Освещение
8.1. Введение
Техническое устройство, являющееся темой дипломного проекта, на стадии своего проектирования и использования предполагает применение персональных ЭВМ, расположенных в вычислительном центре (ВЦ). В рассматриваемом помещении ВЦ имеется три ПЭВМ, состоящих из видеотерминала и системного блока В ВЦ подведено переменное напряжение, от которого запитываются ПЭВМ и осветительные приборы (люминесцентные лампы).
Особенностью труда пользователей являются повышенное зрительное восприятие, связанное со слежением за информацией, а также наличие ряда других неблагоприятно воздействующих на зрение факторов. Пользователь утомляется из-за эффекта мелькания, неустойчивости и нечёткости изображения, необходимости частой адаптации глаз к освещенности дисплея, рабочего места и общей освещенности помещения. На орган зрения воздействуют появление ярких пятен за счёт отражения светового потока на клавиатуре и экране, различие в освещённости рабочей поверхности и ее окружения.
8.2. Анализ условий труда на рабочем месте.
В настоящее время общепринятой является классификация опасных и вредных факторов, которые согласно ГОСТ 12.0.003-74* по характерным видам воздействий, оказываемых на организм человека, подразделяются на физические, химические, биологические и психофизиологические.
При работе с ПЭВМ на пользователя в той или иной степени могут воздействовать следующие физические факторы:
* повышенные уровни переменного электромагнитного и электростатического полей;
* повышенный уровень статического электричества;
* повышенный уровень низкоэнергетического (мягкого) рентгеновского ионизирующего излучения;
* повышенные уровни ультрафиолетового и инфракрасного излучения;
* повышенное содержание положительных аэроионов в воздухе рабочей зоны;
* пониженное содержание отрицательных аэроионов;
* повышенный или пониженный уровень освещенности рабочей зоны;
* повышенная яркость фрагментов светового изображения или света, падающего в поле зрения пользователя;
* повышенная внешняя освещенность экрана;
* повышенная прямая блескость, вызванная попаданием в поле зрения работающего чрезмерно яркого света различных излучающих объектов;
* повышенная отраженнная блескость, обусловленная наличием зеркальных отражений, в том числе от экрана, имеющих большую яркость;
* повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;
* пожар и т.п.
К группе химически опасных и вредных факторов относится ряд веществ и соединений, которые могут оказывать разнообразные негативные воздействия на организм человека: токсические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, а также влияющие на детородную функцию. Наличие химических факторов в основном обусловлено широким применением полимерных и синтетических материалов для покрытия пола, отделки интерьера, при изготовлении мебели, ковровых изделий, радиоэлектронных устройств и их компонентов, изолирующих элементов систем электропитания и т.д. При работе радиоэлектронные устройства нагреваются, что способствует увеличению концентрации вредных веществ и соединений в воздухе рабочей зоны. При этом в воздухе могут находиться повышенные содержания формальдегида, фенола, аммиака, двуокиси углерода, озона, хлористого винила и других токсичных соединений.
К группе биологически вредных факторов, которые могут привести к заболеванию или ухудшению состояния здоровья пользователя, относится повышенное содержание в воздухе рабочей зоны патогенных микроорганизмов (бактерий, вирусов и др.) Они могут появиться в помещении с большим количеством работающих при недостаточной вентиляции, например, в период эпидемии.
8.2.1 Требования к микроклимату, содержанию аэроионов и вредных химических веществ в воздухе помещений эксплуатации ВДТ и ПЭВМ.
В производственных помещениях, в которых работа на ВДТ и ПЭВМ является вспомогательной, температура, относительная влажность и скорость движения воздуха на рабочих метах должны соответствовать действующим санитарным нормам микроклимата производственных помещений
В производственных помещениях, в которых работа на ВДТ и ПЭВМ является основной (диспетчерские, операторские, расчетные, кабинеты и посты управления, залы вычислительной техники и др.) должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата (таб.8-1).
Оптимальные нормы микроклимата для помещений с ВДТ и ПЭВМ.
