2. 6.6. Штучне освітлення

Штучне освітлення передбачається у всіх виробничих та побутових приміщеннях, де недостатньо природного світла, а такожі для освітлення приміщень в темний період доби. При організації штучного освітлення необхідно забезпечити сприятливі гігієнічні умови для зорової роботи і одночасно враховувати економічні показники.

Найменша освітленість робочих поверхонь у виробничих приміщеннях регламентується СНиП П-4-79 і визначається, в основному, характеристикою зорової роботи (табл. 2.5). Норми носять міжгалузевий характер. На їх основі, як правило, розробляють норми для окремих галузей промисловості.

В СНиП Н-4-79 вісім розрядів зорової роботи, із яких перших шість характеризуються розмірами об'єкту розпізнавання. Для І—V розрядів, які окрім того мають ще і по чотири підрозряди (а, б, в, г), нормовані значення залежать -не тільки від найменшого розміру об'єкта розпізнавання, але і від контрасту об'єкта з фоном та характеристики фону. Найбільша нормована освітленість складає 5000 лк (розряд Іа), а найменша — ЗО лк (розряд УІІІв).

Таблиця 2.5. Норми штучного та природного освітлення

виробничих приміщень (витяг з „Будівельних норм та правил" — СНиП ІІ-4-79)

* При постійному спостереженні за процесом. ** Норматив стосується роботи при середньому контрасті об'єкту з фоном І темним фоном

Джерела штучного освітлення

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

Лампи розжарювання відносяться до теплових джерел світла. Під дією електричного струму нитка розжарювання (вольфрамовий дріт) нагрівається до високої температури і випромінює потік променевої енергії. Ці лампи характеризуються простотою конструкції та виготовлення, відносно низькою вартістю, зручністю експлуатації, широким діапазоном напруг та потужностей. Поряд з перевагами їм притаманні і суттєві недоліки-, велика яскравість (засліплююча дія); низьи світлова віддача (7—20 лм/Вт); відносно малий термін експлуатації (д 2,5 тис. год); переважання жовто-червоних променів в порівняні з природним світлом; висока температура нагрівання {до 140 °С і вище що робить їх пожежонебезпечними.

Лампи розжарювання використовують, як правило, для місцевог освітлення, а також освітлення приміщень з тимчасовим перебуванням людеї

Газорозрядні лампи внаслідок електричного розряду в середовиі інертних газів і парів металу та явища люмінесценції випромінюють світа оптичного діапазону спектру.

Основною перевагою газорозрядних ламп є їх економічність.

Світлова віддача цих ламп становить 40—100 лм/Вт, що в 3— разів перевищує світлову віддачу ламп розжарювання. Термі експлуатації — до 10 тис. год, а температура нагріванн (люмінесцентні) — ЗО—60 °С. Окрім того, газорозрядні ламп забезпечують світловий потік практично будь-якого спектра, шляхо підбирання відповідним чином інертних газів, парів металу, люмінофор Так, за спектральним складом видимого світла розрізняю! люмінесцентні лампи: денного світла (ЛД), денного світла з покращена передачею кольорів (ЛДЦ), холодного білого (ЛХБ), теплого білог (ЛТБ) та білого (ЛБ) кольорів.

Основним недоліком газорозрядних ламп є пульсація світловог потоку, що може зумовити виникнення стробоскопічного ефекту, котру полягає у спотворенні зорового сприйняття об'єктів, що рухаютьс обертаються. До недоліків цих ламп можна віднести також складніст схеми включення, шум дроселів, значний час між включенням т запалюванням ламп, відносна дороговизна.

Газорозрядні лампи бувають низького та високого тиск;
Газорозрядні лампи низького тиску, що називаються люмінесцентним!
широко застосовуються для освітлення приміщень як на виробницті
так і в побуті. Однак, вони не можуть використовуватись при низью
температурах, оскільки погано запалюються та характеризуються мало
одиничною потужністю при великих розмірах самих ламп.        ;

Газорозрядні лампи високого тиску застосовуються в умовах, ко/ необхідна висока світлова віддача при компактності джерел світла І стійкості до умов зовнішнього середовища. Серед цих типів ламп найчастіше використовуються металогенні (МГЛ), дугові ртутні (ДРЛ), та натрієві (ДНаТ).

Окрім газорозрядних ламп для освітлення промисловість випускає лампи спеціального призначення: бактероцидні, еритемні.

До основних характеристик джерел штучного освітлення належать: номінальна напруга живлення, В; електрична потужність лампи, Вт; світловий потік, лм; світлова віддача, лм/Вт; термін експлуатації; спектральний склад світла.

