Загальні зауваження з розрахунку освітлення
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ГІРНИЧИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ОХОРОНИ ПРАЦІ І АЕРОЛОГІЇ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
для самостійної роботи та дипломного проектування
З дисципліни “Основи охорони праці” за розділом
“Освітлення виробничих приміщень”
Для студентів соціально-економічних, інформаційно-комп’ютерних
і електротехнічних спеціальностей всіх форм навчання)
Розглянуто:
на засіданні кафедри «Охорона праці й аерологія»
Протокол № 5 від 15 листопада 2013 р.
Затверджено:
на засіданні навчально-видавничої ради ДонНТУ
Протокол № 6 від 18 грудня 2013 р.
Донецьк, 2013
УДК 331.45 (075.8)
Методичні вказівки для самостійної роботи та дипломного проектування з дисципліни “Основи охорони праці” за розділом “Освітлення виробничих приміщень” (для студентів електротехнічних, інформаційно-комп’ютерних і соціально-економічних спеціальностей всіх форм навчання) / Укладач М.П. Костюченко. – Донецьк: ДонНТУ, 2013. – 46 с.
Методичні вказівки містять вимоги до самостійної роботи студента та дипломного проектування, короткий теоретичний матеріал з методів розрахунку виробничого освітлення, методику розв’язання конкретних світлотехнічних задач і завдання для розрахункової роботи з світлотехніки.
Укладач:
М.П. Костюченко, к.п.н., доц.
Відповідальний за випуск:
Ю.Ф. Булгаков, д.т.н., професор
Рецензенти:
Доктор технічних наук, професор,
декан гірничого факультету
ДонНТУ С.В. Подкопаєв
Кандидат фізико-математичних наук,
доцент кафедри інформаційного
захисту та цивільної безпеки Інституту
післядипломної освіти інженерно-педагогічних
працівників ДВНЗ “Університет менеджменту
освіти” В.М. Молчанов
© Костюченко М.П., 2013 р.
ЗМІСТ
Стор.
Вступ.................................................................................................................... 4
1. Загальні вимоги до самостійної роботи студента та дипломного проектування........................................................................................................5
2. Загальні зауваження з розрахунку освітлення...........................................10
3. Короткий аналіз методів розрахунку штучного освітлення......................11
4. Алгоритм методу коефіцієнта використання світлового потоку та основні розрахункові формули........................................................................18
5. Методика розв’язання світлотехнічних задач............................................34
6. Завдання для розрахункової роботи з світлотехніки.................................40
Список літератури.............................................................................................45
Вступ
Серед факторів зовнішнього середовища, що впливають на організм людини в процесі праці, світло посідає одне із перших місць. Зір займає домінуюче положення серед органів чуття: майже 90 % усієї інформації про довкілля людина одержує через органи зору. Підчас здійснення будь-якої трудової діяльності втомлюваність очей, в основному, залежить від напруженості процесів, що супроводжують зорове сприйняття.
Відзначимо, що основним нормативним документом розрахунку природного та штучного освітлення, а також їх різновидів (загального, місцевого, комбінованого, суміщеного, робочого) є ДБН В.2.5-28-2006 “Інженерне обладнання будинків і споруд. Природне і штучне освітлення” [1]. Спеціальні питання електричного освітлення розглядають у Розділі 6 Правил улаштування електроустановок (ПУЕ) (вид. 3-є, перероблене і доповнене) [7].
Зазначимо, що ДБН В.2.5-28-2006 поширюються на проектування освітлення територій, приміщень нових та існуючих, що підлягають реконструкції, будівель і споруд різного призначення, місць виконання робіт на відкритих просторах, територій промислових та сільськогосподарських підприємств, залізничних колій площ підприємств, зовнішнього освітлення міст, поселень та сільських населених пунктів. Відповідно до вказаних норм слід виконувати проектування пристроїв місцевого освітлення, які постачаються комплексно зі станками, машинами і виробничими меблями.
Вказані норми не поширюються на проектування освітлення підземних виробок, морських і річкових портів, аеродромів, залізничних станцій та їх колій, спортивних споруд, лікувально-профілактичних закладів, приміщень для зберігання сільськогосподарської продукції, розміщення рослин, тварин, птиці, а також на проектування спеціального технологічного і охоронного освітлення при застосуванні технічних засобів охорони.
