Меню

Исследование параметров искусственного освещения



Исследование параметров искусственного освещения

1. Цель и содержание

Измерение основных параметров, характеризующих искусственное освещение помещений; ознакомление с методиками его нормирования и расчета.

Формируемые компетенции или их части

Выполнение лабораторной работы способствует формированию у студентов следующих компетенций:

— быть готовым к проектированию нового оборудования, разработке и оформлению нормативной, конструкторской, технологической и т.д. документации для производства изделий машиностроения в коллективах (ПК-5).

Теоретическое обоснование

Искусственное освещение– освещение помещения только источниками искусственного света. В помещениях производственных предприятий искусственное освещение создается лампами накаливания и газоразрядными лампами .

К числу недостатков газоразрядных ламп следует отнести: сравнительно высокую стоимость ламп и пускорегулирующей аппаратуры, пульсация, а также зависимость возникновения стробоскопического эффекта при освещении движущихся и вращающихся деталей.

Коэффициент пульсации – важный параметр, характеризующий качество освещения, определяется по формуле

, (4.1)

где Еmax – максимальное значение пульсирующей освещенности на рабочей поверхности;

Еmin – минимальное значение пульсирующей освещенности на рабочей поверхности;

Еср – среднее значение освещенности.

Одним из недостатков газоразрядных ламп следует отнести пульсации освещенности, которые возникают из-за питания источников света переменным напряжением. Нормативные значение коэффициента пульсации приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Нормативные значения КП для газоразрядных ламп

Система освещения Коэффициент пульсации освещенности, % при разрядах зрительной работы
I, II III IV – VIII
Общее освещение
Комбинированное освещение
а) общее
б) местное

Стробоскопический эффект – кажущееся изменение или прекращение движения объекта, освещаемого светом, периодически изменяющееся с определенной частотой. Пульсации освещенности вращающихся объектов могут вызвать видимость их неподвижности и быть причиной травматизма.

В лампах накаливания такой эффект отсутствует, поскольку нагретая спираль обладает тепловой инерцией и не успевает за один полупериод колебания остыть.

При проектировании осветительных установок для обеспечения на рабочих местах нормируемой освещенности проводят светотехнический расчет. Расчет может проводится двумя методами:

1) методом коэффициента использования светового потока;

2) точечным методом.

Оборудование и материалы

Лабораторная установка для исследования искусственного освещения состоит из:

— макета производственного помещения, оборудованного различными источниками искусственного освещения (рисунок 4.1 – 4.2);

— люксметра-пульсаметра (рисунок 4.3).

— Прибор служит для измерения значений освещенности и коэффициента её пульсаций.

Макет и люксметр-пульсаметр установлены на лабораторном столе.

Рисунок 4.1 – Внешний вид макета

ЛАМПЫ
Вентилятор Люминисцентныс Накаливания
1 2 3 4 5 6 7 СЕТЬ
Частота Вкл 9Вт 9Вт 9Вт 11Вт 60Вт 60Вт 50Вт

Рисунок 4.2 – Передняя панель каркаса

Рисунок 4.3 – Переносной фотоэлектрический люксметр:

1 – измеритель люксметра; 2 – селеновый фотоэлемент; 3 – кнопки переключателя; 4 – табличка со схемой; 5 – корректор

Макет имеет каркас (1) из алюминиевого профиля, пол (2), потолок (3), боковые стенки (4), заднюю и переднюю стенки (5). Задняя и боковая стенки – съемные и могут устанавливаться любой из двух сторон внутрь макета помещения, фиксируясь в проемах каркаса с помощью магнитных защелок. Одна сторона стенок окрашена в светлые тона, другая – в темные тона, при этом нижняя окрашенная половина стенки темнее верхней. Передняя стенка (5) жестко вмонтирована в каркас и выполнена из тонированного прозрачного стекла. В передней нижней части каркаса (1) предусмотрено окно для установки измерительной головки (6) люксметра-пульсаметра (7) внутрь каркаса. На полу (2) находится вентилятор (8) для наблюдения стробоскопического эффекта и охлаждения ламп в процессе работы. На потолке (3) размещены 7 патронов, в которых установлены две лампы накаливания (9), три люминесцентные лампы типа КЛ9 (10), люминесцентная лампа типа СКЛЭН (12), лампа галогенная (11). Вертикальная проекция ламп отмечена на полу двумя цифрами, соответствующими номерам ламп на лицевой панели макета.

Включение электропитания установки производится автоматом защиты, который находится на задней панели каркаса, и регистрируется специальной лампой, расположенной на передней панели каркаса.

На передней панели каркаса (рисунок 4.2) расположены органы управления и контроля:

— лампа индикации включения напряжения сети;

— переключатель для включения вентилятора;

— ручка регулирования частоты вращения вентилятора;

— переключатели (1 – 7) для включения ламп.

