Обеспечение рационального освещения рабочего места

В этой части раздела студент должен проанализировать условия зрительной работы оператора, выбрать по справочнику величину требуемой минимальной освещенности и сделать расчет искусственного освещения.

Для операторов ЭВМ вопросы правильной организации производственного освещения особенно важны, так как условия деятельности операторов в системе "человек-машина" связаны с явным преобладанием зрительной информации — до 90% общего объема. Характеристика зрительной работы оператора ЭВМ, согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 [10], соответствует IV разряду (размер объекта различения 0,3¸0,5 мм), уровень контраста средний, норма освещенности 1000¸400 лк.

Исходя из требований отсутствия бликов и равномерности освещения, целесообразно выбрать общее искусственное освещение.

Методика проектирования искусственного освещения

Необходимые исходные данные:

• размеры помещения: длина, ширина, высота потолка;

• высота рабочих поверхностей;

• высота подвеса светильников (при общем освещении) над рабочей поверхностью;

• коэффициенты отражения стен и потолка;

• характер выполняемых работ (минимальный размер объекта различения).

Расчет искусственного освещения ведется в следующей последовательности:

1. Выбирается тип источника света. Для освещения производственных помещений, как правило, применяют газоразрядные лампы. При организации местного освещения, а также там, где температура воздуха может быть менее +5^оС и напряжение в сети переменного тока падать ниже 90% номинального, следует отдавать предпочтение лампам накаливания.

2. Выбирается система освещения (общее, местное или комбинированное). При этом необходимо учитывать, что система комбинированного освещения экономичнее, но в гигиеническом отношении общее освещение более предпочтительно, так как равномернее распределяет световой поток. Используя локализованное общее освещение, можно добиться высоких уровней освещенности на рабочих местах без значительных затрат. При выполнении зрительных работ I—IV, Vа и V5 разрядов следует применять комбинированное освещение.

3. Определяется тип светильника с учетом характеристик светораспределения, ограничения прямой блескости, экономических показателей, а также с учетом требований взрыво- и пожаробезопасности. При выборе типа светильника следует пользоваться справочной литературой [4].

4. Выбирается расположение и количество светильников. Светильники могут располагаться рядами, в шахматном порядке, в виде светящихся линий. Для достижения необходимой равномерности освещения, следует соблюдать требуемое отношение расстояния между центрами светильников к высоте их подвеса над рабочей поверхностью. Для ламп накаливания это расстояние не должно превышать двойную высоту подвеса над рабочей поверхностью, а оптимальное расстояние между рядами люминесцентных светильников составляет 1,4 высоты их подвеса. Интервал между люминесцентными светильниками внутри ряда, также не должен превышать 1,4 высоты их подвеса.

5. Определяется норма освещенности на рабочем месте. Для этого необходимо установить характер выполняемой работы по наименьшему размеру объекта различения, контраст объекта с фоном и фон на рабочем месте. В соответствии с выбранной системой освещения и источником света по таблицам находят минимальную нормируемую освещенность.

6. Рассчитывается световой поток лампы или светильника, выбирается марка источника света.

Для расчета искусственного освещения используют, в основном, три метода: метод светового потока, точечный метод и метод удельной мощности.

Метод светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей. Этот метод позволяет учесть как прямой световой поток, так и отраженный от стен и потолка. Световой поток лампы Ф_л (лм) при использовании ламп накаливания или световой поток светильника (состоящего из нескольких люминесцентных ламп) рассчитывают по формуле:

(1)

где Е_н - нормированная освещенность, лк;

К - коэффициент запаса (для основных цехов при лампах накаливания К=1,3-1,5, при люминесцентных — К=1,5-1,8); S — площадь освещаемого помещения, м²;

z - коэффициент минимальной освещенности, равный отношению E_cp/E_min (для ламп накаливания и ДРЛ — z =1,15; для люминесцентных z=1,1);

N - число светильников в помещении (при расчете люминесцентных светильников выстроенных в ряд, N — число рядов);

h - коэффициент использования светового потока ламп, на его величину влияют следующие факторы:

• Свойства светильника. Закрытый светильник или светильник, поверхности которого не обладают идеальной отражающей способностью, излучает значительно меньше света, чем находящаяся в нем лампа; следовательно, он имеет меньший ц, чем открытый светильник.

• Значения коэффициента направленного вниз потока. Излучаемый вверх свет достигает рабочей поверхности только после отражения потолком и стенами, причем часть его поглощается этими поверхностями. Большему значению коэффициента направленного вниз потока обычно соответствует большее значение h.

