Разработка устройства для измерения освещенности и коэффициента пульсации светового потока

Коэффициент отражения характеризует  способность отражать падающий на него световой поток. Он определяется как  отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_отр. к падающему на него потоку Ф_пад.

К основным качественным показателям  освещения относятся коэффициент  пульсации, показатель ослепленности  и дискомфорта, спектральный состав света.

Для оценки условий зрительной работы существуют такие характеристики, как фон, контраст объекта с фоном.

При освещении производственных помещений  используют естественное освещение, создаваемое  светом неба, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях, искусственное, осуществляемое электрическими лампами и совмещенное, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Естественное освещение помещения  через световые проемы в наружных стенах называется боковым, а освещение  помещения через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания называется верхним. Сочетание верхнего и бокового естественного освещения называется комбинированным естественным освещением.

Систему естественного освещения  выбирают с учетом следующих факторов:

• назначения и принятого архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения зданий;
• требований к естественному освещению помещений, вытекающих из особенностей технологической и зрительной работы;
• климатических и светоклиматических особенностей места строительства здании;
• экономичности естественного освещения.

В зависимости от географической широты, времени года, часа дня и состояния  погоды уровень естественного освещения  может резко изменяться за очень  короткий промежуток времени в довольно широких пределах. Поэтому основной величиной для расчета и нормирования естественного освещения внутри помещений принят коэффициент естественной освещенности (КЕО). Он представляет собой отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба, к значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода; выражается в процентах.

По конструктивному исполнению искусственное освещение может  быть двух систем - общее и комбинированное. В системе общего освещения светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение). В системе комбинированного освещения к общему освещению добавляется местное, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение одного местного освещения не допускается.

• 11.3 Нормы освещенности.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на следующие виды: рабочее, безопасности, эвакуационное, охранное и дежурное.

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

Освещение безопасности - освещение, устраиваемое для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Этот вид освещения должен создавать на рабочих поверхностях в производственных помещениях и  на территориях предприятий, требующих обслуживания при отключении рабочего освещения, наименьшую освещенность в размере 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения от общего освещения, но не менее 2лк внутри здания и не менее 1лк для территорий предприятий.

Эвакуационное освещение следует предусматривать для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения в местах, опасных для прохода людей. Оно должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц: в помещениях - 0,5 лк, а на открытых территориях- 0,2 лк.

Освещение безопасности и эвакуационное  освещение называют аварийным освещением. Выходные двери общественных помещений  общественного назначения, в которых  могут находиться более 100 человек, а также выходы из производственных помещений без естественного света, где могут находиться одновременно более 50 человек или имеющих площадь более 150 м2, должны быть отмечены указателями. Указатели выходов могут быть световыми и не световыми, при условии, что обозначение выхода освещается светильниками аварийного освещения.

Осветительные приборы аварийного освещения допускается предусматривать  горящими, включаемыми одновременно с основными осветительными приборами  нормального освещения и не горящими, автоматически включаемыми при прекращении питания нормального освещения.

Охранное освещение 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.

Дежурное освещение предусматривается  для нерабочего времени. Область  его применения, величины освещенности, равномерность и требования к  качеству не нормируются.

Основная задача освещения на производстве - создание наилучших условий для  видения. Эту задачу можно решить только осветительной системой, отвечающим определенным требованиям.

• 11.4 Гигиеническая характеристика естественного и искусственного освещения. 

Освещенность на рабочем месте  должна соответствовать характеру  зрительной работы, который определяется следующими параметрами:

• наименьшим размером объекта различения (рассматриваемого предмета, отдельной его части или дефекта);
• характеристикой фона (поверхности, прилегающей непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается); фон считается светлым - при коэффициенте отражения поверхности более 0,4, средним - при коэффициенте отражения поверхности от 0,2 до 0,4, темным - при при коэффициенте отражения поверхности менее 0,2.
• контрастом объекта различения с фоном К , который равен отношению абсолютной величины разности между яркостью объекта Lо и фона Lф к яркости фона K = |Lо - Lф|/ Lф; контраст считается большим - при К более 0,5(объект и фон резко отличаются по яркости), средним - при К от 0,2 до 0,5, (объект и фон заметно отличаются по яркости), малым - при К менее 0,2(объект и фон мало отличаются по яркости).

Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости  на рабочей поверхности, а также в окружающем пространстве. Если в поле зрения находятся поверхности, значительно отличающиеся между собой по яркости, то при переводе взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность глаз вынужден переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения.

На рабочем месте должны отсутствовать  резкие тени. Наличие резких теней  создает неравномерное распределение  поверхностей с различной яркостью в поле зрения, искажает размеры  и формы объектов различения, в  результате повышается утомляемость, снижается призводительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам.

