Расчёт искусственного освещения

Расчёт искусственного освещения в помещениях можно производить следующими четырьмя методами: точечным, ватт(по таблицам удельной мощности), графическим и методом коэффициента использования светового потока.

Точечный метод применяется для расчета осветительной установки при локализованном размещении светильников. Этим методом можно определить освещение наклонных плоскостей, а также проверить расчет равномерного общего освещения (без учета отраженного светового потока).

Метод – ватт (по таблицам удельной мощности) является наиболее простым, но и наименее точным из всех методов расчета освещения, поэтому применяется для ориентированных расчетов. Этот метод дает возможность определить мощность каждой лампы (Вт) для обеспечения в помещении нормируемой освещенности:

,

где - мощность одной лампы, Вт; Р – удельная мощность, ; S – площадь помещения, ; N - количество ламп в осветленной установке.

Удельная мощность зависит от величины нормативной освещенности, площади и высоты помещения, типа и размещения светильника и коэффициента запаса. Ее значение приводятся к таблицам и могут изменяться в больших пределах, например, при освещенности до 200 лк – от 8 до 28 .

Графический метод проф.А.А. Труханова дает наибольшую точность при расчете осветительных установок с направленным светом. Расчет по этому методу ведется по номограммам.

Метод коэффициента использования светового потока наиболее применим для расчета общего равномерного освещения помещений в условиях эксплуатации предприятий. При расчете этим методом учитывается как прямой свет от светильника, так и свет, отраженный от стен и потолка:

где E – освещенность, лк; S – площадь освещаемого помещения, ; К – коэффициент запаса; Z – коэффициент использования осветительной установки; N – потребное число ламп.  - коэффициент неравномерности.

2.5 Лекция 5. (2 часа) Защита от производственного шума, инфра и ультразвука, вибрации, свч

Звук и его параметры; влияние шума на организм человека; нормирование шума; измерение шума; способы снижения шума; методы расчета шума; особенности защиты от инфра и ультразвука; влияние вибрации на организм; параметры вибрации; методы защиты от вибраций; параметры электромагнитного излучения (ЭМИ), влияние ЭМИ на организм, нормирование ЭМИ, методы защиты от вредного влияния ЭМИ; методы измерения ЭМИ.

Звук— физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде. Как и любая волна, звук характеризуется амплитудой и спектром частот. Обычный человек способен слышать звуковые колебания в диапазоне частот от 16—20 Гц до 15—20 кГц. Звук ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком; выше: до 1 ГГц,— ультразвуком, от 1 ГГц— гиперзвуком.

Громкость звука сложным образом зависит от эффективного звукового давления, частоты и формы колебаний, а высота звука — не только от частоты, но и от величины звукового давления.

Звуковое или акустическое давление в среде представляет собой разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при наличии звуковых колебаний и статического давления в той же точке при их отсутствии. Для выражения звукового давления в единицах СИ используется Паскаль (Па), равный давлению в один ньютон на метр квадратный (Н/м²).

Удельное акустическое сопротивление среды (Z) находится как произведение плотности среды (ρ) на скорость (с) распространения в ней звуковых волн. Удельное акустическое сопротивление измеряется в паскаль-секунда на метр (Па·с/м) или дин•с/см³ (СГС); 1 Па·с/м = 10⁻¹ дин • с/см³. Акустическое сопротивление среды определяется поглощением, преломлением и отражением ультразвуковых волн.

Шум – это совокупность звуков разной интенсивности и частоты, которые беспорядочно изменяются во времени и вызывают у человека неприятные субъективные ощущения. Вредное воздействие шума проявляется в нарушении физиологических функций слуховых органов.

В зависимости от характера таких нарушений шум подразделяется на:

1)Мешающий (речевой связи); 2)Раздражающий (вызывающий нервное напряжение, снижение работоспособности); 3)Вредный (вызывающий хронические заболевания сердечнососудистой и нервной систем); 4)Травмирующий (резко нарушающий физиологические функции организма человека).

Нормирование шума на рабочих местах осуществляют с учетом того, что организм человека в зависимости от частотной характеристики по-разному реагирует на шум одинаковой интенсивности. Чем выше частота звука, тем сильнее его воздействие на нервную систему человека, т. е. степень вредности шума зависит от его спектрального состава.

Спектр шума показывает, на какую область частот приходится наибольшая часть всей звуковой энергии, содержащейся в данном шуме.

Санитарное нормирование шума - это научное обоснование предельно допустимого уровня шума, который при ежедневном систематическом воздействии в течение всего рабочего времени и на протяжении многих лет не вызывает заболеваний организма человека и не мешает нормальной трудовой деятельности.

Требования к предельно допустимым уровням шума изложены в санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.562—96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». Наряду с предельным спектром нормируют общий уровень шума без учета частотной характеристики, измеряемый в дБА. Единица измерения дБА является показателем шума, близкого к восприятию органом слуха человека.

Для измерения уровня звукового давления в дБ на каждой среднегеометрической частоте октавной полосы и общего уровня звука в дБА применяют комплект приборов, составляющих шумоизмерительный тракт (рис.).

Рис. Структурная схема шумомера

Схема включает микрофон М, преобразующий звуковые колебания в электрический ток, который усиливается в усилителе У, проходит через акустический фильтр (частотный анализатор) АФ, выпрямитель В и фиксируется стрелочным индикатором И со шкалой, проградуированной в дБ. Работа анализатора шума основана на принципе интерференции колебаний или явлений резонансного усиления.

