Методи розрахунку освітлення
Якісне освітлення завжди мало велике значення для благополучного життя людини. Понад 90% інформації людина отримує через очі, шляхом обробки зору. З цієї причини при проектуванні системи освітлення важливо використовувати ефективні методи розрахунку освітлення. Гарне освітлення здатне створити зручну обстановку, яка може тонізувати і заспокоювати нервову систему, піднімати настрій.
Поліпшення освітленості сприяє поліпшенню працездатності навіть в тих випадках, коли процес праці практично не залежить від зорового сприйняття.
При проектуванні будинків і споруд необхідно враховувати освітленість приміщень, в яких будуть постійно перебувати люди. Особливо важлива освітленість в дитячих установах (дитячих садах і школах), лікарнях, кабінетах і т.п. Це пов'язано з напруженою зоровою роботою, яку вироблятимуть люди в цих приміщеннях.
Освітлення приміщень буває природне і штучне.
Природне освітлення це освітлення приміщення через вікна, стелі та інші прозорі будівельні конструкції.
Штучне освітлення буває двох видів: загальне і комбіноване.
Комбіноване освітлення рекомендується там, де потрібна висока точність виконуваних робіт, де виникають специфічні вимоги до освітлення, де обладнання створює глибокі, різкі тіні або робочі поверхні розташовані вертикально (штампи, гільйотинні ножиці), а також там, де на різних робочих місцях виробничого приміщення потрібно різна (різко відрізняється) величина освітленості.
Система загального освітлення може бути рекомендована в приміщеннях, де по всій площі виконуються однотипні роботи (в ливарних цехах), а також там, де створення місцевого освітлення важко. Для забезпечення найбільш сприятливого співвідношення яскравості в поле зору при комбінованому освітленні світильники загального освітлення повинні створювати на робочій поверхні не менше нормованої освітленості.
Робоча (загальне) освітлення - це основне освітлення, яке забезпечує нормальні умови для перебування людини в приміщенні. Під нормальними розуміються умови життєдіяльності людини, при яких він не напружує зір, щоб виконати будь-яку дію для якого дане приміщення призначене.
Простіше кажучи, якщо ви прийшли в супермаркет і намагаєтеся прочитати дрібний текст на упаковці товару, то вам необхідна освітленість не нижче 300 люкс, що і передбачено в будівельних нормах РФ. Документ, докладно описує норми освітленості називається СНиП 23-05-95.
Особливо важливо враховувати норми освітленості в приміщеннях, де люди довго виконують напружену зорову роботу. На робочих місцях з таким видом робіт необхідно передбачати додаткове місцеве освітлення.
Джерелами світла в сучасних світильниках є три основних види ламп:
- лампи розжарювання - це найпростіший прилад, що перетворюють електричну енергію в світлову шляхом звичайного нагрівання вольфрамової спіралі.
- світлодіодні лампи - новий і перспективний розвиток освітлювальних приладів, пов'язане з появою надяскравих світлодіодів.
В такому розмаїтті нескладно заблукати. Спробуємо провести порівняння таких різних джерел світла. Основним параметром вважатимемо ефективність джерела світла, тобто скільки світла він виробляє, споживши 1 Ватт електроенергії (лм / Вт).
Найменування джерела світла
З таблиці видно, що лампа розжарювання безнадійно програє іншим джерелам освітлення.
Однак не варто забувати про якість світлового потоку - оптимальним для сприйняття людського ока вважається сонячне світло. Лампа розжарювання виробляє спектр світла, який найбільш близький до сонячного.
Поряд з робочим освітленням відповідно до СНиП в виробничих приміщеннях може бути передбачено аварійне освітлення для евакуації працюючих і аварійне освітлення для продовження робіт.
Аварійне освітлення для евакуації працюючих з приміщень при відключенні робочого освітлення повинно створювати в лінії основних проводів на рівні підлоги освітленість не менше 0,5лк, а на відкритих територіях - не менше 0,25лк.
