Дослідження виробничого освітлення

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практична робота № 3

ДОСЛІДЖЕННЯ ВИРОБНИЧОГО ОСВІТЛЕННЯ

Мета роботи

Експериментальне підтвердження теоретичних положень виробничого освітлення (природного та штучного), ознайомлення з порядком його нормування і набуття навичок роботи з приладами.

Завдання на підготовку до ПРАКТИЧної роботи

Студент повинний прийти на заняття з підготовленим протоколом, що містить: мету і задачі роботи; загальні теоретичні положення; малюнок приладу Ю-116 з описом призначення його елементів і принципу роботи; таблиць для запису результатів досліджень.

Підготовку до роботи він проводить у відповідності зі списком приведеної літератури.

Студент повинний:

Знати: мету і зміст майбутньої роботи; кількісні характеристики освітлення й одиниці їхнього виміру; якісні характеристики освітлення; термінологію освітлення; принципи нормування; устрій приладу для виміру освітленості Ю-116 і порядок роботи з ним; системи освітлення.

Уміти: проводити оцінку результатів вимірів освітленості; виконувати перевірочні розрахунки.

основні теоретичні положення

Око (зір) - основне з всіх органів почуттів. Через органи зору людина сприймає більше 90 % всієї інформації про навколишнє середовище. Безпека органів зору забезпечується раціональним освітленням.

Раціональне освітлення повинно відповідати таким умовам:

- бути достатнім (відповідним до норм);

- рівномірним;

- не утворювати тіней на робочій поверхні;

- не засліплювати працюючого;

- напрям світлового потоку повинен відповідати зручному виконанню роботи.

В залежності від джерела світла виробниче освітлення поділяється на три види:

- природне - це пряме або відбите світло сонця (небосхилу), що освітлює приміщення через світлові прорізи в зовнішніх огороджувальних конструкціях;

- штучне - здійснюється штучними джерелами світла (лампи розжарювання, газорозрядні лампи) і призначене для освітлення приміщень у темні години доби, або приміщень, які не мають природного освітлення;

- сполучене (суміщене) одночасне поєднання природного та штучного освітлення.

Показники й основні терміни освітлення

Освітлення характеризується кількісними та якісними показниками:

Кількісні показники:

- світловий потік F, люмен [лм];

- сила світла I, кандела [Кд];

- освітленість E, люкс [лк];

- яскравість L, нита [Кд/м2].

Робоча поверхня - поверхня, на якій виконуються робота і на якій нормується чи виміряється освітленість.

Умовна робоча поверхня - умовно прийнята горизонтальна поверхня, розташована на висоті 0,8 м від підлоги.

Об'єкт розрізнювання - найменший розмір, який виділяється при виконанні якоїсь роботи.

Фон - поверхня, що прилягає безпосередньо до об'єкта розпізнання, на якій цей об'єкт розглядається. Фон залежить від кольору поверхні та її фактури. Фон вважається світлим при с > 0,4; середнім, с = 0,2 - 0,4; темним, с < 0,4, де с - коефіцієнт відбиття поверхні. Коефіцієнт відбиття представляє собою відношення відбитого світлового потоку до світлового потоку, що падає на поверхню.

Контраст об'єкта розрізнення з фоном, К- визначається співвідношенням яскравостей розрізняльного об'єкта і фона.

де Lo і Lф - яскравість відповідно об'єкта і фона.

Контраст об'єкта розпізнання з фоном вважається: великим при значенні К > 0,5 (об'єкт і фон різко відрізняються по яскравості); середнім, К = 0,2 - 0,5 (об'єкт і фон помітно відрізняються по яскравості); малим, К < 0,2 (об'єкт і фон мало відрізняються по яскравості).

Природне освітлення, його нормування

Джерело природного освітлення - видима частина променевої енергії Сонця. Залежно від призначення промислової будівлі застосовуються такі види природного освітлення (рис.):

1). Бокове одностороннє або двостороннє - вікна знаходяться в одній або двох зовнішніх стінах.

2). Верхнє - світлові отвори (ліхтарі) знаходяться у верхньому перекритті будівлі.