Виробниче освітлення раціонально розглядати в межах світлотехніки – галузі науки і техніки, предметом якої є дослідження принципів і розробка способів генерування (емісії, випускання), просторового розподілу та вимірювання характеристик оптичного випромінювання, перетворення його енергії в інші види енергії, а також використання за різним призначенням [8].
Світлотехніка включає в себе також конструкторську та технологічну розробку джерел випромінювання і систем керування ними, освітлювальних, опромінювальних і світлосигнальних приладів, пристроїв і установок, нормування, проектування, монтаж і експлуатацію світлотехнічних установок.
Як розділ навчальної дисципліни “Основи охорони праці”, виробниче освітлення пересичене інформацією про фізичні та технічні основи освітлення. Без знання теоретичних основ виробничого освітлення не уможливлюється вивчення методів їх розрахунку. Студенти, використовуючи літературу [3; 4], повинні вивчити такі питання:
- основні світлотехнічні величини;
- вимірювання освітленості;
- вплив освітлення на виробничу діяльність;
- класифікація виробничого освітлення;
- основні вимоги до виробничого освітлення;
- природне освітлення;
- нормування розрядів зорової роботи;
- нормування й оцінювання природного освітлення;
- штучні джерела світла;
- світильники;
- застосування штучних джерел світла;
- вимоги до освітлення навчальних і виробничих приміщень;
- експлуатація освітлювальних установок.
Після опанування вище вказаними питаннями, студент повинен самостійно опрацювати методи розрахунку освітлення і за визначеним варіантом здійснити розрахунок штучного освітлення.
Вказані методи та приклади розв’язання задач дозволять здійснити розрахунки освітлення для дипломної роботи.
1.Загальні вимоги до самостійної роботи студента та дипломного проектування
Методичні вказівки мають двояке призначення: для самостійної роботи студента та дипломного проектування (дипломної роботи).
Самостійна робота розглядається як важливий чинник засвоєння навчального матеріалу з охорони праці на рівні самонавчання. Вона сприяє формуванню навичок і вмінь самостійно мислити та приймати рішення.
Одним із видів самостійної організації навчально-пізнавальної та навчально-практичної діяльності студентів є модульне навчання за європейською системою кредитно-модульного навчання ECTS. Модульна технологія перебудовує навчальний процес на самостійну роботу (повністю або частково) за цільовою індивідуалізованою програмою.
Розрахункова роботаз охорони праці входить в категорію самостійної роботи і є різновидом виконання індивідуального завдання. Розрахунки сприяють більш поглибленому вивченню студентом теоретичного матеріалу з охорони праці, формують уміння використання знань для вирішення відповідних практичних потреб майбутньої професійної діяльності, допомагають опанувати методами і засобами створення безпечних умов праці на виробництві чи в сфері послуг.
Виконання індивідуальних завдань під керівництвом викладача здійснюється з урахуванням потреб і можливостей студента. Викладач не тільки розробляє завдання, перевіряє результати їх виконання, але й коригує діяльність студента, допомагає організувати процес самостійного опанування знаннями та вміннями. Це здійснюється в процесі традиційних консультацій та в режимі online за допомогою електронної почти (E-mail), скайпу (skype), соціальних мереж, зокрема Facebook.
Дипломне проектування (виконання дипломної роботи) є завершальною стадією навчання студентів в технічному університеті, головною метою якої є опанування методологією творчого вирішення (розв’язання) сучасних проблем (задач) наукового або (та) прикладного характеру на основі отриманих знань, професійних умінь і навичок відповідно до вимог стандартів вищої освіти.
Розділ “Охорона праці” є 4-м розділом дипломної роботи, включення якого передбачено Наказом Міністерства освіти і науки України № 1/9 – 297 від 29.04.2009 р. “Щодо підвищення якості з вивчення питань охорони праці у вищих навчальних закладах” на виконання доручення Кабінету Міністрів України від 01.04.2009 р. № 6898/4/1-09 щодо підвищення рівня знань студентів вищих навчальних закладів України з питань охорони праці, безпеки життєдіяльності та цивільного захисту.
Знання та вміння з охорони праці покликані забезпечити нешкідливі та безпечні умови праці майбутнього професіонала (бакалавра, спеціаліста, магістра) в умовах комп’ютеризації професійної діяльності, впровадження інформаційних технологій, автоматизації виробництва та сфери послуг.
