Основные теоретические положения

 

Искусственное освещение создаётся искусственными источниками света и предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, а также для освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

Искусственное освещение помещений по конструктивному исполнению может быть двух систем - общее (равномерное и локализованное) и комбинированное.

Общее освещение-освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

Общее искусственное освещение, как правило, применяют для освещения помещений со зрительными работами малой точности и грубых, т.е. с разрядами V-VIII.

Локальное освещение- освещение части здания или сооружения, а также отдельных архитектурных элементов при отсутствии заливающего освещения.

При общем локализованном освещении светильники размещают в соответствии с расположением оборудования, что позволяет создавать повышенную освещенность на рабочих местах.

Комбинированное искусственное освещение- искусственное освещение, при котором к общему искусственному освещению добавляется местное. Его целесообразно устраивать при работах высокой точности, а также при необходимости создания в процессе работы определенной направленности светового потока.

Местное освещение - освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.

Применение только местного освещения в производственных помещениях недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет зрение, замедляет скорость работы и может послужить причиной несчастных случаев и аварий.

Искусственное освещение по функциональному назначению подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное.

Аварийное освещение разделяется на эвакуационное и резервное.

Рабочее освещение - освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.

Рабочее освещение следует предусматривать для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение - освещение, предусматриваемое в случае выхода из строя питания рабочего освещения.

Эвакуационное освещение- вид аварийного освещения для эвакуации людей или завершения потенциально опасного процесса.

Резервное освещение- вид аварийного освещения для продолжения работы в случае отключения рабочего освещения.

Охранное освещение (при отсутствии специальных технических средств охраны) должно предусматриваться вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время. Освещенность должна быть не менее 0,5 лк на уровне земли в горизонтальной плоскости или на уровне 0,5 м от земли на одной стороне вертикальной плоскости, перпендикулярной к линии границы. Для охранного освещения могут использоваться любые источники света.

Дежурное освещение- освещение в нерабочее время.

 

Источники искусственного освещения

 

Для искусственного освещения помещений в качестве источников освещения применяют: лампы накаливания (ЛН) и газоразрядные лампы (ГЛ).

Для оценки источников света используют следующие характеристики: электрическая мощность лампы Р (Вт); номинальное напряжение питания U (В); световой поток, излучаемый лампой Ф (лм), или максимальная сила света I, кд; световая отдача (лм/Вт), т.е. отношение светового потока лампы к ее электрической мощности; световой КПД; срок службы лампы и спектральный состав света.

Световой КПД характеризует долю светового потока к лучистому потоку энергии, от источника света. Коэффициенты полезного действия ламп накаливания - до 3%, люминесцентных - до 10% и ламп ДРЛ - до 20%.

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение (свет) в них возникает при нагреве нити накала до температуры свечения.

Лампы накаливания общего назначения применяются при освещении квартир, административных и промышленных территорий, вечерних улиц и т.д. Их используют при грубых работах (освещенность менее 50 лк), из-за особых условий среды (во взрыво- и пожароопасных помещениях, сырых, пыльных, с химически активной средой), а также для местного освещения.

По характеру среды, окружающей тело накала лампы накаливания делятся на вакуумные (НВ), газополные (аргоновые, криптоновые, ксеноновые с разным содержанием азота), галогенные (в которых к наполняющему газу добавляются йод и некоторые летучие химические соединения галогенов).

К достоинствам ламп накаливания относятся удобство в эксплуатации, простота в изготовлении, небольшая стоимость, отсутствие дополнительных пусковых устройств для включения в сеть, широкий спектр излучаемого лампами светового потока, обеспечивающий самый высокий индекс цветопередачи (Ra = 55), 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%).

Главные недостатки ламп накаливания: низкая светоотдача (8 ÷ 20 лм/Вт), ограниченный срок службы (до 1000 часов), преобладание излучения в желто-красной части спектра, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света, низкий КПД, равный 10–13%, высокая степень теплоотдачи ламп.

Газоразрядные лампы представляют собой источники света видимого излучения, вызываемого электрическим разрядом в атмосфере некоторых инертных газов (неон, ксенон и другие) и паров металлов (ртути или натрия) 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), высокого и сверхвысокого давления.

Люминесцентные лампы низкого давления используются в основном для местного и общего освещения жилых и общественных помещений.

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 (40÷ 110 лм/Вт), повышенная цветопередача, большой срок службы (10000÷14000 ч), световой поток ламп по спектральному составу близок к естественному освещению, низкая температура поверхности лампы (около 40 °С).

К недостаткам газоразрядных ламп относятся: сложность схемы включения; 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; ограниченная единичная мощность (до 150 Вт); акустические помехи и повышенная шумность работы; лампы заполнены парами ртути, поэтому вышедшие из строя газоразрядные лампы требуют тщательной утилизации.

 

Светильники

 

Светильник (световой прибор) - совокупность источника света и осветительной арматуры.

Светильник перераспределяет световой поток в пространстве для его более рационального использования, защищает лампу от механических повреждений, исключает контакт лампы с агрессивной или пожарно-взрывоопасной средой, защищает глаза от слепящей блесткости источника света.

