Розрахунок штучного освітлення виробничого приміщення

Мета завдання – ознайомитися з основними вимогами до виробничого освітлення, з принципами нормування і розрахунку штучного освітлення виробничих приміщень.

Вказівки до виконання завдання

Уважно ознайомитися з теоретичною частиною завдання і прикладом його виконання.

Вибрати вихідні дані з таблиці варіантів (табл 2.1).

Визначити необхідну кількість світильників з лампами розжарювання і загальну потужність електроенергії яка потрібна для живлення освітлювальної установки.

Теж саме визначити для світильників з люмінесцентними лампами.

Визначити економію електроенергії в квт-год за рік за рахунок використання люмінесцентних ламп.

Теоретична частина

Серед факторів зовнішнього середовища, що впливають на організм людини в процесі праці, світло займає одне з перших місць, оскільки 90% всієї інформації про довкілля людина одержує через органи зору.

При поганому освітленні людина швидко втомлюється, працює менш продуктивно, зростає потенціальна небезпека помилкових дій і нещасних випадків. До 5% виробничих травм можна пояснити недостатнім освітленням,, а в 20% воно сприяло виникненню травм. Погане освітлення може призвести до професійних захворювань органів зору.

Освітлення виробничих приміщень характеризується кількісними та якісними показниками. До основних кількісних показників відносяться: світловий потік, сила світла, яскравість і освітленість.

До основних якісних показників зорових умов роботи можна віднести: фон, контраст між об^’єктом і фоном, видимість.

Для створення сприятливих умов зорової роботи виробниче освітлення повинно відповідати наступним вимогам:

1. Створювати на робочій поверхні освітленість, що відповідає характеру зорової роботи і не є нижчою за встановлені норми;

2.Не повинно чинити засліплюючої дії як від самих джерел освітлення, так і від інших предметів, що знаходяться в полі зору;

3.Забезпечити достатню рівномірність та постійність рівня освітленості у виробничих приміщеннях, щоб уникнути частої переадаптації органів зору;

4.Не створювати на робочій поверхні різких та глибоких тіней (особливо рухомих);

5.Повинен бути достатній для розрізнення деталей контраст поверхонь, що освітлюються;

6.Не створювати небезпечних та шкідливих виробничих факторів (шум, ураження струмом, пожежо- та вибухонебезпеки, теплові випромінювання, тощо);

7.Повинно бути надійним і простим в експлуатації, економічним та естетичним.

Залежно від джерел світла виробниче освітлення може бути: природним, штучним та суміщеним (рис.2.1), при якому недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним.

Природне освітлення поділяється на бокове, верхнє і комбіноване, при якому поєднуються верхнє та бокове освітлення.

Штучне освітлення може бути загальним та комбінованим. Загальне освітлення поділяється на: загальне рівномірне і загальне локалізоване.

Комбіноване освітлення складається із загального та місцевого.

 

Види виробничого освітлення

Рис. 2.1. Класифікація видів виробничого освітлення

 

За функціональним призначенням штучне освітлення поділяється на робоче, аварійне, евакуаційне, охоронне, чергове.

Природне освітлення, як правило, передбачається у всіх приміщеннях з постійним перебуванням людей. Для нормування та розрахунку природного освітлення приміщень використовують відносний показник – коефіцієнт природного освітлення (КПО). Нормовані значення КПО визначаються відповідно до ДБН В 2.5-28-2006. Інженерне обладнання будинків і споруд. Природне і штучне освітлення.

Штучне освітлення передбачається у всіх виробничих та побутових приміщеннях для компенсації нестачі природного світла та для освітлення приміщень у темний період доби.

Величина штучної освітленості (абсолютне її значення) нормується залежно від характеристики зорової роботи, тобто найменшого лінійного розміру об’єкта розпізнавання, контрасту між об’єктом розпізнавання і фоном, типу системи освітлення і джерел світла.

