Politechnika Białostocka

Wydział Elektryczny

Katedra Promieniowania Optycznego

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu

Podstawy Techniki Świetlnej

Ćwiczenie numer 3

Pomiary oświetlenia miejsca pracy we wnętrzu

zgodnie z PN-EN 12464-1

Opracował: dr inż. Krzysztof Zaremba

2008

Zawartość instrukcji:

1. Wiadomości podstawowe 3

2. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego 4

3. Metodyka badań 4

4. Wymagania BHP 6

5. Sprawozdanie studenckie 6

6. Pytania kontrolne 6

7. Literatura 6

1. Wiadomości podstawowe

Wymagania dotyczące oświetlenia miejsc pracy we wnętrzach zawarte są w normie PN-EN 12464-1 „Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach” [1] (w dalszej części instrukcji „nowa norma”). Norma ta zastąpiła obowiązującą przez wiele lat normę PN-84/E-02033 „Oświetlenie wnętrz światłem elektrycznym” [2] (w dalszej części instrukcji „stara norma”). Szczegółowe wymagania stawiane oświetleniu miejsca pracy dotyczą w nowej normie tzw. „pola zadania wzrokowego” oraz pola bezpośredniego otoczenia. Pole zadania wzrokowego to część pola w miejscu pracy, gdzie wykonywane jest zadanie wzrokowe. W miejscach, dla których wielkość i/lub położenie pola zadania jest nieznane, jako pole zadania należy uznać pole, gdzie zadanie może być wykonywane. Pole bezpośredniego otoczenia to pas o szerokości co najmniej 0,5 m otaczający pole zadania, występujący w polu widzenia. W dużej ilości przypadków pole bezpośredniego otoczenia nie może być określone, np. gdy pole zadania wzrokowego to cały blat biurka.

Podstawowe ilościowe wymagania dotyczące oświetlenia miejsca pracy to średnie natężenia oświetlenia oraz równomierności oświetlenia. Natężenie oświetlenia (jednostka luks [lx]) jest miarą oświetlenia płaskiej powierzchni. Wszystkie podane w nowej normie wartości natężenia oświetlenia są eksploatacyjnymi średnimi wartościami natężenia oświetlenia (w nowej normie symbol
), od których nie może być mniejsza wartość średniego natężenia oświetlenia E_m na określonej powierzchni, utrzymywana w całym czasie użytkowania oświetlenia. Nowa norma zaleca następującą skalę stopniowania natężenia oświetlenia:

- 20 lx np. przejścia bez obsługi w magazynach

- 30 lx

- 50 lx np. rolnictwo - pomieszczenia dla inwentarza

- 75 lx np. publiczne parkingi samochodowe wewnętrzne

- 100 lx np. strefy komunikacji i korytarze

- 150 lx np. schody

- 200 lx minimalna wartość w miejscach stałego przebywania ludzi

- 300 lx np. szkoły - sale lekcyjne

- 500 lx np. biura - stanowiska komputerowe

- 750 lx np. biura - kreślenie techniczne

- 1000 lx np. wyrób biżuterii lub mikromechanika

- 1500 lx np. kontrola barw przy wielobarwnym druku

- 2000 lx np. grawerowanie w stali i miedzi

- 3000 lx

- 5000 lx np. dobór barwy sztucznych zębów

Skala zaczyna się od wartości 20 lx, przy której ledwo rozpoczyna się rozróżnianie cech ludzkiej twarzy. Kolejne stopnie skali są otrzymywane mnożnikiem ok. 1,5, która to zmiana natężenia oświetlenia powoduje odczucie najmniejszej, znaczącej zmiany oświetlenia. Wartości, dla których nie podano przykładów, wykorzystywane są w wymaganych przez normę przypadkach zwiększania (np. zdolność pracownika poniżej normy) lub zmniejszania (np. zadanie wykonywane jest w niezwykle krótkim czasie) wartości natężenia oświetlenia.

Szczegółowe wymagania dotyczące wartości eksploatacyjnych natężenia oświetlenia
, granicznej wartości wskaźnika ujednoliconej oceny olśnienia UGR_L i minimalnych wartości wskaźnika oddawania barw R_a podane są w normie w postaci tabelarycznej z podziałem na: strefy, wnętrza, zadania i czynności (przykład poniżej).

