Zakład Techniki Świetlnej i Elektrotermii Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej. Laboratorium: Technika oświetlania

Transkrypt

1 Rok Sem. Prowadzący: Zakład Techniki Świetlnej i Elektrotermii Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej Specjalność: Sem. Laboratorium: Technika oświetlania Ćw. Nr 1 Ocena jakości i efektywności energetycznej oświetlenia wnętrz Grupa: Wykonujący sprawozdanie: Data wykonania ćwiczenia: Data oddania sprawozdania: Ocena: I. Wprowadzenie Norma PN- EN Oświetlenie miejsc pracy we wnętrzach O poziomie widoczności oraz poŝądanej wygodzie widzenia na większości stanowisk pracy decyduje rodzaj i czas aktywności. W normie wyszczególniono wymagania dotyczące ilościowych i jakościowych parametrów oświetlenia dla większości miejsc pracy we wnętrzach oraz dla ich otoczenia. Kryteria oświetleniowe mają na celu zaspokojenie oczekiwań w zakresie: - komfortu widzenia, przy którym pracownicy dobrze się czują, co pośrednio wpływa na wydajność pracy, - wydolności wzrokowej, w wyniku czego pracownicy są zdolni do wykonywania zadań wzrokowych, nawet w trudnych warunkach i przez dłuŝsze okresy czasu, - bezpieczeństwa. Główne parametry określające otoczenie świetlne to: - rozkład luminancji, - natęŝenie oświetlenia, - olśnienie, - kierunkowość światła, - oddawanie barw oraz barwa światła, - migotanie światła, - oświetlenie dzienne.

2 Rozkład luminancji Rozkład luminacji w polu widzenia decyduje o poziomie adaptacji wzroku, co wpływa na widoczność zadania wzrokowego. Właściwy rozkład luminancji adaptacji jest konieczny dla zapewnienia: - ostrości widzenia, - czułości kontrastowej (rozróŝniania względnie małych róŝnic luminancji) - efektywności funkcji wzrokowych (tj. akomodacji, konwergencji, reakcji źrenicy, ruchu oczu, itp.). Rozkład luminancji w polu widzenia wpływa równieŝ na komfort widzenia. NaleŜy unikać: - zbyt wysokich luminancji, które mogą powodować olśnienie, - zbyt duŝych kontrastów luminancji, które powodują zmęczenie związane z ciągłą readaptacją wzroku, - zbyt niskich luminancji i zbyt małych kontrastów luminancji związanych z nieciekawym, niestymulującym środowiskiem pracy. WaŜne są luminancje wszystkich powierzchni. NaleŜy je określać na podstawie współczynników odbicia oraz natęŝenia oświetlenia na tych powierzchniach. Stosowane w praktyce zakresy współczynników odbicia, głównych powierzchni we wnętrzach są następujące: - sufit 0,6 0,9 - ściany 0,3 0,8 - płaszczyzna robocza 0,2 0,6 - podłoga 0,1 0,5 Współczynniki odbicia ρ powierzchni moŝna z wystarczającą dla praktyki dokładnością wyznaczyć na podstawie pomiarów natęŝenia oświetlenia padającego na powierzchnię i odbitego od tej powierzchni. NatęŜenie oświetlenia ρ = E odb. /E pad. Poziom i rozkład natęŝenia oświetlenia w polu pracy wzrokowej i w strefie otaczającej ma duŝy wpływ na szybkość, bezpieczeństwo i wygodę widzenia oraz łatwość wykonania zadania wzrokowego. Wszystkie wartości natęŝenia oświetlenia wyszczególnione w tej normie są wartościami eksploatacyjnymi (maintained illuminances) dostosowanymi do wymagań związanych z komfortem widzenia i wydolnością wzrokową. 2

3 Przykładowe zalecenia dla szkół przedstawiono w poniŝszej tablicy 1: Tablica 1. Obiekty edukacyjne Lp Rodzaj wnętrza, zadania lub czynności Strefy komunikacji i korytarze E m UGR - R a Sala lekcyjna Sala dla nauki wieczornej i nauczania dorosłych Sala wykładowa Tablica Stół demonstracyjny Pracownie w szkołach plastycznych Sale zajęć praktycznych i laboratoria Sale do zajęć komputerowych Uwagi NatęŜenie na poziomie podłogi Oświetlenie powinno być regulowane Oświetlenie powinno być regulowane Oświetlenie powinno być regulowane Zapobiegać odbiciu światła W salach wykładowych T CP 5000 K Stanowiska DSE pkt.4.11 NatęŜenie oświetlenia w bezpośrednim otoczeniu Poziom natęŝenia oświetlenia w bezpośrednim otoczeniu pola pracy powinien być dostosowany do natęŝenia oświetlenia pola pracy i powinien zapewnić zrównowaŝony rozkład luminancji w polu widzenia. Znaczne róŝnice w przestrzennym rozkładzie natęŝenia oświetlenia wokół pola pracy mogą prowadzić do zmęczenia wzroku i odczuwania dyskomfortu. NatęŜenie oświetlenia w bezpośrednim otoczeniu pola pracy powinno być niŝsze niŝ natęŝenie oświetlenia pola pracy, ale nie mniejsze od wartości podanych w tablicy 2. Tablica 2 Równomierności oświetlenia oraz zalecane poziomy natęŝenia oświetlenia pola otaczającego w zaleŝności od natęŝenia oświetlenia pola pracy NatęŜenie oświetlenia pola pracy NatęŜenie oświetlenia otoczenia pola pracy E pola pracy Równomierność 0,7 Równomierność 0,5 3

