подразряду "в" соответствующих разрядов.

В системах комбинированного освещения доля общего освещения должна составлять не менее 10 % от Е_н. При этом значение максимальной и минимальной освещенности от светильников общего освещения должны составлять соответственно 750 и 150 лк для люминесцентных ламп, 300 и 50 лк - для ламп накаливания.

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, определяется по табл. 2.

Таблица 2. Значения освещенности, создаваемой светильниками общего искусственного освещения в системе комбинированного освещения

Разряд зрительной работы	Освещенность, лк
	при газоразрядных лампах	при лампах накаливания
Iа	600	300
Iб, IIа	500	300
Iв, IIб	400	300
Iг	200	150
IIв, IIIа	300	200
IIг, IIIб,
IIIв, IIIг,
IV, Vа, Vб	200	100

3. Светотехнические расчеты

Светотехнические расчеты могут выполняться методами: методом коэффициента использования светового потока, точечным методом и др.

Расчет общего освещения методом коэффициента использования светового потока. Коэффициент использования светового потока равен отношению светового потока, падающего на расчетную поверхность, ко всему потоку осветительной установки. Он определяется геометрией помещения, коэффициентами отражения потолка _п, стен _с, расчетной поверхности _р, типом КСС источника света.

Геометрия помещения учитывается индексом помещения

, (1)

где а и b - длина и ширина помещения, м;

h - расчетная высота (высота подвеса над расчетной поверхностью), м.

При расчете общего освещения следует выбрать тип КСС светильника, размещение по площади потолка и общее количество светильников (ламп). При большой расчетной высоте и малых значениях _п и _с следует отдавать предпочтение КСС типа Г, К и Д. Для малых высот предпочтительнее светильники с КСС типа М и Л, создающие более равномерное освещение. Учитывая требования равномерности освещения, размещать светильники необходимо исходя из значений предельных отношений l/h, где l - расстояние между светильниками. Максимально допустимые значения l/h приведены в табл. 3.

Таблица 3. Параметры КСС и относительного расположения светильников

Тип КСС	М	Д-1	Д-2	Г-1	Г-2	Г-3	Г-4	К-1	К-2
l0	159,2	233,4	333,5	377,3	503,0	670,7	894	1192	1583
	0	0,78	1,04	1,10	1,29	1,51	1,76	2,04	2,37
l/h	1,4	1,3	0,96	0,91	0,77	0,66	0,57	0,49	0,42

Значение коэффициентов использования в зависимости от характеристик помещения приведены в табл. 4.

Таблица 4. Значения коэффициентов использования светового потока в процентах

п	с	р	i	Тип КСС
				М	Д-1	Д-2	Г-1	Г-2	Г-3	Г-4	К-1	К-2
0,7	0,5	0,3	0,6	35	36	44	49	58	64	70	74	75
			0,8	50	50	52	60	68	74	77	83	84
			1,25	61	58	68	75	82	85	84	90	95
			2	73	72	84	90	96	95	90	96	104
			3	83	81	93	101	102	100	94	100	108
			5	95	90	103	106	109	105	99	106	115
0,7	0,3	0,1	0,6	26	28	33	42	48	57	62	65	67
			0,8	36	40	43	52	60	66	69	73	75
			1,25	46	49	56	69	73	76	76	81	84
			2	56	59	74	78	84	84	81	86	93
			3	67	68	80	73	90	83	84	89	97
			5	80	74	46	76	94	91	85	90	100
0,5	0,5	0,3	0,6	32	36	42	45	55	63	68	70	72
			0,8	45	48	51	56	66	72	73	78	80
			1,25	55	57	65	65	80	83	81	86	91
			2	67	66	71	78	92	91	87	92	99
			3	74	76	90	76	98	96	91	96	103
			5	84	85	85	84	103	100	94	100	108
0,5	0,3	0,1	0,6	23	27	33	41	48	57	62	64	68
			0,8	36	40	42	48	58	65	68	73	74
			1,25	45	48	52	64	72	75	74	80	84
			2	56	55	69	76	83	83	81	86	92
			3	65	65	75	70	86	86	83	88	93
			5	75	73	86	88	93	90	85	90	99
0,3	0,1	0,1	0,6	17	27	28	35	43	53	61	62	68
			0,8	29	35	36	45	54	62	65	71	72
			1,25	38	42	48	60	68	73	72	77	80
			2	46	52	63	73	79	80	78	83	89
			3	58	61	75	68	85	84	81	86	93
			5	67	68	81	77	90	86	83	88	97