Электропитание ламп накаливания и люминесцентных ламп осуществляется от разных фаз. Схема позволяет включать отдельно каждую лампу с помощью соответствующих переключателей, расположенных на передней панели каркаса (рисунок 4).

На задней панели каркаса расположен автомат защиты сети и сдвоенная розетка с напряжением 220 В для подключения измерительных приборов.

Схема люксметра-пульсаметра приведена на рисунке 4.3. Для контроля и измерения освещенности на рабочих местах применяют люксметры Ю-116, Ю-117. Они состоят: из селенового фотоэлемента с насадками и измерителя – стрелочного гальванометра и органов управления. При освещении поверхности фотоэлемента в цепи возникает электрический ток, пропорциональный падающему световому потоку.

Читайте также:  Лампы для мебельного освещения

Люксметр Ю-116 имеет два предела измерений: от 0 до 30 лк; от 0 до 100 лк. При измерении более высоких уровней освещенности на фотоэлемент надеваются специальные поглотители света с коэффициентами пропускания: «М» – 0,1; «Р» – 0,01; «Т» – 0,001, что позволяет расширить пределы измерения.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Источник

Исследование основных параметров искусственного освещения

Дата публикации: 31.07.2020 2020-07-31

Статья просмотрена: 27 раз

Библиографическое описание:

Рылько, Н. М. Исследование основных параметров искусственного освещения / Н. М. Рылько. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 31 (321). — С. 7-10. — URL: https://moluch.ru/archive/321/72943/ (дата обращения: 09.02.2021).

В данной статье рассматривались основные параметры искусственного освещения с помощью самодельного люксметра.

Ключевые слова: люксметр, освещение, свет.

В темное время суток и зимний период для компенсации недостатка солнечного света используется искусственное освещение как производственных, так и бытовых помещений. Вы когда-нибудь задумывались о значении освещения в вашей повседневной жизни?

С одной стороны, слишком яркий свет раздражает сетчатку глаза, вредит зрению и негативно сказывается на психическом состоянии человека. С другой стороны, недостаток освещения может вызвать у человека нарушения сердечного ритма, колебания температуры тела, могут появляться симптомы усталости и депрессии. От того, насколько правильно освещены места отдыха и работы человека, во многом зависит его здоровье, работоспособность и общее самочувствие. Вред организму также наносит пульсация, которая характерна для всех типов ламп. Мерцание вызывает головную боль и расстройство нервной системы. Негативное влияние на мозг человека обуславливается тем, что ритмические активности элементов головного мозга вынуждены подстраиваться под окружающую пульсацию.

Для определения качества искусственного освещения используют люксметр — это переносной прибор для измерения освещённости, один из видов фотометров.

Поэтому, изучив теорию, мною был собран прибор, который должен показывать основные параметры, по которым возможно определение качества искусственного освещения.

Определение зависимости освещенности от расстояния .

Весь световой поток, исходящий от источника света, подчиняется определенным законам. Я проведу серию опытов, чтобы исследовать эти законы.

С помощью цифрового люксметра измерим освещенность на различном расстоянии от ламп. Стоит учесть, что у моего прибора предел измерения равен 55 000 Лк. В данном эксперименте использовались два источника света: светодиодная лампа на 7.0W и лампа накаливания на 60W.

В данном опыте я буду последовательно увеличивать расстояние от люксметра до источника света, результаты представлены в таблице 1, где

Источник

Лабораторная работа исследованию искусственного освещения

Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Цель работы : ознакомиться с приборами и методами измерения освещенности на рабочих местах, порядком нормирования и расчета искусственного освещения.

Одним из основных вопросов охраны труда является организация рационального освещения производственных помещений и рабочих мест.

Прием и анализ информации зрительным анализатором (глазом) человека происходит в световом диапазоне λ = 0,38…0,76 мкм оптической области спектра электромагнитных волн. Наибольшее значение чувствительности достигается при длине волны λ m = 0,554 мкм (желто-зеленая часть спектра).

При освещении производственных помещений используется как естественное освещение, создаваемое светом небесного купола (прямым и рассеянным), так и искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света. Имея более благоприятный для зрительного восприятия спектральный состав естественное освещение, меняется в зависимости от географической широты, времени года и суток. Поэтому для освещения в те часы суток, когда естественное освещение недостаточно для проведения технологических операций используют искусственное освещение.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.

