Штучне освітлення. Нормування та розрахунок
Штучне освітлення використовується в темні та перехідні години доби, а також при недостатньому природному освітленні.
За функціональним призначенням штучне освітлення поділяється на робоче, аварійне, евакуаційне, охоронне, чергове.
Робоче освітлення призначене для нормального перебігу виробничого процесу.
Аварійне освітлення влаштовують для продовження роботи при аварійному відключенні робочого освітлення. Найменша освітленість робочих поверхонь при аварійному режимі повинна складати не менше 2 лк всередині приміщення і не менше 1 лк на відкритих майданчиках. Світильники аварійного освітлення мають бути під’єднані до мережі, яка не залежить від мережі виробничого освітлення.
Евакуаційне освітлення влаштовують для евакуації людей при аварійному відключенні робочого освітлення.
Охоронне освітлення передбачають вздовж території в нічний час, або чергове в приміщенні.
Штучне освітлення може бути загальним, місцевим та комбінованим.
Загальним називають освітлення, при якому світильники розміщуються в верхній зоні приміщення (не нижче 2,5м над підлогою) рівномірно (загальне рівномірне освітлення) або з врахуванням розташування робочих місць (загальне локалізоване освітлення).
Місцеве освітлення створюється світильниками, які концентрують світловий потік безпосередньо на робочих місцях. Використання тільки місцевого освітлення у виробничих умовах заборонено, тому що воно створює велику різницю між освітленістю робочих поверхонь і навколишнього простору.
Комбіноване освітлення складається з загального та місцевого освітлення. Комбіноване освітлення використовують для забезпечення високої освітленості на робочих поверхнях. Його передбачають для робіт І-VІІІ розрядів точності за зоровими параметрами, та коли необхідно створити концентроване освітлення без утворення різких тіней.
При організації штучного освітлення необхідно забезпечити сприятливі гігієнічні умови для зорової роботи і одночасно враховувати економічні показники.
Джерела світла є важливими складовими освітлювальних пристроїв промислових підприємств. Правильний вибір типів і потужності ламп визначає експлуатаційну та економічну ефективність освітлювальних приладів.
Головними джерелами світла для промислового штучного освітлення є лампи розжарювання та газорозрядні лампи різноманітних типів.
Лампи розжарювання відносяться до теплових джерел світла. Під дією електричного струму нитка розжарювання (вольфрамовий дріт) нагрівається до високої температури і випромінює потік променевої енергії. Ці лампи характеризуються простотою конструкції та виготовлення, відносно низькою вартістю, зручністю експлуатації, широким діапазоном напруг та потужностей. Поряд з перевагами їм притаманні і суттєві недоліки: велика яскравість (засліплююча дія); низька світлова віддача (7-20 лм/Вт); відносно малий термін експлуатації (до 2,5 тис. год.); переважання жовто-червоних променів в порівнянні з природним світлом; висока температура нагрівання (до 140ºС і вище), що робить їх пожежонебезпечними.
Лампи розжарювання використовують ,як правило, для місцевого освітлення, а також освітлення приміщень з тимчасовим перебуванням людей. На підприємствах для освітлення застосовують різноманітні види ламп розжарювання: вакуумні (В), газонаповнені (Г), газонаповнені біоспіральні (Б) та ін.
Газорозрядні лампи внаслідок електричного розряду в середовищі інертних газів і парів металу та явища люмінесценції випромінюють світло оптичного діапазону спектру.
Основною перевагою цих ламп є їх економічність.
Їх світлова віддача становить 40-100 лм/Вт, що в 3-5 разів перевищує світлову віддачу ламп розжарювання. Термін експлуатації – до 10 тис. год., а температура нагрівання – 30-60ºС. Так, за спектральним складом видимого світла розрізняють люмінесцентні лампи: денного світла (ЛД) мають блакитний колір; денного світла з покращеною передачею кольорів (ЛДЦ),вони близькі до ламп ЛД, але мають кращу передачу кольорів теплих відтінків, у тому числі зовнішнього вигляду людини; люмінесцентні лампи типу ЛЄ найбільш близькі до спектру природного сонячного світла; лампи білого кольору ЛБ дають випромінення з меншим вмістом синьо-фіолетових променів, світло у них трохи фіолетове, нагадує світло неба, вкритого хмарами, що освітлюються сонцем; лампи холодно-білого світла ЛХБ, ЛХЄ дають кращу передачу світла, ніж лампи ЛБ та ЛД; лампи тепло-білого світла ЛТБ дають світло рожево-білого відтінку.
У виробничих приміщеннях підприємств доцільно застосовувати люмінесцентні лампи білого кольору – ЛБ. Вони найбільш економні та дають світло теплих тонів. Лампи ЛТБ можна застосовувати у приміщеннях для відпочинку. Там, де необхідно проводити суворий контроль продукції, належить застосовувати лампи ЛДЦ.
