Лабораторна робота № 3
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДНОЇ ОСВІТЛЕНОСТІ РОБОЧИХ МІСЦЬ

3.1 Мета: навчитися вимірювати природну освітленість, потрібну для виконання різних видів зорової роботи, розраховувати необхідну площу світлових прорізів для забезпечення нормованої освітленості.

3.2 Короткі теоретичні відомості

Організація раціонального природного освітлення на робочих місцях – одна з умов забезпечення нормальної виробничої діяльності людини. Недостатня освітленість робочого місця може спричинити професійне захворювання або виробничий травматизм. Нормативний документ ДБН В.2.5-28-2006 Природне і штучне освітлення.

Приміщення з постійним перебуванням людей (торгівельні зали, виробничі приміщення тощо) повинні мати природне освітлення, яке забезпечується бічним, верхнім та комбінованим світлом.

Природне освітлення – освітлення приміщень прямим або відбитим денним світлом (видима частина променевої енергії сонця).

Бічне природне освітлення – освітлення приміщення через світлові прорізи у зовнішніх стінах.

Верхнє природне освітлення – освітлення приміщення через світлові ліхтарі, прорізи у покритті або у стінах місць перепаду висот будівлі.

Комбіноване освітлення – поєднання верхнього та бічного природного освітлення. Через постійну зміну зовнішнього світла природна освітленість на робочих місцях характеризується коефіцієнтом природної освітленості.

Коефіцієнт природної освітленості (КПО або е) – відсоткове відношення природної освітленості у будь-якій точці всередині приміщення (Евн) до одночасно виміряної на тому ж рівні освітленості зовнішньої горизонтальної площини рівномірно розсіяним (дифузійним) світлом усього небосхилу (ЕЗОВ).

Для приміщень з одностороннім бічним освітленням нормується мінімальне значення КПО у точці, розташованій на відстані 1 м від стіни, найбільш віддаленої від світлових прорізів, на перетині вертикальної площини характерного розрізу приміщення та умовної робочої поверхні.

Робоча поверхня – поверхня, на якій проводиться робота та нормується або вимірюється освітленість.

Умовна робоча поверхня – умовно прийнята горизонтальна поверхня, розташована на висоті 0,8 м від рівня підлоги.

Характерний розріз приміщення – поперечний розріз, площина якого перпендикулярна до площини світлових прорізів або до поздовжньої осі приміщення.

Для приміщень із двостороннім бічним освітленням нормується мінімальне значення КПО у точці посередині приміщення на перерізі вертикальної площини характерного розрізу приміщення та умовної робочої поверхні.

При верхньому освітленні нормується середнє значення КПО.

У разі комбінованого освітлення допускається розподіл приміщення на зони з бічним (прилеглі до зовнішніх стін з вікнами) та верхнім освітленням. Нормування та розрахунок природного освітлення у кожній зоні проводиться окремо.

Нормовані значення КПО залежать від розряду зорової роботи окремо для бокового освітлення і для верхнього або комбінованого. Розряд зорових робіт залежить від найменшого розміру об’єкта розрізнення (таблиця 3.1). Всього 8 розрядів.

Об'єкт розрізнення – предмет або його частина, які потрібно розрізняти в процесі роботи.

Розмір об'єкта розрізнення – найменший розмір, який має чітко розрізняти око під час виконання конкретної роботи (наприклад, товщина ліній шрифту під час читання тексту чи товщина ліній креслення під час його виконання, тощо).

Таблиця 3.1 – Розряди зорової роботи

Нормовані значення КПО залежать від поясу світлового клімату. Світловий клімат – сукупність умов природного освітлення в тій чи іншій місцевості за період понад 10 років.

Нормовані значення КПО для приміщень, розташованих в різних районах, визначаються за формулою:

еН = еm,                                                        (3.2)

де е – значення КПО за таблицею 3.2; m – коефіцієнт світлового клімату за таблицею 3.3.

Нерівномірність природного освітлення – відношення середнього значення КПО до його найменшого значення у межах даного приміщення.

Нерівномірність природного освітлення виробничих приміщень не повинна перевищувати 3:1. Нерівномірність природного освітлення не нормується для приміщень з бічним освітленням, у разі виконання робіт VII і VIII розрядів при верхньому або комбінованому освітленні та для допоміжних приміщень.

Таблиця 3.2 – Норми штучного та природного освітлення виробничих приміщень (витяг з ДБН В. 2.5–28–2006)

Таблиця 3.3 – Значення коефіцієнта світлового клімату 

3.3 Експериментальна частина

Для вимірювання освітленості використовуються переносні фотоелектричні люксметри. Принцип їх дії заснований на явищі фотоелектричного ефекту. Для проведення даної лабораторної роботи пропонується  люксметр Ю116 (рисунок 3.1).

Люксметр Ю116 складається з вимірника та селенового фотоелемента з насадками, який за допомогою шнура приєднується до корпусу вимірника.

Вимірник має дві шкали: 0...100 і 0...30, кнопки для перемикання шкал, над якими зазначені діапазони шкали. Слід користуватися такими діапазонами шкал:

“–“        0...30                0...100 – без конусної насадки і світлофільтру;

К,М        0...300        0...1000 – з конусною насадкою і світлофільтром М;

К,Р        0...3103        0...1104 – з конусною насадкою і світлофільтром Р;

К,Т         0...3104        0...1105 – з конусною насадкою і світлофільтром Т.

Рисунок 3.1 – Люксметр Ю116

Селеновий фотоелемент міститься в пластмасовому корпусі і має світлочутливу поверхню 30 см2. Для зменшення косинусної похибки використовується напівсферична насадка К разом з однією із трьох інших насадок (світлофільтрів) М, Р або Т (мітка М, Р або Т зазначена на світлофільтрі).

