Освітлення виробничих приміщень

Виходячи з особливостей роботи зорового апарату, до освітлення виробничих приміщень висуваються такі вимоги:

- освітлення повинно створити достатню освітленість робочих поверхонь, щоб, залежно від коефіцієнту її відбиття, складалася достатня яскравість для розрізнення;

- освітленість робочих поверхонь повинна бути достатньо рівномірною;

- повинен бути достатній для розрізнення деталей контраст поверхонь, що освітлюються;

- не повинно бути засліплюючої дії як від джерел освітлення, так і від робочої поверхні;

- освітлення повинно забезпечувати безпеку праці.

В даному підрозділі на основі характеристики зорових робіт ступеня точності виробничих процесів необхідно обрати потрібний вид як природного (бокове, верхнє) так і штучного освітлення.

Розрахунок природного освітленняполягає у визначенні сумарної площі світлових прорізів, потрібної для забезпечення нормованого значення КПО на робочих місцях. Норми природного освітлення промислових будівель, які зведені до нормування КПО, надані в

ДБН В.2.5-28 - 2006. Ці норми та правила встановлюють нормовану величину КПО в залежності від точності робіт, виду освітлення та географічного розташування виробництва. В таблиці 2 наведені значення КПО для будівель, розташованих в 4-му поясі світлового клімату, куди відноситься територія України і, зокрема, Сумська область.

Таблиця 2 – Нормовані значення КПО для виробничих процесів (4 пояс світл. клімату)

Характеристика зорової роботи	Розмір об’єкта розрізнення	Розряд зорової роботи	КПО, %
Верхнє та комбіноване освітлення	Бічне освітлення
Найвищої точності	Менше 0,15	I		3,2
Дуже високої точності	0,15 – 0,3	II	6,3	2,3
Високої точності	0,3 – 0,5	III	4,5	1,8
Середньої точності	0,5 – 1,0	IV	3,6	1,4
Малої точності	1 – 5	V	2,7	0,9
Груба (дуже малої точності)	Більше 5	VI	1,8	0,5
Робота з матеріалами, що світяться та у гарячих цехах	Більше 0,5	VII	2,7	0,9
Загальне спостереження за ходом виробничого процесу: постійне   періодичне при постійному перебуванні   теж саме при періодичному		VIII	0,9     0,6     0,5	0,3     0,2     0,1

Розрахунок площі світлових прорізів при бічному освітленні ведуть за формулою:

S_в = (м²) (6)

- при верхньому:

S_л = (м²) (7)

де S_в та S_л - площа світлових прорізів відповідно при бічному (вікна) та верхньому (ліхтарі)

освітленні;

КПО - нормоване значення КПО, % (приймається за табл. 2);

К_{з -} коефіцієнт запасу; К_з = 1,2 – 2,0 в залежності від особливостей виробництва;

h_в - світлова характеристика вікон; визначається за табл. 3

h_л - світлова характеристика ліхтаря; h_л= 3,0 – 5,0;

S_пр - площа приміщення;

К_буд - коефіцієнт затінення вікон будівлями, що стоять напроти; К_буд = 1,0 – 1,5;

- загальний коефіцієнт світло пропускання

(8)

де - коефіцієнт світлопропускання матеріалу ( для одинарного скла – 0,9; подвійного – 0,8;

потрійного – 0,75);

- коефіцієнт, який враховує втрати світла в рамі світло прорізу ( для одинарних дерев’яних

рам вікон і ліхтарів виробничих приміщень – 0,75; сталевих – 0,9);

- коефіцієнт, який враховує втрати світла в несучих конструкціях покриття ( для сталевих

ферм – 0,9; залізобетонних і дерев’яних – 0,8; при бічному освітленні – 1,0);

- коефіцієнт, який враховує втрати світла в сонцезахисних пристроях ( для штор і

жалюзів, які прибираються і регулюються – 1,0; для стаціонарних – 0,65 – 0,75; для

горизонтальних козирків – 0,6 – 0,9);

- коефіцієнт, який враховує втрати світла в захисній сітці, яка встановлена під ліхтарями

( приймається 0,9).

r₁ - коефіцієнт, який враховує підвищення КПО при бічному освітленні за рахунок світла,

відбитого від підстелюючого шару, прилеглого до будівлі; r₁ = 1,5 – 3,0;

r_{2 -} коефіцієнт, який враховує підвищення КПО при верхньому освітленні за рахунок світла, відбитого від поверхнею приміщення; r₂ = 1,1 – 1,4.

