б) світильники розташовані рядами, відстань між світильниками у ряді λ > 0,5 h (див. рис. 3.2);
в) відношення довжини світильника до найкоротшої відстані від нього до розрахункової точки:
lсв.: k ≤ 0,2
За методом KB визначають необхідний світловий потік однієї лампи (лм) за формулою
, (2)
де Ен - нормоване значення освітленості горизонтальної робочої поверхні, лк; S - площа приміщення, м2; k - коефіцієнт запасу; z - коефіцієнт нерівномірності освітлення (за розташування світильників рядами приймають 1,1); η - коефіцієнт використання світлового потоку; N кількість світильників; п - кількість лампу світильнику(для світильників з люмінесцентними лампами).
 |
Рис. 3.2. Схема для визначення умов застосування методів
розрахунку освітленості
Фактичні значення коефіцієнтів відбивної здатності визначити важко, тому рекомендується вживати орієнтовні їх значення
Індекс приміщення обчислюється за формулою:
, (3)
де А і В — довжина і ширина приміщення, м.
Орієнтовну кількість світильників можна визначити за формулою:
(4)
де λ і l1 — орієнтовні відстані відповідно між світильниками в ряді між суміжними рядами згідно з наведеними вище рекомендаціями щодо врахування висоти підвісу.
За розрахованим за формулою 1 значенням світлового потоку вибирають за каталогом лампу, номінальний світловий потік (Фл) якої відрізняється від розрахункового не більше, ніж на +20 …—10 %, при більшому відхиленні кількість світильників коригують і виконують перерахунок.
Якщо спочатку приймають певну лампу з відомим світловим потоком, то використовуючи формулу 2.1, визначають кількість світильників N (шт):
. (5)
Потім визначають кількість рядів та кількість світильників у ряді за умови, щоб відстані між світильниками у ряді та між рядами були приблизно однаковими. За необхідності коригування кількості світильників визначають фактичну освітленість за формулою:
(6)
та визначають фактичне відхилення її від нормованого значення, порівнюючи з допустимим:
(7)
Точковий метод
У разі використання лінійних джерел світла за умови, що метод KB не підходить, розрахунок загального освітлення виконують точковим методом. Цей метод застосовують також для точкових джерел світла при системі загального локалізованого освітлення чи при освітленні похилих поверхонь і для місцевого освітлення.
За точковим методом визначають висоту підвісу h джерела світла (див. 2.1) та визначають кут α, під яким знаходиться відносно світильника розрахункова точка, за формулою:
tg α = d /h (8)
де d — відстань від перпендикуляра, опущеного із центра світильника на горизонтальну поверхню, до розрахункової точки (див. рис. 1).
Потім за кривою розподілу світлового потоку світильника з умовною лампою в 1000 лм визначають силу світла у даному напрямку I α, кд.
Умовна горизонтальна освітленість від одного світильника визначається за формулою:
E = l αcos2 α /h2 (9)
Якщо світильників декілька, умовну освітленість від кожного з них підсумовують, при цьому вводять коефіцієнт запасу kj = 0,9:
, (10)
де п — кількість світильників.
Розрахункову освітленість визначають за формулою:
(11)
Значення умовної освітленості е для різних типів світильників можна визначити за графіками просторових ізолюкс у реальних координатах d-h.