• Значения коэффициентов отражения поверхностей потолка и стен. Низкие значения коэффициентов отражения приводят к уменьшению значения h, поскольку при этом значительная часть света поглощается.

• Геометрические пропорции помещения. В широком помещении или в помещении, где светильники установлены на небольшой высоте, значительная часть направленного вниз света достигает рабочей поверхности, не отражаясь от стен. Значение h в этом случае оказывается большим, нежели в узком или высоком помещении, где значительная часть света падает на стены. Геометрические пропорции характеризуются показателем помещения i, который представляет собой отношение площади потолка к площади стен.

Показатель помещения i находят из соотношения

(2)

где а и b — длина и ширина помещения, м,

Н_Р — высота подвеса светильников.

Для некоторых, наиболее распространенных типов светильников, значения коэффициента использования светового потока ламп приведены в приложении 2.

По полученному в результате расчета световому потоку лампы подбирают ближайшую стандартную лампу и определяют электрическую мощность всей осветительной системы. Отклонение светового потока выбранной лампы от расчетного допускается не более чем на -10... +20%, в противном случае корректируется число светильников. При выборе источников света следует учитывать рекомендации приведенные в справочных таблицах приложений 3 и 4.

Примечания

1. Применение ламп НЛВД допускается для работ разрядов VI-VIII.

2. Для помещений без естественного освещения при работе с невысокими требованиями к цветоразличению указанный в таблицах диапазон цветовых температур следует ограничить пределами 3500-5000^оК при уровнях освещенности более 300 лк.

3. Люминесцентные лампы ЛДЦ УФ имеют в ультрафиолетовой области спектра состав излучения, близкий к естественному, что важно при контроле тканей и бумаги, изготовленных с оптическим отбеливателем.

4. В скобках в таблице указаны энергетически менее эффективные источники света.

Точечный метод служит для расчета локализованного и комбинированного освещения, освещения наклонных поверхностей, а также проверки равномерности общего освещения. В основу точечного метода положено уравнение, связывающее освещенность и силу света:

, (3)

где I_a - сила света в направлении данной точки поверхности, кд. Определяется по каталогу кривых распределения силы света для выбранного типа светильника;

r - расстояние от светильника до точки освещаемого элемента поверхности, м;

a - угол между нормалью к рабочей поверхности и направлением светового потока от источника.

Для точечных круглосимметричных излучателей (светильники типа ПО-02, УП0-24, Астра-1 с лампами накаливания или дуговыми ртутными лампами) при точечном методе используются графики пространственных изолюкс условной горизонтальной освещенности [4]. Они составляются для светильников с условным световым потоком лампы 1000 лм и предназначаются для определения освещенности горизонтальной поверхности.

Создаваемую таким светильником освещенность называют условной и обозначают е. Величина условной освещенности зависит от светораспределения светильника и расстояния от заданной точки до проекции освещающего ее светильника и высоты подвеса светильника над уровнем освещаемой поверхности (Н_Р). В этом случае фактическая освещенность в контрольной точке А определяется по формуле:

, (4)

При необходимости расчета освещенности, создаваемой несколькими светильниками, подсчитывают освещенность от каждого из них, а затем вычисляют арифметическую сумму освещенностей. Если решается задача по определению необходимой мощности источников света, то для обеспечения нормированной освещенности расчеты выполняют по формуле:

, (5)

где m - коэффициент, учитывающий действие «удаленных» светильников и отражение от окружающих поверхностей, m - 1,1-1,2;

Se — суммарная освещенность от «ближайших» светильников (при расчете местного освещения сюда подставляется освещенность, создаваемая общим освещением);

К_З — коэффициент запаса.

Типовые кривые силы света светильников с лампами накаливания представлены на рис.3, а с люминесцентными лампами на рис. 4.

Светильники с лампами накаливания

Фактическая сила света (I), кд.

Рис. 3. Кривые силы света светильников с лампами накаливания

К_вв — коэффициент светового потока, направленного вверх; К_вн — коэффициент светового потока, направленного вниз.

Светильники с люминесцентными лампами

I, кд (Ф одной трубки равен 1000 лм)

Рис. 4. Кривые силы света светильников с люминесцентными лампами

Для расчета круглосимметричных излучателей (светильники с лампами накаливания или дуговыми ртутными лампами) точечным методом можно использовать графики пространственных изолюкс условной горизонтальной освещенности (см. рис. 5) [4]. Они составляются для светильников с условным световым потоком лампы 1000 лм и предназначаются для определения освещенности горизонтальной поверхности.