Анализатор шума представляет собой электрический контур, который усиливает колебания только заданной частоты, не пропуская и, следовательно, не усиливая звуки других частот. В результате стрелка на выходе прибора показывает величину звуковой энергии, заключенной в данной полосе частот. Изменяя настройку анализатора на различные частоты, получают показания уровня звукового давления для исследуемой полосы частот, которые оформляют в виде спектра шума.

Измерение шума производят в следующей последовательности: выявляют наиболее шумное оборудование и измеряют спектр шума на рабочих местах; определяют время за смену, в течение которого работающий подвергается воздействию шума; сравнивают значения измеренных уровней шума со значениями предельного спектра действующих нормативов.

Для снижения шума в производственных помещениях применяют различные методы: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; звукопоглощение и звукоизоляция; установка глушителей шума; рациональное размещение оборудования; применение средств индивидуальной защиты.

Наиболее эффективным является борьба с шумом в источнике его возникновения. Для уменьшения механического шума необходимо своевременно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные, шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей, применять балансировку вращающихся частей.

Значительное снижение шума достигается при замене подшипников качения на подшипники скольжения (шум снижается на 10...15 дБ), зубчатых и цепных передач ременными передачами, металлических деталей —деталями из пластмасс.

Снижение аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости газового потока, улучшением аэродинамики конструкции, звукоизоляции и установкой глушителей. Электромагнитные шумы снижают конструктивными изменениями в электрических машинах.

Широкое применение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглощающих преград в виде экранов, перегородок, кожухов, кабин и др.

Средствами индивидуальной защиты от шума являются ушные вкладыши, наушники и шлемофоны. Эффективность индивидуальных средств защиты зависит от используемых материалов, конструкции, силы прижатия, правильности ношения. Ушные вкладыши вставляют в слуховой канал уха. Их изготовляют из легкого каучука, эластичных пластмасс, резины, эбонита и ультратонкого волокна. Они позволяют снизить уровень звукового давления на 10... 15 дБ. В условиях повышенного шума рекомендуется применять наушники, которые обеспе­чивают надежную защиту органов слуха.

При наличии в помещении одиночного источника шума, уровень интенсивности L (дБ) можно рассчитать по формуле:

L = 10*Lg (J/J₀)

J₀ - пороговая интенсивность звука: J -интенсивность источника

В том случае, когда в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, находящихся в помещении, их интенсивности складывают: J= J₁ + J₂ + ... + J_n. Разделив левую и правую части этого выражения на J₀ (пороговую интенсивность звука) и прологарифмировав, получим:

L = 10*Lg(J/J_о) = 10*Lg (J₁/J₀ +nJ₂/J₀ + ... + J_n/J₀)

Или

L = 10*Lg (10^0.1L1 + 10^0.1L2 + ... +10^0.1Ln),

где L₁, L₂,…, L_n —уровни интенсивности звука, создаваемые каждым источником в расчетной точке при одиночной работе.

Если имеется п источников шума с одинаковым уровнем интенсивности звука L, то общий уровень интенсивности звука

L= L_i+ 10*Lg(n).

Установка звукопоглощающих облицовок и объемных звукопоглотителей увеличивает эквивалентную площадь поглощения. Для облицовки помещения используются стекловата, минеральная и капроновая вата, мягкие пористые волокнистые материалы, а также жесткие плиты на минеральной основе, т.е. материалы, имеющие высокие коэффициенты звукопоглощения.

Эффективность снижения уровня шума (ΔL, дБ) в помещении

ΔL= L - L_доп,

где L —расчетный уровень интенсивности звука (или звукового давления), дБ;

L_доп — допустимый уровень интенсивности звука (звукового давления), дБ, согласно действующим нормативам.

Ультразвук - это область акустических колебаний в диапазоне от 18 кГц до 100МГц и выше. Источником ультразвука является оборудование, в котором генерируются ультразвуковые колебания для выполнения технологических процессов, технического контроля и измерений промышленного, медицинского, бытового назначения, а также оборудования, при эксплуатации которого ультразвук возникает как сопутствующий фактор.

Инфразвук - звуковые колебания и волны с частотами, лежащими ниже полосы слышимых (акустических) частот - 20 Гц. Источники инфразвука - механизмы, транспорт и медленно работающие машины. В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкокачественным шумом, в ряде случаев с низкочастотной вибрацией.

Во время ремонта, испытания, отработки режима и налаживания установки, когда возможен кратковременный контакт с жидкостью или ультразвуковым инструментом, в котором возбуждены колебания, для зашиты рук необходимо применять две пары перчаток: наружные — резиновые и внутренние—хлопчатобумажные или перчатки резино­вые технические по ГОСТ 20010—74. В качестве средств индивидуаль­ной защиты работающих от воздействия шума и воздушного ультразвука следует применять противошумы, отвечающие требовани­ем ГОСТ 12.4.051—78.

Ультразвуковые указатели и датчики, удерживаемые руками оператора, должны иметь форму, обеспечивающую минимальное напряжение мышц, удобное для работы расположение и соответствовать требованиям технической эстетики. Следует исключить возможность контактной передачи ультразвука другим частям тела, кроме ног. Конструкция оборудования должна исключать возможность охлаждения рук работающего. Поверхность оборудования и приборов в местах контакта с руками должна иметь коэффициент теплопроводности не более 0,5 Вт/м град.