Достоинства и недостатки различных источников света. Виды и нормы искусственного освещения Недостатки и достоинства источников искусственного освещения
Источниками искусственного освещения могут быть лампы накаливания и газоразрядные лампы. Срок службы ламп накаливания составляет до 1000ч, а световая отдача- от 7 до 20 лм/Вт. У йодных ламп накаливания срок службы достигает 3000 ч, а световая отдача- до 30 лм/Вт.
Видимое излучение от ламп накаливания преобладает в желтой и красной частях спектра, что вызывает искажение цветопередачи , затрудняет различение оттенков цветов.
В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов, паров металлов и их солей и бомбардировки ионами люминесцентного покрытия внутренних поверхностей стеклянных трубок. Срок службы 14000 ч, световая отдача- 100 лм/Вт. К недостаткам можно отнести неустойчивую работу некоторых газоразр. ламп при низких темпер-х, необходимость запускающих устройств (дросселей), пульсацию света, шум .
Газоразр. лампы: низкого давления, люминесцентные, имеющие форму цилиндрической трубки. Бывают разной цветности: лампы дневного света(ЛД), холодно-белого цвета(ЛХБ), белого цвета(ЛБ), тепло-белого цвета(ЛТБ), с улучшенной цветопередачей(ЛДЦ).
Газоразр. лампы высокого давления: ртутные, ксеноновые, металлогалогенные, дуговые. Ртутные устойчиво загораются и хорошо работают при высоких и при низких темпер-х окружающего воздуха. Они имеют большую мощность и применяются для освещения высоких производственных помещений и улиц.
Ксеноновые используются для освещения спортивных сооружений, ЖД станций, строительных площадок. Являются источниками УФ, кот. опасны при освещении более 250 лк. Галоидные и натриевые лампы обладают отличной цветопередачей и высокой экономичностью.
При совмещенном освещении общее искусственное освещение помещений должно обеспечиваться газоразрядными лампами. Применение ламп накал-я допускается в случаях, когда по условиям технологии или требований оформления интерьера использование газоразрядных ламп невозможно или нецелесообразно.
32 Классификация искусственного освещения. Нормирование искусственного освещения
При недостаточном естественном освещении и в темное время суток применяется искусственное освещение. И.О. подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное . Аварийное: разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.
И.О. бывает двух систем - общее и комбинированное . При общем освещении светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее рабочее равномерное осв.) или с учетом расположения оборудования и раб. мест(общее рабочее локализованное осв.). Комбинированное освещение- это сочетание общего и местного осв. Местное освещение позволяет получить концентрирующий световой поток непосредственно на рабочей поверхности. Освещенность светильниками общего освещения должна составлять не менее 10% нормируемой для комбинированного освещения.
Осв. безопасности предназначено для обеспечения работы при аварийном отключении рабочего осв. при опасности взрыва, пожара, отравления людей и т.д.) Наименьшая величина освещенности безоп. при аварийном режиме должна составлять не менее 5% освещ-ти, нормируемой для рабочего общего освещения, при этом не менее 2 лк внутри зданий и 1 лк на территории предприятий.
Эвакуационное осв. предназначено для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего осв. Предусматривается в местах, опасных для прохода людей, на лестницах, служащих для эвакуации более 50 чел, в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход людей связан с опасностью нанесения травм работающим оборудованием, в производственных пом-ях без естественного света и т.д. Эвакуационное осв. должно обеспечивать на полу проходов и ступенях лестниц освещ-ть не менее 0,5 лк в пом-ях и не менее 0,2 лк на открытых территориях.
При использовании газоразряжных ламп общая осв-ть д.б. в пределах 200-500 лк, при использовании ламп накаливания- 50-100 лк.
Искусственное освещ-е осуществляется электрическими источниками света:
газоразрядными лампами или лампами накаливания.
Нормы освещения устанавливаются в зависимости от:
разряда зрительной работы, вида и системы освещения
Расчет общего равномерного осв-я осуществляется методами:
с помощью коэффициента использования светового потока, кот. состоит в определении светового потока ламп или же в определении необходимого числа светильников для создания требуемой освещенности
Для газоразрядных ламп (люминесцентных ламп):
N- число светильников, шт.
