Лабораторная работа № 4. Определение естественной и искусственной освещенности воздуха в помещениях искуственные источники инфракрасного и ультрафиолетового облучения

Цель работы: Знакомство с существующими методами расчета и определения освещенности, устройством и принципом работы применяемых для этой цели приборов.

Все лучи солнечной радиации (видимые, инфракрасные и ультрафиолетовые) обладают биологическим действием и оказывают в определенных пределах весьма положительное влияние на физиологические функции организма животных. Поэтому нормированное освещение животноводческих и птицеводческих помещений является существенным фактором для сохранения здоровья, высокой продуктивности и воспроизводительной способности животных.

Солнечная радиация – важнейший фактор климата и основная причина изменения погоды, так как различные явления совершающиеся в атмосфере, связаны с тепловой энергией, получаемой от солнца. Лучистая энергия испускается в виде отдельных частиц, называемых квантами или фотонами. Измеряют длину световых волн микрометрами (мкм), нанометрами (нм) и ангстремами (А^о).

В животноводческих помещениях естественная и искусственная освещенность определяется двумя методами: геометрическим и светотехническим.

Геометрический метод определения естественной освещенности (световой коэффициент - СК) находится отношением остекленной поверхности окон к площади пола помещения.

Этот способ нормирования и контроля освещенности прост, но неточен, так как при одном и том же световом коэффициенте не обеспечиваются равные степени освещенности в различных частях помещения, а так же не учитывает многие важные моменты: световой климат местности, отраженный свет от потолка, ориентацию окон по сторонам света, затемняющее влияние противостоящих помещений и света, конструктивные особенности здания.

Дополнительным показателем качества естественной освещенности является угол падения светового потока и угол отверстия.

Угол падения (α) образуется двумя линиями, исходящими из точки измерения. Одна линия идет к верхнему краю остекленной части оконного проема, вторая горизонтальная линия. Минимально допустимая величина угла падения 27^о.

Для определения угла падения измеряют расстояние от точки наблюдения до окна и расстояние от точки пересечения этой линии до верхнего края застекленной части оконного проема (т.е. два катета). Угол падения можно рассчитать транспортиром построении прямоугольного треугольника, катеты которого известны, и по таблице натуральных тригонометрических величин (таблица).

По отношению противолежащего катета к прилежащему находят тангенс угла падения. Затем по таблице определяют величину угла.

Пример:Расстояние от рабочего места до окна 3,2 м. Расстояние от точки пересечения этой линии с окном до верхнего края остекленной части окна – 1,6 м. Тангенс угла будет 1,6 / 3,2 = 0,5, что соответствует величине угла падения 27^о.

Таблица натуральных тригонометрических величин

Угол отверстия (β) образуется линией, исходящей из точки измерения к верхнему краю остекленной части окна, и линией, идущей к верхней точке затеняющего предмета, расположенного вне здания. Величина угла отверстия должна быть не менее 5^о.

Для определения угла отверстия находят расстояние от точки измерения до окна по горизонтали и высоту окна до точки пересечения с верхней линией, направленной к верхней точке затеняющего предмета (cd). Затем определяют величину угла dac. Угол отверстия равен разности углов bac и dac.

Пример:Расстояние от рабочего места до окна 2 м, высота окна до пересечения с линией, направленной к верхней точке затеняющего предмета, 1,4 м. Угол падения равен 39^о. Тангенс углаdacбудет 1,4/2,0 = 0,7, что составляет угол 35^о. Величина угла отверстия (bad) будет 39^о– 35^о= 4^о.

Светотехнический метод – служит для измерения силы света, освещенности помещений и интенсивности наружного освещения с помощью приборов фотометров или люксметров.

Под коэффициентом естественной освещенности понимают отношение горизонтальной освещенности внутри помещения (Ев), к одновременной освещенности под открытым небом (Ен) на горизонтальной площади.

КЕО = Ев/Ен · 100%

где: Ев – освещенность внутри помещения, лк; Ен – освещенность вне помещения, лк.

Сила света определяется в люксах (лк), которые характеризуют освещенность поверхности в 1 м² световым потоком в 1 люмен. Люменсветовой поток характеризуется испускаемым полным излучением, абсолютно черным телом при температуре затвердевания платины с площади 5305 десятимиллиардных квадратного метра.

Объективный люксметр Ю-117 состоит из чувствительного к свету селенового фотоэлемента, стрелочного гальванометра, которые соединены гибким проводом, шкалы отградуированной в люксах и светофильтров разной плотности или шунтов сопротивления. Гальванометр имеет зеркальную шкалу, разделенную на 50 делений, представленную тремя диапазонами измерений освещенности (лк): 0-25, 0-100,0-500. При сильной интенсивности освещения (более 500 лк) на корпус фотоэлемента надевают матовые светопоглотители, которые позволяет увеличить пределы в 100 раз, т.е. до 50000 лк. Когда используется поглотитель, цифровую величину умножают на 100. При измерениях искусственной освещенности в помещениях с люминесцентными лампами ЛД показатель люксметра необходимо умножить на поправочный коэффициент 0,9, лампами ЛБ – на коэффициент 1,15, а обычными лампами накаливания – на коэффициент 0,8.

Правила измерения освещенности: Прибор устанавливают строго горизонтально на исследуемой поверхности. Фотоэлемент соединяют с гальванометром и открывают на короткое время, чтобы избежать его порчи от излишнего воздействия световых лучей. В случае зашкаливания стрелки гальванометра применяют светофильтры или меняют положение переключателя пределов измерений.

По углу отклонения стрелки и делениям шкалы определяют интенсивность освещения в люксах. Окончив измерения, фотоэлемент отключают от гальванометра и экранируют пластинкой, не пропускающей свет.

Замеры освещенности проводят три раза в сутки (в 10, 13 и 16 часов) на улице и в помещениях в местах зон размещения животных (в каждом ряду стойл или станков и в центре здания), на полу и на высоте 0,5-1,6 м от пола. При клеточном содержании птицы – в кормушках на уровне наружного, среднего и верхнего ярусов батареи.

Рис.9. Люксметр

Для определения искусственного освещения подсчитывают число ламп в помещении и устанавливают их общую мощность в ваттах. Эту величину делят на площадь помещения (м²) и находят удельную мощности в ваттах на 1 м² (Вт/м²). Затем удельную мощность ламп умножают на коэффициент (е), обозначающий количество люксов, которому соответствует удельная мощность равная 1 Вт/м² , в итоге получают освещенность в люксах.