Системы искусственного освещения

Искусственное освещение в производственных помещениях осуществляется с помощью светильной аппаратуры – светильников. Светильник состоит из лампы, являющейся источником света, и осветительной арматуры, с помощью которой световой поток перераспределяется в нужном направлении. Для производственных и общественных помещений в качестве источников света применяются лампы накаливания и газозарядные лампы, а при производстве строительных и монтажных работ внутри зданий – только лампы накаливания.

Возможности источников света определяются такими основными характеристиками, как: электрическая мощность лампы Р (Вт); номинальное напряжение питания U (В); световой поток, излучаемый лампой Ф (лм), или максимальная сила света J (кд); световая отдача y = Ф/Р (лм/Вт), т.е. отношение светового потока лампы к ее электрической мощности; срок службы лампы и спектральный состав света.

Лампы накаливания представляют собой источник света видимого излучения, возникающего при нагреве нити накала до температуры свечения. Широкое применение в промышленности получили лампы таких типов, как вакуумные (НВ), газонаполненные биспиральные (НБ), биспиральные с криптоноксеноновым наполнением (НБК), зеркальные с диффузно отражающим слоем и др. Весьма перспективными являются галоидные лампы – лампы накаливания с йодным циклом, имеющие лучший спектральный состав света и более высокие экономические характеристики по сравнению с другими лампами накаливания.

К достоинствам ламп накаливания относятся удобство в эксплуатации, простота в изготовлении, отсутствие дополнительных пусковых устройств для включения в сеть, надежность работы при колебании напряжения в сети и различных состояниях окружающей среды. Они компактны, световой поток их к концу срока службы снижается незначительно (приблизительно на 15%).

Недостатками ламп накаливания являются низкая световая отдача (не более 20 лм/Вт), ограниченный срок службы (до 2,5тыс. ч), преобладание излучения в желто-красной части спектра, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света, низкий КПД, равный 10–13%.

Газоразрядные лампы представляют собой источники света видимого излучения, вызываемого электрическим разрядом в атмосфере некоторых инертных газов и паров металлов и их смесей при различных давлениях с использованием в отдельных типах ламп люминофоров – специальных составов, которые преобразуют невидимое ультрафиолетовое излучение в видимый свет. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления.

Наибольшее распространение среди газоразрядных ламп получили люминесцентные низкого давления мощностью 8–150 Вт, имеющие цилиндрическую форму и разные по цветности излучения в зависимости от состава люминофора.

По спектральному составу видимого света люминесцентные лампы делятся на несколько типов: дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), белого цвета (ЛБ), холодного белого (ЛХБ) и теплого белого цвета (ЛТБ). Находят применение для освещения производственных помещений и газоразрядные лампы высокого давления: дуговые ртутные (ДРЛ), галогенные (ДРИ), дуговые ксеноновые трубчатые (ДКсТ), натриевые (ДНаТ) и др.

Основными преимуществами газоразрядных ламп перед лампами накаливания являются:

- высокая световая отдача (до 110 лм/Вт);

- большой срок службы (10000–14000ч);

- световой поток ламп по спектральному составу близок к естественному освещению.

К недостаткам газоразрядных ламп относятся:

- пульсация светового потока с частотой вдвое большей частоты питающего лампы переменного тока, что может привести к появлению стробоскопического эффекта, заключающегося в искажении зрительного восприятия;

- длительный период разгорания;

- наличие специальных пускорегулирующих аппаратов, облегчающих зажигание ламп и стабилизацию их работы;

- зависимость работоспособности от температуры окружающей среды (рабочий диапазон температур – 10...30 °С);

- повышенная чувствительность к снижению напряжения питающей сети;

- снижение светового потока к концу срока службы на 50% и более;

- создание радиопомех, исключение которых требует специальных устройств.

Нормирование освещенности производится в зависимости от системы освещения и характеристики зрительной работы, которая определяется следующими параметрами: наименьшим размером объекта при проведении работы, фоном, контрастностью объекта по отношению к фону.

К искусственному освещению предъявляют следующие требования:

- освещенность рабочего места должна соответствовать отраслевым нормам искусственного освещения;

- освещенность должна быть равномерной во времени и по площади;

- на рабочем месте необходимо обеспечить равномерное распределение яркости;

- в поле зрения должны отсутствовать прямая и отраженная блесткость, а также резкие тени;

- при организации освещения необходимо учитывать спектральный состав света;

- осветительная установка не должна быть источником опасности и вредности.

Для расчетаобщего равномерного освещения производственных помещений применяют метод коэффициента использования светового потока. При расчете этим методом учитывается прямой свет от светильника и свет, отраженный от стен и потолка.

Световой поток одной лампы Ф_л (лм) определяется по формуле

, (5.1)

где Е –нормируемая освещенность, лк; S – площадь помещения, м²; К_з –коэффициент запаса, учитывающего старение лампы, запыление и загрязнение светильника; Z –коэффициент неравномерности освещения, (его значения не должны превышать для работ I–III разряда при люминесцентных лампах – 1,3, при других источниках света – 1,5; для работ IV–VII разрядов – 1,5 и 2,0 соответственно); N – число светильников; h –коэффициент использования светового потока. Он зависит от индекса помещения i , высоты подвеса светильников Н_св и коэффициентов отражения стен r_с, потолка r_п и пола r_р. Коэффициенты отражения оцениваются субъективно.

Индекс помещений i определяется по формуле

, (5.2)

где А и В –соответственно длина и ширина помещения, м; Н_св – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, определяется из выражения , где Н – общая высота помещения, м; h_с –высота от светильника до потолка, м; h – высота от пола до освещаемой рабочей поверхности, м. Высота рабочей поверхности принимается 0,8 м.

При расчете определяют значение наименьшей освещенности Е поГОСТ 2239–79 и ГОСТ 6825–91, задаются типом и числом светильников N, по справочным таблицам находят значения коэффициентов К₃ и h, по формуле (5.1) подсчитывают световой поток Ф и по таблицам подбирают ближайшую стандартную лампу, обеспечивающую этот поток.