Название: Технология проектирования электрического освещения - Учеб. пособие. (Павлюченко Д. А., Хохлова С. В)

Жанр: Технические

Просмотров: 1213


2.2.1. световые величины и единицы

Любое тело, температура которого выше абсолютно нуля, излучает в окружающее пространство лучистую энергию. Энергию излучения принято измерять в джоулях (Дж). В большинстве случаев бывает необходимо знать не энергию излучения, а мощность излучения. Мощность излучения, характеризующая количество энергии, излучаемой в единицу времени, называется потоком излучения или лучистым потоком. Единицей лучистого потока служит 1 ватт (Вт).

В светотехнике, где основным приемником является глаз человека, для оценки эффективности действия лучистого потока принята система световых величин и единиц. Одним из основных понятий в этой системе является световой поток – это та часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет и измеряется в люменах (лм).

Световой поток реального источника излучения в окружающем пространстве обычно распределяется неравномерно. Интенсивность его излучения в любом направлении характеризуется силой света I, определяемой отношением светового потока к телесному углу, в пределах которого он распространяется:

.                                            (2.1)

Понятие силы света, строго говоря, относится к точечному источнику, размеры которого малы по сравнению с расстоянием, на котором определяется его действие. Поэтому в практике пользуются понятием средней силы света, принимая световой поток Фω распределенным равномерно в пределах большего или меньшего телесного угла ω:

.                                         (2.2)

Телесный угол измеряется отношением площади S, которую он вырезает на поверхности сферы, описанной из его вершины, к квадрату радиуса r этой сферы:

.                                        (2.3)

За единицу телесного угла – стерадиан (ср) – принимается угол, который, имея вершину в центре сферы, вырезает на ее поверхности участок, равный квадрату радиуса. Единица силы света – кандела (кд) – это световой поток в люменах (лм), испускаемый точечным источником в телесном угле 1 ср (лм/ср).

Для количественной оценки освещения какой-либо поверхности пользуются понятием освещенности Е, т. е. отношением светового потока, падающего на поверхность, к площади этой поверхности:

.                                       (2.4)

Единица освещенности – люкс (лк) – это освещенность поверхности площадью 1м2 световым потоком 1 лм (лм/м2).

В расчетах для характеристики светящихся поверхностей, в том числе и источников света, иногда фигурирует светимость М, которая оценивает плотность светового потока, излучаемого светящей поверхностью. Она равна отношению светового потока, отражаемого или пропускаемого поверхностью, к ее площади:

.                                        (2.5)

Единицей светимости служит люмен на квадратный метр (лм/м2) светящей поверхности, что соответствует плоской поверхности площадью 1 м2, равномерно излучающей (в одну сторону) световой поток в 1 лм.

Условия видения объектов, имеющих различные свойства, количественно характеризуются величиной яркости L. Яркостью называется отношение силы света, излучаемого поверхностью в данном направлении, к величине этой поверхности:

.                                          (2.6)

Единицей яркости служит кандела на квадратный метр (кд/м2).

Различные материалы в зависимости от физических свойств и состояния поверхностей обладают различной способностью отражения, поглощения и пропускания света. Световые свойства поверхностей характеризуются коэффициентами отражения ρ, пропускания τ и поглощения α, причем во всех случаях ρ+τ+α=1.

2.2.2.Виды и системы освещения

В производственных помещениях используется три типа освещения

Естественное – освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Источник естественного освещения – это солнечная радиация, т. е. поток лучистой энергии солнца, доходящей до земной поверхности в виде прямого и рассеянного света. Естественное освещение предусматривается, как правило, в помещениях с постоянным пребыванием людей. В производственных помещениях используются следующие виды естественного освещения:

боковое – одностороннее – световые проемы в одной из наружных стен помещения; двустороннее – световые проемы в двух противоположных наружных стенах помещения;

верхнее – фонари и световые проемы в покрытии, а также световые проемы в стенах в местах перепада высот здания;

комбинированное – световые проемы, указанные для бокового и верхнего освещения.

Естественное освещение какой-либо точки помещения характеризуется коэффициентом естественной освещенности (КЕО). Коэффициент естественной освещенности есть выражение в процентах отношение естественной освещенности Ев, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Ен, создаваемой светом полностью открытого небосвода:

.                                    (2.7)

Искусственное – освещение помещений искусственным светом с помощью электрических ламп – газоразрядных или накаливания.

Совмещенное или смешанное – освещение, при котором недостаточное естественное освещение дополняется искусственным.

В практике проектирования осветительных установок промышленных зданий используются две отличные друг от друга системы освещения.

Первая система – система общего освещения – это освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения. Его назначение состоит не только в освещении рабочих поверхностей, но и всего помещения в целом, поскольку светильники общего освещения обычно размещаются под потолком помещения на достаточно большом расстоянии от рабочих поверхностей.

В системе общего освещения принято различать два способа размещения светильников: равномерное и локализованное. В системе общего равномерного освещения расстояния между светильниками в каждом ряду и расстояния между рядами выдерживаются неизменными. В системе общего локализованного освещения положение каждого светильника определяется соображениями выбора наивыгоднейшего направления светового потока и устранения теней на освещаемом рабочем месте, т. е. целиком зависит от расположения оборудования.

