STUDIA STACJONARNE II STOPNIA wersja z dnia

KIERUNEK ELEKTROTECHNIKA SEM 1. Laboratorium TECHNIKI ŚWIETLNEJ 60-965 Poznań STUDIA STACJONARNE II STOPNIA wersja z dnia 20.03.2011 Ćwiczenie nr 4 TEMAT: OCENA JAKOŚCI OŚWIETLENIA MIEJSC PRACY WE WNĘTRZACH Opracowanie wykonano na podstawie: 1. PN-EN 12464-1:2004: Światło i oświetlenie - Oświetlenie miejsc pracy - Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach I. WPROWADZENIE Podstawowe wymagania dotyczące ilościowych i jakościowych parametrów oświetlenia miejsc pracy we wnętrzach, zawiera norma PN-EN 12464-1. Norma ta określa wymagania oświetleniowe, które są konieczne dla zapewnienia wydolności i komfortu widzenia, dzięki zapewnieniu odpowiedniego otoczenia świetlnego. Otoczenie świetlne System oświetlenia wnętrza tworzy otoczenie świetlne, którego parametry decydują o efektywności pracy wzrokowej, samopoczuciu i bezpieczeństwie pracowników. Opisane w normie 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. 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.). 1

Rozkład luminancji w polu widzenia wpływa równieŝ na komfort widzenia. NaleŜy unikać: 60-965 Poznań - 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. Rys. 1. Warunki powstawania olśnienia 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. ρ = E odb. /E pad. NatęŜenie oświetlenia 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

Przykładowe zalecenia dla szkół przedstawiono w poniŝszej tabeli 1: Tabela 1. Obiekty edukacyjne Lp. Rodzaj wnętrza, zadania lub czynności E m lx UGR 1.1.1 Strefy komunikacji i korytarze 100 28 40 6.2.1 Sala lekcyjna 300 19 80 6.2.2 Sala dla nauki wieczornej i nauczania dorosłych - R a 500 19 80 6.2.3 Sala wykładowa 500 19 80 6.2.4 Tablica 500 19 80 6.2.5 Stół demonstracyjny 500 19 80 6.2.7 6.2.9 Pracownie w szkołach plastycznych Sale zajęć praktycznych i laboratoria - Uwagi NatęŜenie na poziomie podłogi Oświetlenie powinno być regulowane Oświetlenie powinno być regulowane Oświetlenie powinno być regulowane Zapobiegać światła odbiciu W salach wykładowych 750 lx 750 19 90 T CP 5000 K 500 19 80 6.2.13 Sale do zajęć komputerowych 300 19 80 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 tabeli 2. Tabela 2 Równomierności oświetlenia oraz zalecane poziomy natęŝenia oświetlenia pola otaczającego w zaleŝności od natęŝenia oświetlenia pola pracy NatęŜenie oświetlenia pola pracy lx 750 500 300 200 NatęŜenie oświetlenia otoczenia pola pracy lx 500 300 200 E pola pracy Równomierność 0,7 Równomierność 0,5 3

Norma wprowadziła pojęci pola pracy i pola otaczającego rys. 2. Przykładowe pole pracy przedstawiono na rys. 3. Rys. 2. Pole pracy i jego otoczenie Rys. 3. Pole pracy dla stanowiska biurowego (wg ZVEI Guide to DIN EN 12464-1) JeŜeli w pomieszczeniu np. w sali wykładowej, pola pracy i otoczenie nakładają się, wtedy naleŝy je zastąpić jednym polem pracy, z pominięciem pasa przyściennego o szerokości 0,5m rys.4. Rys. 4. Pola pracy w sali wykładowej (wg ZVEI Guide to DIN EN 12464-1) 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. Tabela 3. Grupy wraŝenia barwy światła WraŜenie barwy Temperatura barwowa najbliŝsza T CP ciepła neutralna chłodna 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. 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 Tabeli 1. 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. 5