Необходимый поток каждого светильника (лампы) определяется по формуле

, (2)

где Е - нормативное значение освещенности, определяемое по табл. 1, 2;

S - площадь помещения, м ²;

К_З - коэффициент запаса, учитывающий снижение светового потока за счет запыленности светильника;

z - коэффициент неравномерности (Е_ср/Е_min);

N - число светильников (ламп);

- коэффициент использования светового потока.

Величину z принимают равной 1,1 для люминесцентных ламп и 1,5 для ламп накаливания и ДРЛ. Величина К_З для светильников с люминесцентными лампами выбирается равной 1,7 для литейного и плавильного производства, ковочных и полировочных изделий, 1,6 - для гальванических и модельных отделений, 1,5 - для цехов обработки металлов резанием, слесарных и разметочных отделений, 1,8 - для сварочных и окрасочных отделений.

Значения К_З для светильников с лампами накаливания и ДРЛ снижают на 0,2 по сравнению с вышеуказанными значениями.

При выборе освещенности к разряду Iв следует относить разметочные отделения, IIб - полировальные работы, IIIа - слесарные и модельные отделения, сборочные цеха, IIIб - литейные цеха, IIIв - малярные отделения, IIIг - заготовительные отделения, IVа - плавильные отделения, IVв - диспетчерские пульты.

Рассчитав по формуле (2) световой поток лампы, в приложении 1, 2 выбирают ближайшую стандартную лампу. Допускается отклонение потока выбранной лампы от расчетного до - 10 % и +20 %. В противном случае необходимо изменить планировку светильников. Определив тип лампы и ее мощность, в приложении 3-5 выбирают тип светильника. Для люминесцентных ламп общий поток светильника выбирается с учетом количества ламп. При выборе типа светильника необходимо учитывать требования их взрывоопасности

Расчет освещенности при наличии светящих линий. Излучатели (например, ряд светильников с люминесцентными лампами), длина которых превышает половину расчетной высоты, рассматриваются как светящие линии. Если в линии есть разрывы длиной , то линия рассматривается как непрерывная при <0,5h.

Для расчетов вводится понятие плотности потока Ф':

, (3)

где x - длина светильника, м

N - число светильников,

L - габаритная длина линии, м

Ф - световой поток одного светильника, лм.

Для протяженных линий с разрывами используется первая часть уравнения с длиной разрыва .

Расчет освещенности производится для контрольных точек, выбранных по середине между рядами светильников (при общем равномерном освещении). При наличии разрывов или на концах линии расчет производится в точках напротив концов светящих линий.

Для расчета привлекаются графики относительной освещенности , которая является освещенностью, создаваемой светильником со световым потоком Ф=1000 лм при высоте расположения светильника над плоскостью освещения h=1 м.

Расчет плотности светового потока производится по формуле:

, (4)

где - коэффициент, учитывающий отраженный свет. Принимается равным 1,1 … 1,15;

- сумма значений относительной освещенности, определенных по графикам, приведенным на рисунке 2.

