Электрические светильникиЭлектрический светильник – это совокупность источника света и осветительной арматуры, предназначенной для перераспределения излучаемого источником светового потока в требуемом направлении, предохранения глаз работника от слепящих ярких элементов источника света, для защиты источника света от механических повреждений, воздействия окружающей среды и для электрического оформления помещения. Существует номенклатура светильников, единая система их обозначения (ГОСТ-13828). При классификации светильников исходят из светораспределения светильников, их конструктивного исполнения, способа установки. Основными признаками светильника являются форма кривой силы света светильников в окружающее пространство, распределение светового потока. Распределения силы света в пространстве обычно представляют в виде таблиц или графиков (рис.7), которые строят в полярной системе координат.
Рис.7. Кривые распределения силы света в пространстве: 1 – широкая; 2 – равномерная; 3 – глубокая
Светораспределение светильника – основная характеристика, определяющая светотехническую эффективность применения светильника в заданных условиях. Основным показателем, определяющим выбор светильника, является параметр р, представляющий собой отношение:
где (Фсв)в, Фв – распределение светового потока в верхнюю и нижнюю полусферы окружающего пространства соответственно. Для регулирования распределения светового потока используют следующие методы. 1. Ограничение светового потока. Лампа устанавливается в непрозрачном корпусе только с одним отверстием для выхода света (рис.8). Обычно это металлическая труба с «открытым» дном.
Рис.8. Ограничение светового потока.
2. Отражение светового потока. Корпус светильника изготавливается из отражающих поверхностей от глубоко матовых до сильно отражающих до зеркальных. Этот метод эффективнее, чем ограничение светового потока, так как световое излучение концентрируется и направляется в рабочую зону (рис.9)
Рис.9. Отражение светового потока.
3. Рассеяние светового потока. Лампа устанавливается в прозрачном материале, рассеивающем и создающем диффузный (рассеянный) световой поток. Диффузоры поглощают некоторое количество излучаемой световой энергии, что снижает общий коэффициент полезного действия светильника, однако при этом исключается ослепляющее действие источника света (рис.10)
Рис.10. Рассеяние светового потока.
4. Рефракция светового потока. В этом случае используется эффект призмы, где обычно стеклянный или пластмассовый материал «искривляет» лучи света и перенаправляет световой поток. Метод очень эффективен для общего освещения. Его преимущество состоит в устранении бликов на отражающих поверхностях за счёт создания диффузного освещения (рис.11).
Рис.11. Рефракция светового потока.
В соответствии с особенностью распределения светового потока, излучаемого светильником, они делятся на пять классов (табл.1) Таблица 1. Классы светильников
На рис. 12 приведены основные типы светильников.
Рис.12. Основные типы светильников: а – «Универсаль»; б – «Глубокоизлучатель»; в – «Люцетта»; г – «Молочный шар»; д – взрывоопасный типа ВЗГ; е – типа ОД; ж – типа ПВЛП.
Светильники «Глубокоизлучатель» и «Универсаль» - относятся к светильникам прямого света, «Молочный шар», «Люцетта», ОД – к светильникам рассеянного света, в светильнике ПВЛП – применяется рефракция светового потока. Степень защиты глаз работников от слепящего действия источника света определяется защитным углом светильника. Защитный угол – это угол между горизонталью от поверхности лампы (края светящейся нити) и линией, проходящей через край арматуры светильника (рис.13).
Рис.13. Защитный угол светильника: а – с лампой накаливания; б – с люминесцентными лампами.
Конструкция светильника должна надёжно защищать источник света от пыли, влаги и других внешних факторов, а также обеспечивать электро-, пожаро- и взрывобезопасность. В зависимости от конструктивного исполнения различают светильники открытые, защищённые, закрытые, пыленепрони–цаемые, влагозащитные, взрывозащищённые, взрывобезопасные. По степени защиты от пыли светильники делятся на три класса: - незащищённые (открытые или перекрытые); - пылезащищённые (полностью или частично); - пыленепроницаемые (полностью или частично). По защите от взрыва светильники бывают: - повышенной надёжности; - взрывонепроницаемые. По защите от влаги: - незащищённые; - брызгозащищённые; - струезащищённые; - водонепроницаемые; - герметичные.