Таблиця 3 – Значення світлової характеристики вікон при бічному освітленні

Після того, як визначена площа світлових прорізів, обирають стандартні вікна або ліхтарі в такій кількості, яка гарантовано забезпечить розрахункову світлопропускаючу поверхню. Найбільш поширені стандартні розміри вікон є 1,5 1,7 м та 2,0 2,0 м

В зв’язку з певною складністю розрахунку природного освітлення за вищенаведеною методикою можна скористатися методом приблизного розрахунку, який полягає в наступному:

1) Встановити вид природного освітлення – бічне або верхнє. Бічне освітлення влаштовується через світлові прорізи в зовнішніх стінах(вікна) або через прозорі частини стін, які виконані зі спецскла або пустотілих скляних блоків. Верхнє освітлення влаштовується через світлові прорізи в стелі – світлові ліхтарі. Можливе і комбіноване природне освітлення – і через вікна в стінах і через ліхтарі в покрівлі.

2) За таблицею 2 визначити КПО в залежності від характеристики зорових робіт та розміру об’єкта розрізнення.

3) В залежності від значення КПО за табл. 3а встановити мінімальне співвідношення площі світлових прорізів S_пр до площі підлоги виробничого приміщення S_підл.

Таблиця 3а – Відношення площі світлових прорізів S_пр до площі підлоги S_підл

4) Знаючи площу підлоги виробничого приміщення, визначити загальну площу світлових прорізів.

5) Прийняти розміри світлових прорізів(вікон, ліхтарів) та розрахувати їх потрібну кількість.

Приклад спрощеного розрахунку природного освітлення:Розрахувати систему природного освітлення для робочого місця апаратника, який здійснює загальне спостереження за ходом виробничого процесу у приміщенні, яке має розміри: ширина – 12 м, довжина – 25 м.

Розрахунок:

1) Приймаємо бічне освітлення через вікна в зовнішніх стінах будівлі.

2) За табл.2 визначаємо характеристику зорової роботи та її розряд. Загальне спостереження за ходом виробничого процесу відноситься до VIII розряду зорових робіт. До цього розряду у разі бічного освітлення КПО становить від 0,1 до 0,3 %. Приймаємо КПО = 0,3 %.

3) За табл. 3а приймаємо відношення площі світлових прорізів і площі підлоги 1 : 9.

4) Визначимо загальну площу світлових прорізів, тобто вікон. Площа підлоги становить:

S_підл. = 12 · 25 = 300 м²

Таким чином, загальна площа світлових прорізів повинна бути:

S_пр = 300 /9 = 33,3 м²

5) Для влаштування освітлення приймаємо стандартні вікна розміром 2,0 x 2,0 м, тобто площа одного вікна становить 4,0 м². Кількість потрібних вікон становить:

n = 33,3/4 = 8,3 шт.

таким чином, необхідно передбачити 9 вікон розміром 2,0 x 2,0 м кожне.

Розрахунок штучного освітленнявизначається, перш за все, його видом – загальним або місцевим.

Загальне освітленнязазвичай розраховують по методу коефіцієнта використання світлового потоку (КВСП). Основне розрахункове рівняння цього методу:

n = (шт.) (9)

де n - кількість ламп;

F - сумарний світловий потік всіх ламп, лм;

F_{о -} світловий потік однієї обраної в якості джерела освітлення лампи, лм.

Світловий потік однієї лампи F_o визначається в залежності від обраного типу лампи за світлотехнічними довідниками (табл. 4)

Таблиця 4 - Технічні дані деяких ламп розжарювання та люмінесцентних ламп

Сумарний світловий потік розраховують за формулою:

F = (лм) (10)

де Е_н - нормативна освітленість, лк;

S_пр - площа приміщення, що освітлюється, м²;

К_з - коефіцієнт запасу; К_з = 1,2 – 2,0;

Z - коефіцієнт нерівномірності освітлення; Z = 1,1 – 1,25;

- коефіцієнт використання світлового потоку (КВСП), в абсолютних одиницях.

Норма освітленості Е_н приймається відповідно до ДБН В.2.5-28 - 2006 (табл. 5):

Таблиця 5 - Норми штучного освітлення виробничих приміщень

КВСП визначається за світлотехнічними таблицями залежно від індексу приміщення ( i ) та коефіцієнтів відбиття стін та стелі.