E- нормируемая освещенность, лк
S- площадь помещения, м 2
φ- коэффициент использования светового потока, зависящий от типа светильника, показателя (индекса) помещения, отраженности и т.д.(0,13-0,82)
z- коэффициент неравномерности освещения, принимается равным 1и 2
F-световой поток одной лампы, лм
K з – коэффициент запаса(1,4-2,0)
n- число ламп в светильнике, шт
m- число люминесцентных ламп в светильнике, шт
i –индекс помещения
h- высота подвеса светильника(расстояние от светильника до рабочей поверхности), м
B,l n – ширина и длина определенного помещения, м
h= h n -h p -h св
h n - высота помещения, м
h p -высота рабочей поверхности, м
h св - свес светильников(расстояние от потолка до светильника), м
с помощью расчета удельной мощности.
Естественное или природное освещение - вид, получаемый от природных источников света. Внутренняя природная инсоляция помещения создается за счет направленной лучистой энергии солнца, рассеянных в атмосфере световых потоков, проникающих в помещение через световые проемы, и света, отраженного от поверхностей.
Искусственное освещение получают с помощью специальных источников светового излучения, а именно: ламп накаливания, люминесцентных или галогенных ламп. Искусственные источники света, также как и естественные, могут давать прямой, рассеянный и отраженный свет.
Особенности
Естественной инсоляции присуще важное свойство, связанное с изменением уровня освещенности в течение короткого временного промежутка. Изменения носят случайный характер. Изменить мощность светового потока не в силах человека, он может его только подкорректировать определенными средствами. Так как источник естественного света находится примерно на одном расстоянии от всех освещаемых предметов, то по локализации такое освещение может быть только общим.
Искусственный метод в отличие от природного в зависимости от удаленности и направления источника света позволяет сделать общую и местную локализацию. Местная подсветка с общим вариантом дает комбинированный вариант. Посредством искусственных источников достигаются световые показатели, необходимые для определенных условий труда и отдыха.
Плюсы и минусы двух видов освещения
Рассеянные и равномерные световые лучи естественного происхождения наиболее комфортны для глаз человека и обеспечивают неискаженное восприятие цвета. В то же время прямые лучи солнца имеют слепящую яркость и недопустимы на рабочих местах и в быту. Снижение уровня освещенности в условиях пасмурного неба или в вечернее время, т.е. неравномерное его распределение, не дает возможности ограничиться только естественным источником света. В период, когда длительность светового дня достаточно долгая, достигается значительная экономия энергопотребления, но при этом происходит перегрев помещения.
Основной недостаток искусственного освещения связан с несколько искаженным цветовым восприятием и достаточно сильной нагрузкой на зрительную систему, возникающей вследствие микропульсации потоков света. Используя в помещении точечное освещение, при котором мерцание ламп взаимно компенсируется и по своим характеристикам наиболее приближено к рассеянному солнечному свету, нагрузку на глаза можно минимизировать. Также точечный свет может осветить отдельную зону в пространстве и позволяет экономно относиться к энергоресурсам. Для искусственного освещения необходим источник энергии в отличие от естественного, но зато такое освещение имеет постоянное качество и силу светового потока, которые можно подобрать по своему усмотрению.
Применение
Применение только одного вида освещения в большинстве случаев нерационально и не соответствует потребностям человека в сохранении его здоровья. Так, полное отсутствие естественной инсоляции в соответствии нормативам по охране труда отнесено к вредным факторам. Квартиру без природного света даже трудно представить. Источники искусственного света позволяют максимально обеспечить комфортные параметры освещенности и кроме этого применяются в дизайнерском оформлении помещения. Для общего освещения жилого помещения люстры используются чаще всего. Для подсветки локальной зоны отлично подходят бра или торшеры. Благодаря абажуру или плафону свет от таких источников мягкий и рассеянный. Это свойство позволяет широко использовать такие светильники не только с практической целью освещения, но и для выделения какого-либо элемента интерьера. К тому же современные искусственные источники света настолько разнообразны и симпатичны, что и сами прекрасно украшают интерьер.
