Коэффициента использования светового потока
Задачей расчета освещения является определение числа и мощности источников света, обеспечивающих нормируемую освещенность или освещенности при известном числе и мощности источника света, а также качественных характеристик освещения помещений.
Для выполнения необходимых расчетов освещения помещений применяются следующие методы: метод коэффициента использования светового потока, точечный метод и метод удельной мощности.
Метод коэффициента использования светового потока применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей. Метод учитывает прямой и отраженный свет.
Выбор формулы для расчета искусственного освещения зависит от вида источника освещения.
Расчет искусственного освещения для люминесцентных ламп производится по формуле (2.6):
, (2.6)
где Фл - световой поток лампы, лм; 
- нормируемая минимальная освещённость, лк; 
- площадь освещаемого помещения, м2; Z - коэффициент неравномерности освещения - отношение средней освещенности к минимальной. Этот коэффициент необходимо вводить в связи с тем, что нормируется не средняя, а минимальная освещенность .Коэффициент Z характеризует неравномерность освещения и зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (L / h) (рис. 2.2); 
- коэффициент запаса - расчетный коэффициент, учитывающий снижение освещенности или яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие загрязнения и невосстанавливаемого изменения, отражающих и пропускающих свойств оптических элементов осветительных приборов, спада светового потока и выхода из строя источников света, а также загрязнения поверхностей помещения, наличие в атмосфере цеха дыма, пыли; 
- количество светильников в помещении, шт.; 
- количество ламп в светильнике, шт.; 
- коэффициент использования светового потока, доли единицы. Коэффициент использования светового потока равен отношению светового потока, падающего на рабочую поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Он показывает, какая часть светового потока ламп попадает на рабочую поверхность.
Рис. 2.2. Схема расположения светильников в помещении
Точечный метод применяют в основном для определения освещенности в любой заданной точке поверхности, любым образом ориентированной в пространстве, т. е. на горизонтальной, вертикальной, наклонной поверхностях. Этим методом целесообразно рассчитывать общее локализованное, местное и аварийное освещение. Можно рассчитывать и общее равномерное освещение (в наиболее ответственных случаях), когда отраженная составляющая светового потока от стен и потолка незначительна.
Метод удельной мощности применяется для ориентировочных расчетов.
Для расчета искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока необходимо: выбрать систему освещения, источники света, светильники и рассчитать световой поток лампы.
1. Выбор системы освещения
Для производственных помещений всех назначений применяются системы общего (равномерного или локализованного) и комбинированного (общего и местного) освещения. Выбор между равномерным и локализованным освещением проводится с учётом особенностей производственного процесса и размещения технологического оборудования. Выбор системы освещения зависит, прежде всего, от точности выполняемых зрительных работ (наименьший размер объекта различения), согласно действующим нормам при выполнении работ I – IV разрядов следует применять систему комбинированного освещения.
Систему комбинированного освещения применяют для производственных помещений, в которых выполняются точные зрительные работы (в механических, инструментальных, сборочных и др. цехах). В литейных, гальванических и т.п. цехах – систему общего освещения.
Применение одного местного освещения на рабочих местах не допускается.
В данной работе для всех помещений рассчитывается общее равномерное освещение.
2. Выбор источников света
Определяющими параметрами при выборе экономичного источника света являются строительные параметры, архитектурно - планировочное решение, состояние воздушной среды, вопросы дизайна и экономические соображения.
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.
Окончательный выбор источника света должен осуществляться одновременно с выбором типа светильника, частью которого он является.
3. Выбор светильников и их размещение
3.1. Выбор светильников общего освещения производится с учетом светотехнических и экономических требований и требований, связанных с условиями воздушной среды. Тип светильников принимают в зависимости от среды и характера помещения.
По конструктивному исполнению согласно табл. 2.5 различают 7 эксплуатационных групп светильников.
Таблица 2.5
Эксплуатационные группы светильников
3.2. Размещение светильников в помещении определяется: высотой помещения, расстоянием светильников от потолка (свесом), расстоянием от пола до рабочей поверхности, расчётной высотой (высотой подвеса светильника над рабочей поверхностью), расстоянием между соседними светильниками или их рядами, расстоянием от крайних светильников или их рядов до стен (рис. 2.2).
4. Выбор нормируемой освещенности
Нормирование освещенности производят по СНиП 23-05-95. Нормируемые величины освещенности задаются как минимально допустимые и зависят от точности зрительной работы, которая определяется минимальным размером объекта различения, системы освещения (общая, комбинированная), относительной продолжительности зрительной работы при направлении зрения на рабочую поверхность.