Концепція “прийнятного ризику” стверджує, що не існує на сьогодні такої організації виробничої системи, яка на практиці відповідає нульовому ризику професійної діяльності працівників, тобто виключає можливість травмування працівників й аварій. Тому питання трудового законодавства, економіко-правових питань охорони праці, безпеки праці, виробничої санітарії та гігієни, електробезпеки та пожежної безпеки повинні бути на належному рівні відображені у дипломній роботі.
При виконанні дипломної роботи передбачена обов’язкова розробка заходів з охорони праці у відповідністю зі затвердженою темою та планом.
Розділ “Охорона праці” в розрахунково-пояснювальній записці складається з тексту, розрахунків та креслень. Обсяг вказаного розділу для бакалаврів 10-15 сторінок машинного (комп’ютерного) тексту, розрахунків, рисунків і креслень, а для магістрів – 15-25 сторінок.
Завдання з розділу “Охорона праці” студент-дипломник отримує після остаточного погодження з керівником роботи та з консультантом з кафедри “Охорона праці та аерологія”. При цьому бажано, щоб з керівником і консультантом були накреслені приблизні специфічні питання, які необхідно розробити в розділі “Охорона праці”. Після цього з консультантом з охорони праці погоджується завдання у вигляді плану з розділу “Охорона праці”, вказується зміст опису, розрахунків, графічна частина та список необхідної літератури. Погоджений план підписує консультант з охорони праці.
Очевидно, в залежності від майбутньої спеціальності, конкретна дипломна робота буде детально розкривати тільки деякі із питань, положень, норм, правил тощо охорони праці. “Центр ваги” буде падати на певну групу питань – законодавчу, правову, організаційну, економічну, технічну чи інструментальну. Проте питання, пов’язане з аналізом небезпечних і шкідливих виробничих факторів та суб’єктивних чинників, які можуть мати місце для проектувального об’єкта (технічної, організаційної, ергатичної, соціальної або соціально-технічної системи, технологічного процесу, виробництва, макросистеми тощо) є обов’язковим для всіх дипломників. Це пояснюється тим, що аналіз небезпечних і шкідливих факторів є визначальним при виборі групи питань.
У роботі необхідно наводити законодавчі та нормативні акти з охорони праці, які є імперативними вимогами при проектуванні безпечної та нешкідливої виробничої діяльності працівників.
Можливий опис правових питань з охорони праці, організаційних заходів щодо забезпечення безпечних умов праці, соціальних й економічних питань з охорони праці, а також екологічних, санітарно-гігієнічних та ергономічних аспектів охорони праці.
Можливе висвітлення питань, пов’язаних з класифікацією виробництва за ступенем небезпеки ураження електричним струмом, пожежо- і вибухонебезпеки, стану повітряного середовища тощо. Як правило, описуються організаційні, технічні та організаційно-технічні заходи з безпеки праці, безпеки життєдіяльності, виробничої санітарії та пожежної безпеки на підприємствах галузі. Тому крім загальних питань навчальної дисципліни “Основи охорони праці” треба використовувати основні положення дисципліни “Охорона праці в галузі”[4].
При опису технічних заходів необхідно провести розрахунки(якщо це вимагає тематика проекту та план дипломної роботи), які супроводжуються схемами, графіками й ескізами. До розрахунків може відноситися таке:
1) розрахунок захисних засобів (захисного заземлення, занулення, захисного відключення, автоматичних пристроїв, блокіровок тощо);
2) розрахунок захисних екранів від електромагнітних полів або від іонізуючих випромінювань, теплових випромінювань, шумових полів тощо;
3) розрахунок освітлення робочих місць, повітрообміну, кількості первинних засобів пожежогасіння тощо.
Якщо об’єкт дослідження має явну чи ймовірну небезпеку пожежі чи (та) вибуху то необхідно приділяти більшу увагу протипожежним і проти- вибуховим заходам. При розробці проекту, пов’язаного з обладнанням, яке викликає шум, вібрацію або виділяє пил, пари або гази, передбачають заходи та засоби боротьби з ними (в тексті та в розрахунках).