3). Комбіноване, коли застосовується одночасно бокове і верхнє освітлення



Рис. - Схеми видів природного освітлення та нормування КПО за розрізами приміщень: а - бокове одностороннє освітлення; б - бокове двостороннє освітлення; в - верхнє освітлення; г - комбіноване освітлення. 1 рівень робочої поверхні; 2 - крива зміни КПО за розрізом приміщення; 3 - рівень середнього значення КПО - еср; М - позиція, в якій нормується мінімальне значення КПО - емін

Природне освітлення характерне тим, що освітленість у приміщенні змінюється у широких межах. Ці зміни обумовлені часом доби, періодом року, метеорологічними факторами (станом хмарності та відбиваючими властивостями земного покрову).

Згідно вимогам [1] у приміщенні із постійним перебуванням у ньому людей повинно бути, як правило, природне освітлення. Основною нормованою величиною природного освітлення є коефіцієнт природного освітлення (КПО або е, % ). КПО - відносна величина, представляє собою відношення природної освітленості (прямої чи відбитої) (Евн, лк) в даній точці площини у середині приміщення до зовнішньої горизонтальної освітленості (Езовн, лк), яка створюється світлом повністю відкритого небосхилу.

КПО = (Евн/Езовн)·100, %

Нормоване значення КПО залежить від характеру зорової роботи (розряду) , системи природного освітлення, особливостей світлового і сонячного кліматів.

Штучне освітлення

Для забезпечення необхідного освітлення в нічний час чи при недостатності природного освітлення або при неможливості його застосування за умов технологічного процесу (наприклад, у холодильній камері) застосовують штучне освітлення (ШО).

Штучне освітлення у залежності від призначення поділяється на:

Робоче освітлення - освітлення, яке створює необхідні умови для нормальної трудової діяльності людини.

Таблиця 2.1 - Нормовані значення КПО (е) для виробничих приміщень (ДБН В.2.5-28-2006)

Характеристика зорової роботи	Найменший розмір об'єкта розрізнення , мм	Розряд зорової роботи	Значення е при природному освітленні
			верхнє і комбіноване	бічне
Найвищої точності Дуже високої точності Високої точності Середньої точності Малої точності Груба Робота з матеріалами, які світяться, та виробами в гарячих цехах Загальне спостереження за ходом виробничого процесу: постійне; постійне періодичне при постійному перебуванні людей у приміщенні; періодичне	Менше 0,15 Від 0,15 до 0,3 Від 0,3 до 0,5 Від 0,5 до 1,0 Від 1,0 до 5,0 Більше 5,0 Більше 5,0 - - -	I I I I I I I V V V I V I I VІІІ VІІІ I X	10,0 7,0 5,0 4,0 3,0 2,0 3,0 1,0 0,7 0,5	3,5 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 1,0 0,3 0,2 0,1

Аварійне освітлення - освітлення для продовження роботи при аварійному відключенні робочого освітлення. Найменша освітленість робочих поверхонь повинна бути не менше 5% від робочого освітлення, але не менше 2 лк у приміщенні і 1 лк на території.

Евакуаційне освітлення (аварійне освітлення при евакуації) - освітлення для евакуації людей із приміщення при аварійному відключенні робочого освітлення, величина якого складає 0,5 лк на підлозі або сходах та 0,2 лк на землі.

Охоронне освітлення - освітлення, яке передбачається вздовж границь територій, що охороняються, або чергове освітлення у приміщеннях, має забезпечувати освітленість 0,5 лк.

Розрізнюють такі системи штучного освітлення:

Загальне освітлення - освітлення, при якому світильники розміщаються у верхній зоні приміщення рівномірно (загальне рівномірне освітлення) або відповідно до розташування устаткування (загальне локалізоване освітлення).

Місцеве освітлення - освітлення, додаткове до загального, створюване світильниками, що концентрують світловий потік безпосередньо на робочих місцях. Буває стаціонарним або переносним.

Комбіноване освітлення - освітлення, при якому до загального освітлення додається місцеве. Передбачається для робіт I - VIII розрядів точності зорових робіт (табл.3.2) та при необхідності створити концентроване освітлення без утворення різких тіней.

