مفاهیم علمی مهندسی روشنایی

مفاهیم علمی مهندسی روشنایی

اسلاید 1: بسم الله الرحمن الرحيم

اسلاید 2: اهميت موضوع - یادآوری مفاهیم علمی مهندسی روشنایی - کمیات سنجش روشنایی - اصول طراحی سیستم روشنایی طبیعی - منابع الکتریکی (لامپها و چراغها) - اصول طراحی و نگهداری سیستم روشنایی مصنوعی - روشهای اندازه گیری و ارزیابی روشنایی عمومی و موضعی در محیط کارعناوین:

اسلاید 3:

اسلاید 4:

اسلاید 5: پيامدهاي كار تحت سيستم روشنايي نامطلوب:خستگي چشم اشكال در تطابق و ديد اشياء و رنگهاكاهش بهره‌وري و کارایی شغلی خيرگي و صدمه به شبکیه افزايش حوادث اختلالات اسکلتی عضلانی. . . .

اسلاید 6: سيستم روشنايي مطلوب: ويژگيهاي روشنايي مطلوب صرف‌نظر از منبع تأمين آن در موارد زير خلاصه مي‌گردد.شدت روشنايي مطابق استاندارد (عمومي و موضعي)تناسب منابع روشنایی با ماهیت کار و رنگ دهی مناسب طیفتناسب چیدمان منابع و یکدستی توزیع روشنایی (عدم وجود سايه روشن محسوس)عدم مزاحمت درخشندگی سطوح، پنجره ها و منابع روشناییرنگ و انعكاس مناسب سطوح داخلي بمنظور توزيع روشنايينگهداری صحیح منابع و سطوح

اسلاید 7: آيا سيستم روشنايي كارگاه از نظر بهداشتي مطلوب است؟1 -روشنايي مطلوب: واجد تمام معيارهاي مطلوبيت2- روشنايي معيوب: واجد برخي از معيارهاي مطلوبيت و قابل اصلاح2- روشنايي نامطلوب: واجد برخي از معيارهاي مطلوبيت و غير قابل اصلاح نياز مند بازمهندسی

اسلاید 8: عوامل مؤثر بر ديدن:علاوه بر سلامتي چشم عوامل زير در روئيت اشياء و تصاوير نقش اساسي دارند:1- شدت روشنايي 2- اندازه شئ يا تصوير 3- طول زمان روئيت4- طول موج نور يا طيف بازتابي5- ضریب انعكاس سطوح6- تباين

اسلاید 9: آمار چه مي‏گويد؟17% كارگاهها دارای شرايط نامناسب روشنايي بوده اند. 12% كارگران در معرض روشنايي نامناسب قرار داشته اند.جمع بندي آمار موجود در مركز سلامت محيط و كار وزارت بهداشت در سال 1386: نتايج ارزيابي روشنایی در 320 كارگاه صنعتي بالای 20 کارگر در 7 منطقه صنعتی (همدان، مشهد، قزوين، آمل، تنكابن ، زنجان, قم ) كه در آنها تعداد 17829 نفر كارگر مشغول كار بوده‏اند نشان داد که تنها 5424 نفر معادل 4/30% در محيطهاي كاري با روشنايي مطلوب مشغول كار بوده‏اند.

اسلاید 10: مباني علمي مهندسی روشنايي

اسلاید 11: رفتارهاي امواج نوريبازتابشتفرقانحرافتداخلشكست

اسلاید 12: ضريب انعكاس نور برخي مصالح و رنگها

اسلاید 13: كميات سنجش روشنايي1- شار نوري منبع:شار نوراني منبع يا توان نوري منبع عبارتست از توان نوري ساطع شده از منبع نوراني كه با واحد لومن lm بيان مي‌گردد و با Φ نشان داده مي‌شود.يك لومن شار نوراني ساطع شده از يك شمع استاندارد در يك استراديان (زاويه فضايي) است. یک وات 683 لومن است

