Електрифікація тваринницької ферми ПСП “Есманьський шлях”, м. Глухів

 

Розділ 3. Освітлення та опромінення

 

3.1. Розрахунок електричного освітлення

 

У сільському господарстві широко використовується випромінювання оптичної частини сектора. Воно є дуже важливим технологічним фактором, за допомогою якого можлива інтенсифікація різноманітних процесів с/г виробництва.

Грамотне використання освітлювальних та опромінювальних установок може підвищити продуктивність праці на 5-10%, продуктивність тварин – на 8-15%. Навпаки, безграмотне використання може призвести до зниження продуктивності праці та виникнення аварійних ситуацій і травм.

У тваринництві, птахівництві і приміщеннях закритого ґрунту питома величина робочого часу, що припадає на години з недостатнім освітленням дуже висока. Восени та взимку приблизно 40% робочого часу припадає на період до сходу сонця і після його заходу. Тому питання освітлення таких приміщень треба розглядати з урахуванням особливостей їх експлуатації.

 

3.1.1. Вид та  система освітлення

 

Існує три системи  освітлення:

• система місцевого освітлення;
• система загального освітлення;
• комбінована.

Система комбінованого  освітлення характеризується наявністю місцевих світильників, встановлених безпосередньо на робочих поверхнях. Ці світильники доповнюють освітлення робочих поверхонь, місць, що створюють світильники загального освітлення. Застосування одного місцевого освітлення всередині приміщення – не допускається.

В основному виробничому  приміщенні свинарника проектом передбачаємо робоче (технологічне) освітлення, за допомогою  якого забезпечується нормована  освітленість на робочих поверхнях. Для забезпечення мінімального рівня  освітленості в неробочий, нічний час, використовується чергове освітлення. Кількість світильників чергового освітлення складає 10-15% від загальної кількості світильників, а для освітлення входів та виходів зовні приміщення застосовуються лампи розжарювання потужністю не менше 60 Вт. Світильники чергового освітлення потрібно розподіляти рівномірно по проходам тваринницького приміщення.

Для освітлення свинарника застосовую систему загального рівномірного освітлення. [Л.8, с. 123 -124]

 

2. Джерела світла

 

Даний показник визначається показниками економічної доцільності та ефективності. Враховуючи більш високу світловіддачу газорозрядних джерел світла і порівняно великий термін їх служби, Будівельні норми та Правила (СНиП II-4-79) та Галузеві норми освітлення сільськогосподарських підприємств, будівель та споруд рекомендують застосовувати ці джерела для загального освітлення всіх промислових приміщень, і лише у випадках неможливості або техніко-економічної недоцільності застосування газорозрядних ламп, а також для забезпечення архітектурно-художніх вимог допускається застосовувати лампи накалу, тому:

• для освітлення основного виробничого приміщення свинарника застосовуються газорозрядні лампи низького тиску;
• для освітлення допоміжних приміщень - лампи розжарювання. [Л.8, с. 123]

 

3.1.3. Система напруги джерела живлення

 

У відповідності до правил улаштування електроустановок (ПУЕ), для живлення освітлювальних приладів при висоті їх підвішування (Н_min) не менше 2,5 м від підлоги, використовується напруга 220 В.

При виконанні ремонтних робіт, для освітлення яких використовуються ручні світильники, застосовують знижувальні трансформатори з напругою трансформації не більше 36 В. Ця умова має виконуватись завжди, бо приміщення свинарника відноситься до особливо небезпечних приміщень.

 

3.1.4. Норми освітленості

 

Величину нормованої освітленості для приміщення, де утримуються  свині, залежно від типу прийнятого джерела світла, визначаємо відповідно до „галузевих норм освітлення” сільськогосподарських  будівель і споруд. Вони розроблені на основі  мінімальної освітленості робочих поверхонь основних технологічних операцій промислового процесу в розглянутому приміщенні.

При експлуатації освітлювальної установки освітленість на робочих  місцях зменшується. Основними причинами  зниження освітленості – зменшення світлового потоку джерел світла в процесі горіння і забруднення освітлювальної арматури, стін і стелі в приміщенні. [Л.8, с. 125]

 

3.2. Розрахунок  освітлення методом коефіцієнта  використання світлового потоку

 

3.2.1. Вибираю систему  загального рівномірного освітлення. Приймаю лампи розжарювання. Враховуючи умови навколишнього середовища вибираю світильник типу НСП-41-100-011 зі ступенем захисту ІР54, Р_л = 100 Вт.             

Розміри приміщення: довжина  А^і  = 12 м (без урахування допоміжних приміщень), ширина В = 8,5 м, висота Н = 3,3 м.

Приймаю схему розміщення світильників по вершинам прямокутника.