Аварійне освітлення для продовження робіт слід передбачати, якщо відключення робочого освітлення і пов'язане з цим порушення нормального обслуговування обладнання механізмів може викликати:
- -вибух, пожежа, отруєння людей;
- -тривале порушення технологічного процесу.
Світлотехнічним розрахунком можуть бути визначені:
- потужність ламп, необхідна для отримання заданої освітленості при обраному типі, розташуванні і числі світильників;
- число і розташування світильників, необхідних для отримання заданої освітленості при обраному типі світильників і потужності ламп в них;
- розрахункова освітленість при відомому типі, розташуванні світильників і потужності ламп в них.
Основними при проектуванні є завдання першого виду, оскільки тип світильників і їх розташування повинні вибиратися виходячи з якості освітлення і його економічності.
Рішення задач при розрахунку освітлення другого виду виробляється, якщо потужність ламп точно задана, наприклад необхідно застосувати світильники з люмінесцентними лампами потужністю 80 Вт.
Завдання третього виду вирішуються для існуючих установок, якщо освітленість неможливо виміряти, і для перевірки проектів та розрахунків, наприклад, для перевірки точковий методом розрахунків, виконаних методом коефіцієнта використання.
Виконання світлотехнічних розрахунків можливо методами:
1) методом коефіцієнта використання світлового потоку,
Метод коефіцієнта використання світлового потоку застосовується для (розрахунку загального рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь при світильниках будь-якого типу.
Суть методу полягає в обчисленні коефіцієнта для кожного приміщення, виходячи з основних параметрів приміщення і світловідбивних властивостей оздоблювальних матеріалів. Недоліками такого методу розрахунку є висока трудомісткість розрахунку і невисока точність. Таким методом проводиться розрахунок внутрішнього освітлення.
Метод питомої потужності застосовується для наближеного попереднього визначення встановленої потужності освітлювальної установки.
Точковий метод розрахунку освітлення застосовується для розрахунку загального рівномірного і локалізованого освітлення, місцевого освітлення незалежно від розташування освітлюваної поверхні при світильниках прямого света.Согласно даної методики освітленість визначається в кожній точці розраховується поверхні, щодо кожного джерела освітлення. Не складно здогадатися, що трудомісткість даного методу просто величезна! Точність знаходиться в прямій залежності від сумлінності інженера, провідного розрахунок.
Крім вищевказаних методів розрахунку освітлення, є комбінований метод, який застосовується в тих випадках, коли неможливо застосувати метод коефіцієнта використання, а світильники не відносяться до класу прямого світла.
Для деяких видів приміщень (коридорів, сходів і т. Д.) Існують прямі нормативи, які визначають потужність ламп для кожного такого приміщення.
Розглянемо методику проведення розрахунків по кожному з описаних методів.
Метод коефіцієнта використання світлового потоку
Розрахункове рівняння для визначення необхідного світлового потоку однієї лампи:
F = (Емін х S х k з ХZ) / (n х η)
де F - світловий потік лампи (або ламп) в світильнику, лм; Емін - нормована освітленість, лк, k з - коефіцієнт запасу (залежить від типу ламп і ступеня забрудненості приміщення), z - поправочний коефіцієнт, що враховує, що середня освітленість в приміщенні більше, ніж нормована, мінімальна, n - число світильників (ламп), η - коефіцієнт використання світлового потоку, що дорівнює відношенню світлового потоку, що падає на робочу поверхню, до сумарного потоку всіх ламп; S - площа приміщення, м2.
Коефіцієнт використання світлового потоку - довідкове значення, залежить від типу світильника, параметрів приміщення (довжини, ширини і висоти), коефіцієнтів відбиття стелі, стін і підлоги приміщення.
Порядок розрахунку освітлення за методом коефіцієнта використання світлового потоку:
1) визначається розрахункова висота Нр. тип і кількість світильників в приміщенні.
Розрахункова висота підвісу світильника визначається виходячи з геометричних розмірів приміщення
де Н - висота приміщення, м, hc - відстань світильника від перекриття ( "звис" світильника, приймається в межах від 0, при установці світильників на стелі, до 1,5 м), м, hр - висота робочої поверхні над підлогою (зазвичай hр = 0,8 м).
