Естественно освещение

 

 

 

Содержание             

1.Светотехнические характеристики

2. Достоинства и недостатки естественного освещения

3. Виды естественного  освещения

4. Принцип нормирования 

5. Расчет бокового  одностороннего естественного освещения 

6.Задача

7. Список использованной литературы

 

1. Светотехнические характеристики и единицы измерения

 

Для характеристики света  применяются определенные светотехнические понятия и величины.

Часто приходится наблюдать  явления, которые связаны с действием источников энергии, расположенных на значительном расстоянии. Так, мы ощущаем энергию Солнца в виде тепла и света, несмотря на то, что оно находится на огромном расстоянии от Земли. В подобных случаях передача энергии происходит посредством лучеиспускания. Такая энергия называется лучистой. Она распространяется в пространстве прямолинейно в виде электромагнитных колебаний, называемых электромагнитными волнами. Для измерения длин волн λ видимого участка спектра применяются долевые значения основной единицы длины — метра: 1 микрон (мкм) равен 10^-6 м; 1 нанометр (нм) равен 10^-9 м; 1 ангстрем ( А ) равен 10^-10 м.

Мощность лучистой энергии  называется лучистым потоком, который представляет собой количество лучистой энергии, переносимой в единицу времени. Измеряется он в ваттах (Вт). Человеческий глаз воспринимает лучистую энергию в пределах длин волн от 380 до 760 нм. Этот участок спектра электромагнитных колебаний называется видимым участком спектра. Действуя на глаз, он вызывает ощущение света. Действие отдельных частей видимого участка спектра при определенных соотношениях воспринимается глазом как белый свет. К ним относится излучение дневного рассеянного света неба, солнца и др.

Чувствительность глаза  к излучению разных длин волн видимого участка спектра неодинакова. Называется она спектральной чувствительностью глаза. Наибольшую чувствительность нормальный человеческий глаз имеет к желто-зеленому излучению, длина волны которого равна 556 нм. Мощность лучистой энергии, характеризующаяся производимым ею световым ощущением, называется световым потоком. За единицу светового потока принят люмен (лм). Люмен — это световой поток, испускаемый платиновой пластинкой с площадью 0,5305 мм² при температуре затвердевания 2042°К (по Кельвину). Для измерения больших значений светового потока применяется килолюмен, который равен 1000 лм.

Распределение светового  потока в пространстве характеризуется  его пространственной плотностью, определяемой количеством светового потока, приходящегося на единицу телесного угла. Пространственная плотность светового потока называется силой света. За единицу силы света принята такая пространственная плотность светового потока, когда в пределах телесного угла в 1 ст (стерадиан) равномерно распространяется световой поток в 1 лм. Эта единица света называется свечой (св). Стерадиан — единица измерения телесного угла. Он равен телесному углу, вырезывающему на поверхности сферы радиусом R площадь, численно равную квадрату радиуса данной сферы r².

Поверхностная плотность падающего  светового потока называется освещенностью. Ее характеризует количество светового потока, приходящегося на единицу поверхности. Если падающий световой поток равномерно распределяется на поверхности, то освещенность Е равна

где F_пад — световой поток в лм;

    S — площадь поверхности,    на  которую    падает    световой поток.

Освещенность, создаваемая  равномерно распределенным световым потоком в 1 лм на поверхности в 1 м², называется люксом (лк). Люкс принимают за единицу освещенности. Освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света получает каждый элемент поверхности.

Отношение силы света, излучаемого  в рассматриваемом направлении, к площади светящей плоскости называется яркостью. Измеряя силу света в свечах и проекции светящей поверхности в квадратных метрах, получаем яркость, выраженную в свечах на 1 м². Эта единица называется нитом (нт). Яркостью в 1 нт обладает равномерно светящаяся плоская поверхность, излучающая в перпендикулярном к ней направлении свет силой в 1 св с 1 м².

Таким образом, основными световыми величинами являются световой поток, сила света, освещенность и яркость.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Достоинства и недостатки  естественного освещения. Общие положения освещения.