В ДБН В 2.5-28-2006 приведено вісім розрядів зорової роботи. Найбільша нормована освітленість складає 5000 лк, а найменша – 30 лк.

В якості джерел штучного освітлення використовують лампи розжарювання та газорозрядні лампи.

Лампи розжарювання відносяться до теплових джерел світла. Поряд з деякими перевагами їм притаманні і суттєві недоліки: низька світлова віддача, малий термін експлуатації, висока температура нагрівання, що робить їх пожежонебезпечними.

Газорозрядні лампи випромінюють світло оптичного діапазону спектру внаслідок електричного розряду в середовищі інертних газів і парів металів та явища люмінесценції.

Основною перевагою газорозрядних ламп є їх економічність.

Газорозрядні лампи бувають низького та високого тиску. Газорозрядні лампи низького тиску, що називаються люмінесцентними, застосовуються для освітлення приміщень (виробничих і побутових).

Газорозрядні лампи високого тиску застосовуються в умовах, коли необхідна висока світлова віддача, компактність джерел світла і стійкість до умов зовнішнього середовища. Найчастіше використовують металогалогенні, дугові ртутні та натрієві лампи.

До основних характеристик джерел штучного освітлення відносять: напругу живлення, В; потужність лампи, Вт; світловий потік, лм; світлову віддачу, лм/Вт; термін експлуатації, год.; спектральний склад світла.

Одним з основних питань проектування штучного освітлення виробничого приміщення є вибір світильника.

Від правильного вирішення цього питання залежить не лише якість та економічність, але й надійність та безпека роботи освітлювальної установки.

Світильник – це світловий прилад, що складається із джерела світла (лампи) та освітлювальної арматури.

Основними світлотехнічними характеристиками світильників є: світлорозподілення, крива сили світла, коефіцієнт корисної дії, захисний кут.

Для вимірювання освітленості приміщень необхідно використовувати спеціальний прилад, який називається люксметром (рис. 2.2).

 

 

Рисунок 2.2 – Прилад «люксметр»

 

Для розрахунку штучного освітлення використовують, в основному, три методи: світлового потоку (коефіцієнту використання), точковий та питомої потужності.

Метод світлового потоку призначений для розрахунку загального рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь. Цей метод дозволяє врахувати як прямий світловий потік, так і відбитий від стін та стелі.

Світловий потік ламп визначають за формулою:

(2.1)

- площа освітлюваного приміщення, м²;

- коефіцієнт запасу, що враховує зниження освітленості в результаті забруднення та старіння ламп ( = 1,3 – для ламп розжарювання; 1,5 – для газорозрядних ламп);

- коефіцієнт нерівномірності освітлення ( = 1,1¸1,15);

- кількість світильників;

- кількість ламп в світильнику;

- коефіцієнт використання світлового потоку.

Коефіцієнт визначається за світлотехнічними таблицями залежно від показника приміщення і, коефіцієнтів відбиття стін та стелі.

Показник і знаходиться за формулою:

і = (2.2)

де і - довжина і ширина приміщення, м;

- висота світильника над робочою поверхнею, м.

Визначивши світловий потік лампи в світильнику , за таблицею вибирають найближчу стандартну лампу і визначають електричну потужність всієї освітлювальної установки.

Точковий метод призначений для розрахунку локалізованого та комбінованого освітлення, а також освітлення похилих площин.

Метод питомої потужності застосовують лише при наближених розрахунках.

Приклад виконання завдання

Задача

Завдання:

Розрахувати систему загального рівномірного освітлення для виробничого приміщення.

а) з лампами розжарювання, встановленими в світильники (по 1 шт. в світильник);

б) з люмінесцентними лампами, встановленими по 2 шт. в світильник.

Визначити загальну потужність електроенергії для живлення систем освітлення з лампами розжарювання і з люмінесцентними лампами.