К профессиональным заболеваниям, вызываемым воздействием физических факторов, относятся: вегетативно-сосудистая дистония, астенический, астеновегетативный, гипоталамический синдромы (связаны с воздействием неионизирующих излучений), вибрационная болезнь, кохлеарный неврит (при систематическом воздействии производственного шума), электроофтальмия, катаракта и др.
Искусственное производственное освещение: источники; виды преимущества и недостатки; нормирование параметров; цветовое оформление помещений
Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы– газоразрядные лампы и лампы накаливания. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.
Благодаря удобству в эксплуатации, простоте в изготовлении, низкой инерционности при включении, отсутствии дополнительных пусковых устройств, надежности работы при колебаниях напряжения и при различных метеорологических условиях окружающей среды лампы накаливания находят широкое применение в промышленности. Наряду с отмеченными преимуществами лампы накаливания имеют и существенные недостатки: низкая световая отдача, сравнительно малый срок службы, в спектре преобладают желтые и красные лучи, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света.
В последние годы все большее распространение получают галогеновые лампы – лампы накаливания с йодным циклом. Спектр излучения галогеновой лампы более близок к естественному и больше световая отдача и срок службы.
Основным преимуществом газоразрядных ламп перед лампами накаливания является большая световая отдача. Они имеют значительно большой срок службы. От газоразрядных ламп можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары металлов, люминоформ. По спектральному составу видимого света различают лампы дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого цвета (ЛБ).
Основным недостатком газоразрядных ламп является пульсация светового потока, что может привести к появлению стробоскопического эффекта, заключающегося в искажении зрительного восприятия. К недостаткам газоразрядных ламп следует отнести также длительный период разгорания, необходимость применения специальных пусковых приспособлений, облегчающих зажигание ламп; зависимость работоспособности от температуры окружающей среды.
При выборе источников света для производственных помещений необходимо руководствоваться общими рекомендациями: отдавать предпочтение газоразрядным лампам как энергетически более экономичным и обладающим большим сроком службы; для уменьшения первоначальных затрат на осветительные установки и расходов наихэксплуатацию необходимо по возможности использовать лампы наибольшей мощности, но без ухудшения при этом качества освещения.
Создание в производственных помещениях качественного и эффективного освещения невозможно без рациональных светильников. Электрический светильник – это совокупность источника света и осветительной арматуры, предназначенной для перераспределения излучаемого источником светового потока в требуемом направлении, предохранения глаз рабочего от слепящего действия ярких элементов источника света, защиты источника от механических повреждений, воздействия окружающей среды и эстетического оформления помещения.
В зависимости от конструктивного исполнения различают светильники открытые, защищенные, закрытые, пылепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные, взрывобезопасные.
Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов – общее и комбинированное. Систему общего освещения применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные, гальванические цехи), а также в административных, конторских и складских помещениях. Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).
При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных, контрольных) в местах, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.
Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.
Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т.д.
Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и отключении рабочего освещения; организуется в местах, опасных для прохода людей: на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работают более 50 чел.
Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. Наименьшая освещенность в ночное время 0,5 лк.
Сигнальное освещение применяют для фиксации границ опасных зон; оно указывает на наличие опасности, либо на безопасный путь эвакуации.
Искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП 23-05–95 в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном.
Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью Emin) и качественными показателями (показателями ослепленности и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещенности kE). Принято раздельное нормирование искусственного освещения в зависимости от применяемых источников света и системы освещения. Нормативное значение освещенности для газоразрядных ламп при прочих равных условиях из-за их большей светоотдачи выше, чем для ламп накаливания. При комбинированном освещении доля общего освещения должна быть не менее 10 % нормируемой освещенности. Эта величина должна быть не менее 150 лк для газоразрядных ламп и 50 лк для ламп накаливания.