У разі точкових джерел світла і системи загального локалізованого освітлення, а також загального рівномірного освітлення похилих поверхонь для знаходження потрібного світлового потоку лампи застосовують метод просторових ізолюкс за формулою:
(12)
або метод лінійних ізолюкс (якщо ряди невеликої протяжності і відношення lp: h < 3):
(13)
де Ен - нормована освітленість, лк; k - коефіцієнт запасу, що враховує запиленість приміщення та старіння ламп; μ — коефіцієнт, що враховує збільшення освітленості внаслідок багаторазового відбиття від різних поверхонь у приміщенні і впливу віддалених світильників, у більшості випадків може дорівнювати 1,1…1,2, а для похилих поверхонь з великими значеннями коефіцієнтів відбивної здатності стелі і стін - 1,5…1,8; е— умовна освітленість у реальних координатах, лк; ε - відносна освітленість у розрахунковій точці від тих напіврядів, які утворюють освітленість не менше 5 % під найближчого, лк; визначається за графіками лінійних ізолюкс, побудованих у відносних координатах р' - l', або розрахунком; ψ - коефіцієнт переходу від горизонтальної освітленості, яка утворюється і -м світильником у розрахунковій точці, до освітленості похилої площини.
Коефіцієнт ψ для похилих поверхонь (див. рис. 3) визначають за формулою:
Ψ= cos Θ+ p/hг – sin Θ,
де Θ — кут нахилу робочої поверхні (для горизонтальних поверхонь Ψ = 1 ); р - відстань від точки проекції світильника на горизонтальну площину, що проходить через розрахункову точку, до розрахункової точки; hr- відстань від світильника до тієї самої площини.
 |
Рис. 3.3. Схема до визначення коефіцієнта ψ
У разі рядів великої протяжності у формулі 12 величину h2 замінюють на h. При використанні світильників, для яких графіки лінійних ізолюкс відсутні, відносну освітленість визначають за формулою:
e=f(p',l')Ia,
де f(р',-і') - допоміжна функція, значення якої визначається залежно від значення відносних координат р' = p/h і /'= І/h (р - відстань по горизонталі між розрахунковою точкою і рядом світильників, м; l - довжина напівряду, м); Iа - сила світла в напрямку до розрахункової точки, кд; значення Іа знаходять для відповідних значень α і умовної групи світильника.
За розрахованим значенням світлового потоку вибирають відповідну лампу.
При трубчастих джерелах світла (люмінесцентних лампах) і рядах великої довжини (lp: h > 3) кількість потрібних світильників визначають за формулою (метод світлової лінії):
(14)
де Ір — довжина ряду, м; п — кількість ламп у світильнику; Фл - світловий потік вибраної лампи, лм;
При рядах невеликої довжини h у формулі 14 замінюють на h2.
Завдання для проектувального розрахунку загального
освітлення
Завдання 1.
Розрахувати загальне рівномірне освітлення виробничого приміщення за такими даними: розміри приміщення А = 30 м, В = 10 м, Н = 4,6 м; напруга освітлювальної мережі 220 В; світильники з люмінесцентними лампами ЛПО 02-4х20/Н-01; лампи ЛБ-20; коефіцієнти відбивної здатності стелі, стін, робочої поверхні відповідно 0,7; 0,5; 0,3; коефіцієнт запасу k = 1,3; коефіцієнт нерівномірності освітлення z = 1,1. Виконувані зорові роботи належать до IIIрозряду, підрозряду „в". Висота робочої поверхні hpn = 0,8 м, висота звису hзe =0,1 м.
Методичні рекомендації:
1. Приймаємо за нормами "СНиП-П-4-79" мінімальну нормована освітленість від загального освітлення для III розряду зорових робіт, підрозряду "в", Ен = 300 лк (для газорозрядних ламп).
2. Висота підвісу світильників визначається за формулою 1:
3. Приймаємо довжину світильника lс = 0,655 м.
4. Перевіряється можливість використання методу KB за відношенням lc /h (див. 2.2) – якщо воно відповідає умові lc /h ≤ 0,2, то вважається, що використання методу KB правомірне.
5. Для визначення коефіцієнта використання світлового потоку знаходимо індекс приміщення за формулою 3:
6. Приймаємо, коефіцієнт використання світлового потоку
η = 0,43.