Таблиця 3.2 Норми виробничої освітленості (Емін) (ДБН В.2.5-28-2006)

Характеристика зорової роботи	Найменший розмір об'єкта розрізнення, мм	Розряд зорової роботи	Підрозояд зорової роботи	Контраст об'єкта розрізнення з фоном	Характеристика фону	Найменша освітленість, Емін, лк
						при комбінованому освітленні	при загальному освітленні
Найвищої точності	Менше 0,15	I	а	малий	темний	5000	1500
			б	малий середній	середній темний	4000	1250
			в	малий середній великий	світлий середній темний	2500	750
			г	середній великий великий	світлий світлий середній	1500	400
Дуже високої точності	От 0,15 до 0,3	I I	а	малий	темний	4000	1250
			б	малий середній	середній темний	3000	750
			в	малий середній великий	світлий середній темний	2000	500
			г	середній великий великий	світлий світлий середній	1000	300
Високої точності	Від 0,3 до 0,5	ІІІ	а	малий	темний	2000	500
			б	малий середній	середній темний	1000	300
			в	малий середній великий	світлий середній темний	750	300
			г	середній великий великий	світлий світлий середній	400	200
Середньої точності	Від 0,5 до 1,0	ІV	а	малий	темний	750	300
			б	малий середній	середній темний	500	200
			в	малий середній великий	світлий середній темний	400	200
			г	середній великий великий	світлий світлий середній	300	150
Малої точності	Від 1,0 до 5,0	V	а	малий	темний	300	200
			б	малий середній	середній темний	200	150
			в	малий середній великий	світлий середній темний	-	150
			г	середній великий великий	світлий світлий середній	-	100
Груба (дуже малої точності)	Більше 5,0	VІ	-	незалежно від характеристик фону та контрасту об'єкта з фоном	-	150
Робота з матеріалами, які світяться, та виробами в гарячих цехах	Більше 5,0	VІІ	-	те саме	-	200
Загальні спостереження за ходом виробничого процесу: постійне	-	VІІІ	а	незалежно від характеристик фону та контрасту об'єкта з фоном	-	75
періодичне при постійному перебуванні людей у приміщенні				те саме	-	50
періодичне			в	те саме	-	30

Головним джерелом світла для промислового освітлення є лампи розжарювання (ЛР) та газрозрядні лампи (ГЛ). Кожен з типів ламп має свої переваги та недоліки.

Переваги ламп розжарювання - ЛР:

- виготовляються на різні потужності, напруги і різні типи;

- працездатність при значних відхиленнях напруги мережі від номінальних значень;

- незалежність від умов навколишнього середовища (температури, вологості, запиленості тощо);

- компактність;

- відсутність додаткових пристроїв включення;

- малий час загоряння;

- простота у виготовленні.

Недоліки ЛР:

- низька світлова віддача (3 %);

- малий термін служби (до 1000 год);

- жовтий спектр;

- велика температура на поверхні (250 - 300 ОС).

Переваги газорозрядних ламп - ГЛ:

- велика світлова віддача (10 %);

- великий термін служби (8 - 15 тис. год);

- висока економічність;

- спектр випромінювання, який близький до природного світла.

Недоліки ГЛ:

- пульсація світлового потоку;

- великі габарити;

- залежність від температури середовища;

- чутливість до напруги;

- складне пускове пристосування;

- тривалий період запалювання;

- становлять небезпеку для забруднення навколишнього середовища (містять ртуть).

Без інерційність випромінювання газорозрядних ламп супроводжується пульсацією світлового потоку, що може привести до стробоскопічного ефекту.

Стробоскопічний ефект - явище спотворення зорового сприйняття об'єктів, що обертаються, рухаються чи змінюються, яке виникає при збігу кратності частотних характеристик цих об'єктів і пульсації світлового потоку. В приміщеннях, де є деталі, які обертаються, застосовувати газорозрядні лампи не бажано.

На підприємствах для освітлення застосовують різноманітні види ламп: розжарювання (вакуумні В, газонаповнені Г, газонаповнені біоспіральні Б тощо); газрозрядні (лампи денного світла ЛД, лампи білого кольору ЛБ, лампи тепло-білого світла ЛТБ) та інші.