Efektywność wykorzystania energii elektrycznej na cele oświetleniowe moŝna ocenić wyznaczając współczynnik: W e = P/S na 100lx [W/m 2 na 100lx] Gdzie: P sumaryczna moc instalacji oświetleniowej w [W], S powierzchnia oświetlana w [m 2 ], Współczynnik ten informuje, jaką moc wykorzystujemy, aby uzyskać natęŝenie oświetlenia 100lx na 1m 2 powierzchni oświetlanej. II. Badania Wykonać ocenę jakości oświetlenia sali wykładowej oraz korytarza. Dla sali wykładowej: - sporządzić szkic pomieszczenia z wymiarami, rozmieszczeniem opraw, ławek i tablic - określić barwę światła (wskaźnik oddawania barw i temperaturę barwową) źródeł światła stosowanych w oprawach, - wyznaczyć współczynniki odbicia sufitu, ścian, tablicy i ławek, - pomierzyć natęŝenie oświetlenia na ławkach, - pomierzyć natęŝenie oświetlenia na tablicy, - wyznaczyć równomierność oświetlenia, - obliczyć średnie natęŝenie i równomierność oświetlenia z zaleŝności: = E min E śr - określić wskaźnik efektywności energetycznej systemu oświetlenia. Dla korytarza: - sporządzić szkic pomieszczenia z wymiarami i rozmieszczeniem opraw, - określić barwę światła (wskaźnik oddawania barw i temperaturę barwową) źródeł światła stosowanych w oprawach, - wyznaczyć współczynniki odbicia sufitu, ścian, podłogi - pomierzyć natęŝenie oświetlenia, - wyznaczyć średnie natęŝenie oświetlenia i równomierność oświetlenia, - określić wskaźnik efektywności energetycznej systemu oświetlenia. Dane techniczne pomieszczenia, opis opraw oświetleniowych i lamp zastosowanych w oprawach oraz wyniki pomiarów i obliczeń zamieścić w tabelkach znajdujących się poniŝej. 6

Tabela 4. Dane techniczne obiektu Nazwa obiektu/ nazwa wyposaŝenia Sala wykładowa Ławka (stolik) szkolna Wymiary geometryczne obiektu/ wyposaŝenia Szerokość Długość Wysokość Szerokość Długość Wysokość Szerokość Symbol a [m] b [m] c [m] d [m] e [m] f [m] g [m] Tablica szkolna Wysokość h [m] Korytarz Szerokość Długość Wysokość i [m] j [m] k [m] Wartość Tabela 5. Rodzaj opraw oświetleniowych oraz parametry lamp zastosowanych w oprawach oświetleniowych Rodzaj oprawy oświetleniowej Rodzaj i oznakowanie lampy Moc lampy P [W] Wskaźnik oddawania barw Ra [-] Temperatura barwowa Tb [K] WraŜenie barwy światła wg. PN 12464-1 Korytarz Sala wykładowa 7

Tabela. 6 Wyniki pomiarów współczynnika odbicia badanych powierzchni w sali wykładowej 60-965 Poznań Lp Nazwa powierzchni pomiarowej E odb E pad ρ [-] 1 2 3 4 5 6 Tabela. 7 Wyniki pomiarów współczynnika odbicia badanych powierzchni na korytarzu Lp Nazwa powierzchni pomiarowej E odb E pad ρ [-] 1 2 3 8

Tabela 8. Wyniki pomiarów rozkładu natęŝenia oświetlenia w sali wykładowej Nazwa/ opis powierzchni pomiarowej: Współrzędne punktów pomiarowych X 1 [m] X 2 [m] X 3 [m] X 4 [m] X 5 [m] X 6 [m] X 7 [m] X 8 [m] X 9[m] X 10[m] Y 1 [m] Y 2 [m] Y 3 [m] Y 4 [m] Y 5 [m] Y 6 [m] Y 7 [m] Y 8 [m] Y 9 [m] Y 10 [m] Średnie natęŝenie oświetlenia E śr [lx] Równomierność oświetlenia δ [-] Wskaźnik efektywności energetycznej systemu oświetlenia W e [W/m 2 na 100lx] 9

Tabela 9. Wyniki pomiarów rozkładu natęŝenia oświetlenia na korytarzu Nazwa/ opis powierzchni pomiarowej: Współrzędne punktów pomiarowych X 1 [m] X 2 [m] X 3 [m] X 4 [m] X 5 [m] Y 1 [m] Y 2 [m] Y 3 [m] Y 4 [m] Y 5 [m] Y 6 [m] Y 7 [m] Y 8 [m] Y 9 [m] Y 10 [m] Y 11 [m] Y 212 [m] Y 13 [m] Y 14 [m] Y 15 [m] Y 16 [m] Y 17 [m] Y 18 [m] Y 19 [m] Y 20 [m] Średnie natęŝenie oświetlenia E śr [lx] Równomierność oświetlenia δ [-] Wskaźnik efektywności energetycznej systemu oświetlenia W e [W/m 2 na 100lx] 10