Расчет искусственного освещения

Задачей расчета освещенности является определение числа и мощности светильников, необходимых для обеспечения заданного значения освещенности.

Проектируя осветительную установку, необходимо решить ряд вопросов:

1) выбрать тип источника света;

2) определить систему освещения;

3) выбрать тип светильников с учетом характеристик светораспределения;

4) распределить светильники и определить их количество;

5) определить норму освещенности на рабочем месте.

Для расчета искусственного освещения используют, в основном, три метода.

Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности основным является метод светового потока (коэффициента использования), учитывающий световой поток, отраженный от потолка и стен. Световой поток лампы при лампах накаливания или световой поток группы ламп светильника при люминесцентных лампах рассчитывают по формуле

, (1.1)

где - световой поток, лм; - нормированная минимальная освещенность, лк (см. табл. 1.1 - 1.2); - площадь освещаемого помещения, м²; - коэффициент минимальной освещенности, равный отношению ; - коэффициент запаса, принимаемый в соответствии с табл. 1.3; - число светильников в помещении; - коэффициент использования светового потока ламп, зависящий от КПД и кривой распределения силы света светильника, коэффициента отражения потолка и стен , высоты подвеса светильников и размеров помещения.

Таблица 1.3

Значения коэффициента запаса

Виды помещений	Примеры помещений	Коэффициент запаса k при искусственном освещении
1	2	3
1 Производственные помещения с воздушной средой, содержащей в рабочей зоне:
а) свыше 5 мг/м3 пыли, дыма, копоти	Агломерационные фабрики, цементные заводы и обрубные отделения литейных цехов	2,00
б) от 1 до 5 мг/м3 пыли, дыма, копоти	Цехи кузнечные, литейные, мартеновские, сварочные, сборного железобетона	1,80
в) менее 1 мг/м3 пыли, дыма, копоти	Цехи инструментальные, сборочные, механические, механосборочные. Диспетчерские, пульты операторов	1,50
г) значительные концентрации паров, кислот, щелочей, обладающих большой коррозирующей способностью	Цехи химических заводов. Цехи гальванических покрытий и гальванопластики различных отраслей промышленности с применением электролиза	1,80
2 Производственные помещения с особым режимом по чистоте воздуха при обслуживании светильников:
а) с технического этажа	-	1,3
б) снизу из помещения	-	1,40
3 Общественные и жилые здания	Кабинеты и рабочие помещения общественных зданий, жилые комнаты, учебные помещения, лаборатории, читальные залы, залы совещаний и т.д. Конструкторские бюро	1,40

Значения коэффициента использования светового потока определяют по табл. 1.4 в зависимости от коэффициентов отражения светового потока от потолка и стен и показателя помещения , определяемого из отношения

,

где и - два характерных размера помещения, м; - высота светильников над рабочей поверхностью, м.

Таблица 1.4

Коэффициент использования светового потока

Тип светильника	, %	, %	Индекс помещения
0,6	0,8	1,0	1,25	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0
РСП 05
ГСП 17
ЖСП 01
ЛВО 10 /ЛПО 46 Rastr
ПВЛМ

Точечный метод применяют для расчета локализованного и комбинированного освещения, освещения наклонных и вертикальных плоскостей и для проверки расчета равномерного общего освещения, когда отраженным световым потоком можно пренебречь.

В основу точечного метода положено уравнение

, (1.2)

где - сила света в направлении от источника на данную точку рабочей поверхности, кд; - расстояние от светильника до расчетной точки, м; - угол между нормалью рабочей поверхности и направлением светового потока от источника.

Для практического использования вводим в формулу (1.2) коэффициент запаса и заменяем на , откуда

.

Световые и электрические параметры ламп приведены в табл.1.5.

Таблица 1.5

Световые и электрические параметры ламп

Тип лампы	Световой поток, лм	Тип лампы	Световой поток, лм
ЛДЦ-20		ДРЛ-50
ЛД 20		ДРЛ-80
ЛБ 20		ДРЛ-125
ЛДЦ 40		ДРЛ-250
ЛД 30		ДРЛ-400
ЛБ 30		ДРЛ-700
ЛДЦ 40		ДРИ 250-5
ЛД 40		ДРИ 400-5
ЛБ 40		ДРИ 700-5
ЛДЦ 80		ДНаТ 100
ЛД 80		ДНаТ 150
ЛБ 80		ДНаТ 250
		ДНаТ 400

Примеры расшифровки ламп:

ЛДЦ 20: Л – люминесцентная; Д – дневного цвета; Ц – с улучшенной цветопередачей; 20 – мощность, Вт;