Для ограничения слепящего действия светильников общего освещения в производственных помещениях показатель ослепленности не должен превышать 20 .80 единиц в зависимости от продолжительности и разряда зрительной работы. При освещении производственных помещений газоразрядными лампами, питаемыми переменным током промышленной частоты 50 Гц, глубина пульсаций не должна превышать 10 .20 % в зависимости от характера выполняемой работы.
Системы освещения
Системы искусственного освещения обуславливаются способами размещения светильников. По способам размещения светильников в помещениях различают системы общего и комбинированного освещения.
Система общего освещения предназначена для освещения всего помещения и рабочих поверхностей. Общее освещение может быть равномерным и локализованным. Светильники общего освещения располагают в верхней зоне помещения и крепят их на строительных основаниях здания непосредственно к потолку, на фермах, на стенах, колоннах или на технологическом производственном оборудовании, на тросах и т.д.
При общем равномерном освещении создается равномерная освещенность по всей площади помещения. Освещение с равномерным размещением светильников применяется в производственных помещениях, в которых технологическое оборудование расположено равномерно по всей площади с одинаковыми условиями зрительной работы или в помещениях общественного или административного назначения.
Общее локализованное освещение предусматривается в помещениях, в которых на разных участках производятся работы, требующие различной освещенности, или когда рабочие места в помещении сосредоточены группами и необходимо создание определенных направлений светового потока.
Преимущества локализованного освещения перед общим равномерным заключаются в сокращении мощности осветительных установок, возможности создать требуемое направление светового потока, избежать на рабочих местах теней от производственного оборудования и самих работающих.
Местное освещение
Наряду с системой общего освещения в помещениях может применяться местное освещение. Местное освещение предусматривается на рабочих местах (станках, верстках, столах, разметочных плитках и т.д.) и предназначено для увеличения освещенности рабочих мест.
Устройство в помещениях только местного освещения нормами запрещено. Местное ремонтное освещение выполняется переносными светильниками, которые подключаются через понижающий трансформатор на безопасном напряжении 12, 24, 42 В в зависимости от категории помещения в отношении безопасности обслуживающего персонала.
Местное и общее освещения, применяемые совместно, образуют систему комбинированного освещения. Применяется она в помещениях с точными зрительными работами, требующими высокой освещенности. При такой системе светильники местного освещения обеспечивают освещенность только рабочих мест, а светильники общего освещения – всего помещения, рабочих мест и главным образом проходы, проезды.
Система комбинированного освещения уменьшает установленную мощность источников света и расход электроэнергии, так как лампы местного освещения включаются только на время выполнения работ непосредственно на рабочем месте.
Выбор системы освещения
Выбор той или иной системы освещения определяется в основном размещением оборудования и соответственно расположением рабочих мест, технологией выполняемых работ, экономическими соображениями.
Одним из основных показателей, характеризующим целесообразность применения общей или комбинированной системы освещения является плотность расположения рабочих мест в помещении (м2/чел).
Таблица 1
Виды освещения
Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное. Аварийное освещение может быть освещением безопасности и эвакуационным.
Рабочим называется освещение, которое обеспечивает нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.
Рабочее освещение выполняется для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта. Для помещений, имеющих зоны с разными условиями естественного освещения и различными режимами работы должно предусматриваться раздельное управление освещением таких зон.
Нормируемые характеристики освещения в помещениях, снаружи зданий могут обеспечиваться как светильниками рабочего освещения, так и совместным действием с ними светильников освещения безопасности и (или) эвакуационного освещения. При необходимости часть светильников рабочего или аварийного освещения может использоваться для дежурного освещения.
Освещением безопасности называется освещение для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Такой вид освещения предусматривается в случаях, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов может вызвать:
взрыв, пожар, отравление людей;
длительное нарушение технологического процесса;
нарушение работы ответственных объектов, таких как электрические станции, узлы радио- и телевизионных передач и связи, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения, канализации и теплофикации, в которых недопустимо прекращение работ и т.п.