Розрізняють дві групи освітлювальних приладів: близької дії (світильники) і далекої дії (прожектори).

Світильником називається освітлювальний прилад близької дії, який складається із джерела світла (лампи) і арматури, що перерозподіляє світловий потік лампи і захищає її від забруднення та механічних пошкоджень.

Світильники класифікують за характером світлорозподілу і за захистом від дії навколишнього середовища. Як джерела штучного світла у світильниках застосовуються: лампи розжарювання (ЛР) і газорозрядні лампи (ГЛ).

За характером світлорозподілу світильники підрозділяються на (рис.3.2 і 3.3):

- прямої дії світлового потоку (переважно прямого), наприклад, «Універсаль», «Глубоковипромінювач», «Люцетта», ППР, ППД (лампи розжарювання); ОД, ОДР, ОДО, ШЛД, ШОД (газорозрядні лампи);

- відбитого (переважно відбитого);

- розсіяного, наприклад, “Куля молочного скла”, шкільний (лампи розжарювання), ПВЛ, ВЛВ, ВЛК (газорозрядні лампи).

За захистом від дії навколишнього середовища світильники розподіляються на:

- відкриті - у яких лампи не відділені від навколишнього середовища - типу ОД (ЛД);

- захищені - лампи і патрон відділені від навколишнього середовища так, що не заважають обміну повітря між внутрішньою поверхнею світильника і навколишнім середовищем;

- вологозахищені - корпус і патрон протистоять дії вологості і забезпечують збереженню ізоляції - типу НОБ-200 (ЛР), ПВЛ (ЛД)

Рис. - Розподіл світлового потоку: а - прямий; б - відбиття; у - розсіяний

- вибухозахищені - освітлювальна арматура забезпечує безпеку приміщень і навколишнього устаткування - типу ВЗГ-200, НОБ-200 (ЛР), НОГЛ-1, НОДЛ-1 (ЛД);

- закриті (пилозахищені) - мають оболонку, ущільнену так, що вона не допускає проникнення пилу - ППР, ППД (ЛР), ПВЛ (ЛД).

Обмеження сліпучої дії джерела світла досягається встановленням світильників на певній висоті в залежності від захисного кута б і потужності лампи.

Важливою характеристикою світильника є коефіцієнт корисної дії - відношення світлового потоку світильника до світлового потоку лампи, яка знаходиться у ньому. Забруднення елементів світильника значно зменшує його ККД.

Прилади й устаткування. методи вимірювання показників

Прилади - люксметр Ю 116. Устаткування - напівсферична камера, вентилятор, стробоскоп.

Опис роботи люксметра Ю 116 (рис. 3.4).Переносний фотоелектричний люксметр Ю 116 призначений для виміру освітленості, створюваної природним і штучним світлом. Основний діапазон вимірів люксметра: 5 - 100 лк (без насадок). Неосновний діапазон вимірів люксметра: 50 - 100000 лк (з насадками КМ; КР; КТ).

Принцип дії люксметра заснований на явищі фотоелектричного ефекту. При освітленні пластини селенового фотоелемента 1 у замкнутому контурі, що складається з фотоелемента і вимірювального індикатора 4, виникає електричний струм, пропорційно падаючому світловому потоку. Значення освітленості у лк визначається по одній із двох шкал: 0 ? 30 чи 0 ? 100 індикатора 4.

Увага! Зчитування показання стрілочного індикатора зі шкали 0 ? 30 необхідно починати з 5 лк; зі шкали 0 ? 100 лк - з 20 лк. Про це нагадують сріблясті крапки на шкалах.

Для розширення діапазону вимірів використовують насадки, позначені буквами М, Р, Т, що встановлюються на фотоелемент разом з насадкою К (біла світлорозсіююча напівсфера з непрозорим кільцем). При цьому номінальний коефіцієнт ослаблення (ц) отриманих спарених насадок КМ, КР, КТ відповідно дорівнює 10, 100, 1000.