7. Оскільки при розрахунку з люмінесцентними лампами світловий потік ламп відомий (для лампи ЛБ-20 Фл =1180 лм) і конструктивно визначено кількість лами у світильнику (n =4), визначаємо необхідну кількість світильників за формулою 5:
8. Приймаємо розташування світильників у пр = 4 ряди, паралельно довшій стороні приміщення, тоді кількість світильників у ряді дорівнюватиме:
Np = N / np (округлюються до цілого числа)
9.3агальна кількість світильників:
N= Np / np
10. Визначаємо фактичну освітленість за формулою 6.
11. Відстань між світильниками у ряді:
 |
12.Відстань від крайніх світильників до стіни:
 |
13.Відстань між суміжними рядами світильників (при ширині світильників Ь = 0,655 м):
12..Відстань між крайніми рядами і стінами:
 |
Завдання 2.
Розрахувати загальне рівномірне освітлення виробничого приміщення лампами розжарювання на напругу 220 В. Характеристика зорових робіт: найменший розмір об'єкта розпізнання 0,4 мм, контраст середній, фон середній. Світильники типу "НСП- 
17". Коефіцієнт запасу k = 1,3, коефіцієнт нерівномірності z = 1,1. Коефіцієнти відбивної здатності стелі, стін і робочої поверхні 0,7; 0,5; 0,1. Розміри приміщення (м) А х В х Н = 50 х 20 х 6. Висота робочої поверхні hpn = 0,9 м, центр світильників розташувати на відстані 1,0 м від стелі.
Методичні рекомендації:
1. Визначаємо орієнтовно кількість світильників для визначення необхідного світлового потоку лампи за методом KB (формула 2.3), прийнявши λ= l1 = 3,0 м.
2. Світильники можна розташувати у шість рядів. Тоді в кожному ряді буде світильників:
Np = N / np (округлюються до цілого числа),
а загальна кількість світильників:
N= Np / np
3. Висота світильника "НСП- 17" становить 660 мм, висота звису при розташуванні його центру на відстані 1 м від стелі:
4. Висота підвісу світильників визначається за формулою 1
5. Приймаємо коефіцієнт використання світлового потоку
η = 0,88.
6. Для заданої характеристики зорової роботи при загальному освітленні лампами розжарювання нормативна освітленість за стандартом складає Ен = 200 лк
7. Необхідний світловий потік лампи визначається з формули 2
8. Приймаємо для даного світильника лампу ЛНТ-200 зі світловим потоком Фл = 2920 лм.
9. Визначаємо розрахункову освітленість робочих місцьза формулою 6
10. Визначаємо відхилення розрахункового освітлення від нормованого за формулою 7. Якщо похибка знаходиться у межах +20…-10%, то лампи підібрані вірно. У іншому разі необхідно вибрати лампу з іншими характеристиками світлового потоку.
11. Визначаємо відстань між осьовими лініями рядів l1 = В: nр, м, відстань міжсвітильниками у ряді λ = А: NP, м, відстань від крайніх світильників у ряді до стіни 0,5 λ, м, від крайніх рядів до стін 0,5 l1
3. Проектувальний розрахунок комбінованого освітлення
Методика розрахунку
Загальне освітлення в системі комбінованого розраховують за викладеною вище методикою.
Місцеве освітлення проектується так.
Вибирають джерело світла. Треба пам'ятати, що для приміщень з підвищеною небезпекою та особливо небезпечних за ураженням електричним струмом для місцевого освітлення необхідно застосовувати лампи розжарювання з напругою живлення до 42 В (36; 24; 12 В). В інших випадках це можуть бути люмінесцентні чи галогенні лампи.
Відповідно до типу вибраного джерела світла і конструкції робочого місця визначають спосіб встановлення світильника та його тип. Це можуть бути світильники для ламп розжарювання типу "НКС", для галогенних ламп розжарювання — типу "ИСП", для люмінесцентних ламп — "МЛ".
