Выбор типа светильника (осветительных приборов (ОП))

Выбор типа светильников следует производить с учетом характера их светораспределения, экономической эффективности и условий окружающей среды. Это означает, что ОП должны соответствовать типу лампы; конкретной светотехнической функции (общего, местного или комбинированного освещения); форме фотометрического тела, классу светораспределения и типу КСС; возможности перемещения при эксплуатации (стационарные и переносные); способу установки; классу защиты от поражения электрическим током и степень защиты от пыли и воды; исполнение для работы в определенных условиях эксплуатации; способ питания ламп; возможность изменения светотехнических характеристик и т.д.

Условия окружающей среды, соответствующие помещения и зоны приводятся ниже:

Пожароопасные помещения и зоны класса:

П-I – Помещения, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61°С (например, склады минеральных масел и т.д.)

П-II – Помещения, в которых выделяются горючие пыли или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м³.

П-IIа – Помещения, в которых обращаются твердые или волокнистые горючие вещества.

П-III – К зонам класса П-III относятся зоны, расположенные вне помещения, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61°С (например, открытые склады минеральных масел) или твердые горючие вещества (например, открытые склады угля, торфа, дерева и т.д.).

Помещения:

Пыльные: Помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль (проводящая или непроводящая) в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.п.

Сухие: Помещения, в которых относительная влажность не превышает 60% при 20°С. Нормальные сухие помещения в которых отсутствуют условия характерные для помещений жарких и пыльных и с химически активной средой.

Влажные: В которых пары или конденсирующаяся влага выделяется лишь временно и в небольших количествах и относительная влажность которых более 60%, но не выше 75% при 20°С.

Сырые: В которых относительная влажность длительно превышает 75% при 20°С.

Особо сырые: Помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой) при 20°С.

Жаркие: Помещения, в которых температура длительно превышает 30°С.

Химически активные: Помещения, в которых по условиям производства постоянно или длительно содержатся пары или образуются отложения, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

С повышенной опасностью: Характеризуются наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

- сырости или проводящей пыли;

- токопроводящих полов;

- высокой температуры;

- возможности одновременного прикосновения человека к заземленным конструкциям зданий и корпусам технологических механизмов с одной стороны и корпусам электрооборудования с другой.

Особо опасные помещения характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

- особой сырости;

- химически агрессивной среды;

- одновременного наличия двух или более условий повышенной опасности.

Во взрыво- и пожароопасных зонах следует применять светильники, удовлетворяющие требованиям глав 7.3 и 7.4 ПУЭ [13]. Минимально допустимую степень защиты светильников по ГОСТ 17677-82-1 и ГОСТ-14254-80 для освещения непожаро- и невзрывоопасных помещений с разными условиями среды следует принимать по таблице 4.

Указания по выбору светильников различного назначения и их светотехнические характеристики приведены в [8], (глава третья) и приложении 3.

Таблица 4

№ п.п.	Минимально допустимая степень защиты светильников	Тип источника света	Условия среды
Нормальные	Влажные	Сырые	Особо сырые	Химически активные	Пыльные	Жаркие
	IР20	ЛЛ	+	*	--	--	--	*	+
	IР20	ЛН, ГЛВД	+	*	*	--	--	*	+
	IР23	ЛЛ, ЛН, ГЛВД	(--)	+	*	*	*	*	*
	2¢0	ЛЛ	+	*	(--)	--	--	--	*
	2¢0	ЛН, ГЛВД	+	*	(--)	--	--	--	*
	5¢0	ЛН, ГЛВД	(--)	(--)	*	--	*	+	+
	5¢3	ЛН, ГЛВД	(--)	(--)	*	*	*	+	*
	IР51	ЛН	(--)	(--)	+	+	*	+	*
	5¢4	ЛЛ	(--)	(--)	+	+	+	+	+
	IР53	ЛН, ГЛВД	(--)	(--)	+	+	+	+	*
	IР54	ЛЛ	(--)	(--)	+	+	+	+	*
	IР54	ЛН	(--)	(--)	+	+	+	+	*
	IР54	ГЛВД	(--)	(--)	+	+	+	+	*

Примечание: В таблице 4 использованы следующие условные обозначения:

«+» – светильники рекомендуются;

«*» – светильники допускаются;

«--» – светильники запрещаются;

«(--)» – применение светильников возможно, но не целесообразно.