Таб.8-1
Период года
Категория работ
Температура воздуха, ? С не более
Относительная влажность воздуха, %
Скорость движения воздуха, м/с
Холодный
Легкая – 1а
22-24
40-60
0.1
Легкая – 1б
21-23
40-60
0.1
Теплый
Легкая – 1а
23-25
40-60
0.1
Легкая – 1б
22-24
40-60
0.2
Примечания: к категории 1а относятся работы, производимые сидя и не требующие физического напряжения, при которых расход энергии составляет до 120 ккал/ч к категории 1б относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением, при которых расход энергии составляет от 120 до 150 ккал/ч
Уровни положительных и отрицательных аэроионов в воздухе помещений с ВДТ и ПЭВМ должны соответствовать нормам, приведенным в таб.8-2.
Уровни ионизации воздуха помещений при работе на ВДТ и ПЭВМ
Таб. 8-2
Уровни
Число ионов в 1 см3 воздуха
n+
n-
Минимально необходимые
400
600
Оптимальные
1500-3000
3000-5000
Максимально-допустимые
50000
50000
8.2.2 Требования к шуму и вибрации
При выполнении основной работы на ВДТ и ПЭВМ (диспетчерские, операторские, расчетные, кабинеты и посты управления, залы вычислительной техники и др.), во всех учебных и дошкольных помещениях с ВДТ и ПЭВМ уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБ.
В производственных помещениях , в которых работа с ВДТ и ПЭВМ не является основной, а также во всех учебных и дошкольных помещениях с ВДТ и ПЭВМ вибрация на рабочих местах не должна превышать допустимые нормы вибрации.
Шумящее оборудование (АЦПУ, принтеры и т.п.), уровни шума которого превышают нормированные, должно находиться вне помещений с ВДТ и ПЭВМ.
8.2.3. Требования к освещению помещений и рабочих мест ВДТ и ПЭВМ.
Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 400 лк.
Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кл/м2.
Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ВДТ и ПЭВМ не должна превышать 40 кд/м2 и яркость потолка, при применении системы отраженного освещения, не должна превышать 200 кд/м2.
Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения в производственных помещениях должен быть не более 40, в дошкольных и учебных помещениях не более 25.
Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ВДТ и ПЭВМ, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1 - 5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1.
Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50 до 90 градусов с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/м2, защитный угол светильников должен быть не менее 40 градусов.
Светильники местного освещения должны иметь не просвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40 градусов.
Коэффициент пульсации не должен превышать 5%, что должно обеспечиваться применением газоразрядных ламп в светильниках общего и местного освещения с высокочастотными пускорегулирующими аппаратами (ВЧ ПРА) для любых типов светильников.
8.2.4 Требования электробезопасности при работе с ВДТ и ПЭВМ.
В ЭВМ источником опасности является электрическая часть, а именно входные цепи блока питания, который может быть подключен к сети промышленного тока напряжением 240 В. частотой 50 Гц, с изолированной нейтралью. Выходные цепи блока питания составляют ? 15, ? 5 В. Следовательно, согласно ПЭУ 1.1.3 устройство относится к установкам с рабочим напряжением до 1000 В.
Использовавшееся помещение с ЭВМ относится к классу помещений без повышенной опасности с точки зрения поражения электрическим током. Температура окружающей среды +20? 5? С, относительная влажность воздуха 60? 20%. В помещении должны быть непроводящие полы, отсутствовать токопроводящая пыль, отсутствовать электрически активная среда, отсутствовать возможность одновременного прикосновения к металлическим частям прибора и заземляющему устройству, отсутствовать высокая температура и сырость (ПУЭ 1.1.13).
Для защиты от поражения электрическим током все токоведущие части должны быть защищены от случайных прикосновений кожухами (ПУЭ 1.1.32), корпус устройства должен быть заземлен. Заземление выполняется изолированным медным проводом сечением 1.5 мм2 (ПУЭ 1.7.78), который присоединяется к общей шине заземления с общим сечением 48 м2 при помощи сварки. Общая шина присоединяется к заземлению, сопротивление которого не должно превышать 4 Ом (ПУЭ 1.7.65). Питание устройства должно осуществляться от силового щита через автоматический предохранитель, срабатывающий при коротком замыкании нагрузки.
Эксплуатация устройства должна производиться персоналом, имеющим квалификацию по ТБ III (согласно ПТЭ). Работа по устранению неисправностей и наладка должна производиться персоналом с квалификационной группой по ТБ не ниже III (согласно ПТЭ) и только после снятия напряжения питания с устройства.
8.2.5 Требования к пожаробезопасности.
Помещения, в которых установлены персональные ЭВМ, по пожарной опасности относятся к категории Д, и должны удовлетворять требованиям по предотвращению и тушению пожара по ГОСТ 12.1.004-91. Обязательно наличие телефонной связи и пожарной сигнализации.
