Расчет искусственного освещения

Искусственное освещение - это внутреннее и наружное освещение  с помощью осветительных приборов ближнего и дальнего действия, необходимое  в тех случаях, когда естественное освещение недостаточно или отсутствует. Компания «Глобус Лайт» предоставляет  полный комплекс услуг по проектированию, монтажу, наладке, ремонту и обслуживанию систем искусственного освещения.

Расчет искусственного освещения - это основной, а значит, самый ответственный этап проектирования осветительной установки. В ходе расчета искусственного освещения, будь то производственное освещение или декоративная подсветка, специалисты определяют общую установочную мощность и мощность каждой отдельно взятой лампы осветительной установки, нормы внутреннего и наружного освещения, технические характеристики осветительных приборов, высоту их крепления и другие параметры, а также осуществляют выбор систем освещения.

В процессе выполнения расчетной части необходимо:

а) выбрать систему освещения, источник света, тип светильника  для заданного участка или рабочего помещения;

б) произвести расчет общего освещения  рабочего помещения.

Цель расчета общего освещения - определить количество светильников необходимых для обеспечения Е_min и мощность осветительной установки, необходимых для обеспечения в цехе нормированной освещенности. Ниже рассмотрен  расчет общего освещения методом коэффициента использования светового потока.

В основу метода светового потока положена формула:

где - световой поток одной лампы, лм;

- нормируемая минимальная освещенность, лк;

-  площадь освещаемого помещения,м²;

- коэффициент минимальной освещенности, значения которого для дуговых  ртутных ламп – 1,15, для люминесцентных ламп – 1,1;

- коэффициент запаса  ( в задании  равен 1,5);

- число светильников в помещении;

- число ламп в светильнике  (для  дуговых ртутных ламп  =1,  для люминесцентных ламп  = 2).

- коэффициент использования  светового потока лампы, %, зависящий  от типа лампы, типа светильника, коэффициента отражения потолка и стен, высоты подвеса светильника и индекса помещения

Мощность осветительной  установки Р определяется  из  выражения:           

где Р_i - потребляемая мощность одной лампы, кВт.

Алгоритм расчета

Расчет общего освещения рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

1. Выбрать систему освещения.

2. Обосновать нормированную освещенность  на рабочих местах заданного  объекта.

3. Выбрать экономичный источник  света.

4. Выбрать рациональный тип светильника.

5. Оценить коэффициент запаса освещенности, k, и коэффициент неравномерности освещения, Z.

6. Оценить коэффициенты отражения  поверхностей в помещении (потолка,  стен, пола), r.

7. Рассчитать индекс помещения  i.

8. Найти коэффициент использования  светового потока, h.

9. Рассчитать требуемое количество  светильников, N, или световой поток  лампы, Ф_Л, которые необходимы для обеспечения на объекте требуемой освещенности Е_min.

10.  Выполнить эскиз расположения светильников на плане помещения с указанием размеров.

 

 

 

Принципы выбора основных элементов, необходимых для  расчета

Выбор системы  освещения

В настоящей работе рассматривается  только рабочее освещение, которое  может быть общим и комбинированным. Устройство в производственных помещениях только местного освещения запрещено.

Выбор системы освещения  зависит, прежде всего, от такого важнейшего фактора, как точность выполняемых  зрительных работ (наименьший размер объекта  различения), согласно действующим  нормам при выполнении работ  I - IV разрядов следует применять систему комбинированного освещения.

В механических, инструментальных, сборочных и др., как правило, применяют  систему комбинированного освещения. В литейных, гальванических и т.п. цехах - систему общего освещения.

Выбор системы освещения  производится одновременно с выбором нормированной освещенности.

Выбор нормированной  освещенности

Количественные и качественные показатели искусственного освещения  определяют согласно действующим нормам [1].

В качестве количественной характеристики освещенности принята  наименьшая освещенность рабочей поверхности Е_min, которая зависит от разряда зрительных работ, фона и контраста объекта с фоном и системы освещения. Разряд зрительных работ определяется минимальным размером объекта различения, т.е. размером предмета, его части или дефекта на нем, которые необходимо обнаружить или различить в процессе производственной деятельности.

Качественные показатели освещения (коэффициент пульсации  и показатель ослепления) в данной работе не рассматриваются.

Можно принять значение Е_min для точных работ III разряда 300-500 лк, для средней точности IV разряд 150 -300 лк, для работ малой точности V разряд 100 -150 лк. Меньшее значение освещенности в каждом разряде для светлого фона и большого контраста, большее для темного фона и малого контраста. В табл. 3 приложения приведены значения Emin для всех разрядов зрительных работ и различных контрастов.

Выбор источников света

Определяющими параметрами при  выборе экономичного источника света  являются строительные параметры, архитектурно - планировочное решение, состояние воздушной среды, вопросы дизайна и экономические соображения.

Проектируя освещение, конструктор  всегда принимает компромиссное  решение.

Общие рекомендации приведены в  литературе [2 ].

Лампы накаливания - малоэкономичны, имеют светоодачу 7 -26 лм/Вт, они имеют искаженный спектр излучения, при работе сильно нагреваются. Но, с другой стороны они имеют низкую стоимость, просты в эксплуатации и могут быть рекомендованы для помещений с временным пребыванием людей, бытовых помещений и др.