а б



в г

д е

Рис. 2. Схема (а) и кривые равной освещенности для расчета светящей линии со светильниками, имеющими КСС типов М (б); Д-1 (в); Д-2 (г); Г-1 (д); Г-2 (е)

По планам участка обмеряются размеры p и L (p - расстояние от проекции светящей линии до контрольной точки по перпендикуляру), находятся отношения р'=p: h, L'=L: h. Для точки с координатами p' и L' на графиках определяется значение . Суммирование значений от ближайших рядов или их частей, освещающих контрольную точку, дает . Плотность светового потока, определенная по формуле (4), позволяет выбрать не только тип лампы, но и число ламп в светильнике.

Пример расчета 1. Необходимо рассчитать осветительную установку, показанную на рис. 3, на наименьшую освещенность Е=300 лк при К_З=1,5. светильники ЛДР с лампами ЛБ, h=4 м.

Рис. 3. Схема расположения светящих линий на участке

1…6 светящие полуряды линий, А - контрольная точка.

Точка А освещается шестью полурядами линий, отмеченных цифрами 1-6. Значения р, L, p', L' и определенные значения условной освещенности указаны ниже:

Полуряд р L p' L'

1 и 2 2,7 4 0,67 1 287

3 8,1 4 2,0 1 7

4 и 5 2,7 23 0,67 2115

6 8,1 23 2,0 14

= 425

Принимая = 1,1, находим:

лм/м.

В каждом ряду полный поток ламп должен составить 385027=104000лм, что соответствует 104000:(22850)=18 светильников 240 Вт, которые хорошо вписываются в ряд, заполняя его без разрывов. Если выбрать лампы большой мощности, то могут получиться разрывы.

При наличии разрывов в линии, линия мысленно достраивается до сплошной, участок разрыва считается как и сплошной, но с той лишь разностью, что сумма относительных освещенностей производится как алгебраическая, т. е. значения относительной освещенности вычитаются.

При выборе шага расположения светильников с люминесцентными лампами надо учитывать их длину. Для ламп мощностью 20 Вт она составляет 0,7 м, 40 Вт - 1,3 м, 80 Вт - 1,6 м. Расстояние между светящими линиями выбирается в зависимости от принятого КСС с учетом соотношения l/h (табл. 3).

Точечный метод. Точечный метод применяется для расчета общего, местного и наружного освещения. освещенность точки может быть определена по формуле:

, (5)

где - сила света в направлении луча,

cos - косинус угла наклона направления луча.

Выражение в числителе может рассматриваться как самостоятельная функция и при значениях высоты подвеса светильника h=1 м можно получить освещенность на условной плоскости, отстоящей от светильника на 1 м (рис. 4, 5). Если принять начальную силу света I₀=100 кд, то можно построить график условной горизонтальной освещенности для целого ряда светильников с различными типовыми КСС. Значения I₀, h, l/h для типовых КСС приведены в табл. 3.

Суммарное действие ближайших светильников создает в контрольной точке освещенность . Действие остальных источников света учитывается коэффициентом =1,1 … 1,2. Тогда для получения в данной точке заданной освещенности Е световой поток каждого светильника определяется по формуле:

. (6)

Рис. 4. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности

а б

Рис. 5. Схема относительного расположения светильника и контрольной точки (а), то же на плане (б)

По величине Ф производится выбор светильника.

Формула (6) может быть использована для расчета освещенности Е при известном Ф. Обычно в качестве контрольной точки при расчете общего освещения выбирают центр углового поля или середину его длинной стороны (точка А, Б на рис. 5б).

Точечный метод позволяет определить характеристики и провести выбор светильников местного освещения в системе комбинированного. В этом случае величина Е в формуле (6) определяется как разность нормативной освещенности для комбинированного освещения (табл. 1) и освещенности, создаваемой светильниками общего освещения (табл. 2). Расчетная точка располагается на краю рабочего поля. Требование равномерности освещения достигается выбором рациональной высоты подвеса, исходя из типа КСС светильника местного освещения и отношения размера рабочей зоны к высоте l/h (табл. 3).