4 Zagadnienia dotyczące barwy Cechy jakościowe barwy lamp o świetle białym są charakteryzowane przez: - barwę światła samych źródeł, - właściwości oddawania barw, które wpływają na barwny wygląd obiektów i oświetlanych osób. Te dwie cechy naleŝy uwzględniać niezaleŝnie. Barwa światła Barwa światła lampy odpowiada wyglądowi barwy (chromatyczności) emitowanego światła. Liczbowo parametr ten jest określany przez podanie temperatury barwowej najbliŝszej T CP Barwa światła moŝe być równieŝ opisana zgodnie z określeniami podanymi w tablicy 3. Tablica 3. Grupy wraŝenia barwy światła WraŜenie barwy ciepła neutralna chłodna Temperatura barwowa najbliŝsza T CP poniŝej 3300 K 3300 K 5300 K powyŝej 5300 K Wybór barwy światła leŝy w obszarze psychologii, estetyki i oceny tego, co wydaje się naturalne. Wybór zaleŝy od poziomu natęŝenia oświetlenia, kolorystyki pomieszczenia i jego wyposaŝenia, lokalnego klimatu i od spodziewanego efektu oświetleniowego. W klimacie gorącym generalnie preferowana jest chłodniejsza barwa światła, podczas gdy w klimacie chłodnym, preferowana jest cieplejsza barwa światła. Oddawanie barw Dla wydolności wzrokowej i odczucia wygody widzenia oraz dla dobrego samopoczucia waŝne jest, aby barwy otoczenia, przedmiotów oraz ludzkiego ciała wyglądały naturalnie, właściwie i w sposób, który zapewnia atrakcyjny, zdrowy wygląd. Barwy bezpieczeństwa muszą być zawsze rozpoznawalne (ISO 3864). Dla obiektywnego określania oddawania barw przez źródła światła został wprowadzony ogólny wskaźnik oddawania barw Ra. Maksymalna wartość Ra = 100. Wartość ta maleje przy pogarszającej się jakości oddawania barw. Lampy o wskaźniku oddawania barw poniŝej Ra = 80 nie powinny być stosowane w pomieszczeniach, w których ludzie pracują lub przebywają przez dłuŝszy okres czasu. Minimalne wartości wskaźników oddawania barw Ra dla róŝnych typów wnętrz (obszarów), zadań i czynności w szkołach podano w Tablicy 1. 4

5 II. Nowe wymagania normatywne W nowej normie uzupełniono i doprecyzowano pewne braki w wymaganiach, zawartych w aktualnie obowiązującej wersji normy. Rys. 1. Podstawowe wielkości świetlne Poziom i rozkład luminancji we wnętrzach zaleŝy od charakterystyk refleksyjnych i natęŝenia oświetlenia na określonych powierzchniach. W nowej wersji normy podano nowe wymagania uzupełnione zaleceniami dotyczącymi poziomu natęŝenia oświetlenia, tj.: - zalecane współczynniki głównych powierzchni wnętrza: - sufit: 0,7 do 0,9 - ściany 0,5 do 0,8 - podłoga 0,2 do 0,4 - zalecane poziomy natęŝenia oświetlenia: - ściany 50 przy równomierności Uo 0,10 (do wysokości odpowiadającej wysokości montaŝu najwyŝej zamontowanej oprawy), - sufit 30 przy równomierności Uo 0,10. Zaleca się, aby dla takich obiektów jak np. biura, szkoły, szpitale, zapewnić wyŝsze poziomy, tj: - ściany 75, - sufit 50. Poziom i rozkład natęŝenia oświetlenia w polu pracy wzrokowej oraz w bliŝszym i dalszym otoczeniu wpływa na wydolność wzrokową i komfort widzenia. W projekcie normy podano wymagania dotyczące równomierności oraz związku pomiędzy poziomami oświetlenia pola zadania wzrokowego, jego bezpośredniego otoczenia oraz tła. Poziom natęŝenia oświetlenia dla tła wyznaczany jest na poziomie podłogi Rys. 2. 5

