Рациональное освещение помещений и рабочих мест – один из важнейших элементов благоприятных условий труда. При правильном освещении повышается производительность труда, улучшаются условия безопасности, снижается утомляемость. При недостаточном освещении рабочий плохо видит окружающие предметы и плохо ориентируется в производственной обстановке. Успешное выполнение рабочих операций требует от него дополнительных усилий и большого зрительного напряжения. Неправильное и недостаточное освещение может привести к созданию опасных ситуаций.
Стремительно растущая урбанизация изменяет интенсивность и спектральный состав важнейшего фактора среды обитания человека – солнечной радиации у поверхности земли вследствие загрязнения атмосферного воздуха, снижения его прозрачности и существенного затенение территорий плотной многоэтажной застройкой. Ограниченная прозрачность остекления светопроемов, их затеняемость, а зачастую и несоответствие их размеров площади и глубине помещений, вызывают повышенный дефицит естественного света в помещениях. Недостаток естественного света восполняется искусственным освещением [1].
Следовательно, расчет искусственного освещения влияет на:
– работоспособность и утомляемость сотрудников, а значит, на производительность труда;
– условия труда;
– качество выполняемых работ;
– психологическое состояние человека;
– безопасность жизнедеятельности;
– энергозатраты;
– подбор оборудования для осветительной установки.
Ряд единиц, необходимых для расчета искусственного освещения, вытекает из задач данного мероприятия. Эти единицы нормированы, и поддержание их обеспечивает оптимальное распределение световой энергии, а значит, позволяет выполнить поставленные задачи. Основные параметры, которые учитываются при расчете искусственного освещения таковы:
1. Световой поток. Данная величина, измеряемая в люменах (лм) существенна для расчета искусственного освещения, поскольку характеризует мощность лучистой энергии в 1 Вт.
2. Освещенность. Эта характеристика, измеряемая в люксах (лк), важна для расчета искусственного освещения, поскольку определяет отношение светового потока к площади освещаемой поверхности.
3. Сила света измеряется в канделах (кд) и учитывается при расчете искусственного освещения потому, что характеризует плотность светового потока.
4. Светимость важна для расчета искусственного освещения в силу того, что определяет отношения светового потока к источнику освещения. Принятая единица измерения – лм/м2.
5. Яркость. Эта величина принципиальна для расчета искусственного освещения потому, что определяет отношение силы света к освещаемой поверхности.
Работа, выполняемая с использованием вычислительной техники, имеют следующие недостатки:
– вероятность появления прямой блесткости;
– ухудшенная контрастность между изображением и фоном;
– отражение экрана.
В связи с тем, что естественное освещение слабое, на рабочем месте должно применяться также искусственное освещение.
Для расчета искусственного освещения специалисты прибегают к различным методам.
Для примера сравним два метода расчета: математический и с применением систем автоматизированного проектирования.
Математический расчет освещения научно-исследовательской лаборатории.
Размещение светильников определяется следующими размерами:
Н = 4 м. – высота помещения
hc = 0,25 м. – расстояние светильников от перекрытия
hп = H – hc = 4 – 0,25 = 3,75 м. – высота светильников над полом
hp = высота расчетной поверхности = 0,75 м (для помещений, связанных с работой ПЭВМ)
h = hп – hp = 2,75 – 0,75 = 2 м – расчетная высота.
Светильник типа ДРЛ (4х18 Вт). Длина 0,6 м, ширина 0,6 м, высота 0,11 м.
L – расстояние между соседними светильниками (рядами люминесцентных светильников), Lа (по длине помещения) = 1,2 м, Lв (по ширине помещения) = 1,2 м.
l – расстояние от крайних светильников или рядов светильников до стены, l = 0,3 – 0,5L.
lа = 0,5La, lв = 0,3Lв
la= 0,6 м., lв = 0,36 м.
Светильники с люминесцентными лампами в помещениях для работы рекомендуют устанавливать рядами.
Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затемняющих предметов. Потребный поток ламп в каждом светильнике:
где Е – заданная минимальная освещенность равна 500 лк., т.к. разряд зрительных работ = 3
r – коэффициент запаса = 1,3 (для помещений, связанных с работой ПЭВМ)
S – освещаемая площадь = 45,36 м2.
z – характеризует неравномерное освещение, z = Еср / Еmin
- зависит от отношения l = L/h , la = La/h = 0,6, lв = Lв/h = 1,5. Т.к.
l превышают допустимых значений, то z=1,1 (для люминесцентных ламп).
N – число светильников, намечаемое для расчета. Первоначально намечается число рядов n, которое подставляется вместо N. Тогда F – поток ламп одного ряда.
где F1 – поток ламп в каждом светильнике.
h – коэффициент использования. Для его нахождения выбирают индекс помещения i и предположительно оцениваются коэффициенты отражения поверхностей помещения rпот. (потолка) = 70 %, rст. (стены) = 50 %, rп. (пола) = 30 %.
Расчеты показали, что рационально использовать 12 светильников, расположив их: 4 светильника в длину и 3 светильника в ширину. Светильники вмещаются в ряд, так как длина ряда 8,4 м., ширина – 5,4 м. Применяем светильники с лампами 4х18 Вт в количестве 12 шт. получим освещенность помещения:
Схема расположения светильников представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема расположения светильников
Так же, провести расчет освещенности становится возможным с помощью применения различных программных продуктов. Для расчетов освещения применяется программный продукт DIALux , разработанный DIAL GmbH (Deutche Institut fur Angewandte Lichttechnik) – Немецким Институтом Прикладной светотехники.
DIALux одна из самых эффективных программ для расчета освещения на рынке программного обеспечения. Она учитывает все современные требования к дизайну и расчету освещения. Этот комплекс поддерживает международные и национальные стандарты европейских стран.
Процесс проектирования освещения состоит из следующих этапов [3]:
-
Задание геометрических размеров расчетного помещения;
-
Выбор и расположение оборудования в помещении;
-
Задание для пола, стен и потолка коэффициента отражения;
-
Подбор и расположение светильников;
-
Автоматизированный расчет;
-
Вывод результатов.
Модель помещение лаборатории, созданная в программе DIALux и
распределение освещенности приведены на рис. 2 и рис.3 соответственно.
Рисунок 2 – Модель лаборатории
Рисунок 3 – Распределение освещенности
Проведенные исследования показали, что для расчета освещенности существует несколько подходов. При выборе их необходимо исходить из возможности более точного подхода к расчету.
Моделирование помогает проектировщикам понять, какие компромиссы и решения в области проекта они должны сделать для оптимизации своей продукции. Моделирование значительно сокращает затраты на разработку продукта.
По итогам моделирования получен готовый проект освещения лаборатории. Математические расчеты и расчеты в программном комплексе DIALuxсовпадают. Из рис.2 и рис.3 видно, что лаборатория удовлетворяет условиям минимальной освещенности в 500 лк [4].
С целью повышения точности проектно-сметной документации и совершенствования расчетов освещения можно проводить расчеты в программных комплексах, специально предназначенных для этих целей.
Библиографический список
- Русскоязычный сайт – URL: http://www.coolreferat.com (дата обращения: 10.03.2014)
- Руководство пользователя DIALux 4.11. Стандартное программное обеспечение для расчета расположения освещения – Люденшайд, Германия: Корпорация «DIAL GmbH» 2006 – 242 с.
- Лаборатория САПР КС. http://www.sapr-ks.usurt.ru (дата обращения 1.11.2012).
- Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» – Москва: Минюст РФ 2003 – 118 с.