Практическое занятие № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ РАБОЧИХ ПОМЕЩЕНИЙ

Цель работы: освоить методику оценки естественной освещенности рабочих мест, познакомиться с принципами расчета основных характеристик естественного освещения.

Приборы и инструменты: люксметр Ю 116 с насадками типов К, М, П и Т, рулетка.

Теоретическая часть

Освещение – получение, распределение и использование световой энергии для обеспечения нормальных условий труда. Освещение рабочих помещений должно соответствовать требованиям санитарных норм, быть равномерным и не вызывать ослепления работников. Оптимальным является такое освещение, при котором усталость органов зрения минимальна.

Качественно реализованное освещение повышает производительность труда, создает хороший психологический тонус, хорошее самочувствие и позитивный настрой, предотвращает общую усталость организма, хорошо влияет на обмен веществ и сердечно-сосудистую систему, уменьшает вероятность получения производственной травмы.

В данной лабораторной работе естественная освещенность измеряется люксметром Ю 116, который состоит из селенового фотоэлемента 1 с насадками 2 и электрического измерительного прибора 3, проградуированного в единицах освещенности (рис. 1).

Рис. 1 – Конструкция люксметра Ю 116

Принцип действия люксметра основан на преобразовании светового потока в электрический ток. При освещении светом селенового фотоэлемента в нем происходит преобразование световой энергии в электрическую. Образовавшийся ток регистрируется гальванометром 3, проградуированным в единицах освещенности. Данный прибор имеет корректор для установки стрелки на нулевую отметку перед началом измерения.

Фотоэлемент – прибор, в котором электродвижущая сила (ЭДС) возникает под действием света. При освещении полупроводника (если энергия фотонов больше ширины запирающей зоны) в нем образуются пары электрон-дырка, которые под действием электрического поля р-п перехода разделяются, создавая при этом ток в цепи фотоэлемента.

При изготовлении фотоэлемента сначала из металлической пластины толщины 1...2 мм штампуют круглую подложку 6 (рис. 2).

Рис. 2 – Структура фотоэлемента

На подложку методами вакуумного напыления наносят слой полупроводника 5 толщиной не более 0,1 мм, после чего его предают термообработке с целью образования р-п перехода. Верхний металлический электрод 2 делают полупрозрачным, чтобы сквозь него в полупроводник проходил свет. Между верхним электродом и слоем полупроводника образуется запирающий слой 4. Селеновый фотоэлемент люксметра Ю 116 смонтирован в пластмассовом корпусе, для подключения фотоэлемента к измерительному прибору используются выводные зажимы 7.

Для уменьшения погрешности измерений освещенности люксметром используется рассеивающая свет насадка К на фотоэлемент, выполненная в виде полусферы из белой пластмассы. Эта насадка используется только вместе с насадками М, П и Т, образуя при этом поглотители света с общим номинальным коэффициентом ослабления 10 (КМ), 100 (КП) или 1000 (КТ). Тем самым на три порядка расширяется диапазон измерений люксметра.

Фотоэлементы являются новым перспективным классом электронных полупроводниковых приборов. Кроме селеновых широкое распространение получили сернистосеребряные, силициевые и германиевые фотоэлементы. Главным их преимуществом является возможность непосредственного преобразования световой энергии в электрическую. Такие фотоэлементы на данный момент имеют КПД в пределах 11...15%, по теоретическим расчетам реальным является его увеличение до 22...25%. Уже сейчас батареи из таких фотоэлементов используются на искусственных спутниках и космических кораблях в качестве источника питания, в радиотехнике и радиоэлектронике они почти полностью вытеснили вакуумные лампы.

Порядок выполнения работы

1. Детально ознакомиться с конструкцией и принципом действия люксметра.

2. Установить на фотоэлемент насадки К и Т, после чего определить естественную освещенность под открытым небом в месте, указанном преподавателем. Так как прибор настроен на свет ламп накаливания, полученные результаты освещенности следует умножить на поправочный коэффициент k = 0,8

3. Снять с фотоэлемента насадку и измерить освещенность внутри исследуемого помещения непосредственно у окна Е₁, через каждый метр от него до внешней стены Е_і и в наиболее удаленном месте Е_n. В случае, если освещенность помещения превышает 100 лк, установить на фотоэлемент насадки К и М.

4. По данным измерений построить график зависимости естественной освещенности аудитории как функции расстояния до окон Е_і = Е (х).

5. Определить коэффициент естественной освещенности по формуле (2.6) для каждого из мест измерения.

6. По данным расчетов построить график зависимости КЕО как функцию расстояния до окон е_і = е (х).

7. Определить среднее значение коэффициента естественной освещенности в исследуемом помещении по формуле 2.10.

8. Вычислить значение светового коэффициента по формуле 2.7.

9. По формуле 2.8 определить угол освещенности.

10. Результаты измерений и расчетов занести в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Результаты измерений и расчетов

11. Сделать вывод относительно соответствия данного помещения нормам освещенности по значению КЕО, угла освещенности и светового коэффициента.

Вопросы для самоконтроля

1. Какая величина называется освещенностью?

2. Что является источником естественного освещения?

3. Раскройте физическую природу света?

4. Какие физические характеристики света существуют?

5. В чем заключается физический смысл функции видимости?

6. Приведите классификацию типов естественного освещения?

7. Назовите особенности освещения рабочих помещений естественным светом?

8. Какие существуют виды расчета естественного освещения?

9. Назовите нормативные величины освещенности рабочих мест.

10. Опишите конструкцию и принцип действия люксметра.