Производственное освещение

30. К основным количественным характеристикам освещения относятся:

- световой поток F, составляющий часть лучистого потока, воспринимаемый человеком как свет (измеряется в люменах [лм]);

- сила света I=dF/dΩ как плотность светового потока в пределах телесного единичного угла Ω (измеряется в канделах [кд]);

- освещённость E=dF/dS как отношение светового потока, падающего на элемент поверхности dS (измеряется в [лк]);

- коэффициент отражения ρ=F_отр/F_пад как отношение отраженного светового потока к падающему (при значениях ρ>0,4 фон считается светлым, при 0,2< ρ<0.4 – средним и при ρ<0.2 –тёмным);

- яркость L=dI/dS·cosφ как поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению (измеряется в [кд/м²]);

- контраст объекта с фоном K=(L_ф-L_о)/ L_ф, где L_о и L_ф - яркость объекта и фона соответственно (при K>0.5 контраст считается большим, при 0,2<K<0.4 - средним и при K<0.2 – малым; при K=0 объект и фон могут быть различимы только по цвету).

31.Основные качественные характеристики освещения - это:

- коэффициент пульсации светового потока K=[(E_max – E_min)/2]·100 %;

- спектральный состав;

- видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещённости, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется как V=К/К_пор, где К_пор – пороговый или наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым на этом фоне;

- показатель ослеплённости P_o=1000(V₁/V₂ – 1), где V₁ и V₂ - видимость объекта различения соответственно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения. Экранирование источников света осуществляется с помощью щитков, козырьков и т.п.

32. Глаз человека имеет наибольшую чувствительность к излучению с длиной волны 540 - 550 нм

(желто-зеленый цвет).

33. К области инфракрасного (ИК) излучения относится диапазон длин волн от 770 до 340000 нм.

34. К области ультрафиолетового (УФ) излучения относится диапазон длин волн от 10 до 380 нм.

35. Яркость поверхности определяется как L=dI/dS·cosφ. Подставляя исход­ные данные и учитывая, что cos60°=0,5, получаем L=0,25/(0, 5·10^-4 · 0,5) =10000[кд/м²].

36. Коэффициецт отражения находится как ρ = F_отр/F_пад, а освещенность E=F_пад /S, откуда для наших исходных данных получаем следующие значения ρ = 150/600=0,25 и E=600/4=150 [лк].

37. Пользуясь приведенными в предыдущей задаче соотношениями, получаем F_пад=F_отр/ρ= 300/0,6 = 500 [лм] и Е = 500/10 = 50 [лк].

38. Падающий на стену световой поток F_пад =ES =200·5=1000 [лм], поэтому отраженный световой поток F_отр, = F_пад∙ ρ = 1000·0,8 = 800 [лм].

39. Контраст находится как K≥ │ L _ф – Lo│/L _ф, откуда Lo =200±200·0,4. Следовательно, получаем два значения, при которых будет выполняться условие K≥0,4:L_о≤1 20кд/м²и L_о ≥280 кд/м².

40. Аналогично предыдущей задаче, подставляя соответствующие значения яркостей, получаем К=|400-100|/400=0,75.

41.Среднее значение освещенности на рабочей поверхности E_ср= (E_max+E_min) /2=(850+150)/2=500[лк], а коэффициент пульсаций светового потока К_п=((Е_maxЕ_min)/2Е_ср)×100 % =((850-150)/2∙500)∙100=70 [%].

42. Воспользовавшись формулой, приведенной в предыдущем ответе получаем E=E_ср(1± K_п/100 ). Откуда E_max=500(l+20/100)=600 [лк]и E_min =500(1-20/100)=400 [лк].

43. Перераспределение светового потока связано с потерями внутри светильника, что учитывается его коэффициентом полезного действия η=F_свет/ F_ucm, где F_ucm и F_свет - световой поток источника и светильника соответственно.

44. Расчёт осветительных установок методом светового потока ведётся по формуле:

F=(100 E_нSZK)/Nη, где F – световой поток одной лампы, установленной в светильнике; E_н – требуемое значение освещённости на рабочей поверхности от источников общего света; S – площадь помещения; Z – коэффициент неравномерности освещённости (Z=E_ср/E_min); K – коэффициент запаса на загрязнение и старения светильников и ламп; N – число ламп во всех светильниках; η - коэффициент использования светового потока (учитывает КПД светильника, отражение от стен и потолка, соотношение между высотой подвеса светильников и площадью помещения). По найденному значению светового потока подбирается лампа. Если ламп с требуемым световым потоком нет или они не могут быть установлены в выбранном светильнике, то необходимо либо изменить тип светильников, либо их установку и высоту подвеса. Расчёт осветительных установок считается удовлетворительным, если расчётное значение освещённости отличается от требуемого не более чем на 10-20%.

При расчёте точечным методом значение освещённости в расчётной точке находят суммированием освещённостей, создаваемых в этой точке каждым из источников света E=∑E_i, где E_i=I_i×cosα/Hφ; I_i – сила света i-го источника в направлении на расчётную точку для данного типа светильника при установке в нём лампы со световым потоком F=1000 лм; H – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью; α – угол между направлением на расчётную точку и нормалью к рабочей поверхности; φ – коэффициент перехода на наклонную или вертикальную поверхность. Если полученное значение освещённости в расчётной точке не соответствует требуемому, то пропорционально требуемой освещённости увеличивают или уменьшают значение F и по полученному значению светового потока подбирают соответствующую лампу. Если лампа найденной мощности не может быть установлена в светильнике, то необходимо либо изменить тип светильника, либо их расстановку и высоту подвеса.

