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

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

 

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.