اسلاید 14: 2- شدت نور منبع:شدت نور منبع، با نماد I و با واحد شمع استاندارد يا كاندلا cd بيان مي‏گردد. بطور عملي يك كاندلا، شدت نور ناشي از يك منبع نوراني با سطح(1/60) cm2 از جسم سياه در درجه ذوب پلاتين (2045°k) در فشار يك اتمسفر (101325 Pa) است. شدت تابش نور از اين منبع را به عنوان شمع استاندارد مي‌گيرند. شار عبوري از سطح كره در هر زاويه فضايي حائز اهميت است. سطح كره با شعاع واحد به‏صورت زير محاسبه مي‏شود: لذا مي‌توان گفت انتشار نور ناشي از يك منبع نقطه‏اي با شدت يك كاندلا، كه بصورت فضايي تابش روشنايي دارد، در هر زاويه فضايي يك لومن شار نوراني منتشر مي‏كند

اسلاید 15: شدت روشنايي با نماد E ، عبارتست از ميزان شارنوراني دريافت شده توسط يك سطح معين مي‌باشد، واحد‌هاي آن فوت كاندل fc و لوكس Lx مي‌باشد. واحد بين‌المللي شدت روشنايي لوكس lx است. يك لوكس،شدت روشنايي است كه از يك شمع استاندارد در فاصله يك متري توسط سطح يك متر مربعي دريافت مي‌شود يا بر آن سطح تابيده شود فوت‌كندل: شدت روشنايي است كه از يك شمع استاندارد (يك كاندلا) در فاصله يك فوتي توسط يك فوت مربعي دريافت شود، يا برآن سطح تابيده شود fc = 11 lx . 3 - شدت روشنايي (E):

اسلاید 16: قانون عكس مجذور فاصله

اسلاید 17: در محيط‌هاي مسكوني، تجاري، عمومي و صنعتي براي آسايش افراد، شدت روشنايي در جداول مخصوصي بيان گرديده است. حداقل شدت روشنايي قابل قبول 50 لوكس مي باشداستانداردهاي شدت روشنايي

اسلاید 18: مقدار روشنايي است كه از يك سطح يا از يك منبع روشنايي به ساطع مي‌گردد. به عبارت ديگر اين كميت بيان كننده چگالي نور در منبع توليد يا در روي سطوح بازتابشي است.واحد اصلي اين معيار cd/m2 يا nit است. براي روئيت اشياء و تشخيص در حد تاريكي و روشني بايد حداقل cd/m2 01/0درخشندگي موجود باشد. در درخشندگي بالاتر تا cd/m2 3 تشخيص رنگ به سختي امكان پذير است و در درخشندگي بالاتر از cd/m23 ديد رنگها آسان مي‏شود.درخشندگي بالاتر از cd/m2 100 ممكن است چشم را دچار خستگي نمايند يا سبب آزار ناظر گردد، 4- درخشندگي يا چگالي نور (L)

اسلاید 19: رابطه مهم بين درخشندگي، شدت روشنايي و ضريب انعكاس سطوح

اسلاید 20: 5- ضريب بهره نوري() اين ضريب اختصاصا براي منابع الكتريكي در نظر گرفته مي‌شود و نسبت بين توان نوري منبع به توان الكتريكي آن است، واحد اين ضريب لومن بر وات است.

اسلاید 21: قوانين تابش نور :1- در صورتي كه منابع روشنايي محدود نشده باشند مي‌توانند در تمام جهات تابش داشته باشند و هر ناظر چه از منبع روشنايي دورتر باشد شدت روشنايي كاهش پيدا مي‌كند. در ارتباط با تغييرات شدت روشنايي به نسبت فاصله ، قانون عكس مجذور فاصله صادق مي‌باشد. رابطه زير براي هر فاصله r از منبع نقطه اي صادق است:

اسلاید 22: قوانين تابش نور :2- در صورتي كه تابش روشنايي روي سطوح افقي در نقاطي مد نظر باشد كه تابش با زاويه نسبت به خط عمود بر سطح انجام گردد، در اين صورت شدت روشنايي در هر نقطه روي سطح افق تابع شدت نور منبع، فاصله مؤثر منبع تا نقطه مورد نظر و كسينوس زاويه تابش نسبت به خط عمود بر سطح خواهد بود:

اسلاید 23: قوانين تابش نور :3- اگر تابش روشنايي روي سطوح قائم در نقاطي مد نظر باشد كه تابش با زاويه نسبت به خط عمود بر سطح انجام گردد، در اين صورت شدت روشنايي در هر نقطه روي سطح افق تابع شدت نور منبع، فاصله مؤثر منبع تا نقطه مورد نظر و سينوس زاويه تابش نسبت به سطح قائم خواهد بود.

اسلاید 24: قوانين تابش نور :4- تابش نور از يك منبع نقطه‏اي روي يك سطح شيب‏دار، تركيبي از دو حالت قبل است. در اين حالت شدت روشنايي روي اين سطح وابسته به زاويه تابش θ و زاويه شيب سطح نسبت به خط افق β دارد.

اسلاید 25: قوانين تابش نور :5- در محيطهايي كه بيش از يك منبع روشنايي دارند، شدت روشنايي روي سطوح در هر نقطه بدون در نظر گرفتن بازتابش سطوح، حاصل جمع شدت روشنايي نسبي حاصل از هر منبع نوري خواهد بود: 

اسلاید 26: روشهاي اندازه گيري و ارزيابي سيستم تامين روشنايي مصنوعی

اسلاید 27: نكات مهم در ارزيابي روشناييالف - تعيين هدف اندازه‏گيري ب - انتخاب وسيله مناسب اندازه‏گيري و كاليبراسيون ج - گردآوري اطلاعات مورد نياز از محل و نيازهاي استفاده كنندگاند - زمان اندازه‏گيريه – تعيين روش مناسب اندازه‏گيريو – شناخت و توجه به استانداردهاي روشنايي عمومي و موضعي

اسلاید 28: انتخاب وسیله و کالیبراسیونلوکس متراندازه گیری درخشندگی

اسلاید 29: لوکس مترسادهتاشوسنسور جداسنسور درخشندگیهاگنرTESسایر

اسلاید 30: لوکس متردریافت کنندهپردازشگرنمایشگر

اسلاید 31: روش کارشرایط محیطسایه و نیم سایهدریافت کننده در ارتفاع عمومی کاربه صورت افقیقرائت به صورت تجربیبیشترین تکرار در 10 ثانیه

اسلاید 32: کالیبراسیونکالیبراسیون نقطه صفرچرم، پارچه، کف دستکالیبراسیون منبع استانداردتجهیزات و منابع خاصدر فاصله معیناستفاده از دانسیته انرژی

اسلاید 33: زمان اندازه گیریارزیابی روشنایی توام31 تیر، 30 مهر، آخر اسفند، 30 دیساعتهای: 16-8ارزیابی روشنایی مصنوعیبهترین شرایط شب هنگامقبل از طلوع و بعد از غروب خورشید

اسلاید 34: اندازه گيري روشنايي به دو صورت کلی انجام مي گيرد: - اندازه گيري و ارزيابي روشنايي عمومي - اندازه گيري و ارزيابي روشنايي موضعي اندازه گيري و ارزيابي روشنايي

اسلاید 35: اندازه گيري روشنايي موضعي: اندازه‏گيري موضعي در محل كار كارگر و نيز دقيقا بايستي در محل ديد كارگر انجام شود مثلا اگر ميز كار است روشنايي روي ميز كار اندازه‏گيري گردد زاويه‏ها و فاصله‏ها دقيقا بايستي مراعات گردد و اندازه‏گيري با حضور كارگر انجام شود تا در صورت وجود نيم‏سايه يا عوامل ديگر شرايط عيناً لحاظ گردد.