 

На железнодорожном  транспорте и в транспортном строительстве особое значение в обеспечении безопасности движения поездов и создании здоровых, высокопроизводительных условий труда имеет освещение, в немалой степени – естественное освещение. Четкая видимость и различение сигналов (светофоров, семафоров и др.), показаний приборов на пультах управления возможны только при достаточной освещенности рассматриваемого предмета, правильном размещении источников света по отношению к освещаемому объекту и объектов по отношению к глазу работающего.

Приспособление глаза к различным уровням яркости, находящимся в поле зрения, называется адаптацией. Адаптация позволяет людям хорошо ориентироваться на ярком свету и в условиях почти полной темноты. Время, необходимое глазу для переадаптации от одного уровня яркости к другому, неодинаково. Адаптация к большим яркостям (световая адаптация) протекает быстро, в противоположность адаптации к малым яркостям (темновая адаптация), которая требует большего времени.

Предмет может быть обнаружен  при наличии некоторой разницы в яркости наблюдаемого предмета и фона, на котором он рассматривается. Чем больше контраст, тем лучше виден предмет на фоне. Способность глаза ощущать наименьшие контрасты называется контрастной чувствительностью. Чем меньше воспринимаемый глазом контраст, тем выше его контрастная чувствительность. С увеличением яркости фона повышается и контрастная чувствительность. Однако следует отметить, что увеличение контрастной чувствительности происходит только до определенного значения яркости фона, после чего она постепенно снижается.

Точность зрительной работы определяется также разрешающей силой нормального глаза, которая равна единице. Чувствительность глаза к различению мелких деталей будет тем больше, чем меньше разрешающая сила глаза.

Величина, обратная разрешающей силе глаза, называется остротой зрения. Острота зрения, равная единице, будет при разрешающей силе глаза, также равной единице. При разрешающей силе, равной двум, острота зрения составит 0,5.

Зрительная работа (острота  зрения, контрастная чувствительность, скорость различения и др.) определяется следующими факторами: степенью яркости рассматриваемых объектов, наличием контраста между объектом и фоном, угловым размером и временем наблюдения объекта. Улучшение зрительной работы глаза обеспечивается при повышении освещенности рабочих поверхностей с обязательным устранением блескости из поля зрения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Виды естественного  освещения

 

Естественное  освещение — освещение помещений прямым или отраженным светом, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Естественное освещение должно предусматриваться, как правило, в помещениях с постоянным пребыванием людей. Без естественного освещения допускается проектировать отдельные виды производственных помещений согласно Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий.

 

Различают следующие  виды естественного освещения помещений:

• боковое одностороннее — когда световые проемы расположены в одной из наружных стен помещения,

Рисунок 1 - Боковое одностороннее естественное освещение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• боковое — световые проемы в двух противоположных наружных стенах помещения,

Рисунок 2 - Боковое естественное освещение

 

• верхнее — когда фонари и световые проемы в покрытии, а также световые проемы в стенах перепада высот здания,
• комбинированное — световые проемы, предусмотренные для бокового (верхнее и боковое) и верхнего освещения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Принцип нормирования  естественного освещения

 

Естественное  освещение  используется  для  общего  освещения производственных и подсобных помещений. Оно создается лучистой энергией солнца и на организм человека действует наиболее благоприятно. Используя этот вид освещения, следует учитывать метеорологические условия и их изменения в течение суток и периодов года в данной местности. Это необходимо для того, чтобы знать, какое количество естественного света будет попадать в помещение через устраиваемые световые проемы здания: окна — при боковом освещении, световые фонари верхних перекрытий здания — при верхнем освещении. При комбинированном естественном освещении к верхнему освещению добавляется боковое.

Помещения с  постоянным пребыванием людей должны иметь естественное освещение. Установленные  расчетом размеры световых проемов  допускается изменять на +5, -10%.

Неравномерность естественного освещения помещений производственных и общественных зданий с верхним или верхним и естественным боковым освещением и основных помещений для детей и подростков при боковом освещении не должна превышать 3:1.

Солнцезащитные  устройства в общественных и жилых зданиях следует предусматривать в соответствии с главами СНиП по проектированию этих зданий, а также с главами по строительной теплотехнике.

 

Качество освещения  естественным светом характеризуется  коэффициентом естественной освещенности к_ео, который представляет собой отношение освещенности на горизонтальной поверхности внутри помещения к одновременной горизонтальной освещенности снаружи,

,

где Е_в — горизонтальная освещенность внутри помещения в лк;

Е_н — горизонтальная освещенность снаружи в лк.