По конструктивному исполнению, светотехнической схеме и твёрдости светотехнических покрытий светильники для источников искусственного света делятся на семь групп. Под твёрдостью светотехнического материала понимают характеристики материала отражателей или рассеивателей, сведения о которых приведены в табл. 2.
Таблица 2. Группы твёрдости светотехнических материалов
Выбор светильников обусловлен тремя факторами: условиями окружающей среды, требуемой характеристикой светораспределения и экономическими соображениями. Условия окружающей среды определяют конструктивное исполнение светильника. В сухих и влажных помещениях допускается применение всех типов незащищённых светильников. В сырых помещениях допускается применение незащищённых светильников, однако корпус патрона при этом должен быть выполнен из влагостойкого материала. В особо сырых помещениях рекомендуется применять светильники в пыленепроницаемом, пылезащищённом или брызгозащищённом исполнении. В пыльных помещениях должны применяться светильники в полностью пыленепроницаемом или пылезащищённом исполнении. В пожароопасных помещениях рекомендуется применение пыленепроницаемых светильников. Во взрывоопасных помещениях необходимо применять светильники во взрывонепроницаемом исполнении. Экономичность светильника определяется минимумом приведённых затрат. С некоторым приближением экономичность светильника можно оценивать по энергетической экономичности:
где Р – удельная мощность, равная отношению электрической мощности к площади освещаемого помещения; Eмин – минимальная удельная освещённость на расчётной плоскости.
5. Расчёт производственного освещения 5.1. Расчёт искусственного освещения Основной задачей при расчёте искусственного освещения является определение требуемой мощности электрической осветительной установки для создания заданной освещённости на рабочих местах. При проектировании искусственного освещения необходимо: - выбрать тип источника света, систему освещения, вид светильника; - наметить целесообразную высоту установки светильников и схему размещения; - определить число светильников, мощность и число ламп, необходимых для создания нормируемой освещённости на рабочих местах; - проверить намеченный вариант освещения на соответствие его нормативным требованиям. Основным методом расчёта общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности является метод коэффициента пользования светового потока. Необходимый световой поток Фл, от одной лампы накаливания или группы ламп люминесцентных ламп одного светильника определяют по формуле:
где Ен – нормированная минимально допустимая освещённость, которая определяется по нормативному документу, лк; S – площадь освещаемого освещения, м2; z – коэффициент неравномерности освещения, который зависит от типа ламп (для ламп накаливания и дуговых ртутных ламп z=1,15, для люминесцентных ламп z=1,1); k – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение светильников и снижение светоотдачи в процессе эксплуатации (значение k в зависимости от вида технологического процесса или вида помещения принимают по таблице, приведённой в СНиП-23-05-95); NС – число светильников в помещении; η – коэффициент использования светового потока, учитывающий долю общего светового потока ламп, приходящегося на расчётную плоскость, и зависящий от типа светильников, коэффициентов отражения от стен ρст и потолка ρп, высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью Нс, м, размеров помещения, определяющих индекс помещения ι, который находится по формуле:
где А и В – длина и ширина помещения, м; Нс – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м; β – коэффициент затенения, который вводится в расчёт только при наличии крупногаборитного оборудования, затеняющего пространство. Коэффициент использования светового потока ламп η и значение β определяют по таблицам, приведенным в СНиП-23.05.95. По полученному в результате расчёта световому потоку выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют необходимую мощность. При выборе ламп допускается отклонение светового потока от расчётного в пределах – 10% и +20%. Если такую лампу не удалось подобрать, выбирают данную схему расположения светильников, их тип и повторяют расчёт. Расчёт освещения от светильников с люминесцентными лампами целесообразно выполнять, предварительно задавшись их типом, электрической мощностью и величиной светового оттока ламп. С использованием этих данных необходимое число светильников определяют по формуле:
где Np – число принятых рядов светильников. Для поверочного расчёта общего локализованного и комбинированного освещения, освещение наклонных и вертикальных поверхностей и для поверки расчёта равномерного общего освещения, когда отражённым световым потоком можно пренебречь, применяют точечный метод. В основу точечного метода расчёта положена формула:
где EA – освещённость горизонтальной поверхности в расчётной точке А, лк; I0 – сила света в направлении от источника к расчётной точке А, кд (определяется по кривой распределения светового потока выбираемого светильника и источника света); α – угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка А и направление вектора силы света в точку А; z – расстояние от светильника до точки А, м. Расчётная схема приведена на рис.14.