3	Biura
Nr ref.	Rodzaj wnętrza, zadania lub czynności	Em [lx]	UGRL [-]	Ra [-]		Uwagi
3.1	Segregowanie, kopiowanie, itd.	300	19	80
3.2	Pisanie ręczne, obsługiwanie klawiatury, czytanie, przetwarzanie danych	500	19	80		Praca z DSE: patrz 4.11.
3.3	Kreślenie techniczne	750	16	80
3.4	Stanowiska pracy CDN (CAD)	500	19	80		Praca z DSE: patrz 4.11.
3.5	Pokoje spotkań i konferencji	500	19	80		Zaleca się ośw. sterowane
3.6	Recepcja	300	22	80
3.7	Archiwa	200	25	80

Osiągnięcie odpowiedniej wartości średniego natężenia oświetlenia jest niewystarczające do pełnej oceny jakości oświetlenia, które powinno być również odpowiednio równomierne. Na oświetlanej powierzchni nie mogą występować obszary wyraźnie ciemniejsze lub jaśniejsze. Równomierność oświetlenia (w normach bez symbolu, w technice świetlnej zazwyczaj używa się symbolu δ) opisana jest zależnością:

, (1)

gdzie: E_min - minimalne natężenie oświetlenia na danej powierzchni.

Oświetlenie powinno być jak najbardziej równomierne (δ = 1). Równomierność oświetlenia: pola zadania wzrokowego powinna normatywnie wynosić co najmniej 0,7, a pola bezpośredniego otoczenia co najmniej 0,5.

Należy zauważyć, że zawarta w normie definicja równomierności oświetlenia zabezpiecza tylko likwidację obszarów ciemniejszych.

2. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

Celem ćwiczenia jest poznanie sposobów określania wymagań normatywnych dotyczących oświetlenia miejsca pracy oraz wykonanie pomiarów kontrolnych wybranych miejsc pracy.

3. Metodyka pomiarów

Nowa norma nakładając wymagania dotyczące oświetlenia wprowadza również procedury weryfikacyjne. W odniesieniu do natężenia oświetlenia norma zaleca:

• gdy weryfikowany jest projekt oświetlenia, punkty pomiarowe powinny być zgodne z zaprojektowanymi punktami lub z przyjętą siatka,

• weryfikacja natężeń oświetlenia odnoszących się do określonych zadań, powinna być wykonywana na płaszczyźnie zadania,

• podczas weryfikowania natężenia oświetlenia zaleca się sprawdzenie: czy użyte mierniki światła są skalibrowane, czy lampy i oprawy oświetleniowe są zgodne z opublikowanymi danymi fotometrycznymi oraz czy założenia projektowe dotyczące współczynnika odbicia od powierzchni są zgodne z rzeczywistymi,

• średnie natężenie oświetlenia i równomierności oświetlenia należy obliczyć; powinny one być nie mniejsze niż odpowiednie wartości podane w normie.

Stara norma bardziej szczegółowo opisywała zagadnienie pomiarów i choć nie jest obowiązująca to może być podstawą ich prawidłowego wykonywania. Zgodnie ze starą normą, pomiary natężenia oświetlenia należy wykonać po zapadnięciu zmroku, w miarę możliwości przy napięciu znamionowym zasilania. Urządzenie oświetleniowe z lampami wyładowczymi należy włączać co najmniej na 30 min przed rozpoczęciem badań. Urządzenie oświetleniowe wyposażone wyłącznie w żarówki zwykłe lub halogenowe można badać bezpośrednio po włączeniu. Jeżeli zainstalowane są nowe lampy, to przed przystąpieniem do badań należy poddać je wyświeceniu przez co najmniej 100 h w przypadku lamp wyładowczych i co najmniej 1 h w przypadku żarówek.

Do pomiarów natężenia oświetlenia należy stosować luksomierz. Przyrząd ten składa się z głowicy fotometrycznej z przetwornikiem fotoelektrycznym, wzmacniacza i wyświetlacza. Głowica fotometryczna powinna spełniać dwa podstawowe warunki [3]:

• względna czułość widmowa głowicy musi być zgodna z czułością średniego oka ludzkiego przystosowanego do jasności,

• głowica musi być zaopatrzona w układ korekcji kosinusowej zapewniającej zgodność zmiany prądu fotoelektrycznego przetwornika z kosinusem kąta padania światła na jego powierzchnię (tzn. głowica mierzy światło odpowiednio z całej półprzestrzeni).

Skalowanie luksomierza powinno być sprawdzane co najmniej raz na dwa lata.