Світильники

Світильник — це світловий прилад, що складається із джерела світла (лампи) та освітлювальної арматури (рис. 2.7). Освітлювальна арматура перерозподіляє світловий потік лампи в просторі, або перетворює його властивості (змінює спектральний склад випромінювання), захищає очі працівника від засліплюючої дії ламп. Окрім того, вона захищає джерело світла від впливу оточуючого пожежо-та вибухонебезпечного, хімічно-активного середовища, механічних ушкоджень, пилу, бруду, атмосферних опадів.

Рис. 2.7. Світильники:

а — УПД; б — УПМ-15; в — НСП-07; г — ПО-02 (куля молочного скла); д — типу ВЗГ; е — ЛОУ; ж — ПВЛП

Світильники відрізняються цілою низкою світлотехнічних ■ конструктивних характеристик.

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

За світлорозподіленням. що визначається відношенням noTOf випромінюваного світильником в нижню півсферу до повного світлова

потокусвітильники поділяються на п'ять класів: прямо

світла (0>80%); переважно прямого світла (60%<6s80%); розсіяно світла (40%<9s60%) переважно відбитого світла (20%<0s409' відбитого світла (6s20%).

Криві сили світла (КСС) світильників можуть мати різну форі в просторі навколо світлового приладу (рис. 2.8): концентровану (К), глибо (Г), косинусну (Д), півшироку (Л), широку (Ш), рівномірну (М), синусну (С

Рис. 2.8.Типові криві сили світла

Коефіцієнт корисної дії (ККД) світильника визначається відношенні світлового потоку світильника до світлового потоку встановленої в ньо лампи. Освітлювальна арматура поглинає частину світлового потоі що випромінюється джерелом світла, однак завдяки раціональної перерозподілу світла в необхідному напрямку збільшується освітленість на робочих поверхнях.

Захисний кут світильника у (рис. 2.9) — кут, утворений горизонталлю, що проходить через нитку розжарювання лампи (поверхню люмінесцентної лампи) та лінією, яка з'єднує нитку розжарювання (поверхню лампи) з протилежним краєм освітлювальної арматури. Захисний кут визначає ступінь захисту очей від впливу яскравих частин джерела світла, тому його величину враховують з-поміж інших чинників при визначенні місця та висоти розташування освітлювальних приладів.

Рис. 2.9. Захисний кут світильників: а — з лампою розжарювання; б — з двома люмінесцентними лампами.

Залежно від конструктивного виконання розрізняють світильники: відкриті (лампа не відокремлена від зовнішнього середовища), захищені (лампа відокремлена оболонкою, що не перешкоджає вільному надходженню повітря), закриті (оболонка захищає від проникнення всередину світильника великих частин пилу), пилонепроникні, вологозахищені, вибухобезпечні та підвищеної надійності проти вибуху. За призначенням світильники можуть бути загального та місцевого освітлення.

Проектування систем штучного освітлення

При проектуванні штучного освітлення необхідно вирішити наступне: вибрати систему освітлення, тип джерела світла, тип світильників, визначити розташування світлових приладів, виконати розрахунки штучного освітлення та визначити потужності світильників та ламп.

Для всіх виробничих приміщень проектують систему загального чл комбінованого освітлення. При виконанні робіт І—IV розрядів рекомендується використовувати, як правило, комбіновану системи освітлення, оскільки досягнення необхідної освітленості при загальні^ системі освітлення вимагає великих витрат електричної енергії і є недоцільним. З цієї ж точки зору слід надавати перевагу локалізованому освітленню, в тому числі і в системі комбінованого, витримуючи при цьому допустимі норми нерівномірності освітлення (СНиП ІІ-4-79). Освітленість робочої поверхні, створювана світильниками загального освітлення' в системі комбінованого, повинна складати не менше 10% нормованої для комбінованого освітлення, однак у всіх випадках не менше 150 лк при газорозрядних лампах і 50 лк — при лампах розжарювання.

З гігієнічної точки зору система загального освітлення більш досконала, оскільки дає можливість більш рівномірно розподілити світлову енергію.

Вибираючи джерела світла, слід надавати перевагу люмінесцентним лампам, які енергетичне більш економічні. Окрім того, вони за спектральними характеристиками максимально наближаються до природного світла, що важливо при використанні суміщеного освітлення.

Якщо немає застережень стосовно спектрального складу випромінюваного світла, то найкраще, з економічної точки зору, застосовувати люмінесцентні лампи типу ЛБ, які мають найвищу світловіддачу.

Для зменшення початкових видатків на освітлювальні установки та витрат на їх експлуатацію слід використовувати лампи більшої потужності. Однак при цьому може погіршитись рівномірність освітлення, оскільки остання обернено пропорційна відстані між джерелами світла.