При написанні розділу “Охорона праці” застосовується форма викладу, яка використовується в проектній документації, з використанням зворотів у безособовій формі: “Розглянемо питання…”, “Належить передбачити…”, “Нами здійснена спроба…”, “Скориставшись методом…”, “Співставимо отримані результати з…”,“Передбачено проектом…”, “Прийнято…”, “Спроектовано…” і т. д.
В розділі “Охорона праці” дипломної роботи (проекту) використовуються слова та словосполучення, які позначають:
a) імперативи (повинно, потрібно, необхідно, обов’язково тощо);
b) імовірні вимоги (як правило, можливо, мабуть, імовірно тощо);
c) ступінь припустимості повідомлення (треба гадати, як видно, очевидно, цілком очевидно, певно, має бути тощо);
d) ступінь вірогідності повідомлення (дійсно, насправді, зрозуміло тощо);
e) ступінь новизни дослідження (вперше отримано, дістало подальший розвиток, удосконалено, розроблено метод, доведена залежність, досліджена поведінка, побудована модель, обґрунтовано положення, створена концепція тощо);
f) результат чи висновок: отже, отож, значить, як висновок, на закінчення, підсумовуючи, таким чином тощо.
Належить зазначити, що порядкові числівники скорочено пишуться однією останньою літерою тоді, коли вони закінчуються на приголосний звук або на голосний звук (окрім “о” та “у”), наприклад 20 – й, 40 –х, 18 –ь, 3 – я, 28 – а, 7 – е тощо. Тимчасом, коли числівники закінчуються на приголосну та голосну “о” чи “у” то пишуться дві останні літери, наприклад 10 – го, 7 – му.
Студенти часто помиляються при виконанні перерахувань (переліків). Якщо перерахування складаються з окремих слів, то воно виконується в одному рядку. Наприклад: Турбіни розділяються на три види: 1) активні, 2) реактивні і 3) комбіновані. В супротивному випадку перерахування виконується на різних рядках і повинно мати неоднакові форми оформлення.
Перерахування складається з розгорнутих фраз, які за смислом і об’єктом розгляду (дослідження) пов’язані між собою. Наприклад: асинхронний електродвигун складається з:
1) статора з трифазною обмоткою;
2) явнополюсного чи неявнополюсного ротора.
Перерахування складається з розгорнутих фраз, які за смислом і об’єктом розгляду (дослідження) не пов’язані між собою. Наприклад: Існують такі класи електродвигунів:
1. Асинхронні електродвигуни.
2. Синхронні електродвигуни.
Перелік використаних літературних джерел необхідно будувати в алфавітному порядку з дотриманням нового стандарту на бібліографію. Пряме цитування починається та закінчується лапками з посиланням на джерело, тобто так: [28, с. 65].
Непряме цитування (виклад думок інших авторів своїми словами, переказ) здійснюється без лапок з відповідним посиланням на джерело, наприклад: у праці [43]; у працях [4 – 9].
Після виділення курсивом у цитованому автором дипломної роботи застереження чи значення важливого слова (словосполучення) робиться посилання в дужках, з виділенням ініціалів імені та прізвища студента (наприклад, Віктора Сидоренка). Наприклад: “В основі нормування виробничого освітлення покладена залежність необхідного рівня освітлення від зорової напруги (розряду зорової роботи), яка, в першу чергу, визначається розміром об’єкта розпізнання, контрастом між об’єктом і фоном, характеристикою фона”[5, с. 190] (курсив наш. – В.С.).
Студент-дипломник подає консультанту розділ “Охорона праці” для перевірки в чорновому вигляді. Чернетка повинна бути виконана акуратно, розбірливо та зброшуровано. У день повторної консультації дипломник отримує перевірену чернетку з рецензією та необхідні додаткові пояснення з боку консультанта. Консультант з охорони праці також переглядає розрахунково-пояснювальну записку в цілому та креслення й розрахунки по конструктивній та технологічній частинах проекту на предмет наявності належної розробки питань охорони праці. Після усунення відзначених недоліків у назначений деканатом строк студент-дипломник повинен пред’явити чистовий варіант розділу “Охорона праці” разом з чернеткою, яка залишається на кафедрі “Охорона праці й аерологія”.