На передній панелі приладу знаходяться дві кнопки перемикача діапазону вимірів 5 і таблиця зі схемою, що зв'язує дію кнопок і насадок (фільтрів з діапазоном вимірів).

Заходи безпеки

Рекомендації з експлуатації люксметра: не розбирати люксметр, ремонт його повинний виконуватися тільки фахівцем; оберігати люксметр від ударів і струсів; поводитися з фотоелементом і насадками, як з оптичними приладами; у випадку забруднення насадок протерти їх ватяним тампоном, змоченим у спирті; при забрудненні селенового фотоелемента протерти його сухим ватяним тампоном; при внесенні люксметра з холодного повітря у тепле приміщення не відкривати кришку футляра протягом двох - трьох годин.

Рис. - Загальний вид люксметра Ю 116: 1 - селеновий фотоелемент; 2 - розетка шнура фотоелемента; 3 - розняття; 4 - вимірювальний індикатор; 5 - кнопки перемикача; К - насадка, біла світлорозсіююча напівсфера з непрозорим кільцем.

лампа освітлення світильник стробоскопічний

Порядок виконання лабораторної роботи

Мета експериментів: придбати навички роботи з люксметром Ю 116; практично закріпити знання з питань нормування освітленості.

Порядок виконання вимірів освітленості

Відкрити футляр приладу, переконатися, що кнопки перемикача 5 знаходяться у віджатому положенні. Якщо одна з кнопок знаходиться у натиснутому положенні, то необхідно трохи надавити сусідню кнопку і домогтися щоб обидві кнопки прийняли віджате положення.

Вийняти фотоелемент 1 і, не виймаючи прилад з футляра, приєднати розетку шнура фотоелемента 2 до розняття 3, що знаходиться внизу лівої бічної сторони корпуса приладу. При цьому проріз корпуса розетки повинен бути зорієнтований вниз.

Розташувати фотоелемент у вимірюваній точці на горизонтальній площині так, щоб виключити попадання на нього тіней.

Визначити діапазон виміру. Для цього, установивши насадку КТ у фотоелемент 1, домогтися за допомогою перемикача 5 (по черзі натискаючи кнопки перемикача; спочатку праву, потім ліву) щоб стрілка індикатора 4 знаходилася в одному із вимірювальних діапазонів 20 ? 100 чи 5 ? 30 лк.

УВАГА! При натиснутій правій кнопці значення вимірів зчитуються з верхньої шкали (0 ? 100), а при натисканні лівої кнопки з нижньої - (0 ? 30).

Результат вимірів буде дорівнює числу поділок стрілочного індикатора, помноженого на коефіцієнт ослаблення світлового потоку (ц) цієї насадки (насадка КТ, отже, ц = 1000). Наприклад, насадка КТ, ц = 1000, натиснута ліва клавіша перемикача 5, зчитуємо показання на нижній шкалі; стрілка індикатора знаходиться на поділці 22, отже, вимірювана освітленість буде дорівнювати: 22 х 1000 = 22000 лк.

Якщо стрілка не встановлюється у діапазоні, що зчитується, то легким натисканням на кнопку перемикача 5, що знаходиться у віджатому положенні, домогтися щоб обидві кнопки прийняли віджате положення.

Замінити насадку КТ на КР і процедуру, описану у п.4, повторити. Якщо стрілка індикатора знову не встановлюється на діапазоні вимірів, що зчитується, то доцільно замінити насадку на КМ і провести виміри згідно п.4.

Якщо виміри освітленості не удалися, то необхідно забрати всі насадки і провести виміри освітленості за допомогою одного фотоелементу. У цьому випадку вимірювана освітленість буде дорівнювати тільки показанню індикатора 4. Наприклад, натиснута права кнопка перемикача 5, зчитуємо показання на верхній шкалі; стрілка знаходиться на поділці 78. Отже, освітленість у даній точці дорівнює 78 лк.

Порядок виконання експериментів

Ознайомитися з приладом - люксметром Ю 116. Процедуру виміру освітленості виконувати відповідно до п. 7.1.

Визначити систему природної освітленості.

Виконати завдання 1, 2, 3, 4. Результати експериментів записати до табл. 2.3; 2.4; 2.5.