ЛД 20: Л – люминесцентная; Д – дневного цвета; 20 – мощность, Вт;

ЛБ 20: Л – люминесцентная; Б – белого цвета; 20 – мощность, Вт;

ДРЛ 50: Д – дуговая; Р – ртутная; Л – люминесцентная; 50 – мощность, Вт;

ДРИ 250-5: Д – дуговая; Р - ртутная; И - с излучающими добавками; 250 - мощность лампы, Вт; 5 - 5-я модификация (имеет эллипсоидную колбу и может работать в любом положении);

ДНаТ 100: Д – дуговая; На - натриевая; Т – трубчатая; 100 – мощность, Вт

Данные о распределении силы света приводятся в светотехнических справочниках.

При необходимости расчета освещенности в точке, создаваемой несколькими светильниками, подсчитывают освещенность от каждого из них, а затем полученные значения складывают. Метод удельной мощности является наиболее простым, но наименее точным, поэтому его применяют только при ориентировочных расчетах. Этот метод позволяет определить мощность каждой лампы для создания в помещениях нормируемой освещенности по формуле

,

где - мощность лампы, Вт; р - удельная мощность, Вт/м²; - площадь помещения, м²; - число ламп в осветительной установке.

Значения удельной мощности приводят в соответствующих таблицах в зависимости от уровня освещенности, площади помещения, высоты подвеса и типа светильников.

Светильники

Условные обозначения светильников должны содержать обозначения:

- типа источника света;

- способа установки светильника;

- основного назначения светильника;

- номера серии светильника;

- числа и мощности ламп;

- номера модификации светильника;

- климатического исполнения и категории размещения по ГОСТ 15150-69.

Условное обозначение светильника должно соответствовать ГОСТ 17677-82*.

Примеры условных обозначений светильников приведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6

Условные обозначения светильников

	РСП 05	Р	Ртутные лампы типа ДРЛ
С	Подвесные
П	Для производственных помещений
	Номер серии
	ГСП17	Г	Ртутные лампы типа ДРИ
С	Подвесные
П	Для производственных помещений
	Номер серии
	ЖСП 01	Ж	Натриевые лампы типа ДНаТ
С	Подвесные
П	Для производственных помещений
	Номер серии
	ЛВО 10	Л	Прямые трубчатые люминесцентные лампы
В	Встраиваемый
О	Для общественных зданий
	Номер серии
ЛПО 46	Л	Прямые трубчатые люминесцентные лампы
П	Потолочный
О	Для общественных зданий
	Номер серии
	ПВЛМ	ПВ	Пылевлагозащищенный
Л	Прямые трубчатые люминесцентные лампы
М	Модернизированный

Экспериментальная часть

1) Получите у преподавателя вариант задания (данные приведены в табл. 1.8).

2) Ознакомьтесь с устройством люксметра и подготовьте его к работе.

3) Замерьте общее освещение и коэффициент пульсации на рабочей поверхности стола. Результаты замеров приведите в табл. 1.9.

4) Сделайте вывод о соответствии искусственного освещения характеру выполнения работы.

Таблица 1.8.

Варианты задания

Исходные данные	Вариант задания
1	2	3	4	5
Помещения	Конструкторские бюро	Операционный зал банка	Компьютерный зал	Аналитическая химическая лаборатория	Участок сборки радиоаппаратуры
Разряд и подразряд работы	А-1	А-2	А-2	А-1	II-г
Источники света (лампы)	Люминесцентные Лампы (ЛБ-20)	Люминесцентные лампы (ЛБ-40)	Люминесцентные лампы (ЛБ-40)	Люминесцентные лампы (ЛДЦ-80)	Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ-100)
Тип светильника	ЛВО	ЛПО	ПВЛМ	ПВЛМ	ЖСП 01
Коэффициент отражения, %
потолка ρп
стен ρс
Размеры помещения, м:
длина А
ширина В	6,0		6,0		6,0
высота Н	3,5	3,5	3,0	3,5	6,5

Продолжение табл. 1.8

Исходные данные	Вариант задания
6	7	8	9	0
Производственные помещения	Сборочный цех	Механический цех	Электроремонтный цех	Сварочный цех	Литейный цех
Разряд и подразряд работы	III-б	II-в	III-в	III-в	III-б
Источники света (лампы)	Металло-галогенные лампы (ДРИ-400)	Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ-250)	Металло- галогенные лампы (ДРИ-250)	Ртутные разрядные лампы высокого давления (ДРЛ-250)	Ртутные разрядные лампы высокого давления (ДРЛ-700)
Тип светильника	ГСП 17	ЖСП 01	ГСП 17	РСП 05	РСП 05
Коэффициент отражения, %
потолка ρп
стен ρс
Размеры помещения, м:
длина А
ширина В
высота Н

Таблица 1.9

Результаты замеров

Разряд работы	фактическая	Нормируемая
Освещенность Е, лк	Коэффициент пульсации Кп, %	Освещенность Е, лк	Коэффициент пульсации Кп, %
1	2	3	4	5
Примечания 1 Разряд работы (графа 1) выбирается по варианту задания (см. табл. 1.8). 2 Графы 2 - 3 заполняются по результатам замеров. 3 Графы 4 -5 принимаются по табл. 1.1 или 1.2.