Пример расчета 2. В помещении, часть которого показана на рис. 5б, требуется обеспечить освещенность Е=50 лк при К_З=1,3. Светильники УПД подвешены на высоте 3 м. Размеры полей 64 м.

Расстояние d определяем обмером по масштабному плану, расчет сводим в таблицу 5.

Таблица 5

Точка	Номера светильников	Расстояние, d, м	Условная освещенность, лк	Сумма
			от одного светильника	от всех светильников
А	1,2,3,4	3,6	5,6	22,4
	5,6	6,7	0,4	0,8
	7,8	9,2	0,1	0,2	=23,4
Б	1,3	3	8,0	16
	2,4	5	1,8	3,6
	5,6	8,5	0,15	0,3
	7,8	9	0,1	0,1	=20,0

Наихудшей оказывается точка Б, по освещенности которой определяем необходимый поток, принимая =1,1 (формула 6):

лм.

По таблице Приложения 1 выбираем лампу 200 Вт.

При расчете наружного освещения линейными источниками (освещение полосы дороги, коммуникаций и т. п.) также может быть применен точечный метод с использованием пространственных изолюкс.

Пример расчета 3. Полоса шириной b=10 м освещается установленными по ее краю на высоте 8 м светильниками СПО-2-200 с лампами 200 Вт, 2800 лм. Определить пролет L, при котором на противоположном краю полосы создаются Е=0,5 лк при К_З=1,4 (рис. 6).

Из выражения (6) находим

лк.

Контрольная точка на противоположной стороне полосы освещается по крайней мере двумя светильниками, следовательно, значение условной освещенности необходимо разделить пополам.

По графику на рисунке 4 находим, что значение =0,125 лк при высоте подвеса 8 м отвечает значению d=17 м. Значение d является гипотенузой в треугольнике, величину r находим по теореме Пифагора:

м.

Следовательно, расстояние между опорами подвеса равно 30 м.

Прожекторное освещение. Наружное освещение может быть выполнено с помощью прожекторов заливающего света типа ПЗС.

Расчет прожекторного освещения производится на горизонтальную освещенность, кроме случаев, когда требуется освещение только вертикальных поверхностей, и осуществляется чаще всего путем компоновки изолюкс или по методу веера прожекторов.

Рабочей характеристикой прожектора является изолюкса на условной поверхности, перпендикулярной оси и удаленной от прожектора на 1 м. Таким образом расчет прожекторного освещения сводится к применению метода изолюкс.

Пусть прожектор установлен на высоте h и его ось наклонена на угол к горизонту (рис. 7).

Координаты точек М (на горизонтальной поверхности) и m (на условной поверхности) и их освещенности е и связаны соотношениями:

(7)

(8)

Координата , так же как входящие в формулу значения и ³, определяются по таблице 6 в функции отношения x: h и угла . Если изолюксы на условной плоскости даны для двух квадрантов, то для сочетания параметров, слева от жирной линии (табл. 6) следует пользоваться нижним квадрантом.

Построение изолюкс горизонтальной освещенности е при заданных или выбранных и h производится в следующем порядке.

Задается x, кратное высоте мачты или подвеса прожектора x, и выписываются значения , , ³ (табл. 6). Находится по формуле (8). По графику изолюкс на условной поверхности находится как абсцисса точки, ордината которой равна , а освещенность . Вычисляется y по формуле (7), что дает пару точек изолюксы, симметрично расположенной относительно оси x. Последовательно повторяются операции до значения x, при котором необходимая освещенность , больше ее максимального значения на графике (рис. 8-16).

Строится изолюкса в масштабе освещаемой территории.