Освещение безопасности должно создавать на рабочих поверхностях в производственных помещениях и на территориях предприятий, требующих обслуживания при отключении рабочего освещения, наименьшую освещенность величиной 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения от общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк – для территорий предприятий. При этом создавать наименьшую освещенность внутри зданий более 30 лк при разрядных лампах и более 10 лк при лампах накаливания допускается только при наличии соответствующих обоснований.
Эвакуационным называется освещение для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения.
Эвакуационное освещение предусматривается в помещениях или в местах производства работ вне зданий в основном в следующих случаях:
в местах, опасных для прохода людей;
в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей, при числе эвакуирующих более 50 чел;
по основным проходам производственных помещений, в которых работают более 50 чел;
в помещениях общественных зданий, административных и бытовых зданий промышленных предприятий, если в помещениях могут одновременно находиться более 100 чел;
в производственных помещениях без естественного света и др.
Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов (или на земле) в помещениях 0,5 лк, на открытых территориях 0,2 лк.
Осветительные приборы эвакуационного освещения и освещения безопасности предусматриваются горящими, включенными одновременно с осветительными приборами рабочего освещения, и не горящими, автоматически включаемыми при прекращении питания рабочего освещения.
Охранное освещение
Охранное освещение, при отсутствии специальных технических средств охраны, должно предусматриваться вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время. И оно должно создавать освещенность не менее 0,5 лк на уровне земли.
При использовании для охраны специальных технических средств освещенность принимается по заданию на проектирование охранного освещения.
Дежурное освещение
Дежурным освещением называется освещение в нерабочее время. Область применения, величины освещенности, равномерность и требования к качеству для дежурного освещения не нормируются.
Электрические источники света делятся на три больших класса:
§ Тепловые
§ Люминесцентные
§ Смешанного излучения.
К тепловым электрическим источникам оптического излучения относятся прежде всего разнообразные лампы накаливания, в которых свет излучается проводником (вольфрамовым телом накала), накаленным протекающим через него электрическим током. К этому классу можно также отнести: электрические дуги между угольными электродами, основным источником излучения которых является поверхность электрода; газокалильные лампы, в которых излучают сетки, накаленные внешней теплотой; электрические инфракрасные излучатели.
К люминесцентным источникам света относятся такие источники, свечение которых основано на явлении люминесценции. По определению, люминесценция -- это «... избыток излучения над температурным излучением, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью» Люминесценция не подчиняется законам теплового излучения. В основе ее лежит индивидуализированный перевод атомов и молекул вещества в возбужденное состояние, возвращаясь из которого в нормальное состояние, они излучают накопленную энергию в виде света. В зависимости от рода применяемой первичной (возбуждающей) энергии, люминесценция делится на различные виды: электролюминесценция (свечение веществ под действием электрического поля), фотолюминесценция (свечение веществ при облучении их светом), хемилюминесценция (свечение в результате химической реакции) и др.
Типичными представителями люминесцентных источников света являются трубчатые люминесцентные лампы низкого давления, а также дуговые ртутные лампы типа ДРЛ, в которых одновременно с электролюминесценцией паров ртути в плазме электрического разряда используется фотолюминесценция нанесенного на стенку колбы люминофора под действием излучения столба разряда. К этому же классу относятся различные безлюминофорные газоразрядные лампы тлеющего, дугового, высокочастотного и импульсного разрядов (трубки тлеющего разряда, лампы с парами натрия, импульсные лампы и др.).
Источниками света смешанного излучения называются такие, в которых имеют место одновременно и люминесценция, и тепловое излучение. Представителем этого класса источников света является, например, дуга высокой интенсивности, в которой свечение дуги обусловлено явлением электролюминесценции редкоземельных элементов, поступающих из фитиля анода в межэлектродное пространство, а свечение раскаленного анода является тепловым излучением.
Основными достоинствами ламп накаливания можно считать невысокую цену, удобство и простоту эксплуатации, практически полное отсутствие пульсации излучаемого ими светового потока. К недостаткам этого типа световых источников можно отнести: низкое значение световой отдачи, непродолжительный срок службы, определенная хрупкость, а также высокую чувствительность к колебаниям напряжения.