Завдання 1. Визначити зміни коефіцієнта природної освітленості в залежності від відстані до джерела світла (вікна)

1. Розмістити у приміщенні на відстані 1,0 м від вікна у горизонтальній площині на висоті 0,8 м фотоелемент люксметра і провести вимір освітленості.

2. Вимірити освітленість згідно п.1 у точках приміщення, які розташовані на відстані 2,0; 3,0; 4,0 м від вікна .

3. Вимірити зовнішню освітленість. Для цього відкрити фрамугу вікна та установити зовні фотоелемент на відстані витягнутої руки в горизонтальній площині. Результат виміру помножити на два, тому що пластину фотоелемента висвітлює тільки половина небосхилу, інша половина закрита будинком.

4. За формулою (3.1) для кожної з 4-х точок розрахувати значення КПО.

5. За отриманими даними побудувати графік зміни КПО у лабораторії.

6. У залежності від величини КПО З. урахуванням системи освітлення визначити вид та розряд зорової роботи, яку можна виконувати на відстані 1,2,3,4 м від вікна.

7. Результати занести до табл. 3.3.

Завдання 2. Визначити КПО на робочому місці студента

1. Розмістити на поверхні аудиторного столу фотоелемент і вимірити освітленість. Кожен студент вимірює освітлення на своєму робочому місці (на поверхні зошиту).

2. Вимірити зовнішнє освітлення (див. п. 3 завдання 1).

3. За формулою (3.1) розрахувати значення КПО.

4. Визначити до якого розряду роботи відноситься найменший розмір об'єкту (товщина ліній букв).

5. Зробити висновок.

Таблиця 3.3 - Результати вимірів природної освітленості

Параметри природної освітленості	Тип системи освітлення	Значення освітленості на відстані від вікна, м	Значення освітленості на робочому місці
		1	2	3	4
Освітленість внутрішня, Евн, лк
Освітленість зовнішня, Езовн, лк
КПО, %
Розряд виконуваної зорової роботи при даному значенні КПО

Завдання 3. Провести виміри штучного освітлення на робочих місцях студентів: загального; комбінованого (загальне плюс місцеве)

1. Закрити вікна шторами і включити систему загального освітлення в приміщенні. Розмістити на поверхні аудиторного столу фотоелемент і вимірити освітленість. Кожен студент вимірює освітлення на своєму робочому місці.

2. Додатково до загального освітлення включити систему місцевого освітлення (освітлення приміщення - комбіноване).

Провести вимір освітлення комбінованої системи освітлення.

3. Результати вимірювання занести до табл.3.4.

Таблиця 3.4 - Освітленість робочого місця студента

Вид освітлення	Освітленість, лк
Загальне
Комбіноване
Частка загального освітлення, %

Завдання 4. Визначити вплив кута нахилу джерела світла (лампи розжарювання) при прокольному та поперечному розміщенні на освітленість горизонтальної поверхні умовного робочого місця

Завдання виконується в напівсферичній камері.

1. Відкрити люк камери й установити фотоелемент на умовному робочому місці (у центрі диска камери).

2. Провести вимір освітленості, змінюючи кут освітлення: 15; 30; 45; 60; 75; 105; 135; 165 град при прокольному та поперечному розміщенні.

3. Результати вимірювання занести до табл.3.5.

4. За даними побудувати графік освітленості у залежності від кута нахилу джерела та розміщень ламп.

5. Зробити висновок.

Таблиця 3.5 - Вплив кута нахилу лампи на освітленість

Вимірювана величина	Кут нахилу лампи накалювання, град.
	15	30	45	60	75	105	135	165
Освітленість, лк

Завдання 5. Спостереження стробоскопічного ефекту

Демонстрацію стробоскопічного ефекту виконує викладач, який використовує напівсферичну камеру чи вентилятор і стробоскоп.

Після закінчення виконання вимірів: від'єднати розетку шнура фотоелемента 2 від розняття 3; надягти на фотоелемент насадку Т; укласти фотоелемент у кришку футляра; закрити футляр і поставити люксметр на місце його зберігання.

Размещено на Allbest.ru