К количественным светотехническим характеристикам относятся:

световой поток Ф – часть лучистого потока, воспринимаемая зрением человека как свет; характеризует мощность светового излучения; измеряется в люменах (лм);

освещенность Е – это отношение светового потока Ф, равномерно падающего на освещаемую поверхность, к ее площади S (м 2 ), т.е. Е = Ф/ S ; за единицу освещенности принят люкс (лк);

сила света J – это отношение светового потока Ф к телесному углу ω , в пределах которого световой поток равномерно распределяется; рассчитывается по формуле J = Ф/ ω ; измеряется в канделах (кд);

яркость В поверхности под углом α к нормали – это отношение силы света J α , излучаемой поверхностью в этом направлении, к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению; определяется по формуле В α = J α / S * cos α; измеряется кд/м 2 .

Читайте также:  Интенсивность освещения регулируется ледаре

К качественным характеристикам освещения относятся фон, контраст объекта с фоном К, коэффициент пульсации освещенности k п , показатель ослепленности Р , видимость V .

Коэффициент пульсации освещенности k п – это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока; рассчитывается по формуле k п = 100 *max — Е min )/2Е ср , где Е max , Е min , Е ср – максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период колебаний.

Критерием слепящего действия, создаваемого осветительной установкой, является показатель ослепленности Р , значение которого определяется по формуле Р = ( V 1 / V 2 — 1) * 1000, где V 1 и V 2 – видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения.

По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух видов – общее и комбинированное , когда к общему освещению помещения добавляется местное, установленное непосредственно на рабочих местах, где выполняются точные зрительные работы. При комбинированном освещении освещенность рабочих поверхностей от общего освещения должна быть равной или больше 10% нормируемой.

Общее освещение подразделяется на рабочее, аварийное и специальное.

Рабочее освещение предназначено для нормального выполнения производственного процесса, прохода людей и движения транспорта и является обязательным для всех помещений.

Аварийное освещение обеспечивает минимальную освещенность на рабочем месте и предусматривается для продолжения работы при внезапном отключении рабочего освещения. Оно необходимо для обслуживания оборудования, способного вызвать пожар, взрыв, отравление людей и т. п.

Минимальная освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания в аварийном режиме, должна быть равна 5% нормируемой освещенности в системе общего освещения. В то же время она не должна быть ниже 2 лк внутри зданий и 1 лк на открытых территориях. Наименьшая освещенность на полу, земле или ступенях при аварийном освещении для эвакуации людей должна быть в помещениях 0,5 лк, а на открытых территориях 0,2 лк.

Специальные виды освещения и облучения:

охранное освещение устраивают вдоль границ территории, охраняемой в ночное время. Его следует по возможности выполнять, используя частично рабочее и аварийное освещение;

эритемное освещение (искусственное ультрафиолетовое облучение) предусматривается на промышленных предприятиях, расположенных в районах с дефицитом естественного ультрафиолетового облучения;

бактерицидное освещение применяется для обеззараживания воздуха в производственном помещении.

Для искусственного освещения (общего и комбинированного) применяют электрические лампы накаливания и газоразрядные лампы: люминесцентные типа ЛД, ЛБ и др., дуговые ртутные лампы (ДРЛ), дуговые ксеноновые трубчатые лампы (ДКсТ), натриевые лампы (ДНаТ) и др. Все типы ламп ДРЛ, ДКсТ и ДНаТ имеют резьбовые цоколи, аналогичные цоколям ламп накаливания. Световая отдача ламп накаливания общего назначения 7-20 лм/Вт, люминесцентных – 40-75 лм/Вт, ртутных высокого давления – 60 лм/Вт, натриевых – до 100 лм/Вт.

Осветительные установки состоят из источника света и арматуры (светильника), которая предназначена для перераспределения излучаемого источником светового потока в требуемом направлении, предохранении глаз рабочего от слепящего действия ярких элементов источника света. Различают светильники общего и местного освещения.

Для ламп накаливания применяют светильники типа «Глубокоизлучатель», «Универсаль», «Люцетта», «Молочный шар» (у вышеперечисленных светильников количество ламп в светильнике n = 1), а для газоразрядных ламп – типа ЛПО («Циклон Де Люкс», «Леванто») и ЛВО («Муссон»). Светильники типа ЛПО предназначены для n = 2 люминесцентных ламп мощностью 36, 40 Вт каждая и крепятся к любому типу потолков. Светильники типа ЛВО предназначены для n = 4 люминесцентных ламп мощностью 18 Вт и устанавливаются в подвесной потолок.

Искусственное освещение должно обеспечить освещенность на рабочих местах в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95.

Освещенность принято нормировать раздельно в зависимости от применяемых ламп и систем освещения. Наименьшую освещенность в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95 устанавливают согласно условиям зрительной работы, которые определяются следующими параметрами:

1. Размер объекта различения – наименьший размер, который необходимо выделить при проведении работы (размер самой маленькой детали, самой тонкой линии на чертеже и пр.).