При боковом освещении  нормируется минимальное значение коэффициента естественной освещенности — к_{ео мин}, а при верхнем и комбинированном освещении — среднее его значение — к_{ео ср}. Способ расчета коэффициента естественной освещенности приведен в Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий.

С целью создания наиболее благоприятных условий труда  установлены нормы естественной освещенности. В тех случаях когда естественная освещенность недостаточна, рабочие поверхности должны дополнительно освещаться искусственным светом. Смешанное освещение допускается при условии дополнительного освещения только рабочих поверхностей при общем естественном освещении.

Строительными нормами  и правилами (СНиП 23-05-95) коэффициенты естественной освещенности производственных помещений установлены в зависимости от характера работы по степени точности (табл. 1).

Для поддержания необходимой  освещенности помещений нормами предусматривается обязательная очистка окон и световых фонарей от 3 раз в год до 4 раз в месяц. Кроме того, следует систематически очищать стены, оборудование и окрашивать их в светлые цвета.

 

Таблица 1 - Коэффициенты естественной освещенности для производственных помещений

Характеристика зрительной работы по степени точности	Наименьший размер объекта различения в мм	Разряд зрительной работы	Значение коэффициента в % при естественном освещении
			верхнем и комбинированном	боковом
Наивысшей точности	Менее 0,15	I	10	3,5
Очень высокой точности	От 0,15 до 0,3	II	7	2,5
Высокой точности	От 0,3 до 0,5	III	5	2,0
Средней точности	От 0,5 до 1,0	IV	4	1,5
Малой точности	От 1,0 до 5,0	V	3	1,0
Грубая	Более 5,0	VI	2	0,5
Работа    с    самосветящимися  материалами и изделиями в  горячих цехах		VII	3	1,0
Общее наблюдение за ходом производственного процесса:
постоянное наблюдение		VIII	1	0,3
периодическое    наблюдение за состоянием    оборудования		VIII	0,7	0,2
Работа на механизированных складах		IX	0,5	0,1

 

Нормы естественного  освещения промышленных зданий, сведенные к нормированию К.Е.О., представлены в СНиП 23-05-95. Для облегчения нормирования освещенности рабочих мест все зрительные работы по степени точности делятся на восемь разрядов.

СНиП 23-05-95 устанавливают требуемую величину К.Е.О. в зависимости от точности работ, вида освещения и географического расположения производства. Территория России делится на пять световых поясов, для которых значения К.Е.О. определяются по формуле:

где N – номер группы административно-территориального района по обеспеченности естественным светом;

 - значение коэффициента естественной освещенности, выбираемое по СНиП 23-05-95 в зависимости от характеристики зрительных работ в данном помещении и системы естественного освещения.

- коэффициент светового климата,  который находится по таблицам  СНиП в зависимости от вида  световых проемов, их ориентации по сторонам горизонта и номера группы административного района.

 

Для определения соответствия естественной освещенности в производственном помещении требуемым нормам освещенность измеряют при верхнем и комбинированном освещении—в различных точках помещения с последующим усреднением; при боковом— на наименее освещенных рабочих местах. Одновременно измеряют наружную освещенность и определенный расчетным путем К.Е.О. сравнивают с нормативным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет бокового  одностороннего естественного освещения в производственном помещении.

 

Целью расчета естественного  освещения является определение  площади световых проемов, то есть количества и геометрических размеров окон, обеспечивающих нормированное значение КЕО.

5.1 Определение нормированного  значения К.Е.О.

 

Нормированное значение коэффициента естественной освещенности вычислим по формуле:

где – номер группы административно-территориального района по обеспеченности естественным светом. Для заданного города (г. Астрахань) принимаем N=5.

- значение коэффициента естественной  освещенности, выбираемое по СНиП 23-05-95 в зависимости от характеристики зрительных работ в данном помещении и системы естественного освещения. Для заданного II разряда принимаем

- коэффициент светового климата,  который находится по таблицам СНиП в зависимости от вида световых проемов, их ориентации по сторонам горизонта и номера группы административного района. Принимаем для расчета