6 Rys. 2. Szkic pola zadania wzrokowego, bezpośredniego otoczenia i tła Istotnej zmianie ulegają wymagania dotyczące równomierności dla pola zadania wzrokowego i jego otoczenia. Zalecane równomierności pola zadania podawane są w tablicach zawierających zestawy wymagań oświetleniowych dla róŝnych wnętrz i czynności. Tabela 4. Wykaz przykładowych wymagań oświetleniowych dla pomieszczeń edukacyjnych [3] Rodzaj wnętrza, Em UGR L Uo Ra Uwagi zadania lub czynności Sale lekcyjne ,6 80 Zaleca się oświetlenie sterowane Tablice ,7 80 Unikanie odbić. Stołówki szkolne ,4 80 Korytarze ,4 40 Pomiar na poziomie podłogi Równomierności i poziomy oświetlenia pozostałych stref powinny odpowiadać wartościom podanym w Tabeli 5. Tabela 5. Równomierności oraz związki pomiędzy natęŝeniem oświetlenia w polu zadania wzrokowego, w polu bezpośredniego otoczenia i w tle NatęŜenie oświetlenia w polu zadania wzrokowego Równomierność Uo > 0,7 / 0,6 / 0,4 NatęŜenie oświetlenia w polu bezpośredniego otoczenia E w polu zadania E w polu zadania E w polu zadania E w polu zadania Równomierność Uo > 0,4 NatęŜenie oświetlenia w tle E w polu zadania /2 Równomierność Uo > 0,1 6

7 Bardzo istotnym uzupełnieniem dotychczas obowiązującej normy jest wprowadzenie zaleceń dotyczących przyjmowania siatki punktów do obliczeń i weryfikacji natęŝenia oświetlenia. Oczka siatki powinny być kształtem zbliŝone do kwadratu, w którym stosunek długości do szerokości zawiera się w przedziale 0,5 i 2, a maksymalny wymiar nie przekracza wartości: p = 0,2 x 5 log d gdzie: p maksymalny wymiar oczka siatki (p 10m) d dłuŝszy wymiar pola gdy stosunek długości boku dłuŝszego do krótszego jest mniejszy od 2; gdy tak nie jest d jest krótszym wymiarem powierzchni. Liczba punktów dla boku o większej długości jest najbliŝszą całkowitą liczbą z podzielenia d/p. Tabela 6. Siatka punktów obliczeniowych natęŝenia oświetlenia w polu zadania wzrokowego, w polu bezpośredniego otoczenia i w tle Długość powierzchni m Maksymalna odległość punktów m Minimalna liczba punktów Obliczeniowych (kontrolnych) 0,40 0,15 3 0,60 0,20 3 1,00 0,20 5 5,00 0, ,00 1, ,00 2, ,00 3,00 16 Z obliczeń wyłączony jest pas przy ścianach o szerokości 0,5m (chyba, Ŝe pole zadania leŝy w tej strefie). Analogiczny sposób wyznaczania punktów dotyczy ścian i sufitu. 7

8 III. Aspekty energetyczne Instalacja oświetleniowa powinna spełniać wymagania oświetleniowe dla określonej przestrzeni bez strat energii. Jednak jest waŝne, aby redukcja zuŝycia energii nie odbywała się kosztem warunków widzenia zapewnianych przez instalacje oświetleniową. Wymaga to wyboru odpowiedniego systemu oświetleniowego, sprzętu, sterowania oraz wykorzystania dostępnego światła dziennego. Efektywność wykorzystania energii elektrycznej na cele oświetleniowe moŝna ocenić wyznaczając współczynnik: W e = P/S na 100 [W/m 2 na 100] Gdzie: P sumaryczna moc instalacji oświetleniowej w [W], S powierzchnia oświetlana w [m 2 ] Współczynnik ten informuje, jaką moc wykorzystujemy, aby uzyskać natęŝenie oświetlenia 100 na 1m 2 powierzchni oświetlanej. IV. Badania Wykonać ocenę jakości oświetlenia sali wykładowej oraz korytarza. Dla sali wykładowej: - sporządzić szkic pomieszczenia z wymiarami i rozmieszczeniem opraw, - wyznaczyć natęŝenie oświetlenia na ławkach, - wyznaczyć natęŝenie oświetlenia na tablicy, - wyznaczyć natęŝenie oświetlenia na ścianach, - wyznaczyć równomierność oświetlenia, - wyznaczyć współczynniki odbicia sufitu, ścian, tablicy i ławek, - określić barwę światła źródeł światła stosowanych w oprawach, - określić wskaźnik oddawania barw dla źródeł światła stosowanych w oprawach, - wyznaczyć równomierność oświetlenia, - określić wskaźnik efektywności wykorzystania energii elektrycznej na cele oświetleniowe. Dla korytarza (dwa warianty oświetlenia np. V ptr. i VIII ptr.): - sporządzić szkic pomieszczenia z wymiarami i rozmieszczeniem opraw, - wyznaczyć natęŝenie oświetlenia, - wyznaczyć równomierność oświetlenia, - określić barwę światła źródeł światła stosowanych w oprawach, - określić wskaźnik oddawania barw dla źródeł światła stosowanych w oprawach, - określić wskaźnik efektywności wykorzystania energii elektrycznej na cele oświetleniowe. III. Wnioski 8