Освітленість, яку повинен забезпечити світильник місцевого освітлення, дорівнює різниці між нормованими освітленостями для комбінованого і загального освітлення робочих місць:
(15)
Розрахунок виконують точковим методом. Якщо вибрана лампа розжарювання у світильнику НКС, для визначення світлового потоку лампи (лм) використовують залежність:
(16)
де e — умовна освітленість, що визначається за графіком просторових ізолюкс (графік ізолюкс Г-І), інші величини - як у підрозділі 2.3.
За розрахунковим Фл вибирають відповідну лампу (40, 60 або 100 Вт). Якщо Фл(розр) > Фл(100), необхідно застосувати два світильники або використати інші типи джерел світла та світильників.
Якщо вибрані галогенні чи люмінесцентні лампи з світильниками відповідно "ИСП" і "МЛ", використовують залежність для визначення кількості світильників:
(17)
де п — кількість ламп у світильнику (для "ИСП" п = 1; для "МЛ" п= 2), Значення інших величин визначають відповідно до вказівок, наведених у підрозділі 2.3.
Якщо отримаємо N > 2, приймаємо N = 2 (тому що встановлювати більше двох світильників на робочому місці нераціонально) і відповідно перерозподілити значення освітленості між світильниками загального і місцевого освітлення із збереженням рівняння Ем = Ек - Е3. За незначного відхилення можна скоригувати освітленість заміною марки лампи (з іншим Фл).
4. Перевірковий розрахунок загального освітлення
Методика розрахунку
Спочатку роблять креслення в масштабі плану і розрізу приміщення, на яких умовними позначками зображують світильники (ряди світильників), розрахункові точки на робочій поверхні, проставляють необхідні розміри.
За довідковими таблицями визначають характеристики ламп і світильників, а на основі СНиП-ІІ-4-79 "Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования" вибирають норму освітленості робочих місць за характером зорових робіт.
Залежно від типу джерела світла, системи освітлення, схеми розташування світильників, орієнтації робочої поверхні у просторі вибирають метод розрахунку.
При точкових та прирівняних до них джерелах світла і системі загального рівномірного освітлення застосовують метод коефіцієнта використання світлового потоку (див. 2.2), користуючись формулою:
(18)
де Ер — розрахункова освітленість робочої поверхні, лк; N — кількість світильників у приміщенні; п — кількість ламп у світильнику; Фл — світловий потік лампи, лм; η — коефіцієнт використання світлового потоку; S — площа приміщення, м; k — коефіцієнт запасу; z — коефіцієнт нерівномірності освітлення.
При точкових джерелах світла і системі загального локалізованого освітлення горизонтальних робочих поверхонь, а також рівномірного освітлення похилих або вертикальних поверхонь використовують точковий метод розрахунку, застосовуючи формули:
(19)
або
(20)
де т — кількість світильників, що утворюють освітленість, яка є не меншою за 5 % від максимальної; інші величини, як у підрозділі 2.3.
При трубчастих джерелах світла і системі загального рівномірного освітлення метод коефіцієнта використання (формула 18) можна застосовувати за умов:
— один світильник у приміщенні;
— світильники розташовані рядами з відстанню у ряді між ними λ > 0,5 h;
— відношення довжини світильника до найкоротшої відстані між ним і розрахунковою точкою l с: г < 0,2.
У разі недотримання вказаних умов, а також у випадку довільно орієнтованих поверхонь для будь-якої системи освітлення використовують залежність:
(21)
де Ір — довжина ряду (світлової лінії), м; якщо lp: h < 3, тоді замість h беруть h2.
Якщо розрахована за перевірковим розрахунком освітленість менше нормованої, тоді необхідна реконструкція системи освітлення з виконанням проектувального розрахунку.
4.2. Завдання для розрахунків
Завдання 3.