Рівномірність освітлення в загальному досягається у випадку, коли відстань між центрами світильників не перевищує подвійної висоти к встановлення. В той же час висота, на якій встановлюються світильники, залежить від висоти приміщення, потужності лампи, класу світильника і системи освітлення. Найменша висота встановлення над підлогою світильників з числом люмінесцентних ламп до чотирьох — 2,6 м, а при чотирьох і більше — 3,2 м.

Вибір типу світильників проводиться з урахуванням характеристики приміщення, для якого проектується освітлення. Для приміщень, стіни та стеля яких мають невисокі відбиваючі властивості доцільно застосовувати світильники прямого світла, які, направляючи випромінювання ламп вниз на робочі поверхні, гарантують мінімальні втрати і найкраще використання світлового потоку. Однак слід мати на увазі, що світильники цього класу створюють різкі падаючі тіні від сторонніх предметів, що необхідно враховувати при їх розташуванні.

При освітленні виробничих приміщень, стіни та стеля яких мають високі відбиваючі властивості, доцільно використовувати світильники переважно прямого світла. Деяке зменшення долі світлового потоку, що безпосередньо випромінюється у нижню півсферу, компенсується покращенням якості освітлення і в той же час мало впливає на енергетичну ефективність освітлювальної установки, оскільки такі світильники мають більш високий ККД в порівнянні з аналогічними світильниками прямого світла.

В адміністративно-конторських приміщеннях доцільно використовувати світильники розсіяного світла, значна частина світлового потоку яких направляється на стіни та стелю і, відбиваючись від них, сприяє усуненню різких тіней, що за характером роботи бажано саме для таких приміщень.

В приміщеннях, де відношення висоти до площі досить велике, доцільно застосовувати світильники з концентрованою чи глибокою КСС, які направляють основну частину світлового потоку безпосередньо на робочі поверхні. В приміщеннях з великою площею та незначною висотою бажано застосувати світильники з широкою формою КСС, що дозволяє навіть при значних відстанях між світильниками забезпечити рівномірний розподіл освітленості на робочих площинах.

Невідповідність світлотехнічних характеристик світильника розмірам та характеру обробки освітлюваного приміщення викликає зростання встановленої потужності, зниження якості освітлення. В свою чергу, невідповідність конструктивного виконання світильника умовам середовища в приміщенні знижує довговічність і надійність роботи освітлювальної установки (агресивне, вологе, запилене середовище), а в окремих випадках може спричинити пожежу чи вибух. Тому світильники повинні бути з необхідним ступенем захисту від ума зовнішнього середовища в місцях встановлення. Особливо жорсц вимоги щодо цього стосуються світильників, які встановлюютьс у вибухо- та пожежонебезпечних приміщеннях.

Методи розрахунку штучного освітлення

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

Метод світлового потоку призначений для розрахунку загальног рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь. Цей метод дозволя врахувати як прямий світловий потік, так і відбитий від стін та стел Світловий потік лампи Фл визначають за формулою:

де Е — нормована освітленість,лк;

S — площа освітлюваного приміщеня, м2; (с3 — коефіцієнт запасу, що враховує зниження освітленос в результаті забруднення та старіння ламп ((с3=1,3—1,8),

Z — коефіцієнт нерівномірності освітлення (Z=l,l—1,15);

N---- КІЛЬКІСТЬ СВІТИЛЬНИКІВ;

п — кількість ламп в світильнику;

і) — коефіцієнт використання світлового потоку.                                -

Коефіцієнт г\ визначається за світлотехнічними таблицями залежн

від показника приміщення і, коефіцієнтів відбиття стін та стелі. Показну

приміщення і знаходиться за формулою:

де аіb — довжина і ширинаприміщення, м;

hp — висота світильника над робочою поверхнею, м.

Порахувавши світловий потік лампи Фл, за таблицею вибираюі найближчу стандартну лампу і визначають електричну потужність всі освітлювальної установки.

Точковий методкомбінованого освітлення, а також освітлення похилих площин. В основу точкового методу покладене рівняння: призначений для розрахунку локалізованого та

де Іа— сила світла в напрямку від джерела на задану точку робочої поверхні, кд;

а — кут падіння світлових променів, тобто кут між променем та перпендикуляром до освітлюваної поверхні;

г — відстань від світильника до заданої точки. Ц і практичного використання в формулу підставляють коефіцієнт

запасу кз та значення r -hp /cos a, тоді

Значення сили світла Іа приводятьсяв світлотехнічних довідниках.

Метод питомої потужності вважається найбільш простим, однак і найменш точним, тому його застосовують лише при наближених розрахунках. Цей метод дозволяє визначити потужність кожної лампи Рл, Вт для створення в приміщенні нормованої освітленості

де р — питома потужність, Вт/м2 (приймається за довідниками для приміщень даної галузі);

S — площа приміщень, м2;

N — число ламп в освітлювальній установці.