3.2.2. Розрахункова висота  підвісу світильників:

Н_р = Н – h_р – h_з,                                        (3.2.2.1)

де: H – висота приміщення, м;

h_з - висота звисання світильника (залежить від конструкції), h_з = 0,2…0,8 м [Л.11, с. 46];

h_р – рівень робочої поверхні від підлоги, м. Приймаю h_р = 0,3 м;

Н_р = 3,3 – 0,2 – 0,3 = 2,8 (м).

3.2.3. Оптимальне значення  найвигіднішої світлотехнічної  відстані між світильниками для косинусної кривої  Д (l_с = 1,2…1,6).

3.2.4. Відстань між світильниками  становитиме:

L = l ^. H_p = 1,5 ^. 2,8 = 4,2 (м).                       (3.2.4.1)

Приймаю 4,2 м.

3.2.5. Кількість рядів  світильників:

m = B / L = 8,5 / 4,2 = 2 (ряди).                      (3.2.5.1)

3.2.6. Відстань від крайніх  світильників до стін:

L_с = L ^. 0,5 = 4,2 ^. 0,5 = 2,1 (м).                     (3.2.6.1)

3.2.7. Відстань між рядами:

L_в = (В – 2 ^. L_c) / (m – 1) = (8,5 – 4,2) / (2 – 1) = 4,3 (м).   (3.2.7.1)

3.2.8. Відстань між світильниками в ряду:

L_a  = L² / L_в = 4,2² / 4,3 = 4,1 (м).                   (3.2.8.1)

3.2.9. Кількість світильників  в ряду:

n = ((A^і – 2 ^. L_c) / L_a) + 1 = ((12 – 4,2) / 4,1) + 1 = 3 (шт.).  (3.2.9.1)

3.2.10. Загальна кількість  світильників:

N = m ^. n = 2 ^. 3 = 6 (шт.).                        (3.2.10.1)

3.2.11. Індекс приміщення:

і = (A^{і .} В) / (Н_р ^. (А^і + В)) = (12 ^. 8,5) / (2,8 ^. (12 + 8,5)) = 1,8 (3.2.11.1)

Коефіцієнт відбивання :

стелі ρ_ст = 50 %; стін ρ_с = 30 %; підлоги ρ_п = 10 %.        (3.2.11.2)

3.2.12. Коефіцієнт  використання  світлового потоку [Л.11, с. 123]:

η = 35 %.                                      (3.2.12.1)

3.2.13. Нормована освітленість [Л.11, с. 120]:

Е_н = 30 лк.                                     (3.2.13.1)

3.2.14. Коефіцієнт запасу [Л.11, с. 125]:

К_з = 1,15.                                      (3.2.14.1)

3.2.15.  Розрахунковий  світловий потік світильника  становитиме

Ф_р = (Е_н ^. К_З ^. S ^. Z) / ( N ^. h),                      (3.2.15.1)

де Z – коефіцієнт нерівномірності  освітлення (для світильників з лампами розжарювання Z = 1,15, а для світильників з люмінесцентними лампами Z = 1,1) [Л.11, с. 50].

Ф_р = (30 ^. 12 ^. 8,5 ^. 1,15 ^. 1,15) / (6 ^. 0,35) = 1927 (лм).

 Вибираю лампу типу  Б215-225-150: Р_л = 150 Вт, Ф_л = 2060 лм [Л.11, с. 116]. Остаточно вибираю світильник НСП-41-200-011.

3.2.16.Фактична освітленість:

Е_ф = Е_н ^. (Ф_л / Ф_р) ^. а = 30 ^. (2060 / 1927) ^. 1 = 32,1 (лк).   (3.2.16.1)

 Відхилення освітленості:

DЕ_ф = (Е_ф - Е_н) / Е_н = (32,1 – 30) / 30 = 7 %.          (3.2.16.2)

Допустиме відхилення фактичної  освітленості від нормованої повинно  бути в межах (-10% …+ 20%) [Л.11, с. 50].

3.2.17. Встановлена потужність  освітлювальної установки:

Р_в = N ^. Р_л = 6 ^. 150 = 900 (Вт).                       (3.2.17.1)

Висновок: так, як умова відхилення освітлення виконується, то до монтажу приймаю шість світильників типу НСП-41-200-011, з лампою типу Б215-225-150:    Р_л = 150 Вт.

 

3.3. Розрахунок  електричного освітлення точковим  методом 

 

3.3.1. Вибираю загальну  рівномірну систему освітлення. Враховуючи умови навколишнього середовища, вибираю світильник типу ЛСП-1х36-IP65, з лампою TL-D-36, довжина світильника – 1288 мм. Розміри приміщення: довжина А^і = 12 м, ширина В = 8,5 м, висота Н = 3,3 м.

Приймаю схему розміщення світильників по вершинах прямокутника.

3.3.2. Розрахункова висота  підвісу світильників становитиме  аналогічно пункту 4.2.2 попереднього  розділу.

3.3.3. Оптимальне значення  найвигіднішої світлотехнічної  відстані між світильниками для  косинусної кривої Д (l = 1,2…1,6).