Рис. 7. Схема к построению изолюкс

Таблица 6. Таблица для расчета прожекторного освещения

, град.	Значения (верхнее число), (среднее число), 3 (нижнее число) при значениях x: h
	0,25	0,5	0,75	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	5,0	6,0
8	2,47	1,46	1,01	0,75	0,49	0,34	0,25	0,19	0,14	0,11	0,06	0,03
	0,39	0,63	0,88	1,13	1,6	2,1	2,6	3,1	3,6	4,1	5,1	6,1
	0,06	0,25	0,68	1,42	4,2	9,5	18	30	46	68	132	225
10	2,24	1,34	0,94	0,7	0,44	0,30	0,21	0,15	0,11	0,07	0,03
	0,42	0,67	0,91	1,16	1,6	2,1	2,6	3,1	3,6	4,1	5,1
	0,07	0,30	0,76	1,54	4,5	9,8	18	30	48	69	132
12	2,05	1,25	0,87	0,65	0,40	0,25	0,18	0,12	0,07	0,04
	0,45	0,70	0,94	1,19	1,7	2,2	2,6	3,1	3,6	4,1
	0,09	0,34	0,84	1,66	1,7	10	19	31	48	69
14	1,88	1,17	0,82	0,6	0,36	0,23	0,14	0,08	0,04
	0,48	0,73	0,97	1,21	1,7	2,2	2,7	3,2	3,6
	0,11	0,38	0,91	1,77	4,9	10	19	31	48
16	1,73	1,09	0,76	0,56	0,32	0,19	0,10	0,04
	0,53	0,79	1,00	1,24	1,7	2,2	2,7	3,2
	0,14	0,43	0,99	1,89	5,1	11	19	31
18	1,60	1,01	0,70	0,51	0,28	0,15	0,07	0,01
	0,55	0,78	1,02	1,26	1,7	2,2	2,7	3,2
	0,16	0,48	1,06	2,0	5,2	11	19	31
20	1,48	0,87	0,65	0,47	0,25	0,12	0,04
	0,58	0,81	1,05	1,28	1,8	2,2	2,7
	0,19	0,53	1,14	2,1	5,3	11	19
22	1,37	0,88	0,60	0,42	0,21	0,08
	0,61	0,84	1,07	1,3	1,8	2,2
	0,22	0,59	1,22	2,2	5,6	11

Рис. 8. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Прожектор ПСМ-50-1 с лампой ДРЛ-700

Рис. 9. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Прожектор ПЗС-45 с лампой ДРЛ-700

Рис. 10. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Прожектор ПЗС-45 с лампой Г 220-1000



Рис. 11. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Прожектор ПЗС-35 с лампой Г 220-500

Рис. 12. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Прожектор ПКН-1000-1

Рис. 13. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Прожектор ИСУ-9000

Рис. 14. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Прожектор ПЗР-250 с лампой ДРЛ-250



Рис. 15. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Осветительное устройство ОКсН-10000

Рис. 16. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Осветительное устройство ОУКсН-20000

Пример 4. Построить изолюксу е =1 лк горизонтальной освещенности с использованием таблицы 6 для прожектора ПЗС-45, мощность лампы 1000 Вт, высота прожектора h=20 м, =20.

Таблица 7

x	x / h			3	E		y
20	1	0,47	1,28	2,1	840	0,65	17
40	2	0,12	2,20	11,9	4400	0,31	14
60	3	0,03	3,20	32,0	12800	0,25	16
80	4	0,11	4,10	68,0	27200	0,16	13
100	5	0,15	5,00	128,0	51200	-	-

Обычно рассчитывается несколько (2-4) изолюкс для углов в пределах 10-35.

Освещенность любой точки поверхности может быть определена наложением на нее семейства изолюкс или рассчитана индивидуально.

Собственно расчет прожекторного освещения часто сводится к компоновке изолюкс. Заполнив весь план освещаемой поверхности изолюксами е = Е: 2, где Е - нормируемая освещенность (ГОСТ 12.1.046-85), нужно рассчитать число прожекторов, необходимых для освещения площадки.

Изолюксы можно компоновать в вееры, т. е. размещать прожектора на одной мачте (рис. 17). При этом допускается некоторое наложение изолюкс друг на друга.