Визначити економію енергії в квт-год. за рік за рахунок використання люмінесцентних ламп. Виконати розрахунок за вихідними даними (згідно з варіантом табл.2.1):

1 довжина приміщення ;

2 ширина приміщення ;

3 нормована освітленість ;

4 коефіцієнт відбиття: стелі % та стін %;

5 тип світильника з лампами розжарювання – “універсаль”;

6 висота підвісу світильників над робочою поверхнею (однакова для всіх варіантів);

7 режим роботи освітлювальної установки за рік – 260 робочих днів, по 10 годин на день, всього:

260´10=2600 годин/рік, (однаково для всіх варіантів).

Рішення завдання

1 Визначаємо орієнтовну кількість світильників:

Рівномірність освітлення досягається при співвідношенні відстані між світильниками і висоти їх підвісу :

Необхідна кількість світильників становить:

(2.3)

 

2 Визначаємо показник приміщення

(2.4)

 

3Визначаємо мінімально необхідну величину світлового потоку лампи розжарювання при її використанні в світильнику типу “Універсаль”:

(2.5)

 

За табл.2.2 знаходимо коефіцієнт використання світлового потоку для світильника типу “Універсаль” при , %, %,

За табл. 2.3 вибираємо лампу розжарювання потужністю з світловим потоком 4600 лм > 3914 лм.

Загальна потужність електроенергії, яка повинна підводитися до системи освітлення становитиме:

(2.6)

 

Визначаємо світловий потік для люмінесцентної лампи, якщо освітлювальна установка буде виконана з світильників з люмінесцентними лампами (по 2 лампи на 1 світильник):

(2.7)

 

Коефіцієнт використання знаходимо за табл. 2.2, при , %, %; для світильника з люмінесцентними лампами, .

За табл. 2.4 вибираємо люмінесцентну лампу потужністю , з світловим потоком 2500 лм > 2217 лм.

Загальна потужність в разі використання люмінесцентних ламп становитиме:

(2.8)

 

Економія електроенергії за рік при використанні люмінесцентних ламп становитиме: 260 дн´10 год´(3 кВт-0,8 кВт)=5720 кВт-год/рік,

де 260 – число робочих днів за рік;

10 год – зміна в темний час доби.

 

Література: [1]; [21-31].

Таблиця 2.1-Варіанти вихідних даних до завдання

Вар	Приміщення	Нормована освітленість,	Коефіцієнт відбиття	Тип світильника з лампами розжарю вання
Довжина,	Ширина,	Стелі, %	Стін, %
						глибоковипромінювач

 

Продовження табл.2.1
						універсаль
						люцетта

 

Таблиця 2.2-Коефіцієнти використання світлового потоку η, %

 

Інде кс при міщ. і	Світильники
з лампами розжарювання	з люмінісцент-ними лампами
глибоковипромінювач	універсаль	люцетта
при коефіцієнті відбиття Р стелі / Р с тін, %
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,25
1,5
1,75
Продовження таблиці 2.2
2,0
2,25
3,0
3,5
4.0
5,0

 

Таблиця 2.3-Світлові і електротехнічні характеристики деяких ламп розжарювання загального призначення напругою живлення 220 В

Тип лампи	Номінальні величини
потужність, Вт	світловий потік, лм
В 220-15
В 220-25
БК+220-40
БК+220-60
БК+220-100
Б +220-150
Б 220-200
Г 220-300
Г 220-500
Г 220-750
Г 220-1000
Г 220-1500

 

Таблиця 2.4-Світлові і електротехнічні характеристики деяких люмінесцентних ламп денного світла (ЛД)

Тип лампи	Номінальні величини	Довжина лампи, м
потужність, Вт	світловий потік, лм
ЛД 15-4			0,6
ЛД 20-4			0,6
ЛД 39-4			0,9
ЛД 40-4			1,2
ЛД 65-4			1,2
ЛД 80-4			1,5

Розділ 3Техніка безпеки (ТБ)