W pomieszczeniach pustych pomiary należy wykonać na płaszczyźnie roboczej na wysokości 0,85 m od podłogi, a w ciągach komunikacyjnych na podłodze. W pomieszczeniach wyposażonych w meble i urządzenia produkcyjne należy wyznaczyć średnie natężenie oświetlenia oddzielnie na każdej płaszczyźnie roboczej i oddzielnie w strefach komunikacyjnych. Podczas odczytów osoba wykonująca pomiary nie powinna zacieniać głowicy fotometrycznej luksomierza.

Weryfikację parametrów oświetlenia w pomieszczeniu, dla którego nie posiadamy dokumentacji projektowej, należy zacząć od określenia pól pracy wzrokowej i pomiaru ich wymiarów oraz określenia pól bezpośredniego otoczenia, jeśli takie występuje. Następnie należy dokonać podziału weryfikowanej powierzchni na prostokąty (w przybliżeniu kwadraty) (rys. 1). Zwykle dla pomieszczeń przyjmuje się bok prostokąta równy 0,5÷1,0 m. Wartość tę można zwiększyć podczas pomiarów dużych powierzchni np. parking wewnętrzny lub zmniejszyć, np. przy pomiarach powierzchni biurka. Należy pamiętać, że im większą liczbę n punktów pomiarowych przyjmiemy przy podziale badanej powierzchni, tym dokładniejszą wartość średniego natężenia oświetlenia otrzymamy, ale odpowiednio zwiększy się nakład pracy podczas wykonywania pomiarów. Pomiarów dokonujemy w środkach wyznaczonych prostokątów.

Rys. 1. Sposoby podziału mierzonej powierzchni: a) regularnej, b) nieregularnej

Ze zmierzonych wartości E_i natężenia oświetlenia należy obliczyć jego średnią wartość E_m. W przypadku powierzchni regularnej (rys. 1a) oraz powierzchni nieregularnej podzielonej na obszary o jednakowych (podobnych) polach S_i powierzchni wartość E_m oblicza się jako średnią arytmetyczną z otrzymanych wyników pomiarowych wartości E_i natężenia oświetlenia:

, (2)

W przypadkach powierzchni nieregularnej o różnych polach S_i powierzchni (rys. 1b) średnie natężenie oświetlenia wylicza się jako średnią ważoną z otrzymanych wartości natężenia oświetlenia, przy czym wagami są pola powierzchni elementów:

, (3)

gdzie S jest polem mierzonej powierzchni.

Po obliczeniu wartości średniej E_m natężenia oświetlenia równomierność oświetlenia δ wyznacza się, po znalezieniu wartości minimalnej E_min natężenie oświetlenia, na podstawie wzoru (1)

4. Wymagania BHP

Wymagania BHP są zgodne z ogólnym regulaminem obowiązującym w laboratorium z przedmiotu: “Technika świetlna”.

5. Sprawozdanie studenckie

Sprawozdanie powinno zawierać: cel i zakres ćwiczenia, opis mierzonego pola pracy wzrokowej, przebieg realizacji pomiarów z uwzględnieniem użytych przyrządów pomiarowych i urządzeń, zestawienie i analizę wyników badań, wnioski.

Wyniki pomiarów powinny być zestawione w postaci tabel. Przedstawić szkic badanego pomieszczenia z zaznaczonymi stanowiskami roboczymi.

Na podstawie uzyskanych wyników określić czy oświetlenie w pomieszczeniu spełnia wymagania dotyczące średniego natężenia oświetlenia i jego równomierności. Jeśli nie, przeanalizować przyczyny i sposoby poprawy parametrów oświetleniowych.

6. Pytania kontrolne

• Podstawowe wymagania normatywne stawiane oświetleniu miejsc pracy

• Normatywne wartości natężenia oświetlenia na miejscach pracy

• Równomierność oświetlenia

• Ogólne warunki wykonywania pomiarów natężenia oświetlenia w pomieszczeniu

• Wymagania jakie powinien spełniać luksomierz

• Przebieg pomiarów pola zadania wzrokowego

• Obliczanie średniej wartości natężenia oświetlenia

7. Literatura

1. PN-EN 12464-1:2004 „Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach”

2. PN-84/ E02033 „Oświetlenie wnętrz światłem elektrycznym”

3. Dybczyński W.: Miernictwo promieniowania optycznego. Wyd. PB, B-stok, 1996

6

---