Основным достоинством люминесцентных ламп их высокая светоодача, до 75 лм/Вт и срок службы до 10000 ч, хорошая цветопередача, низкая температура. Хотя они дорогие, требуют специалистов для их обслуживания, имеют сложную пусковую аппаратуру, иногда шумят, мигают, при их утилизации возникают проблемы.

В помещениях высотой до 6 м рекомендуется  применять люминесцентные лампы.

В производственных помещениях высотой  до 7 - 12 м целесообразно применять  лампы типа ДРЛ, т.к.  они более мощные и имеют большую светоодачу до 90 лм/Вт.

Перспективными являются металлогалогеновые лампы высокого давления типа МГЛ.

Окончательный выбор источника  света должен осуществляться одновременно с выбором типа светильника, частью которого он является.

Выбор светильника

Выбор светильников общего освещения производится на основе учета светотехнических, экономических требований, условий воздушной среды.

Существует классификация светильников по светораспределению: прямого, преимущественно  прямого, рассеянного, преимущественно  отраженного и отраженного света.

Кроме этого существуют светильники  с различными кривыми силы света: концентрированной, глубокой, косинусной, полу широкой, широкой, равномерной  и синусной.

Согласно ГОСТ 14254-69 светильники  классифицируют по степени защиты от пыли, воды и взрыва.

По конструктивному  исполнению согласно [1] различают 7 эксплутационных  групп светильников.

Ввиду чрезвычайного  разнообразия светильников конкретный выбор светильника должен решаться совместно со специалистами по энергетике, экономистами, дизайнерами и с учетом требований по охране труда, или обратиться к специальной справочной литературе [2] и [3].

Коэффициент запаса

Коэффициент запаса k учитывает запыленность помещения, снижение светового потока ламп в процессе эксплуатации. Значения коэффициента kприведены в таблице.

Таблица 1

Значения коэффициента k

Помещения	Примеры помещений	Коэффициент запаса k
		Газоразрядные лампы	Лампы накаливания
Запыленность  свыше    5 мг/м3	Цементные заводы, литейные цеха и т. п.	2	1,7
Дым, копоть 1-5 мг/м3	Кузнечные, сварочные  цеха и т. п.	1,8	1,5
Менее 1 мг/м3	Инструментальные, сборочные цеха	1,5	1,3
Значительная  концентрация паров кислот и щелочей	Цеха химических заводов, гальванические цеха	1,8	1,5
Запыленность  значительно менее 1 мг/м3, отсутствие паров кислот и щелочей	Жилые, административные и офисные и т.п. помещения	1,2	1,1

 

Коэффициент минимальной  освещенности Z

Коэффициент минимальной  освещенности Z характеризует неравномерность освещения. Он является функцией многих переменных, точное его определение затруднительно, но в наибольшей степени он зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (L / h).

При расположении светильников в линию (ряд), если выдержано наивыгоднейшее отношение L / h, рекомендуется принимать Z = 1,1 для люминесцентных ламп и Z = 1,15 для ламп накаливания и ДРЛ.

Схема расположения светильников в помещении

Коэффициент использования  светового потока h

Для определения коэффициента использования светового потока h находят индекс помещения i и предполагаемые коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка r_п, стен r_с, пола r_р.

Обычно для светлых  административно- конторских помещений:  r_п = 70%, r_с = 50%, r_р  = 30%.

Для производственных помещений с незначительными пылевыделениями: r_п = 50%,r_с = 30%,  r_р  = 10%.

Для пыльных производственных помещений: r_п = 30%, r_с = 10%,  r_р  = 10%.

Индекс помещения i

 

где  А и В –  длина и ширина помещения, м;

 Н_р -  высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м, H_р=Н-Н₁.

Коэффициент использования  светового потока есть сложная функция, зависящая от типа светильника, индекса  помещения, коэффициента отражения  потолка стен и пола. Для наиболее распространенного светильника с люминесцентными лампами коэффициент h может быть определен из таблицы.

Промежуточные значения коэффициента использования находятся  методом интерполяции.

Для сложных светильников этот коэффициент может быть найден в специальной справочной литературе [2], [3] и в приложении к настоящему методическому пособию.

При заданном Ф_Л , т.е. известно какие лампы будут использоваться, находим N, т.е. сколько светильников надо применить.

При заданном N или n, определяем Ф_Л. По найденному Ф_Л выбирают ближайшую, стандартную лампу в пределах допусков - 10 ¸ +20 %.

Таблица 2

Значение коэффициента использования h для светильников с люминесцентными лампами, %

I	rп , % 70 rс , % 50 rр , % 30	50 30 10	30 10 10
0,5	28	21	18
1,0	49	40	36
3,0	73	61	58
5,0	80	67	65

В таблице приведены  расчетные значения светового потока наиболее распространенных источников света Ф_Л.

Таблица 3

Расчетные значения светового  потока наиболее распространенных источников света Ф_Л.

Тип лампы	ФЛ, м	Тип лампы	ФЛ, лм	Тип лампы	ФЛ, лм
ЛДЦ 40-4	1995	ЛДЦ80-4	3380	ДРЛ 80	3200
ЛД 40-4	2225	ЛД 80-4	3865	ДРЛ 250	11000
ЛХБ 40-4	2470	ЛХБ 80-4	4220	ДРЛ 1000	50000
ЛТБ 40-4	2450	ЛТБ 80-4	4300	ДРИ 250	18700
ЛБ 40-4	2850	ЛБ 80-4	4960	ДРИ 400	32000
ЛХБЦ 40-1	2000			ДРИ 1000	90000