Індекс приміщення розраховується за формулою:

і = (11)

де А і В - довжина та ширина приміщення, м;

h - висота світильника над робочою поверхністю, м.

Розрахувавши індекс приміщення, задаються коефіцієнтами відбиття стін та стелі в залежності від їх виконання та стану. Зазвичай коефіцієнти відбиття стелі приймають 70,50 або 30%, а стін – 50, 30 або 10% (табл. 6).

Таблиця 6 - Орієнтовні значення коефіцієнтів відбиття стелі (Рстелі) та стін (Рстін )

В залежності від особливостей виробничого процесу, категорії приміщення та типу обраної пампи, визначають за каталогом або довідником тип світильника (табл. 7).

Таблиця 7 - Вибір світильників залежно від умов оточуючого середовища

Потім за таблицями визначають КВСП в % (табл. 8 та 9), переводять його в абсолютні одиниці і ставлять в розрахункову формулу для визначення сумарного світлового потоку F (лм).

Після цього розраховують кількість ламп „n” за формулою ( 9 ), округлюючи розраховане значення тільки в більшій бік.

Приклад розрахунку загального штучного освітлення за методом КВСП: Розрахувати систему загального штучного освітлення для виробничого приміщення категорії В, яке має розміри: довжина – 36 м, ширина – 12 м, висота – 6 м. В приміщенні виконуються роботи, які полягають у постійному спостереженні за ходом технологічного процесу.

Рішення: 1 Визначимо необхідну кількість ламп та світильників для забезпечення норми освітлення виробничих приміщень згідно ДБН В.2.5-28 - 2006. В разі постійногоспостереженні заходом технологічного процесу роботи відносяться до VII розряду, під розряду «а» зорових робіт. Норма освітленості для таких робіт повинна становити 75 лк (табл. 5).

2 Площа, яку треба освітити, складає:

36 · 12 = 432 м²

3 Визначимо коефіцієнт запасу, враховуючи особливості виробництва (запиленість, рівень забрудненості поверхонь, в т. ч. світильників). Приймаємо К_з = 1,2.

4 Визначимо коефіцієнт нерівномірності освітлення, який характеризує ступінь рівномірності розташування світильників на стелі. Так як розраховується система загального освітлення, розташуємо необхідну кількість світильників рівномірно і тому приймаємо цей коефіцієнт Z = 1,1.

5 Визначимо КВСП. Для цього спочатку знайдемо індекс приміщення «і» за

формулою (11). Враховуючи висоту виробничого приміщення та технологічного обладнання, розташуємо світильники на висоті 3,5 м.

Індекс приміщення складе:

і = = 2,6

Враховуючи стан стелі та стін, оберемо за табл. 6 орієнтовні значення коефіцієнтів відбиття ними світла. Приймаємо для стелі 70 %, а для стін – 50 %.

В якості джерела світла оберемо люмінесцентну лампу типу ЛД потужністю 40 Вт зі світловим потоком 2500 лм (табл. 4).

Враховуючи особливості виробництва (категорію приміщення за вибухопожеженебезпекою, стан та склад повітря робочої зони), а також найкраще спрямування світлового потоку, оберемо тип світильника. Приймаємо світильник типу ПВЛМ-Р з однією лампою в світильнику.

За табл. 9 визначимо КВСП, який складе 60 % або 0,6.

6 Розрахуємо за формулою (10) сумарний світловий потік:

F = = 71280 лм

7 Визначимо кількість ламп та світильників за формулою (9):

n = = 28,5 шт.

Приймаємо 30 світильників по одній лампі в кожному, які розташуємо в три ряди по 10 світильників в кожному ряді.

Можливо також використати такий варіант розрахунку, коли після визначення сумарного світлового потоку F (лм), враховуючи розміри приміщення та тип обраного світильника і кількість ламп в ньому, потім розрахувати необхідний світловий потік однієї лампи F_{o .} Потім за табл. 4 обирають ту чи іншу лампу. При цьому слід пам’ятати, що допускається відхилення фактичного світлового потоку обраної лампи від розрахункового значення в межах (-10) ( 20) %.