Перевірити достатність загальної освітленості в приміщенні завдовжки 10 м, завширшки 6 м і заввишки 3,6 м, в якому встановлено 10 стельових дволампових світильників серії ЛПО-01 з лампами ЛД-40. Характеристика зорових робіт: найменший розмір об'єкта розрізнення - 0,4 мм, фон - світлий, контраст - великий. Висота робочої поверхні 0,8 м. Стіни і стеля - побілені, робоча поверхня середньої світності. Світильники розташовані рядами, перпендикулярними довшій стороні приміщення, по два у кожному ряді.
Методичні рекомендації
1.Креслимо в масштабі план і розріз приміщення, позначаємо розташування світильників. Визначаємо висоту їхнього підвісу h, проставляємо необхідні розміри (рис. 3.4 та 3.5).
2Приймаємо, що лампа ЛД - 40 має номінальний світловий потік Фл =2340 лм; світильник ЛПО-01 належить до умовної групи 8.
2. Норма освітленості для загального освітлення за точністю виконуваної зорової роботи становить 200 лк (III розряд, підрозряд "г").
3. Відстань між світильниками у ряді λ =1600 мм, висота підвісу h=2700 мм, 0,5 h = 0,5-2700 = 1350 мм, тобто λ > 0,5 h. За цієї умови для розрахунку горизонтальної освітленості можна застосувати метод коефіцієнта використання світлового потоку (формула 18).
4. Коефіцієнти відбивної здатності ρ стелі, стін і робочої поверхні приймаємо відповідно 0,7; 0,5 та 0.3.
5. Приймаємо коефіцієнт використання для світильників групи 8, з урахуванням прийнятих коефіцієнтів відбивання η= 0,47
6. Приймаємо коефіцієнт запасу k = 1,5 коефіцієнт нерівномірності z =1,1.
7. Визначаємо фактичну мінімальну освітленість за формулою 18, лк:
8. Порівнюємо нормативну і розрахункову фактичну освітленість за формулою 7 і робимо відповідні висновки.
Рис. 3.4. Розташування світильників у плані
 |
Рис. 3.5. Поперечний розріз приміщення
 | |||||
 | |||||
 |
Послідовність виконання роботи
1. Використовуючи навчальну та методичну літературу, а також методичні рекомендації до виконання практичної роботи ознайомитися з:
а) основними світлотехнічними характеристиками.
б) з методами розрахунків параметрів освітлення виробничих і навчальних приміщень.
2. За завданням викладача виконати розрахунки параметрів освітлення і вибрити необхідне світлотехнічне обладнання, або перевірити відповідність встановленого обладнання санітарно-гігієнічним нормам.
3. Скласти письмовий звіт про виконану роботу.
Матеріальне оснащення
1. Методичні рекомендації до виконання практичної роботи.
2. Література, довідники, нормативні акти
3. Калькулятор
Контрольні питання
1. Сутність характеристик виробничого освітлення.
2. Дайте визначення та поясність основні світлотехнічні поняття та одиниці виміру освітлення.
3. Як нормують природне та штучне освітлення?
4. Які методи використовуються для розрахунку штучного освітлення? Наведіть основні розрахункові формули природного та штучного освітлення.
5. Які джерела штучного освітлення використовуються на виробництві? Які їх ні переваги та недоліки?
Література
1. Батлук В.А. Охорона праці: Навч. посібник /В.А. Батлук, М.П. Кулик, Р.А. Яцюк. –Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2009. – 360 с
2. Гандзюк М.П. Основи охорони праці: Підручник / М.П. Гандзюк, Є.П. Желібо, М.О. Халімовський. За ред.. М.Л. Гандзюка. – К.: Каравела, 2008, - 384 с.
3. Катренко Л.А. Охорона праці в галузі освіти: Навч. посіб. / Катренко Л.А., Пістун І.П. – Суми: ВТД «Університетська книга», 2004. – 304 с.
Практична робота № 4
РОЗРАХУНКИ РІВНІВ ШУМУ
Мета роботи:
1. Ознайомлення з загальними відомостями про шуми та звукоізоляцію і звукопоглинання
2. Ознайомлення з методами розрахунку звукоізоляційних пристроїв.