Рис.14. Схема расчёта освещения точечным методом
Учитывая, что
Критерием правильности расчёта является неравенство EA ≤ EH.
5.2. Расчёт естественного освещения Целью расчёта естественного освещения является определение значения КЕО. Это необходимо для правильной расстановки оборудования, определения положения рабочих мест. Расчёт производят также для определения достаточности размеров оконных проёмов для обеспечения минимально допустимого значения КЕО. Расчет естественного освещения может быть выполнен аналитическими методами, а также с использованием графиков и монограмм. При использовании аналитического метода значение КЕО определяют по формулам:
При верхнем освещении
где S0, Sф – площади окон и фонарей, м2; ен – нормированное значение КЕО; К 3 – коэффициент запаса, определяемый в зависимости от назначения помещения; η0, ηф – световые характеристики окна фонаря; τ 0 – общий коэффициент светопропускания (учитывает оптические свойства светопропускающего материала, потери света в переплётах из-за загрязнения остеклённых поверхностей, в несущих конструкциях, солнцезащитных устройствах); r 1, r 2 – коэффициенты, учитывающие отражение света от стен и подстилающей поверхности; кф – коэффициент, учитывающий тип фонаря; кзд – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящим зданием. При использовании графических зависимостей расчёт КЕО при боковом освещении осуществляют в следующей последовательности: 1. Определяют непосредственным измерением или по строительным чертежам площадь So (м2) световых проёмов, площадь Sn (м2), освещаемой части пола помещения и находят их отношение So/Sn 2. Определяют глубину помещения hn (м) от световых проёмов до расчётной точки, высоту h0 (м) верхней грани световых проёмов (окон) над уровнем рабочей поверхности и находят их отношение hn/h0. 3. С использованием графика, изображённого на рис.15, по значениям отношений So/Sn и hn/h0 находят значение КЕО.
Рис.15. График для определения КЕО по значению площади светового проёма
При необходимости определения размеров оконных проёмов, обеспечивающих требуемое по условиям трудовой деятельности значение КЕО, можно использовать график, приведённый на рис.16. По графику на пересечении вычисленного отношения hn/h0 (точка А) и необходимой величины КЕО (точка Б) определяют требуемое значение So/Sn (точка В), выраженное в процентах. Далее определяют требуемую площадь световых проёмов.
Рис.16. График определения КЕО по глубине помещения и высоте световых проёмов
Графики, приведённые на рис.15,16, построены для окон с двумя слоями листового оконного стекла в спаренных металлических открывающихся переплётах. Если проектом предусмотрены другие типы заполнителей световых проёмов, то найденное по графику значение нужно умножить на поправочный коэффициент k, значение которого принимаются по справочным данным. При известных светопроёмах действительные значения КЕО для различных точек помещения можно рассчитать, используя графоаналитический метод А.М.Данилюка.
Использованная литература 1. Кнорринг Г.М., Фадин И.М., Сидоров В.Н. Справочная книга по проектированию электрического освещения. 2-е изд. перераб. и доп. СПб.: Энергоатомиздат, 1992. 2. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенбарга. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1995. 3. Девисилов В.А. Освещение и здоровье человека // Безопасность жизнедеятельности, 2003, №7, с.2 – 16. 4. СНиП 23.05.95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. М.: Госстрой, 1995. 5. СанПиН 6. Бакаева Т.Н. Безопасность жизнедеятельности. Часть II: Безопасность в условиях произведения производства. Таганрог: ТРГУ, 1997. 7. Оценка освещения рабочих мест. Методические указания. МУ 2.2.4.706-98 / МУ ОТ РМ 01-98. М. Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 1998.
|
и вводя коэффициент запаса, получим