Расчетная часть

Наиболее распространенным в практике является расчет электрического освещения производственных помещений по методу коэффициента использования светового потока.

Расчет проводится по варианту задания для производственного помещения (например, для цеха машиностроительного завода) или помещений общественных и вспомогательных зданий. Необходимые исходные данные для расчета заданы в табл. 1.8.

Порядок расчета электрического освещения
с газоразрядными лампами

При расчете газоразрядных ламп световой поток ламп известен и конструктивно определено количество ламп в светильнике, поэтому определяется необходимое число светильников по формуле

,

где Е_Н - нормируемая освещенность, лк; - коэффициент запаса; - площадь освещенного помещения, м²; z - коэффициент минимальной освещенности; - световой поток ламп, лм ; - число ламп в светильнике; - коэффициент использования светового потока.

Для этого:

1) Выбирается значение Е_Н в соответствии с заданным разрядом и подразрядом работы для общего освещения.

2) Находится коэффициент запаса (см. табл. 1.3).

3) Определяется площадь помещения :

,

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

4) Входящий в формулу коэффициент минимальной освещенности зависит от размеров и формы помещения, коэффициента отражения его поверхностей, характеристик светильника и в наибольшей степени от значения . В области оптимальных значений коэффициент минимальной освещенности принимается для ламп ДРЛ, ДРИ, ДНаТ - 1,15, для люминесцентных ламп ЛБ, ЛД, ЛДЦ - 1,1.

5) Определяется световой поток ламп (см. табл. 1.5).

6) Для светильников ГСП17, ЖСП01, РСП 05 n = 1, для светильников ПВЛМ n = 2, для светильников ЛВО и ЛПО n = 4.

7) Определяется расчетная высота подвески светильника по формуле

,

где - расчетная высота подвески светильника, м; - высота помещения, м; м - высота подвеса всех светильников от перекрытия, кроме светильников ЛВО, для которых м; м - высота рабочей поверхности над полом.

L – расстояние между рядами светильников;

l – расстояние между светильниками в ряду;

l₁ – расстояние от крайнего ряда светильников до стены
(рекомендуется принимать равным ½ L);

l_c - длина светильника (l_c = 1,2 м для светильников ПВЛМ,
l_c = 0,6 м для светильников типа ЛВО, ЛПО)

Рис. 1.1. Схема расположения люминесцентных
светильников типа ПВЛМ, ЛПО или ЛВО

8) Находится коэффициент использования светового потока , для этого:

а) определяется индекс помещения по формуле

;

б) по индексу помещения и коэффициентам отражения стен и потолка ( и принимаются по варианту задания) устанавливается коэффициент использования светового потока (см. табл. 1.4).

9) Вычисляется необходимое число светильников .

После определения необходимого количества светильников производится размещение их в помещении (в плане).

Светильники типа ПВЛМ, ЛПО или ЛВО – в плане имеют форму прямоугольника (рис. 1.1); светильники типа РСП, ГСП, ЖСП – в плане имеют форму круга (рис. 1.2).

Светильники с люминесцентными лампами преимущественно размещаются рядами, желательно параллельно стене с окнами или длинной стене узкого помещения, так как направление света в этом случае приближается к направлению естественного света, уменьшается прямая и отраженная блескость, оказывается меньшей протяженность групповой сети (см. рис. 1.1).

Рис. 1.2. Схема расположения светильников
типа РСП, ГСП, ЖСП

Контрольные вопросы

1) Основные светотехнические величины и их единицы измерения.

2) Системы и виды искусственного освещения.

3) Количественные и качественные показатели освещения.

4) Электрические источники света.

5) Типы и характеристики светильников.

6) Нормирование искусственного освещения.

7) Методы расчета искусственного освещения.

8) Расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока.

Лабораторная работа 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Цель работы:

Ознакомиться с порядком нормирования и расчета естественного освещения, с приборами и методами определения качества естественного освещения на рабочих местах.

Теоретическая часть