اسلاید 36: اندازه گيري روشنايي عمومي:1- روش شبكه اي2- روش الگويي: بسته به نوع چيدن چراغها و نوع آنها (نقطه اي- خطي) طبق الگوهايي كه از طرف انجمن مهندسين روشنايي امريكاي شمالي IESNA است كه در شش الگو خلاصه شده است:

اسلاید 37: روش شبكه اي براي روشنايي داخلي براي مكانهاي سربسته و محوطه‏ها، ابعاد هر خانه شطرنجي 3 تا 10 متر بسته به ابعاد مكان، تعيين ‏شود. بطور مثال براي طول و عرض 35 در 15 متر، تعداد 21 خانه شطرنجي منتظم به ابعاد 5 × 5 متر تقسيم گردد. در مكانهاي كوچك، ابعاد خانه‏ها نبايد از 3 × 3 متر كمتر باشد

اسلاید 38: روش الگويي الگوهاي پيشنهادي انجمن مهندسين روشنايي امريكاي شمالي مبتني بر اندازه‏گيري نمونه‏هاي وزن يافته‏اي از مقادير شدت روشنايي در اماكن است كه از نظر آماري، ضرايب يا ارزش هر خوشه ايستگاه تعيين شده و بسته به الگوي چيدمان چراغ در محاسبه متوسط شدت روشنايي لحاظ شده است. در اين الگوها حتي براي مكانهاي وسيع، حداكثر 18 ايستگاه اندازه‏گيري براي تعيين متوسط شدت روشنايي كافي است. جالب اينكه، نقاط شدت روشنايي حداقل و حداكثر هم در آن معلوم مي‏شود.

اسلاید 39: 1- وقتي تنها يك منبع موجود باشد

اسلاید 40: 2- منابع خطي متصل در يك رديف

اسلاید 41: 3- منابع خطي منفصل در يك رديف

اسلاید 42: 4- منابع خطي متصل در چند رديف

اسلاید 43: 5- منابع نقطه‏اي در چند رديف

اسلاید 44: 6- منابع حاشيه يا روي ديوار

اسلاید 45: ملاك ارزيابي روشناييمقادیر استانداردویژگی کیفی مناسب

اسلاید 46: ملاك ارزيابي روشناييدر سيستم روشنايي مطلوب؛ بايد:1. متوسط شدت روشنايي مطابق استاندارد باشد.2. اصول كلي طراحي (تعداد چراغ، ارتفاع طراحي، چيدمان) رعايت شده باشد .3. تناسب نوع منابع روشنايي ( از نظر رنگ دهي و تناسب با كار): 4. ضريب انعكاس و درخشندگي سطوح داخلي در حدي باشد كه سبب آزار كاركنان نشود.5. سايه روشن محسوس نداشته باشد ( يكدستي توزيع روشنايي )6- نگهداري سيستم روشنايي مطلوب و تعويض بموقع لامپهاي سوخته انجام شده باشد.

اسلاید 47: اظهار نظر نهايي در مورد ارزيابي سيستم روشنايي وضعيت روشنايي مطلوب است.وضعيت روشنايي معيوب و نياز به اصلاحات دارد.وضعيت روشنايي نامطلوب است و نياز به بازمهندسي دارد.

اسلاید 48: اصول مهم در طراحي و نگهداري سيستم روشنايي طبيعي

اسلاید 49: نور خورشیدعرض جغرافیاییفصلموقعیت خورشیدموقعیت مکانیساعت روزابعاد پنجرهضلع قرار گیری پنجرهخصوصیات شیشهجنس سطوح

اسلاید 50: موقعیت خورشیدارتفاع خورشید :Altitudeزاویه انحراف خورشید: Azimuth

اسلاید 51: مبانی طراحی روشناییموقعیت محلموقعیت خورشیدزمان تابشبازتابش آسمانبازتابش زمین

اسلاید 52: اصول طراحي روشنايي طبيعي

اسلاید 53: اصول طراحي روشنايي طبيعي (ادامه)

اسلاید 54: منابع تامين روشنايي

اسلاید 55: سيستمهاي تامين روشنايي:تامين روشنايي با بكارگيري منابع طبيعي يا مصنوعي انجام مي‏گردد. اولويت با منبع طبيعي خورشيد است اما كار در مكانهايي با عمق زياد و يا در ساعات نامناسب امكان استفاده از روشنايي خورشيد را محدود و گاه غيرممكن مي نمايد لذا مي توان به روشهاي فني و با استفاده از اصول طراحي فني با استفاده از منابع الكتريكي روشنايي كافي و مطلوبي را تأمين نمود.

