Лабораторная работа № 4: Исследование естественного и искусственного освещения

Цель работы: выучить влияние света на безопасность жизнедеятельности человека, основные світлотехнічні единицы; системы освещения и источника искусственного освещения; научиться пользоваться приборами для оценки освещенности; освоить расчетные методы оценки освещенности.

Свет – это возбудитель зрительной сенсорной системы, которая обеспечивает нас информацией об окружающей среде. Свет обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма человека, определяет жизненный тонус и ритм. Такие функции организма, как дыхание, кровообращение, работа эндокринной системы, ферментные системы четко изменяют интенсивность деятельности под влиянием света. Свет есть мощным эмоциональным фактором, влияя на психику человека. Продолжительное световое голодание приводит к снижению иммунитета, функциональным нарушением в деятельности ЦНС.

С улучшением освещения повышается трудоспособность, качество работы, снижается утомляемость, вероятность ошибочных действий, травматизма, аварийности. Недостаточное освещение ведет к перенапряжению глаз, к общему утомлению человека. В результате снижается внимание, ухудшается координация движений, которая может привести при конкретной физической работе к несчастному случаю. Согласно статистическим данным до 5% травм можно объяснить недостаточным или нерациональным освещениям, а в 20% оно оказывало содействие возникновению травм. Работа при низкой освещенности оказывает содействие развитию близорукости и других заболеваний. Повышенная освещенность тоже неблагоприятно влияет на общее самочувствие и зрение, вызывая ослепительный эффект. Неравномерность освещения и неодинаковая яркость окружающих предметов приводит к частой преадаптации глаз и, как следствие, к быстрому утомлению органов зрения.

Основными характеристиками для оценки освещения есть:

Ø световой поток (Ф) – мощность лучистой энергии, которая оценивается по световому ощущению; единица измерения – люмен (лм);

Ø сила светлая – пространственная плотность излучаемого потока, которая определяется отношением светового потока к величине телесного угла, в котором он распространяется и определенный; единицей измерения является кандела (кд);

Ø освещенность (Е)–определяется как световой поток, который приходится на единицу площади освещаемой поверхности; единица измерения – люкс (лк);

Ø яркость (В) – это уровень светового ощущения, т.е. величина, которую непосредственно воспринимает наш глаз; измерится в кд/м²; оптимальной есть яркость в диапазоне от 50 до 1500 кд/м².

Различают следующие виды освещения: естественное, искусственное и совмещенное.

Естественное освещение осуществляется за счет прямого и отраженного света неба. Естественное освещение подразделяется на боковое (одно - или двустороннее), что осуществляется через световые прорезы (окна) во внешних стенах; верхнее, осуществляемое через фонари и световые прорезы в крышах и перекрытиях; комбинированное - соединение верхнего и бокового освещения.

Искусственное освещение осуществляется электрическими лампами или прожекторами. Оно может быть общим, местным или комбинированным. Общее предназначено для освещения всего производственного помещения. Местное при необходимости дополняет общее и концентрирует дополнительный световой поток на рабочих местах. Соединение местного и общего освещения называют комбинированным.

Если в светлое время пор уровень естественного освещения не отвечает нормам, то его дополняют искусственным. Такой вид освещения называют совмещенным.

Наилучшие условия для работы зрительного анализатора дает естественное освещение, потом искусственное, что приближается к спектру естественный света, и совмещенное освещение.

Как источника искусственного освещения широко используются лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания характеризуются простотой конструкции и изготовление, относительно рядом стоимостью, удобством эксплуатации, широким диапазоном напряжений и мощностей. К недостаткам ламп накаливания относятся: большая яркость (ослепительное действие); низкая световая отдача (7 – 20 лм/Вт); относительно малый срок эксплуатации (до 2,5 тыс. г.); преимущество желто-красных лучей по сравнению с естественным светом; высокая температура нагревания (до 140 ⁰С.

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрических разрядов в среде инертных газов и паров металлов. К преимуществам газоразрядных ламп относятся: высокая светоотдача (40 - 100 лм/Вт); большой срок эксплуатации (до 10 тыс.г.); спектр их излучения близкий к спектру естественного света. К недостаткам относятся: пульсация светового потока, который может обусловить возникновение стробоскопичного эффекта; сложность схемы включения; шум дросселей; значительное время между включением и зажиганием ламп; относительная дороговизна.

Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления. Люминесцентные лампы широко применяются для освещения помещений, как на производстве, так и в быту, однако они не могут использоваться при низких температурах (плохо загораются). Различают несколько типов люминесцентных ламп: ЛБ - белого света; ЛД - дневного света; ЛТБ - тепло-белого света; ЛХБ - холодного света; ЛДЦ - дневный света с улучшенной цветопередачей.

Газоразрядные лампы высокого давления применяются в условиях, когда необходимая высокая световая отдача при компактности источников света и стойкости к условиям внешней среды. Среди этих типов ламп чаще всего используются металогенні (МГЛ), дуговые ртутные (ДРЛ) и натрию (Днат).

Для количественной оценки естественного освещения используются:

Ø КПО (коэффициент естественного освещения), что исчисляется по формуле:

,

где Е_ВН – освещенность на рабочем месте, которая создается светом неба, лк;

Е_Н – внешняя освещенность (при средней облачности), лк.

Ø СК (световой коэффициент), что учитывает зависимость освещенности от соотношения площади застекленной поверхности окон к площади помещения:

,

где S_вікон – суммарная площадь застекленной части всех окон, без оконных плетений, м²;

S_полу – площадь пола, м².

Удовлетворительная естественная освещенность будет в том случае, если СК для аудитории и классных комнат до 1/5, для жилых помещений - до 1/10, для больничных палат - до 1/7.

Ø КЗ (коэффициент закладки), что учитывает зависимость освещенности от планирования помещения:

,

где Н – глубина помещения (расстояние от окна до противоположной стены), м;

h – высота от пола до верхнего края окна, г.

Красивое освещение достигается при КЗ, которое не превышает 2,5.

Ø Угол падения – угол между линией, проведенной от рабочего места горизонтально в направлении окна, и линией, проведенной от рабочего места к верхнему краю окна (рис. 4.1). Угол падения разрешает судить о величине светового потока, который падает на рабочее место. Удовлетворительное значение освещенности на рабочем месте отвечает значениям угла падения не менее 27⁰.

Ø Угол отверстия – угол между линией, проведенной от рабочего места к верхнему краю окна, и воображаемой линией, проведенной от рабочего места к верхней точке противоположного дома, видимого через окно (рис. 4.1). Угол отверстия учитывает влияние противостоящих домов и сооружений на величину светового потока, который падает на рабочее место. Удовлетворительное естественное освещение достигается в том случае, если угол отверстия – не менее 5⁰.

Количественная оценка искусственного освещения производится путем сравнения измеренной освещенности помещения с соответствующими нормами искусственного освещения.

Нормы естественного и искусственного освещения предусмотренное Снип II-4-79 «Естественное и искусственное освещения. Нормы проектирования» (таб. 4.1).