Приемлемым является выбор такого веера, у которого точками соприкосновения изолюкс являются точки с наиболее широкими абсциссами. Допускается составление веера из изолюкс с различным углом наклона оптической оси к поверхности.

Практически при расчете намечается расположение мачт, вырезаются кальки изолюксы для различных , накалываются точками мачт в намеченное место мачты и путем поворота выбирается вариант, обеспечивающий хорошее заполнение площади при наименьшем числе прожекторов.

Рис. 17. Пример компоновки изолюкс

Библиографический список

1. Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Г.М. Кнорринга. Л.: Энергия, 1976. -384 с. ил.

2. Тищенко Г.А. Осветительные установки: Учебник для учащихся специальности "Электроосветительные приборы и установки". - М.: Высшая школа, 1984. - 247 с.

3. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.В. Айзенберга. - М.: Энергоиздат, 1983, - 489 с.

4. СниП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1980.

Приложение 1

Параметры ламп накаливания и люминесцентных ламп

Лампы накаливания	Люминесцентные лампы
Тип	Световой поток, лм	Тип	Световой поток, лм
Б 215-225-60	715	ЛДЦ	820
Б 215-225-100	1350	ЛД-20	920
Б 215-225-150	2100	ЛБ-20	1180
Б 215-225-200	2920	ЛДЦ-40	2100
Г 215-225-300	4610	ЛД-40	2340
Г 215-225-500	8300	ЛБ-40	3120
Г 215-225-1000	18600	ЛДЦ-80	3740
Г 215-225-1500	29000	ЛД-80	4070

Параметры ламп накаливания для светильников местного освещения

Тип	Световой поток, лм	Тип	Световой поток, лм
МО 12-15	200	МОЗ 36-40	350
МО 12-25	380	МОЗ 36-60	650
МО 12-40	620	МОЗ 36-100	1200
МО 12-60	850	МОД 12-25	270
МО 36-25	300	МОД 12-40	480
МО 36-40	600	МОД 12-60	810
МО 36-60	800	МОД 36-25	240
МО 36-100	1550	МОД 36-40	400
МОЗ 12-40	400	МОД 36-60	720
МОЗ 12-60	66-	МОД 36-100	1380

Примечание. В маркировке ламп накаливания первые два числа обозначают диапазон напряжения, В; третье - мощность, Вт,

МОЗ - зеркальная лампа-светильник;

МОД - лампа-светильник с диффузным отражающим слоем.

Приложение 2

Лампы ртутные дуговые высокого давления

Тип	Номинальная мощность, Вт	Световой поток, лм
ДРЛ-125	125	6000
ДРЛ-250	250	13000
ДРЛ-400	400	23000
ДРЛ-700	700	39000
ДРЛ-1000	1000	55000

Приложение 3

Типы светильников и ламп накаливания

Мощность лампы, Вт	Тип КСС светильника
	М	Д-1	Д-2	Г-1	Г-3	Г-4	К-1
60	НСП ОЗ	НПП ОЗ	НПО 01	-	-	-	-
	КГО 20	НПО 16	-	-	-	-	-
	НБО 06	ПСХ	-	-	-	-	-
100	НСП 02	ВЗГ 100А	НСП 01	-	-	-	-
	НПО 20	НПО 18	"Астра"	-	-	-	-
	НБО 06	НПО 30	ИСП 21	-	-	-	-
	НСП 18	ПП 07	-	-	-	-	-
	НСП 11	-	-	-	-	-	-
150	НСО 02	-	-	Н 4БН 150	-	-	-
	НПО 20	-	-	-	-	-	-
200	НСП 18	ППД	ВЗГ/В 4А	НВО 07	НВО 04	-	-
	НСП 04	ВЗГ/В 4А	НСП 21	-	-	-	-
	НСП 09	"	"	-	-	-	-
300	Н 4ВЗООМ	СК 300	-	НВО 087	НВО 04	-	-
	Н 4Т 2Н 300	-	-	-	-	-	-
500	НСП 18	ППД	НСП 22	УПД	-	НСП 17	-
	НСП 11	-	-	УП 24	ССП 17	-	-
1000	-	-	НСП 22	УПД	-	ГС	ГК
1500	-	-	НСП 22	-	-	ГСУ	РСП 08