2. Фон – поверхность, на которой рассматривается объект различения. Характеризует фон коэффициент отражения ρ, который зависит от цвета и фактуры поверхности; в зависимости от коэффициента отражения фон может быть светлым при ρ > 0,4; средним при ρ = 0,2…0,4 и темным при ρ

3. Контраст объекта с фоном К – характеризуется соотношением яркости В об объекта различения и яркости В ф фона; определяется по формуле К = |В обф |/В об ; контраст считается большим, если К > 0,5 (объект резко выделяется на фоне), средним при К = 0,2…0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при К

Читайте также:  Комплексы освещения пешеходного перехода

К другим нормируемым параметрам искусственного освещения относятся показатель ослепленности Р и коэффициент пульсации освещенности k п. Диапазон изменения допустимых значений этих нормируемых параметров определяется разрядом зрительной работы: Р = 20…80 единиц; k п = 10…20 %

Расчет искусственного освещения

Основной задачей светотехнических расчетов является определение мощности осветительной установки для создания заданной по нормам освещенности. При этом используются три метода расчета: метод коэффициента использования светового потока, точечный метод и метод удельной мощности.

Для расчета общего равномерного освещения горизонтальной рабочей поверхности основным является метод коэффициента использования светового потока, при этом учитывается отражение светового потока от потолка и стен.

Световой поток Ф л (лм) одной лампы или группы люминесцентных ламп одного светильника

где Е норм – нормируемая минимальная освещенность по СНиП 23-05-95, лк; S – площадь освещаемого помещения, м 2 ; z – коэффициент неравномерности освещения, это отношение средней освещенности к минимальной, обычно z = 1,1…1,2; N – число светильников в помещении; η — коэффициент использования светового потока (в долях единицы), то есть отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп; находится по справочным данным в зависимости от типа светильника, коэффициента отражения стен ρ с , потолка ρ п , индекса помещения

где А и В – длина и ширина помещения а плане, м; h – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью (расстояние между светильниками и освещаемой поверхностью), м.

Коэффициент запаса k з , зависящий от вида технологического процесса и типа применяемых источников света приводится в Приложении 1.

Обычно для расчета задаются числом светильников N , по нормам определяют значение минимальной освещенности Е норм (Приложение 2), по справочным данным находят значения η (Приложение 3), k з (Приложение 1) и z , по формуле (2.1) рассчитывается световой поток. По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 17677-82 и ГОСТ 6825-91 выбирается ближайшая стандартная лампа и определяется необходимая электрическая мощность (Приложение 4). При выборе лампы допускается отклонение светового потока от расчетного в пределах 10…20 %.

Для проверочного расчета местного освещения, а также для расчета освещенности конкретной точки на горизонтальной и наклонной поверхности при общем локализованном (с учетом расположения рабочих мест) освещении применяют точечный метод.

В основу точечного метода положено уравнение, связывающее освещенность и силу света:

где Е А – освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А, лк; J α – сила света в направлении от источника к расчетной точке А (значение силы света определяется выбранным источником света и типом светильника); α – угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точку А; r – расстояние от светильника до точки А, м. Учитывая, что r = Н/ cos α и вводя коэффициент запаса k з , можно записать

При ориентировочных расчетах применяют наиболее простой, но менее точный метод – метод удельной мощности:

где Р уд – удельная мощность источника света, Вт; Р л – мощность одной лампы, Вт; N – число светильников; S – площадь освещаемой поверхности, м 2 .

Применяемые приборы и оборудование

Фотоэлектрический люксметр типа Ю-17, предназначенный для измерения освещенности в люксах. Принцип действия прибора основан на явлении фотоэлектрического эффекта. Прибор имеет три основных предела измерения. Измеряя освещенность от источника света с иным, чем у ламп накаливания, спектральным составом, необходимо учитывать поправочные коэффициенты. Для люминесцентных ламп поправочный коэффициент равен 1,5, для ЛД – 0,98, для ДРЛ – 1,2 и естественного света – 0,8.

Полученная фактическая освещенность должна быть больше или равна нормируемой минимальной освещенности, умноженной на коэффициент запаса. При несоблюдении этого соотношения осветительная установка непригодна для эксплуатации.

Порядок проведения эксперимента

Определить параметры, характеризующие условия работы с точки зрения освещения. При замере освещенности исключить влияние естественного освещения.

1. Включить все верхние светильники, определить тип ламп и систему освещения.

2. Пользуясь люксметром, определить освещенность на рабочем месте. Для этого положить фотоэлемент на поверхность чертежа чувствительным слоем вверх, снять показания прибора. Во время измерений учесть поправочный коэффициент для применяемой лампы.

3. Определить размер объектов в миллиметрах (объекты – линии на чертеже, размер объекта – толщина линии на чертеже).

4. Определить контраст объекта с фоном с помощью нижеприведенной таблицы.

Источник