Насамперед, люмінесцентні лампи треба застосовувати там, де недостатнє природне освітлення (приміщення з вікнами, що затіняються будівлями, деревами або виходять на північ, експедиції, підвальні приміщення тощо). Для комбінованого освітлення краще застосовувати лампи ЛБ.
Лампи ДРЛ (дугові ртутні) належать до ламп високого тиску. Вони економні, світлова віддача майже 75…100лм/Вт. Такі лампи застосовують для освітлення в цехах при виконанні грубих робіт та робіт середньої точності, при загальному нагляді, а також для зовнішнього освітлення місць навантаження, вивантаження і в цехах великої висоти та площі.
Недоліки освітлювальних установок з газорозрядними лампами (пульсація світлового потоку, осліплююча дія, шум дроселів, великі первинні витрати на закупівлю та монтаж) компенсуються їх економністю в процесі тривалої експлуатації, а також їх незамінністю при необхідності виконання робіт із розрізненням кольорів. Пульсація світлового потоку цих ламп не сприймається оком, але небажана, оскільки є причиною виникнення стробоскопічного ефекту. В пульсуючому світлі виникає викривлення зорового сприйняття стану рухомих та обертальних об’єктів, а це вже є небезпечним фактором. Ослаблення пульсації досягається підключенням паралельно працюючих ламп на різні фази трьохфазної мережі, або застосуванням високочастотного постачання освітлювальної установки. Пульсація світлового потоку негативно впливає на центральну нервову систему, погіршує умови зорової роботи, а стробоскопічний ефект призводить до збільшення небезпеки травматизму.
Засліплювання змінює сприйняття спектрального складу світлового випромінення. Тому захист від блискучості таких світильників обов’язковий. Не дозволяється застосовувати відкриті газорозрядні лампи. Недоліком у деяких типів цих ламп є довгий період запалювання – 10-15 хв. Протягом цього часу змінюються електричні і світлотехнічні характеристики лампи. Газорозрядні лампи можуть створювати радіоперешкоди, усунення яких вимагає спеціальних пристроїв.
Створення у виробничих приміщеннях якісного та ефективного освітлення неможливе без використання раціональних освітлювальних пристроїв. Освітлювальний пристрій (світильник) – це сукупність джерела світла (лампи) і освітлювальної арматури. Освітлювальна арматура перерозподіляє світловий потік лампи у просторі, або перетворює його властивості (змінює спектральний склад випромінювання), захищає очі працівника від засліплюючої дії ламп. Окрім того, вона захищає джерело світла від впливу оточуючого пожежо- та вибухонебезпечного, хімічно-активного середовища, механічних ушкоджень, пилу, бруду, атмосферних опадів.
За напрямком світлового потоку вони поділяються на світильники: прямого світла (випромінювання нижче за світильник, не менш 80% світлового потоку спрямовано на робочу поверхню); відбитого світла (випромінювання світлового потоку – більше 80% - спрямовано на стелю та верхню частину стін /вище за світильник/); напіввідбитого світла (40-60% світлового потоку спрямовується на робочу поверхню, а решта - на стелю).
За ступенем захисту від навколишнього середовища світильники поділяються на: пили незахищені (відкриті); пило захищені та пилонепроникні; водозахищені (від потрапляння крапель зверху); водонепроникні або герметичні (навіть при зануренні у рідину); вибухозахищені (для вибухонебезпечних та пожежонебезпечних приміщень, наприклад приміщень, де застосовується спирт, гас, розчинники фарб) та підвищеної надійності проти вибуху.
Однією з характеристик світильника є його захисний кут, у межах якого око людини захищене від сліпучої дії джерела світла. Величина захисного кута має бути не менше 15º . Цей кут визначається кутом між горизонталлю і лінією, яка є дотичною до тіла лампи, що світиться, і краю відбивача або непрозорого екрану.
Для загального освітлення застосовують дволампові чи чотирьохлампові світильники типу ШОД, ЛОУ, ВЛВ, ВЛК, ПВЛ для газорозрядних ламп або з лампами розжарювання типу «Універсаль» (УП), «Люцетта» (ЛЦ) та ін.
У світильників з люмінесцентними лампами малий захисний кут, тому вони не застосовуються для місцевого освітлення.
Розрахунок штучного освітлення.
В розрахунку штучного освітлення для конкретних умов виробництва виникає потреба, коли необхідно дослідити існуючу освітлювальну установку, або спроектувати нову для даного виду робіт. У першому випадку розраховують освітленість, яку повинна створювати освітлювальна установка, вимірюють дійсну освітленість та порівнюють з нормованою.
У другому випадку обирають систему освітлення, тип джерела світла, визначають нормовану освітленість і розраховують кількість світильників або ламп, які забезпечують нормовану освітленість.
Для цього застосовують методи: питомої потужності і коефіцієнта використання світлового потоку.