Мал. 1. Визначення розрахункової висоти при розрахунках електричного освітлення
2) за таблицями знаходяться: коефіцієнт запасу k з поправочний коефіцієнт z. нормована освітленість Емін,
3) визначається індекс приміщення i (він враховує залежність коефіцієнта використання світлового потоку від параметрів приміщення):
де А і В - ширина і довжина приміщення, м,
4) коефіцієнт використання світлового потоку ламп η в залежності від типу світильника, коефіцієнтів відбиття стін, стелі і робочої поверхні ρс. ρп, ρр;
5) перебувають розслідування щодо формулі необхідний потік однієї лампи F;
6) вибирається стандартна лампа з близьким за величиною світловим потоком. Якщо в результаті розрахунку виявиться, що лампа більше за потужністю, ніж застосовувані в обраному світильнику, або якщо необхідний потік більше, ніж можуть дати стандартні лампи, слід збільшити кількість світильників і повторити розрахунок або відшукати необхідну кількість ламп, задавшись їх потужністю (а отже і світловим потоком лампи F):
n = (Емін х S х k з ХZ) / (F х η)
Метод питомої потужності
Питомої встановленою потужністю називають частка від ділення загальної встановленої в приміщенні потужності ламп на площу приміщення:
де руд - питома встановлена потужність, Вт / м2, Pл - потужність лампи, Вт; n - число ламп в приміщенні; S - площа приміщення, м2.
Питома потужність - це довідкове значення. Для того, що б правильно вибрати величину питомої потужності необхідно знати тип світильників, нормовану освітленість, коефіцієнт запасу (при його значеннях, що відрізняються від зазначених в таблицях, допускається пропорційний перерахунок значень питомої потужності), коефіцієнти відображення поверхонь приміщення, значення розрахункової висоти і площа приміщення . Розрахункове рівняння для визначення мощноcть однієї лампи:
Точковий метод розрахунку освітлення
Цим методом знаходяться освітленість в будь-якій точці приміщення.
Порядок розрахунку для точкових джерел світла:
1) Визначається розрахункова висота Hр. тип і розміщення в світильників в приміщенні і чертится в масштабі план приміщення зі світильниками,
2) на план наноситься контрольна точка А і знаходяться відстані від проекцій світильників до контрольної точки - d;
Мал. 2. Розташування контрольної точки А при розміщенні світильників по кутах квадрата і В на всі боки прямокутника
3) по просторовим ізолюкси горизонтальної освітленості знаходиться освітленість е від кожного свічника
4) знаходиться загальна умовна освітленість від всіх світильників Σе;
5) розраховується горизонтальна освітленість від всіх світильників в точці А:
де μ - коефіцієнт, що враховує додаткову освітленість від віддалених світильників і відбитого світлового потоку, k з - коефіцієнт запасу.
Замість просторових изолюкс умовної горизонтальної освітленості можливе використання таблиць значень горизонтальної освітленості при умовній дампі 1000 лм. Порядок по точкового методу розрахунку для світних смуг:
1) визначається розрахункова висота Hр. тип світильників і люмінесцентних ламп в них, розміщення світильників в смузі і смуг в приміщенні. Потім смуги наносяться на план приміщення, накреслений в масштабі;
2) на план наноситься контрольна точка А і знаходяться відстані від точки А до проекції смуг р.
За планом приміщення знаходиться довжина половини смуги, яку прийнято в точковому методі позначати L. Її не слід плутати з відстанню між смугами, позначених також L і визначається за найвигіднішому співвідношенню (L / Нр);
Мал. 3. Схема до розрахунку освітлення точковим методом смугами світильників
3) визначається лінійна щільність світлового потоку:
де Fсв - світловий ноток світильника, який дорівнює сумі світлових потоків ламп, світильника; n - кількість світильників у смузі;
4) перебувають наведені розміри p '= p / Нр. L '= L / Нр
5) за графіками лінійних ізолюкси відносної освітленості для люмінесцентних світильників (світяться смуг) знаходиться для кожної півсмуги в залежності від типу світильника р 'і L'