3. Набуття практичних навичок визначення сумарного та еквівалентного рівня кількох джерел шуму та потрібного зниження рівня шуму.
Теоретичні відомості
1. Загальні відомості
Більшість виробничих процесів супроводжується дією на працюючих шуму. Шум — сукупність звуків різної інтенсивності і частоти, що викликає неприємні слухові відчуття.
Будь-який звук характеризується частотою коливань f, Гц, інтенсивністю І, Вт/м2 і звуковим тиском р, Па. Звуковим тиском називають додатковий тиск, що виникає в середовищі від звукових хвиль. Швидкість коливань частинок середовища залежить від миттєвого звукового тиску і акустичного опору середовища р х с:
де р - густина середовища, кг/м3; с — швидкість поширення звукових хвиль у певному середовищі, м/с.
Інтенсивність звуку визначається за середнім значенням звукової енергії, що проходить за одиницю часу крізь одиницю площі, перпендикулярної до напрямку поширення звуку:
де /— інтенсивність звуку, Вт/м2; v — миттєва швидкість коливань, м/с.
Органом слуху людини механічні коливання сприймаються як звук у діапазоні частот 20…20000 Гц. Коливання з частотою меншою за 20 Гц (інфразвук) та понад 20000 Гц (ультразвук) не сприймаються органами слуху людини, але спричиняють біологічну дію на організм. Слухове сприйняття обмежене також нижньою і верхньою межами - порогом чутливості і больовим порогом. Значення інтенсивності звуку на цих порогах становлять відповідно 10-12 Вт/м2 та 102Вт/м2, тобто відрізняються у 1014 разів. Але орган слуху людини сприймає не абсолютну, а відносну зміну інтенсивності звуку приблизно у логарифмічній залежності. У зв'язку з цим для оцінки шуму користуються відносними рівнями інтенсивності чи звукового тиску у логарифмічних одиницях. При цьому збільшення будь-якої інтенсивності звуку в 10 разів відповідає приросту відчуття інтенсивності на одиницю, яку називають "бел" (Б). Рівні звукового тиску, що відповідають порогу чутливості і больовому порогу, становлять 0 і 120 дБ (1 дБ = 0,1 Б).
Рівень інтенсивності звуку у децибелах (дБ) визначають за формулою:
де Іо - інтенсивність звуку на порозі чутливості.
Рівень звукового тиску у децибелах визначають за формулою:
 |
(1)
де р — звуковий тиск цього звуку; p0 - звуковий тиск на порозі чутливості (p0 = 2 х 10-5 Па).
Рівень інтенсивності (або звуковою тиску) у децибелах не завжди відповідає фізіологічному відчуттю гучності звуку, тому що чутливість органу слуху людини не однакова до звуків різних частот. На рис. 4.1 наведено криві однакової гучності звуків, тобто кожна з них поєднує точки з однаковим відчуттям гучності. Кожен шумомір має стандартну характеристику "А", яка загрублює коливання на низьких частотах відповідно до суб'єктивного сприйняття їх органом слуху людини.
Рівень звукового тиску, отриманий за характеристикою "А" шумоміру, називають рівнем звуку, одиницею виміру якого є дБА (див. табл. 4.1). Шкала "А" шумоміру застосовується для орієнтовної оцінки шуму.
Весь діапазон звуків, що відчуває людина, поділяється на октавні смуги із середньогеометричними частотами від 65 до 8000 Гц, значення їх подвоюються від однієї до наступної смуги.
За характером спектра шуми бувають широкосмугові — з безперервним спектром завширшки понад одну октаву - і тональні, у спектрі яких в одній із третьоктавних смуг с дискретні тони з рівнем, що перевищує на 10 дБ і більше рівні у сусідніх смугах, тобто придушує їх.