Широке використання мережі Інтернет, on line і дистанційного навчання дало можливість замінити безпосереднє спілкування викладача і студента на діалог (обмін інформацією) і комунікацію за допомогою інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ). Зокрема, це використання студентом електронних видань навчального призначення з охорони праці [2], електронної почти, скайпу, соціальних мереж. За допомогою вказаних засобів й ІКТ викладач “керує” проектною діяльністю студентів, а саме видає проектне завдання, консультує, безпосередньо спілкується в реальному часі за допомогою skype, перевіряє 4-й розділ машинного рукопису дипломної роботи, дає згоду на оформлення чистового варіанту роботи.
Сучасні інформаційні технології суттєво економлять час і папір як викладача, так і студентів. Це означає, що ефективність ІКТ значно вища, ніж традиційних технологій навчання.
Консультант з охорони праці має право не підписувати титульний аркуш пояснювальної записки дипломної роботи, а також креслення й розрахунки, якщо питання охорони праці висвітлені незадовільно. Без підпису консультанта з охорони праці дипломна робота не може бути подана до захисту в державній екзаменаційній комісії університету.
При захисті дипломної роботи в діяльності засідання державної екзаменаційної комісії приймають участь викладачі-консультанти з охорони праці з правом ухвального голосу.
Загальні зауваження з розрахунку освітлення
Проектування системи освітлення передбачає використання певних методів розрахунку робочого освітлення. Основними завданнями світлотехнічних розрахунків є:
- визначення необхідної площі світлових прорізів (при природному освітленні);
- визначення необхідної кількості світильників електричної освітлювальної установки (при штучному освітленні).
У випадку розрахунку природного освітлення використовується метод А.М.Данилюка. Основним завданням світлотехнічного розрахунку є визначення необхідної площі світлових прорізів (при бічному освітленні) або площі світлових ліхтарів (при верхньому освітленні).
Вказаний метод докладно висвітлено в Додатку Л державних норм освітлення ДБН В.2.5-28-2006 [1]. Розрахунок потребує значної кількості табличних даних і графіків. Тому метод А.М.Данилюка відноситься до класу графоаналітичних.
Метод А.М.Данилюка використовує поняття коефіцієнт природної освітленості (КПО)– відношення природної освітленості Eв , яка створюється в деякій точці заданої горизонтальної площини всередині приміщення світлом неба (безпосереднім або після відбивання), до одночасного значення зовнішньої горизонтальної освітленості Eзов на такій самій площині, яка створюється світлом повністю відкритого небосхилу:
е = (Евн / Езов ) ×100 % (1)
Рекомендуємо студентам ознайомитися з методом А.М.Данилюка [1]. Ми наведемо лише основні етапи розрахунку природного освітлення:
1. Попередній розрахунок площі світлових прорізів.
2. Розрахунок КПО при боковому освітленні, при верхньому освітленні та при верхньому і боковому освітленні.
3. Розрахунок середнього значення КПО при верхньому або верхньому і боковому освітленні.
4. Визначення геометричного коефіцієнта природної освітленості за допомогою графіків А.М. Данилюка.
5. Визначення коефіцієнта природної освітленості, який враховує світло, відбите від протилежного будинку при боковому освітленні.
6. Визначення геометричного коефіцієнта природної освітленості в будь-якій точці приміщення при верхньому освітленні.
7. Оформлення отриманих результатів та порівняння з нормативними даними.
Необхідно зазначити, що розрахунок штучного освітлення здійснюється у двох випадках, коли:
1) необхідно дослідити існуючу освітлювальну установку;
2) необхідно спроектувати нову освітлювальну установку для даного виду робіт.
У першому випадку вимірюють люксметром дійсну (фактичну) освітленість наявної освітлювальної установки [3]. Розраховують освітленість, яку повинна створити освітлювальна установка. Далі порівнюють дійсну освітленість з нормованою.
У другому випадку здійснюють вибір системи освітлення, тип джерела світла. Потім визначають нормовану освітленість і розраховують кількість світильників або/і ламп, які забезпечують нормовану освітленість.
Найбільшого поширення набули чотири методи розрахункуштучного освітлення:
1) метод питомої потужності;
2) графічний метод;
3) метод коефіцієнта використання світлового потоку;
4) точковий метод.
Основним завданням світлотехнічного розрахунків за вказаними методами є обчислення необхідної кількості світильників електричної освітлювальної установки. Нижче коротко розглянуті основні методи розрахунку штучного освітлення.