Материалы, применяемые для ограждающих конструкций и отделки рабочих помещений должны быть огнестойкими. Для предотвращения возгорания в зоне расположения ЭВМ обычных горючих материалов (бумага) и электрооборудования, необходимо принять следующие меры:
* в машинном зале должны быть размещены углекислотные огнетушители типов ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8. Согласно типовым правилам пожарной безопасности на каждые 100 кв. метров площади помещения ВЦ должен приходиться один огнетушитель.
* в качестве вспомогательного средства тушения пожара могут использоваться гидрант или устройства с гибкими шлангами.
* для непрерывного контроля машинного зала и зоны хранения носителей информации необходимо установить систему обнаружения пожаров, для этого можно использовать комбинированные извещатели типа КИ-1 из расчета один извещатель на 100 м2 помещения.
Меры пожарной безопасности определены в ГОСТ 12.1.004-91.
Пользователи допускаются к работе на персональных ЭВМ только после прохождения инструктажа по безопасности труда и пожарной безопасности в лаборатории в целом и на каждом рабочем месте.
8.3 Расчёт искусственного освещения рабочего места оператора ЭВМ
Рассчитаем параметры искусственного освещения. Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охранное, дежурное. Будем вести речь о рабочем освещении - освещении, обеспечивающем нормативные уровни освещения в помещениях и местах производства работ вне зданий. Конечной целью расчета является определение типа, числа и расположения светильников и ламп, необходимых для требуемого уровня освещенности путем решения ряда частных задач, подробное описание которых приведено в [2].
8.3.1 Определение нормативных уровней освещенности согласно СниП 23.05.95
Так как минимальным объектом различения при работе с ПЭВМ является пиксель\зерно (pixel\dot) – одна светящаяся точка, а ее размер составляет 0.28мм, то мы имеем дело со зрительной работой очень высокой точности, т.е имеем II разряд зрительной работы. Причем в зависимости от используемого программного обеспечения можем иметь дело как с прямым, так и с обратным контрастом, а характер контраста объекта и характер фона может быть любым: светлым, средним, темным. Следует также учесть, что продолжительность зрительной работы составляет больше половины рабочего дня. На основании этих данных заключаем, что зрительная работа имеет II разряд с подразрядом “в”. Общее освещение составляет 500 лк, а комбинированное освещение 2000 лк, в том числе 200 лк общего освещения. Нормативная величина показателя ослепленности Р=20%, уровня пульсаций освещенности Кn =10%;
8.3.2 Выбор типа источника света.
Тип источника света – люминесцентные лампы, т.к. они обеспечивают меньшее утомление органов зрения и организма в целом и способствуют повышению работоспособности и производительности труда. Кроме того, люминесцентные лампы имеют высокую световую отдачу, большой срок службы, малую яркость светящейся поверхности, спектр излучения близкий к естественному.
8.3.3 Определение системы освещения.
Выбирая систему освещения, необходимо учитывать, что более эффективной является система комбинированного освещения, но система общего освещения более гигиенична, т.к. обеспечивает большую равномерность освещенности рабочих поверхностей. Используя локализованное общее освещение, можно наиболее просто добиться высоких уровней освещенностей на рабочих местах без значительных затрат. При повышенных требованиях к освещенности отдельных рабочих мест используют комбинированную систему освещения.
Поскольку работа оператора ЭВМ не относится к категории особо точных, выбираем систему общего освещения.
Тип ламп ЛТБ40
Мощность лампы Pл=40 Вт
Световой поток Фл=3000 лм
8.3.4 Определение типа светильников. В помещениях наиболее экономичны осветительные установки с люминесцентными лампами.
Тип светильников: УСП-5-2x40
Мощность лампы Pл=40 Вт
Число ламп в светильнике Nл.св=2
КПД светильника 52 %
размеры светильника 90x236x1270 мм
8.3.5 Выбор схемы расположения светильников общего освещения.
Расположение светильников оказывает существенное влияние на экономичность, качество и удобство эксплуатации системы освещения и должно обеспечивать заданные уровни освещённости на всех рабочих местах при наименьшей мощности установленных ламп.
Светильники с трубчатыми люминесцентными лампами размещаются параллельно стене с окнами. Светильники в рядах располагаются, состыковываясь друг с другом.