Равномерное расположение светильников общего освещения применяется обычно в тех случаях, когда желательно обеспечить одинаковые условия освещения по всей площади помещения в целом. При необходимости дополнительного подсвета отдельных участков освещаемого помещения, если эти участки достаточно велики по площади или если по условиям работы невозможно устройство местного освещения, прибегают к локализованному размещению светильников.

Локализованное размещение светильников в перечисленных выше случаях позволяет одновременно с уменьшением удельной установленной мощности по сравнению с вариантом равномерного размещения обеспечить и лучшее качество освещения, в частности создать желательное направление светового потока на рабочие поверхности и устранить падающие тени от близко расположенного оборудования.

Вторая система – система комбинированного освещения – освещение, при котором к общему освещению добавляется местное. Данная система включает в себя как светильники, расположенные непосредственно у рабочего места и предназначенные для освещения только лишь рабочей поверхности (местное освещение), так и светильники общего освещения, предназначенные для выравнивания распределения яркости в поле зрения и создания необходимой освещенности по проходам помещения. Система комбинированного освещения обычно характеризуется повышенными первоначальными затратами на оборудование по сравнению с системой общего освещения.

С точки зрения удобства эксплуатации система комбинированного освещения имеет преимущества по сравнению с системой общего освещения. Действительно, так как светильники местного освещения расположены непосредственно у рабочих мест, значительно упрощаются их чистка, смена перегоревших ламп, а также систематический надзор и текущий ремонт осветительной установки. Местное освещение на рабочих местах, на которых в данный момент работа не производится, может быть выключено, что обеспечивает большую гибкость в эксплуатации освещения, исключая непроизводительный расход электроэнергии.

Проведенный анализ преимуществ и недостатков систем освещения позволяет сформулировать следующие рекомендации по их использованию:

Общее равномерное освещение:

– в производственных помещениях при высокой плотности расположения оборудования, если это оборудование не создает теней на рабочих поверхностях и не требует изменения направления света;

– в производственных помещениях, в которых по всей площади выполняются однотипные работы;

– в производственных помещениях, в которых работа не требует большого и длительного напряжения зрения (разряд V по СНиП и ниже), а также во вспомогательных, складских и проходных помещениях.

Общее локализованное освещение:

– в производственных помещениях при расположении рабочих мест группами, сосредоточенными на отдельных участках;

– в производственных помещениях, в которых на отдельных участках выполняются работы различной точности, требующие разных уровней освещенности;

– в помещениях при выполнении работ, относящихся по СНиП к разрядам IV и ниже.

Комбинированное освещение:

– в производственных помещениях с оборудованием, создающим глубокие и резкие тени на рабочей поверхности в условиях общего освещения, а также на рабочих местах, требующих изменения направления света;

– в производственных помещениях с оборудованием, рабочие поверхности которого расположены вертикально или наклонно и нуждаются в сравнительно высоких уровнях освещенности;

– в производственных помещениях, в которых выполняются точные зрительные работы, относящиеся к разрядам I-IV по СНиП, за исключением тех случаев, когда устройство местного освещения невозможно по технологическим или конструктивным соображениям.

Как видно, одним из важных факторов, используемых для выбора системы освещения, является характеристика зрительной работы, выполняемой при реализации того или иного технологического процесса. В СНиП подразделяются зрительные работы на соответствующие разряды по минимальному размеру объекта различения (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Разряды зрительной работы

Разряд

зрительной

работы

Минимальный размер

объекта различения,

мм

Характеристика

зрительной

работы

I

менее 0.15

Наивысшая точность

II

0.15...0.3

Очень высокая точность

III

0.3...0.5

Высокая точность

IV

0.5...1.0

Средняя точность

V

1.0...5.0

Малая точность

VI

более 5.0

Очень малая точность

VII

Светящиеся материалы и изделия

VIII

Общее наблюдение за процессом

В соответствии со своим назначением электрическое освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное. Рабочее освещение – освещение, обеспечивающее нормируемую освещенность в помещениях – применяется во всех без исключения помещениях.

Аварийное освещение – освещение, обеспечивающее минимальную допустимую освещенность при отключении рабочего освещения. При этом различают освещение безопасности (для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения) и эвакуационное освещение (для осуществления эвакуации при аварийном отключении рабочего освещения).

Аварийное освещение для продолжения работы требуется в помещениях, где в результате погасания общего освещения могут возникнуть массовый травматизм и отравление людей, пожар, взрыв и т. п. Согласно СНиП в этих случаях на рабочих поверхностях необходимо создавать наименьшую освещенность в размере 5\% освещенности, нормируемой для рабочего освещения от общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территорий предприятий.

Аварийное освещение для эвакуации должно устраиваться:

в местах, опасных для прохода людей;

в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей, при числе эвакуирующихся более 50 человек;

по основным проходам производственных помещений, в которых работают более 50 человек;

в лестничных клетках жилых зданий высотой 6 этажей и более;

в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения связан с опасностью травматизма из-за продолжения работы производственного оборудования;

в помещениях общественных и вспомогательных зданий промышленных предприятий, если в помещениях могут одновременно находиться более 100 человек;

в производственных помещениях без естественного света.

Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц: в помещениях – 0.5 лк, на открытых территориях – 0.2 лк.

Охранное освещение – освещение вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время. Освещенность, создаваемая при этом, должна быть не менее 0.5 лк.

Дежурное освещение – освещение в нерабочее время. Область применения, величины освещенности, равномерность и требования к качеству для дежурного освещения не нормируются.