Размещение светильников

При размещении ОП в производительных помещениях и установках наружного освещения необходимо учитывать следующие основные условия:

а) создание нормируемой освещенности наиболее экономичным путем;

б) соблюдение требований к качеству освещения (равномерность, направление света, ограничение теней, пульсации освещенности, а также прямая и отраженная блескость);

в) безопасный и удобный доступ для обслуживания;

г) наименьшую протяженность и удобство монтажа групповой сети;

д) надежность крепления ОП.

Расположение светильников может быть светотехнически наивыгоднейшим, энергетически наивыгоднейшим и экономически наивыгоднейшим. Решением задачи является обычно определение отношения расстояния между светильниками L к расчетной высоте h, обозначаемого λ с индексами «С», «Э» и «О» соответственно. Уменьшение значения λ удорожает устройство и обслуживание освещения, а чрезмерное увеличение приводит к резкой неравномерности освещения и возрастанию расходов энергии. Рекомендации по выбору λ приведены в табл.5. Расчетное значение λ принимается по табл.5 в зависимости от источника света и вида КСС светильника. Расстояние между светильниками в ряду или между рядами светильников определяется по формуле:

, м.

Светильники с люминесцентными лампами рекомендуется устанавливать рядами, преимущественно параллельно длинной стороне помещения или стене с окнами. Значение L в этом случае числится как расстояние между рядами.

Типичные случаи расположения светильников в разрезе и плане производственного помещения показанного на рис.1.

Рис. 1. Схемы расположения светильников:в разрезе - а); плане - б) и в).

Расстояние крайних рядов светильников от стены принимается в пределах в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест. Для помещения с геометрическими размерами , м, где L_А и L_В – соответственно длина и ширина помещения, число рядов светильников, расположенных параллельно длинной стороне помещения, вычисляется по формуле:

,

где l_в – расстояние крайних рядов светильников до стены А. Затем полученное значение n округляется до ближайшего целого числа, уточняется при неизменном L значение l_a и проверяется выполнение условия .

Таблица 5

Тип КСС	λс	λэ
К – концентрированная	0,6	0,6
Г – глубокая	0,9	1,0
Д – косинусная	1,4	1,6
М– равномерная	2,0	2,6
Л – полуширокая	1,6	1,8

Светильники с «точечными» источниками света (лампы накаливания и газоразрядные лампы ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и т.д.) располагаются по вершинам квадратных, прямоугольных или треугольных световых полей, и в общем случае число светильников в ряду N определяется по формуле:

,

где l_a – расстояние крайних светильников в ряду до стены В.

В случае прямоугольных полей расстояние L_а между светильниками в ряду должно быть больше расстояние между рядами светильников L_в. Общепринято выдерживать соотношение . В пределе при получим квадратное световое поле.

Методика расчета схемы расположения светильников в цехе промышленного предприятия без учета расположения оборудования и затеняющих конструктивных элементов здания изложена в примерах 1 и 2.

Пример 1. Освещение механического цеха выполнено люминесцентными лампами в светильниках ЛСП 02, расположенными в виде светящих линий. Размеры цеха: А×В×Н = 48×24×6, м. Высота рабочей поверхности h_p = 0,8 м (по СНиП). Расстояние светильника от перекрытия (высота свеса) h_c = 0,5 м. Определить число рядов светильников и изобразить схему их размещения.

Решение:1. Расчетная высота светильника: м.

2. Расстояние между рядами светильников: , где λ_с = 1,4 для светильников с косинусным светораспределением в соответствии с табл.5 и табл.4.16 [8] . Согласно паспортным данным светильник ЛСП 02 имеет косинусную КСС. Тогда м. Окончательно принимаем значение L = 6,5 м.

3. Число рядов светильников при их расположении параллельно длинной стене цеха:

Принимаем n=4, тогда м.