Рис. 5. Изолюксы светильников

Расчет освещенности от светящейся линии

Излучатели, длина которых превышает половину высоты подвеса, рассматриваются как светящиеся линии (например, люминесцентные светильники, расположенные сплошными рядами). Размещение светящейся линии относительно контрольной точки А характеризуется размерами L, h, P. При расчете светящейся линии принимается относительная освещенность е. Это освещенность, создаваемая светильниками с линейной плотностью светового потока Ф=1000 лм/м и высотой подвеса h=1 м. Для определения е используют графики линейных изо-люкс в функции параметров p'=P/h; L'=L/h. Здесь L — габаритная длина линии. Необходимая линейная плотность потока определяется так

, (6)

где m - коэффициент дополнительной освещенности, m - 1,1-1,2;

Se - суммарная освещенность, создаваемая «ближайшими» рядами светильников;

К₃ - коэффициент запаса.

a б

Рис. 6. Схемы для расчета освещенности от светящейся линии

а — расположение точки, б — расчетная схема.

Освещенность других точек определяется путем разделения линии на части или дополнения их фиктивными отрезками, мнимая освещенность которых вычитается. Так, если контрольная точка А не находится против конца ряда (Рис. 5), то ряд разделяют на две части для каждой из которых значение s находят как сумму в соответствии с Рис. 5. Умножая Ф' на длину каждого ряда светильников, определяют полный световой поток ламп ряда, на основании чего подбирают число и мощность ламп.

Метод удельной мощности наиболее прост, но и наименее точен. Им пользуются при ориентировочных расчетах. Удельной мощностью называется отношение мощности осветительной установки к площади освещаемого помещения. Данный метод позволяет определить мощность каждой лампы для создания в помещении нормируемой освещенности

, (7)

где Р_л — мощность одной лампы, Вт; р — удельная мощность, Вт/м; S — площадь помещения, м²; N — число ламп в осветительной установке.

Значения удельной мощности приведены в соответствующих таблицах для всех стандартных светильников в зависимости от уровня освещенности, площади помещения и высоты подвеса светильников.

Вентиляция

Данный подраздел в общем случае не обязателен к включению, включается при необходимости по согласованию с руководителем дипломного проекта и консультантом по БЖД.

При рассмотрении помещений, в которых производится функционирование серверов или в случаях, когда объем производственного помещения на одного работающего не удовлетворяет требованиям СН 245-7,1 данный подраздел является обязательным. В этих случаях, в нем приводятся соответствующие требования с расчетом или подбором схемы искусственной вентиляции и обеспечения необходимых параметров микроклимата.

В помещении, где осуществляется работа на персональных компьютерах, необходимо обеспечить приток свежего воздуха, количество которого определяется технико-экономическим расчетом и выбором схемы вентиляции. Выбранная схема вентиляции должна обеспечивать не менее чем двукратный воздухообмен.

В летнее время следует предусмотреть установку кондиционера для обеспечения устойчивой работы оборудования. Необходимо уделить должное внимание мерам по уменьшению количества пыли в воздухе, так как это непосредственно влияет на надежность и ресурс эксплуатации ЭВМ.

Электробезопасность

Электрические установки, к которым относится все оборудование ПЭВМ, представляют для человека потенциальную опасность. Воздействие тока может привести к электрической травме, то есть повреждению организма электрическим током или электрической дугой (ГОСТ 12.1.009-76). Исключительно большое значение для предотвращения электрического травматизма имеет правильная организация обслуживания действующих электрических установок, в соответствии с "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей" (ПТЭ) и "Правилами устройства электроустановок" (ПУЭ). Помещения, где находятся рабочие места операторов, относятся к категории помещений без повышенной опасности, оборудование относится к классу до 1000 В, и рассчитано, как правило, на 220 В. При этом необходимо помнить, что напряжение на электроннолучевой трубке дисплея может достигать 10000 В, поэтому категорически запрещено самостоятельно открывать корпус дисплея и заниматься его ремонтом. Для предотвращения электротравматизма необходимо применять наиболее дешевый и эффективный способ защиты, которым является защитное заземление. Человек-оператор должен быть обучен правилам эксплуатации электрооборудования и оказанию первой помощи при поражении электрическим током.