В поле зрения должна отсутствовать  прямая и отраженная блескость. Блескость - повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т.е. ухудшение видимости объектов.

Прямая блескость связана с  источниками света, отраженная возникает  на поверхности с большим коэффициентом  отражения или отражением по направлению  глаза.

Критерием оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установки, является показатель ослепленности Р_о, значение которого определяется по формуле

Р_о = (S - 1) ·1000,

где S - коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей  яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.

Слепящее действие зависит не только от блескостти поверхности, направленной к глазу, но и от контракта различения с фоном (К), который определяется отношением абсолютной разности между  яркостью объекта и фона к яркости  фона: чем он меньше, тем больше ослепленпость.

Контраст объекта различения с  фоном (К) считается:

большим—при К>0,5;

средним—при К=0,2—0,5;

малым — при К<0,2.

Чтобы избежать слепящего действия света, необходимо подвешивать лампы  на определенной высоте, которую выбирают в зависимости от мощности лампы и защитного угла (угла падения света на рабочее место) с учетом отражающих поверхностей. Для повышения видимости целесообразно увеличить контраст различаемых объектов, что более эффективно и экономично в сравнении с увеличением освещенности рабочей поверхности. При повышении контраста следует учитывать цветность и коэффициенты отражения объектов и фона.

фоном считается поверхность, прилегающая  непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается, фон  характеризуется способностью отражать световой поток и считается светлым при коэффициенте отражения поверхности r>0,4, средним при ρ=0,2—0,4 и темным при ρ<0,2.

Для повышения равномерности распределения  яркостей в поле зрения потолки, и  стены рекомендуется окрашивать в светлые тона: салатовый, светло-желтый, кремовый, светло-зеленый или бирюзовый.

Производственное оборудование рекомендуется  окрашивать в светло-зеленые тона, движущиеся части—светло-желтые, а  открытые механизмы в ярко-красный  цвет.

Критерием оценки дискомфортной блесткости, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения, является показатель дискомфорта.

Величина освещенности должна быть постоянной во времени, чтобы не возникало  утомления глаз за счет переадаптации. Характеристикой относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока источников света является коэффициент пульсации освещенности К_п.

К_п (%) = 100· (Е_max - E_min)/2Е_ср,

где Е_max,E_min и Е_ср - максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания.

Для правильной цветопередачи следует  выбирать необходимый спектральный состав света. Правильную цветопередачу  обеспечивают естественное освещение  и искусственные источники света  со спектральной характеристикой, близкой к солнечной.

Требования к освещению помещений  устанавливает СниП 23-05-95 Естественное и искусственное освещение. Для  помещений промышленных предприятий  установлены нормы на КЕО, освещенность, допустимые сочетания показателей  ослепленности и коэффициента пульсации. Значения этих норм определяются разрядом и подразрядом зрительной работы. Всего предусмотрено восемь разрядов - от I; где наименьший размер объекта различения составляет менее 0,15мм, до VI, где он превышает 5 мм; VII разряд установлен для работ со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах, VIII - для общего наблюдение за ходом производственного процесса. При расстояниях от объекта различения до глаза работающего более 0,5 м разряд работ устанавливается в зависимости от углового размера объекта различения, определяемого отношением минимального размера объекта различения к расстоянию от этого объекта до глаз работающего. Подразряд зрительной работы зависит от характеристики фона и контраста объекта различения с фоном.

Для помещений жилых, общественных административно-бытовых зданий установлены нормы на КЕО, освещенность, показатель дискомфорта и коэффициент пульсации освещенности. В случаях специальных архитектурно-художественных требований регламентируется также цилиндрическая освещенность. Цилиндрическая освещенность характеризует насыщенность помещения светом. Она рассчитывается инженерным методом.

Выбор этих норм зависит от разряда  и подразряда зрительной работы. Для  таких помещений предусмотрено 5 разрядов зрительной работы - от А - до Д.

Зрительная работа относится к  одному из первых трех разрядов (в зависимости  от наименьшего размера объекта  различения), если она заключается  в различении объектов при фиксированной  и нефиксированной линии зрения. Подразряд зрительной работы при этом определяется относительной продолжительностью зрительной работы при направлении зрения на рабочую поверхность (%).

Зрительная работа относится к  разрядам Г и Д, если она заключается  в обзоре окружающего пространства при очень кратковременном, эпизодическом различении объектов. Разряд Г устанавливается при высокой насыщенности помещения светом, а разряд Д - при нормальной насыщенности.

Нормы естественного освещения  зависят от светового климата, в  котором расположен административный район. Требуемое значение КЕО определяется по формуле

КЕО = e_н·m_N,

где N - номер группы обеспеченности естественным светом, который зависит от выполнения световых проемов и их ориентации по сторонам горизонта;

e_н - значение КЕО, указанное в таблицах СниП 23-05-95;