Для ориентировочной оценки мощности P, потребляемой светильной установкой, может быть использована зависимость: P=ES/µη, где E – требуемая освещённость рабочей поверхности, S – площадь помещения, µ – светоотдача используемых источников света, η – КПД светильника.

45. При эксплуатации более экономична система комбинированного освещения, так как в этом случае требуются меньшие затраты электроэнергии на создание необходимой освещенности на рабочей поверхности.

46. В системе комбинированного освещения на долю общего должно приходиться не менее 10% освещенности на рабочей поверхности, то есть не менее 120 лк. Однако при использовании люминесцентных источников света лампы общего света должны создавать освещенность не менее 150 лк. Следовательно, именно такую освещенность и должно создавать общее освещение в данном случае.

47. В системе комбинированного освещения на долю общего должно приходиться не менее 10% освещенности на рабочей поверхности, то есть не менее 120 лк. Однако при использовании ламп накаливания лампы общего света должны создавать освещенность не более 100 лк. Следовательно, именно такую освещенность и должно создавать общее освещение в данном случае.

48. В помещениях с односторонним боковым освещением значение коэффициента естественной освещенности определяется как KEO=(E_min/ E_нар)·100 [%], где E_min - значение освещенности рабочей поверхности в точке, расположенной на расстоянии 1 м от противоположной оконному проему стены, a E_нар - освещенность, создаваема незатененным небосводом в тот же момент времени. Поскольку в дан­ном случае E_min =200 лк, a E_нар =10000 лк, то KЕ0=(200/10000)∙100=2 %.

49 Коэффициент естественной освещенности KEO=(E_вн/E_нар)· 100 %, откуда получаем:

КЕО = ( 100/8000)∙100 = 1,25 %.

50. А эта задача - ловушка для тех, кто правильно решил предыдущую. Поскольку освещенность на улице меньше 5000 лк, то необходимо использовать искусственное освещение, и, следовательно, в таких ус­ловиях незачем определять значение КЕО, хотя для любознательных сообщим КЕО = (100/3000)∙100 = 3,33 %.

51. Участок разлива ацетона в мелкую тару является пожаровзрывоопасным производством, относящимся к классу B-I, так как пары легковоспламеняющейся жидкости постоянно находятся в воздухе при выполнении операций технологического процесса. Следователь­но, в данном помещении можно использовать только светильники во взрывозащищенном исполнении, а именно типа ВЗГ-200 с лампами накаливания.

52. Задача аналогична предыдущей. Малярный цех по характеристикам взрывопожароопасности также относится к классу B-I. Следователь­но, в данном помещении можно использовать только светильники во взрывозащищенном исполнении, а именно типа ВЗГ-200 с лампами накаливания.

53. Потребляемую мощность можно найти с помощью ориентировочно­го метода расчета как N = ES/μη, где Е - требуемая освещенность ра­бочей поверхности, S - площадь цеха, μ - светоотдача используемых ламп, η - к.п.д. осветительной установки. Откуда N= 450·100/15 = 3000 [Вт], если считать, что к.п.д. осветительной ус­тановки 100%. Обычно η = 75%, откуда

N = 3000/0,75 = 4000 [Вт].

54. Задача решается аналогично предыдущей. В этом случае N=500·100/50=1000 [Вт], или 1,33 кВт с учетом к.п.д.

55. Потребляемую мощность можно найти аналогично задаче №53 с по­мощью ориентировочного метода расчета как N=ES/μη, где Е - тре­буемая освещенность рабочей поверхности, S -площадь цеха, μ - све­тоотдача используемых ламп, η - к.п.д. осветительной установки. В данном случае светоотдачу необходимо найти самостоятельно как отношение светового потока лампы F к ее мощности N, то есть μ=F/W,=1600/40= =40 [лм/Вт], что, кстати, приходится делать доволь­но часто, так как в паспортах на лампы эта величина указывается да­леко не всегда. Откуда N= 200·100/40 = 500 [Вт], если считать, что к.п.д. осветительной установки 100%. Обычно η=75%, откуда N = 500/0,75 = 667 [Вт].

56. Освещенность некоторой точки горизонтальной поверхности, создаваемая несколькими светильниками может быть представлена как E_s=∑E_i,, где E_i=I_i cos³α/H² - освещенность, создаваемая i-м светильником, I_i - сила света, испускаемого светильником под углом α относительно нормали к поверхности и Н - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью. В нашем случае H=2,8 - 0,8=2 м, где 0,8 - высота рабочей поверхности от уровня пола. Откуда, учитывая, что светильники одинаковы и cos 60° = 0,5, получаем:

E_s=2· 800· 0,125/4=50 [лк].

57. При искусственном освещении требуемая освещенность рабочей поверхности зависит от размера объекта различения, определяющего разряд работ, контраста объекта с фоном и характеристики фона (светлый или темный), определяющего подразряд работ, а также от типа источников света (лампы накаливания или люминесцентные) системы освещения (общее или комбинированное).

58. При естественном освещении требуемая освещенность рабочей поверхности, задаваемая с помощью коэффициента естественной освещенности, зависит от размера объекта различения, определяющего разряд работ, а также от системы освещения (одностороннее или двухстороннее боковое, верхнее или комбинированное).