Порядок проведення вимірювань:

– покласти фотоелемент з потрібною комбінацією насадок на робочу поверхню;

– коректором відрегулювати положення стрілки приладу на нульовій поділці шкали;

– за невідомого рівня вимірюваної освітленості, пошуки чутливості приладу починають з установлення на фотоелемент насадок у послідовності КТ→КР→КМ та перемикання по черзі двох шкал 0...100 і 0...30 на кожній комбінації насадок;

– приєднати фотоелемент до вимірника і розпочати вимірювання. Показання приладу фіксують, враховуючи діапазон, або показання приладу в поділках шкали за діапазоном 0...30, 0...100 помножують на коефіцієнт поглинання світлофільтра. Цей коефіцієнт зазначений на світофільтрі: для насадки М коефіцієнт дорівнює 10, для Р – 100, для Т – 1000. Наприклад, якщо стрілка вимірника показує 5 і використовується світлофільтр М, остаточне значення вимірника 510 = 50 лк;

– після закінчення вимірювань від'єднати фотоелемент від вимірника, надіти на нього насадку Т, покласти в футляр.

3.3.1 Дослідження умов зорової роботи при бічному природному освітлені

– виділити 5...6 умовних робочих місць у площині характерного розрізу приміщення лабораторії на рівні умовної робочої поверхні, наприклад, на поверхні парт на відстані 1, 2, 3, 4 і т.д. метрів від віконного прорізу;

– люксметром Ю116 виміряти освітленість виділених робочих місць;

– розрахувати коефіцієнт природної освітленості на робочих місцях за формулою 3.1 (значення Е3ОВ вимірюється на вулиці);

– за формулою 3.2 визначити нормовану природну освітленість на робочих місцях;

– результати вимірювань та розрахунків занести в таблицю 3.4;

– побудувати графік залежності КПО від розташування робочого місця відносно віконного прорізу, відмітити на графіку на яких умовних робочих місцях можна виконувати навчальну роботу (вивчення методичних вказівок, складання звіту про виконання лабораторних робіт, проведення розрахунків з використанням мікрокалькуляторів та ін.).

Таблиця 3.4 – Результати вимірювання природної освітленості

3.3.2 Розрахунок площі світлових прорізів в лабораторії при бічному природному освітленні через вікна

Попередній розрахунок природного освітлення полягає у визначенні площі світлових прорізів за формулю:

Sв = (енIV·Кбуд·Кз·ηвSп)/(τ0·r1·100);                                                             (3.3)

де і Sв– площа вікон, м2;

еН – нормоване значення КПО,% визначається за формулою:

еН = еm,                                                                                             (3.4)

де е – значення КПО за таблицею 3.2;

m – коефіцієнт світлового клімату за таблицею 3.3;

Sп – площа підлоги, м2;

Кбуд – коефіцієнт, що враховує затінення вікон напроти стоячими будівлями, приймається в межах 1…1,5;

КЗ – коефіцієнт запасу, приймається 1,5…2;

τ0 – загальний коефіцієнт світлопропускання

τ0 = τ1·τ2·τ3·τ4·τ5,                                                                                    (3.5)

де τ1 – коефіцієнт світлопропускання матеріалу (визначається за таблицею 3.5);

τ2 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у віконній рамі (визначається за таблицею 3.5);

τ3 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у несучих конструкціях (у випадку бокового освітлення τ3=1; верхнього – τ3=0,8-0,9);

τ4 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у сонцезахисних пристроях (визначається за таблицею 3.5);

τ5 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у захисній сітці, яка встановлюється під ліхтарями (приймається рівним 0,9).

r – коефіцієнт, що враховує підвищення КПО за рахунок відбиття світла від стелі, стін і підлоги;

Середній коефіцієнт відбиття ρср стелі, стін, підлоги визначається за формулою:

де ρстелі, ρстін, ρпідлоги – відповідні коефіцієнти відбиття (таблицею 3.6); S стелі, S стін, S підлоги – відповідні площі поверхонь.

ηв – світлова характеристика вікна (вибирається із таблиці 3.7);

Значення коефіцієнта r визначається за таблицею 3.8 в залежності від параметрів приміщення та ρср.

Таблиця 3.5 – Значення коефіцієнтів τ1 τ2 τ4

Таблиця 3.6. – Орієнтовні значення коефіцієнтів відбиття стелі (ρстелі) та стін (ρстін)

Таблиця 3.7 – Значення світлової характеристики вікон ηВ (бокове освітлення)

Таблиця 3.8 – Значення коефіцієнта r

Порядок роботи

Виміряти довжину L ширину В та висоту Н приміщення лабораторії

Виміряти висоту h від рівня умовної робочої поверхні до верху вікна та визначити глибину В приміщення (відстань від стіни з світловими прорізами до стіни навпроти).

Розрахувати площу вікон за наведеною вище методикою.

Виміряти наявну площу вікон в приміщенні.

Результати вимірювань та розрахунків занести в таблицю 3.9.

Визначені за допомогою розрахунку розміри світлових прорізів допускається змінювати на (+5), (-10)%.

Таблиця 3.9 – Результати розрахунку бічного природного освітлення в лабораторії

3.4 Висновки

Студент робить висновок про відповідність природного освітлення на робочих місцях встановленим нормам, а також про відповідність площі світлових прорізів в лабораторії розрахованим значенням. У разі невідповідності виміряних значень нормам та розрахункам, вносить пропозиції щодо поліпшення освітленості робочих місць.