Приложение 4

Типы светильников с люминесцентными лампами

Мощность лампы, Вт	Кол-во ламп в светил.	Тип КСС светильника
		М	Д-1	Д-2	Г-1	Г-2
20	2	-	Л 2010М	ЛПБ 10	-	-
	4	-	ЛПО 025	ВЛВ, ЛБОО 5	-	-
40	1	Н 4 Т 5Л	ПВЛМ	-	НОГЛ	-
		НОДЛ	ЛСП 12	-	Н 4 Т 4Л	-
		РВЛМ	-	-	-	-
		РПЛ	-	-	-	-
	2	НОДЛ	ПВЛ 1, ПВЛП	ЛД, ОДР, ЛСП 02	НОГЛ	ЛСО 02, ЛСП 13
		Н 4ТБЛ	ЛПО 09, Л 2010М, ПВЛМ, ЛПО 025	УСП, ЛВО 03, ЛПБ 10	Н 4Т 4Л	-
	4	-	ЛПО 01	УСП, ЛВО 05	ЛВП 33, ЛВП 02, ЛВП 04, ЛВП 31	ЛСО 2, ЛПО 02, ЛВО 31
	6	-	-	-	-	ЛПО 02, ЛВО 31
80	1	Н 4ТБ 5Л	ПВЛМ, ЛСП 12	-	НОГЛ, Н 4Т 4Л	-
	2	Н 4ТБЛ	ПВЛМ, ЛСРП 12	ЛД, ОДР, ЛСПО 2, УСП, ЛВО 03	НОГЛ, Н 4Т 4Л	-
	4	-	-	ЛВО 03, ЛВО 05	ЛВПО 02, ЛВП 31, ЛВП 04, ЛВП 33	ЛПО 02, ЛВО 31
	6	-	-	-	-	ЛПО 02

Приложение 5

Мощность лампы, Вт	Тип КСС светильника
	М	Д-1	Д-2	Г-1	Г-2	Г-3	Г-4	К-1	К-2
125	-	-	-	СД 2, ДРЛ	РСП 18	-	-	-	-
250	ППР ДРЛ	-	ППД ДРЛ	СД 2ДРЛ	РСП 18	С 3 ДРЛ	ГСП 18	РСП 08	РСП 10
	-	-	-	-	-	РСП 05 РСП 08	ЖСП 17	-	-
400	-	РСП 11	-	СД 2 ДРЛ	РСП 18	С 3 РЛ	ГСП 18	РСП 08	РСП 10
	-	-	-	РСП 13	-	РСП 05	ЖСП 01	-	-
	-	-	-	РСП 16	-	РСП 08	ЖСП 17	-	-
700	-	-	-	СД 2 ДРЛ	РСП 18	С 3 ДРЛ	ГСП 18	РСП 08	РСП 10
	-	-	-	РСП 13	-	РСП 05	ЖСП 17	-	-
	-	-	-	РСП 17	-	РСП 08	-	-	-
1000	-	-	-	СД 2 ДРЛ	РСП 18	С 3 ДРЛ	ГСП 18	РСП 08	РСП 10
	-	-	-	РСП 12	-	РСП 05	ЖСП 17	-	-
	-	-	-	РСП 13	-	РСП 08	-	-	-

Практическая работа № 3. Определение доз облучения от гамма-излучающих радионуклидов

Цель работы: сформировать знания студентов в области исследования и оценки доз облучения людей от радиоактивных веществ и ионизирующих излучений.