اسلاید 56: مشخصه هاي اصلي لامپ ها: 1- شار نوراني برحسب لومن2-ضريب بهره نوري 3-عمر لامپ- كه براساس هزار ساعت كاركرد تعيين مي شود البته عمر براساس حداقل انتظار شار نوري و يا درصدي از لامپهاي سوخته اعلام مي شود و يا عمر لامپ ها كه 50% از آنها سوخته باشد.4-درخشندگي لامپ - لامپ هايي كه در ارتفاع كم قرار مي گيرند بايد درخشندگي پائيني داشته باشند.5-رنگ دهي لامپ: رنگ دهي بيان كننده امكان ديد تفكيكي رنگها در زير نور يك منبع نسبت به نور خورشيد است. نور خورشيد رنگ دهي 100% دارد.

اسلاید 57: انواع لامپ:لامپ ها را بطور كلي به دو دسته تقسيم مي كنند:1-لامپ هاي رشته اي incandescent lamp2-لامپ هاي تخليه در گاز discharge lamp

اسلاید 58: خصوصيات چراغها: خصوصيات فني چراغها براي انتخاب آنها متناسب با مكان مورد استفاده، داراي اهميت زيادي است. مسئوليت انتخاب بهترين چراغ همواره با طراح روشنايي است. مهمترين خصوصيات فني كه در طراحي روشنايي مد نظر است، شامل موارد زير مي‏باشد:مشخصات مکانیکیاستاندارد ساختنوع و مشخصات لامپ و بالاست (توان الكتريكي لامپ و بالاست)درجه حفاظتوضعيت تهويه براي تبادل حرارت با محيطمحدوديتها يا ويژگيهاي خاصنحوه نگهداري و تعميراتمشخصات مربوط به منحني قطبي با توجه با هدف استفاده

اسلاید 59: انواع چراغهاچراغها از نظر دسته بندي كلي شامل نقطه اي و خطي مي باشندچراغها از نظر كاربرد داراي انواع مختلف مي باشند:چراغهاي التهابي، هالوژنه و بازتابيچراغهاي فلورسنت و فلورسنت فشردهچراغهاي كارگاهي ( كاسه اي، زنگوله اي يا چهار گوش)چراغهاي خيابانيچراغهاي زينتيچراغهاي ويژه

اسلاید 60: درجه حفاظت چراغ:

اسلاید 61: ضريب بهره روشنايي چراغ: به دلايل مختلف تمام شار نوري توليد شده توسط چراغ به محل استفاده تابش نمي‏كند. ضريب بهره روشنايي چراغ CU بيان كننده نسبتي است از شار نوري عملي چراغ به شار نامي آن. عوامل متعددي روي بهره روشنايي چراغ مؤثر هستند: خصوصيات فني و جنس چراغ، جذب نور در داخل كاسه چراغ، ضريب انعكاس سطوح مكان كاربرد چراغ، ارتفاع طراحي مهمترين آنها هستند. به طور عملياتي اين ضريب هرگز به يك نمي‏رسد.

اسلاید 62: اصول مهم در طراحي و نگهداري سيستم روشنايي مصنوعي

اسلاید 63: سيستمهاي تامين روشنايي مصنوعي1- طراحي روشنايي داخلي2- طراحي روشنايي محوطه اي3- طراحي روشنايي جاده اي4- طراحي روشنايي خاص و تبليغاتي

اسلاید 64: سيستم هاي پخش روشنايي

اسلاید 65: اساس طراحی روشنایی داخلی