Отношение l_b к L_B находится в диапазоне , что удовлетворяет принятым условиям. Схема расположения светильников с учетом результатов расчета примера 1 показана на рис.2.

Рис.2. Схема расположения светильников примера 1.

Пример 2.Инструментальный цех освещается лампами ДРЛ в светильниках РСП 05 с КСС типа Г. Размеры цеха А×В×Н = 60×30×10 м. Наметить размещение светильников в цехе при значениях высоты рабочей поверхности h _p= 0,8 м и высоты свеса h_c = 1,2 м.

Решение: 1. Расчетная высота светильника:

м.

2. Выбирая по табл.5 значение λ_э = 1 для светильника с глубокой КСС, определим расстояние между светильниками в ряду, расположенным параллельно длинной стороне цеха: м.

2. Число светильников в ряду:

Выбираем N'=8, Расстояние до длинной стены l_а можно определить по формуле:

м.

Отношение , что несколько меньше 0,3, но может быть принято к реализации (с учетом рекомендаций СНиП 23 – 05 – 95 по уровням горизонтальной освещенности общего освещения в системе комбинированного в проходах цеха без рабочего оборудования).

4. Число рядов светильников:

а) При расположении светильников по вершинам квадратных световых полей выполняется равенство м. Тогда число рядов светильников:

Выбираем n=4 и определяем число светильников в цехе:

.

Уточним значение l_b для выбранного числа рядов светильников

м.

Отношение , что удовлетворяет условию .

б) При расположении светильников по вершинам прямоугольных полей значение L_b выбираем из условия или .

Тогда или . Выбираем значение L_b = 6 м и рассчитываем число рядов светильников:

.

Принимая значение n = 5 определяем число светильников в цехе: .

При этом м как и в предыдущем случае.

Схема расположения светильников примера 2 для рассмотренных случаев расположения светильников по вершинам квадратных и прямоугольных световых полей показана на рис.3. Окончательный выбор схемы расположения светильников производится после расчета наименьшей освещенности в контрольных точках цеха и определения значения коэффициента неравномерности (под наименьшей понимается величина нормируемой освещенности для конкретного типа производства в соответствии со СНиП 23-05 95).

Рис.3. Схема расположения светильников примера 2: а) – для квадратных световых полей; б) – для прямоугольных световых полей

1.3. Расчет прямой составляющей освещенности

1.3.1. Задачи расчета

При расчете осветительной установки (ОУ), как правило, определяют число и мощность источников света для реализации нормированной освещенности в заданной точке пространства. В некоторых случаях проводят поверочные расчеты существующей осветительной установки с целью оптимизации ее количественно – энергетических показателей.

В зависимости от поставленной задачи выбирается метод расчета:

- метод коэффициента использования светового потока – предназначенный для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затеняющих предметов. Для этой же цели служат различные упрощенные формы этого метода;

- точечный метод – служит для расчета освещения как угодно расположенных поверхностей отосительно светильника и при любом распределении освещенности.

Отметим, что независимо от выбранного метода расчета освещенности размещение светильников должно проводится с учетом размещения оборудования и его затеняющих свойств.

1.3.2. Расчет освещенности по методу коэффициента использования

При расчете освещенности от точечного источника методом коэффициента использования используется рабочая формула:

лк, из которой в зависимости от поставленной задачи можно получить:

- суммарный световой поток ламп светильника ;

- число светильников .

Значение коэффициента минимальной освещенности z на практике принимают равным 1,15 при расположении светильников по вершинам квадратных световых полей и z = 1,1 при освещении линиями люминесцентных светильников. В установках отраженного света или хорошо отражающих стенах z = 1.

При известном числе светильников рассчитывается поток Ф и выбирается по каталогу стандартная лампа так, чтобы ее поток отличался от расчетного значения потока Ф не более, чем на -10 ÷ +20%. В противном случае корректируется значение N.

При расчете освещенности от светящих линий люминесцентных светильников в выражение для Е_н подставляется число рядов n вместо числа светильников N, т.е.:

, где Ф – суммарный поток ламп светящей линии.

При выбранном типе светильника с люминесцентными лампами и суммарным световым потоком Ф_нчисло светильников в ряду Nс.л_. (светящей линии) равно: .