Светильник состоит из двух основных частей: электрической лампы и арматуры.

В состав арматуры входят: патрон для крепления лампы, отражатель, концентрирующий световой поток и направляющий его в нужное место, плафон - рассеиватель света и придающий равномерность освещению, корпус светильника - объединяющий и скрепляющий все перечисленные части, крепление светильника, устройство проводов.

Основные светотехнические характеристики светильников: коэффициент полезного действия, защитный угол α, распределение светового потока в пространстве (светораспределение).

В зависимости от формы фотометрического тела светильника светильники подразделяются на симметричные, фотометрическое тело которых имеет ось или плоскость симметрии, и несимметричные.

Светораспределение светильников принято характеризовать кривыми силы света.

Кривые силы света представляются в виде графиков, таблиц или задаются в виде формул, аппроксимирующих кривые силы света.

По ГОСТ все светильники по типу кривой силы света подразделяют на семь классов: К, Г, Д, Л, Ш, М, С:

К - концентрированная, с зоной направления максимальной силы света в пределах угла от 0° до 15°;

Г - глубокая, с зоной от 0° до 30° и от 180° до 150°;

Д - косинусная, с зоной от 0° до 35° и от 180° до 145°;

Л - полуширокая, с зоной от 35° до 55° и от 145° до 125°;

Ш - широкая, с зоной от 55° до 85° и от 125° до 95°;

Р - равномерная, с зоной от 0° до 180°;

С - синусная, с зоной от 70° до 90° и от 110° до 90°.

Кроме того, по типу светораспределения (доли излучения в верхнюю и нижнюю полусферы) светильники подразделяются на пять классов: П, Н, Р, В, О.

Светильники относятся к классу прямого света (его обозначение П), если эта доля составляет более 80%; классу преимущественно прямого света (Н), если она составляет 60-80%; рассеянного света (Р) - 40-60%; преимущественно отраженного света (В) - 20-40%; отраженного света (О) - не менее 20%.

По конструктивному исполнению светильники делятся на открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные, взрывобезопасные.

От размещения светильников в помещении зависит равномерность распределения освещенности и защита от слепящего действия лампы.

Различают размещение прямоугольное, шахматное, параллельными рядами.

 

Нормирование искусственного освещения

 

Нормирование освещенности производится в зависимости от системы освещения и характеристики зрительной работы, которая определяется наименьшим размером объекта различения.

Нормируемыми качественными показателями являются: коэффициент пульсации освещенности, показатели ослеплённости и дискомфорта.

Коэффициент пульсации освещенности K_п, %- критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в осветительной установке в результате изменения во времени светового потока источников света при их питании переменным током.

Пульсации освещенности на рабочей поверхности не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект - явление искажения зрительного восприятия вращающихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени.

Показатель ослепленности Р - критерий оценки слепящего действия осветительной установки.

Показатель дискомфорта М- критерий оценки дискомфортной блескости, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения.

При проведении измерений искусственной освещенности контрольные точки размещают в соответствии с методикой размещения контрольных точек при измерении средней освещенности помещений.

Для определения контрольных точек план помещения разбивают на равные, по возможности квадратные, части. Контрольные точки размещают в центре каждого квадрата.

Минимальное число контрольных точек для измерения определяют исходя из размеров помещения и высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью.

Соотношение размеров освещаемого помещения и высота подвеса светильников в нем характеризуются индексом помещения ().

Индекс помещения по формуле (2.1):

 

, (2.1)

 

где А - длина помещения, м; В - ширина помещения, м; h – расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью), м.

Расчетную высоту подвеса светильника над рабочей поверхностью определяют по формуле (2.2):

 

, (2.2)

 

где H – геометрическая высота помещения, м; – расстояние от потолка до светильника (свес светильника), м. Обычно = 0,0 …0,8 м; – расстояние от пола до рабочей поверхности (высота рабочей поверхности), м. Обычно принимается равным 0,8÷1,0 м.

Минимальное количество контрольных точек для измерения средней освещенности квадратного помещения определяют по табл. 2.1.

 

Таблица 2.1

Минимальное количество контрольных точек

Индекс помещения	Число точек измерения
Менее 1
От 1 до 2 включительно
Свыше 2 до 3 включительно
Свыше 3

 

В неквадратных помещениях выделяют квадрат наибольшей площадью , для которого определяют количество точек измерения .

Минимальное количество контрольных точек N для измерения средней освещенности неквадратного помещения рассчитывают по формуле (2.3):

 

, (2.3)

 

где - площадь помещения, м²; - площадь квадрата, м².

При размещении контрольных точек на плане помещения их сетка не должна совпадать с сеткой размещения светильников. В случае совпадения сеток число контрольных точек на плане помещения целесообразно увеличить.

Схема расположения контрольных точек при измерении средней освещённости внутри помещений представлена на рис. 2.1.

 

Рис. 2.1. Расположение контрольных точек при

измерении средней освещенности в помещении