3.3.4. Відстань між світильниками дорівнюватиме попередньо розрахованому значенню в п. 3.2.4.

3.3.5. Кількість рядів  світильників – аналогічно до  п. 3.2.5 попереднього розділу.

3.3.6. Довжина ряду світильників:

L’_а  = А^і – 2 ^. L_с ,                                  (3.3.6.1)

де: А – довжина  приміщення, м;

L_с - відстань від крайніх світильників до стін, м;

L – відстань між  світильниками, м.

L’_а = 12 – 4,2 = 7,8 (м).

3.3.7. Кількість світильників  у ряду:

n = ((A^і – 2 ^. L_c ) / L_a ) + 1 = ((12 – 4,2) / 4,1) + 1 = 3 (шт.)   (3.3.7.1)

3.3.8. Загальна кількість  світильників:

N = m ^. n = 2 ^. 3 = 6 (шт.).                          (3.3.8.1)

3.3.9. На плані приміщення  розміщую світильники і наношу  контрольну точку Д між рядами навпроти кінців світної лінії.

Рис. 3.3.9.1. Нанесення  рядів світильників та контрольної  точки Д

3.3.10. Відстань від контрольної точки Д до кожного ряду світильників:

Р₁ = 2,15 м; Р₂ = 2,15 м; Р₃ = 6,45 м.                 (3.3.10.1)

3.3.11. Відносні відстані  Р¢, L¢.  

L¢_a = L¢₁ = L¢₂ = L¢₃ = 7,8 м;                        (3.3.11.1)

L’ = L¢_a / Н_р = 7,8 / 2,8 = 2,8 (м).                   (3.3.11.2)

Р¢₁ = Р₁ / Н_р = 2,15 / 2,8 = 0,8 (м);                                                      (3.3.11.3)

 Р¢₂ = Р₂ / Н_р = 2,15 / 2,8 = 0,8 (м);                                                      (3.3.11.4)

Р¢₃ = Р₃ / Н_р = 6,45 / 2,8 = 2,3 (м).                                                      (3.3.11.5)

3.3.12. Визначаю відносну  освітленість в контрольній точці  Д:

Е₁ = 52 (лк); Е₂ = 52 (лк);  Е₃ = 9 (лк).                 (3.3.12.1)

Е = Е₁ + Е₂ + Е₃ = 52 + 52 + 9 = 113 (лк).              (3.3.12.2)

3.3.13. Лінійна щільність  світлового потоку:

Ф¢ = (1000 ∙ К_з ∙ Н_р ∙ Е_н) / (m ∙ ΣЕ),                    (3.3.13.1)

де: К_з - коефіцієнт запасу, К_з = 1,3 [Л.11, с. 125];

Н_р – висота підвісу світильників, м;

Е – нормована освітленість, лк [Л.11, с. 120];

m - коефіцієнт додаткової освітленості, m = 1,1...1,2;

ΣЕ – сумарна освітленість, лк.

Ф¢ = (1000 ∙ 1,3 ∙ 2,8 ∙ 75) / (1,15 ∙ 113) = 2100 (лм/м).

3.3.14. Світловий потік ряду світильників:

Ф = Ф¢ ∙ L¢_a = 2100 ∙ 7,8 = 16380 (лм).                  (3.3.14.1)

3.3.15. Довжина всіх проміжків:

L_n = А^і - L¢_a = 12 – 7,8 = 4,2 (м).                                 (3.3.15.1)

3.3.16. Довжина одного  проміжку:

l_n = L_n / (n +1) = 4,2 / (3 + 1) = 1,05 (м).                (3.3.16.1)

3.3.17. Виконання умови  світної лінії:

а) l_n ≤ 0,5 Н_р = 1,05 < 1,4;                           (3.3.17.1)

б) l_n ≤ 0,5 l_св = 1,05 = 0,644.                             (3.3.17.2)

Умови виконуються.

3.3.18. Потужність освітлювальної  установки:

Р_у = а ∙ Р_л ∙ N,                                        (3.3.18.1)

де а – кількість  ламп у світильнику, шт.

Р_у = 1 ∙ 36 ∙ 6 = 216 (Вт).

Висновок: так, як умови  світної лінії виконуються, то до монтажу приймаю світильник типу ЛСП-1х36-ІР65, з лампою TL-D-36. Загальна кількість світильників – 6, розташовую їх у два ряди по три світильники.

 

3.4. Розрахунок  електричного освітлення тамбура  методом прямих нормативів

 

3.4.1. За характеристикою  середовища в приміщенні тамбуру, вибираю світильник типу НСП02-100-011 із ступенем захисту IР54, Р_л = 100 Вт. Розміри приміщення: довжина – 3 м, ширина – 2 м, висота – 2,7 м.

3.4.2. Нормована освітленість:

Е_н = 20 лк.                                       (3.4.2.1)

3.4.3. Потужність освітлювальної установки:

Р_у.о. = 75 Вт.                                      (3.4.3.1)