Суммарная длина Nс.л_. светильников должна быть сопоставимой с длиной помещения и в случае отличия возможна реализация одного из трех случаев:

1) При превышения длины светящей линии над длиной помещения возможны следующие решения:

а) увеличение числа рядов светящих линий;

б) компоновка рядов на сдвоенных (строенных и т.д.) светильниках;

в) применение люминесцентных ламп с большим значением Ф_н.

2) Устройство непрерывного ряда светильников при равенстве длин светящей линии и помещения.

3) Устройство разрывного ряда светильников светящей линии с равномерными расстояниями между светильниками в ряду, удовлетворяющего условию, что расстояние между светильниками λ не превысит половины расчетной высоты h.

Коэффициент использования η, определяющий экономичность светильника, зависит от его К.П.Д. (пропорционально), КСС, от коэффициентов отражения потолков ρ_п, стен ρ_с, расчетной плоскости ρ_р и от значения индекса помещения і, который определяется по формуле:

, где А и В – стороны помещения; S – его площадь;

h – расчетная высота.

Зависимость η от перечисленных факторов учитывается тем, что для каждого светильника или группы светильников с близкими характеристиками составляется отдельная таблица коэффициентов использования, в которой также учитывается характерное значение λ_ссветильника и коэффициенты отражения. Отметим, что коэффициенты отражения оценивается субъективно или предположительно и так как их точные значения неизвестны, то из усредненных значений ρ_п= ρ_с= 70; 50; 30; 10 % и ρ_р= 30; 10; 0 % выбираются их наиболее вероятные сочетания .

Значения индекса помещения i и коэффициента использования η в функции модуля помещения и коэффициентов отражения приведены в приложении 4.

Пример 3 Выполнить светотехнический расчет осветительной установки механического цеха по данным примера 1 методом коэффициента использования.

а) По табл. П2-3 и П2-5 приложения 2 для общего освещения в системе комбинированного принимаем Е_н= 300 лк и К_з= 1.5.

В качестве источника света выбираем лампу ЛБ-80 с номинальным световым потоком Ф_н=5200 лк (см табл. П1-1), в светильнике ЛСП 02 (группа 2 согласно табл. 3.2 [8]).

б) Определяем индекс помещения:

.

в) По значению i и принятым значениям коэффициентов отражения ρ_п = 0.7; ρ_с = 0.3; _.ρ_р = 0.1; (см табл. П4-3 приложения 4) находим по данным табл. П4-4 коэффициент использования светового потока η = 0,69.

г) Определяем световой поток одного ряда ламп (по расчетным данным примера 1 значение n = 4):

лм.

д) Число светильников в ряду (каждый светильник с двумя лампами):

.

Принимаем N_с.л.=20, тогда при длине светильника ЛСП 02 (по [8], табл.3.9) l_с.в.=1,534 м суммарная длина светильников в ряду составит:

м < 48 м.

При расположении светильников в ряд суммарный разрыв между светильниками составит: м.

Тогда расстояние между соседними светильниками в ряду составит:

При полученном соотношении между λ и ряд светильников можно считать сплошным (сплошная светящая линия).

Пример 4. Выполнить светотехнический расчет осветительной установки инструментального цеха по данным примера 2 методом коэффициента использования при заданных значениях коэффициентов отражения ρ_п = 0,7; ρ_с = 0,5; _.ρ_р = 0,1.

а) Определяем индекс помещения: .

б) По данным табл. 5.9. [8] или П4-4 для найденного значения i и заданных коэффициентов ρ_п, ρ_с, ρ_р определяем значение η = 0,76 (для светильника РСП 05 с КСС типа Г).

в) При Е_н = 300 лк и К_з = 1,5 получим расчетное значение светового потока одной лампы (светильники расположены по вершинам прямоугольных полей):

лм.

По результатам расчета по данным табл. П1-1 выбираем лампу типа SPX EKO ARC 295 Wс номинальным световым потоком Ф_н=32000 лм фирмы Silvania или лампу типа NAV E 400 DE LUXEфирмы Osram.