Наприклад, при потрібному сумарному світловому потоці F = 71280 лм оберемо світильник типу ПВЛ (табл. 7) у вибухобезпечному виконанні (за умовами категорія приміщення В – пожеженебезпечна) з двома лампами в одному світильнику. Спроектуємо в приміщенні два ряди світильників по 12 штук в кожному ряді, тобто всього 24 світильника. Потрібний світловий потік одного світильника в такому випадку розраховується за формулою:

F = (лм) (12)

Світловий потік одного світильника за умови, які були прийняті раніше, складе:

F = = 2970 лм

Таким чином, враховуючи, що в одному світильнику міститься дві лампи, потрібний світловий потік однієї лампи складе:

F_о = 2970 2 = 1485 лм

За табл. 4 обираємо люмінесцентну лампу типу ЛДЦ потужністю 30 Вт зі світловим потоком 1500 лм. Це значення відрізняється від розрахункового на 1%, що не перевищує встановлену норму (-10) ( 20) %.

Таблиця 8 - Коефіцієнти використання світлового потоку світильників з лампами

розжарювання

Тип світиль- ника	У;УПМ-15 «Астра-1,12»	Гс;ГсУ	ПО-21	НСП02; НСП03	ВЗГ-100М
стелі, % стін, %	70 50 30 50 30 10	70 50 30 50 30 10	70 50 30 50 30 10	70 50 30 50 30 10	70 50 30 50 30 10
і	Коефіцієнти використання, %, (КВСП)
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0	22 20 17 32 26 23 39 34 30 44 38 34 47 41 37 49 43 39 50 45 41 52 47 43 55 50 46 58 53 48 60 55 51 62 57 53 64 59 55 66 62 58 68 64 61 70 66 62 73 69 64	55 50 48 59 54 51 62 59 54 66 62 58 68 64 61 70 66 63 72 67 65 74 70 67 77 73 71 79 76 74 82 80 76 83 81 77 85 82 79 86 83 80 88 85 82 88 86 83 89 86 84	23 20 17 28 25 20 31 29 25 38 34 30 39 36 33 42 38 34 43 39 35 46 41 37 49 44 39 52 46 41 54 48 44 56 50 45 58 51 47 60 53 50 62 56 52 63 57 53 65 58 56	10 7 5 15 10 7 19 14 10 21 16 12 24 18 15 26 20 17 27 21 18 28 23 19 31 25 21 33 27 22 35 29 23 37 30 25 39 32 27 43 35 29 45 37 31 47 39 32 50 42 35	13 8 6 17 12 9 20 16 13 23 19 16 24 20 17 25 21 18 26 22 19 28 23 20 29 24 22 30 26 24 31 28 25 32 29 26 33 30 28 35 33 31 37 34 33 38 36 34 39 37 35
Фн.п., %
Фв.п., %

Примітка . Фн.п.- світловий потік світильника у нижню півсферу;

Фв.п.- світловий потік світильника у верхню півсферу;

Таблиця 9 - Коефіцієнти використання світлового потоку світильників

із люмінесцентними лампами

Тип світиль- ника	ПВЛМ-Р	ЛОУ	ШОД	ЛПО01	ЛСП01
стелі, % стін, %	70 50 30 50 30 10	70 50 30 50 30 10	70 50 30 50 30 10	70 50 30 50 30 10	70 50 30 50 30 10
і	Коефіцієнти використання, %, (КВСП)
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0	25 18 13 29 22 17 34 26 20 36 28 23 40 31 25 43 34 28 45 36 30 47 38 32 51 42 35 54 45 38 56 47 40 58 49 42 60 51 44 63 53 46 64 54 48 66 56 49 68 59 52	26 21 16 30 24 20 34 28 24 37 31 27 40 34 30 43 37 32 45 39 34 48 42 37 51 46 41 54 49 44 56 50 46 58 52 48 60 54 50 62 56 52 63 57 53 64 58 55 66 61 58	22 16 14 28 21 18 32 24 21 35 27 24 38 30 27 41 32 29 43 34 31 46 37 34 50 40 37 53 43 40 55 45 42 57 47 44 59 48 45 61 50 48 63 52 50 65 54 52 67 56 53	25 23 20 31 29 24 36 34 28 39 37 32 42 41 35 46 44 38 48 46 41 51 49 44 55 53 49 58 57 52 61 59 55 63 62 57 65 64 59 68 66 62 70 68 64 71 69 66 75 72 70	25 23 22 31 29 26 35 33 30 38 36 32 41 38 35 43 40 37 45 42 39 47 44 41 50 46 44 52 49 47 54 50 48 56 52 50 57 53 51 59 54 52 60 56 54 61 56 55 63 58 57
Фн.п., %
Фв.п., %

Примітка: Фн.п.- світловий потік світильника у нижню півсферу;

Фв.п.- світловий потік світильника у верхню півсферу;