ланы расположения светильников и их вертикальной ориентации(рис. 8-1):
hn hp – заданные; hn = 2,7 м hp = 0.8 м
Расстояние от пола до светильника hc = 0,2(hn- hp)=0.38 м;
Расстояние от рабочей поверхности до светильника hcp=hn – hp – hc =1.52 м
? =1,5 (для светильников с люминесцентными лампами);
lc= ??hcp
c= 1.5*1.52=2,28 м – расстояние между центрами светильников.
8.3.6 Определение требуемого кол-ва светильников и ламп.
Расчет требуемого количества светильников осуществляется по формуле Nсв=Sn/lc2, где Sn – площадь освещаемого помещения;
св=6*4/5,1984=4,62
Используем метод коэффициента использования светового потока:
= a?b/( hp(a+b)),
i – индекс помещения; а, b, hp – длина, ширина, высота помещения, м. Если i <0.5 или i>5, то соот-но i=0.5 или i=5.
У нас i =6*4/(0.8*(6+4)) = 3.
Коэффициент неравномерности освещения для люминесцентных ламп z=1.1
Коэффициент запаса для рабочей среды, содержащей менее 1мг/куб.м пыли и дыма при условии чистки светильников не реже 4 раз в год kз=1,8
Коэффициент отражения свежепобеленного потолка
Коэффициент отражения свежепобеленных стен
Коэффициент использования светового потока при данном индексе помещения и коэффициентах отражения стен и потолка
Количество светильников:
8.3.7 Проверка фактического уровня освещенности
Фактическая величина освещенности не должна отличаться от нормированной больше чем на (-10-+20)%
Отличие от нормированного уровня
8.3.8 Проверка условий видимости объекта наблюдения
Коэффициенты отражения фона и объекта:
Коэффициент отражения для белой бумаги
Коэффициент отражения для черных букв
Коэффициент прямого контраста
Яркость излучения фона
Яркость отражения фона
Яркость фона
Расстояние до наблюдаемого объекта (текста)
Угол наблюдения
Размер объекта (размер линии в тексте)
Определение угловых размеров объекта
Расчет порогового контраста
где
Прямой пороговый контраст определяется по формуле:
Видимость:
8.3.9 Определение электрической мощности системы освещения
Коэффициент потерь в пускорегулирующей аппаратуре для люминесцентных ламп
Электрическая мощность системы
8.3.10 Составление схемы размещения светильников.
С целью снижения уровней засветки экранов мониторов прямыми световыми потоками светильников общего назначения последние следует располагать сбоку от рабочих мест, параллельно главной линии зрения операторов ПЭВМ и стене помещения с окнами. На рис 8-2 приведена примерная схема ориентации рабочих мест операторов.
8.3.11 Расчет местного освещения.
Согласно СНиП 23-05-95 для местного освещения (в составе комбинированного освещения) следует использовать светильники с непросвечивающимми отражателями. Светильники местного освещения следует располагать так, чтобы их светящие элементы не попадали прямо в поле зрения работников как данного так и других рабочих мест.
Выражение для освещенности данной точки “a” поверхности наблюдаемого объекта определяется выражением:
Здесь Jсв – сила света, излучаемого светильником, кд/м2; lса – длина пути светового луча от светящего элемента до точки “a” наблюдаемого объекта, м; - угол, образуемый световым лучом в направлении от светящего элемента к точке “a” и нормалью к наблюдаемой поверхности в точке “a”, рад. Расположение светильника на рабочем месте показано на рис. 8-3.
Светильник имеет следующие параметры:
Коэффициент отражения отражающей поверхности отражателя светильника
Коэффициент, определяющий отношение отражающей поверхности рефлектора светильника к его полной поверхности
Диаметр светильника
Высота расположения центра светящейся поверхности лампы относительно нижнего среза светильника
В точке “a” светильник местного освещения должен создавать освещенность, равную нормативному значению для местного освещения (в данном случае 180 лк). с отклонением в пределах –10%- +20%.
Определим силу света, требуемую от светильника местного освещения:
В светильнике используется лампа накаливания, поэтому для выбора лампы светильника местного освещения по величине создаваемого светового потока имеет вид
Из таблицы 1 [] выбираем лампу накаливания типа БК-215-225-60 мощностью 60 Вт
8.4 ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА.
Разработка данного дипломного проекта и дальнейшее использование программы не вносит никаких изменений в экологию окружающей среды.