5. Расчёт светового потока лампы
Для расчета светового потока лампы следует определить:
5.1. Нормируемое значение освещенности в расчетной плоскости для зрительной работы, характерной для заданного помещения по табл. 2.6.
5.2. Площадь помещения S.
5.3. Коэффициент запаса по табл. 2.7 в зависимости от:
Таблица 2.6
Требования к искусственному освещению помещений жилых и общественных зданий
| Характеристика зрительной работы | Наименьший или эквивалентный размер объекта различения, мм | Разряд зрительной работы | Подразряд зрительной работы | Относительная продолжительность зрительной работы при направлении зрения на рабочую поверхность, % | Искусственное освещение | ||
| освещенность на рабочей поверхности от системы общего освещения, лк | цилиндрическая освещенность, лк | ||||||
| Различение объектов при фиксированной и нефиксированной линии зрения: | |||||||
| очень высокой точности | От 0,15 до 0,30 | А | Не менее 70 | 150* | |||
| Менее 70 | 100* | ||||||
| высокой точности | От 0,30 до 0,50 | Б | Не менее 70 | 100* | |||
| Менее 70 | 75* |
Примечания: 1. Нормы освещенности, приведенные в табл. 2.6, следует снижать по шкале освещенности на две ступени для всех разрядов при использовании ламп накаливания, в том числе галогенных. 2. * - дополнительно регламентируется в случаях специальных архитектурно-художественных требований.
- эксплуатационной группы светильника (см. табл. 2.5), которая выбирается исходя из типа лампы, конструктивной светотехнической схемы светильника и группы твердости светотехнических материалов (табл. 2.8);
- типа помещения и состояния воздушной среды в нем или характеристики производственного процесса (степени загрязненности помещения).
Таблица 2.7
Коэффициенты запаса для искусственного освещения
| Помещения | Примеры помещений | Коэффициент запаса Кз | ||
| Количество чисток светильников в год | ||||
| Эксплуатационная группа светильников (табл. 2.5) | ||||
| 1-4 | 5-6 | |||
| Помещения общественных и жилых зданий: | ||||
| а) пыльные, жаркие и сырые | Горячие цехи предприятий общественного питания, охлаждаемые камеры, помещения для приготовления растворов в прачечных, душевые и т.д. | 1,7 2 | 1,6 2 | 1,6 2 |
| б) с нормальными условиями среды | Кабинеты и рабочие помещения, офисные помещения, жилые комнаты, учебные помещения, лаборатории, читальные залы, залы совещаний, торговые залы и т.д. | 1,4 2 | 1,4 1 | 1,4 1 |
Таблица 2.8
Группы твердости светотехнических материалов
| Вид материала или покрытия | Материалы (или покрытия) отражателей или рассеивателей | |
| отражающие свет | пропускающие свет | |
| Т - твердые | Покрытие силикатной эмалью | Силикатное стекло |
| СТ - средней твердости | Эпоксидно-порошковое покрытие | Поликарбонат |
| Покрытие нитроэмалью НЦ-25 | Полиметилметакрилат | |
| Эмалевое покрытие МЛ-12 Альзак-алюминий, защищенный слоем жидкого стекла | Поливинилхлоридная жесткая пленка | |
| типа «Санлоид» | ||
| М - мягкое | Эмалевое покрытие МЛ-242 | Полиэтилен высокого давления |
| Эмалевое покрытие АК-11022 | Полистирол | |
| Покрытие акриловой эмалью | ||
| Алюминий, распыленный в вакууме, с защитой лаком УВЛ-3 |
5.4. Коэффициент минимальной освещенности 
.
В наибольшей степени зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте ( 
). При , не превышающем рекомендуемых значений (L ≤ h), принимается = 1,15 для ЛН и ДРЛ и = 1,10 для люминесцентных ламп при расположении светильников в виде светящихся линий.
5.5. Количество светильников в помещении и количество ламп в светильнике .
5.6. Расчетную высоту 
по формуле (2.2).
5.7. Индекс помещения 
для заданного помещения (с определенными геометрическими размерами) по формуле (2.1);
5.8. Коэффициент использования светового потока 
по табл. 2.9 в зависимости от типа светильника, индекса помещения и коэффициентов отражения стен, потолка и рабочей поверхности 
, 
, 
.
Промежуточные значения коэффициента использования находятся методом интерполяции.
Приблизительные значения коэффициентов отражения стен и потолка определяют по табл. 2.10.
По формуле (2.6) рассчитывают световой поток 
в светильнике, необходимый для создания на рабочих поверхностях освещенности 
не ниже нормируемой, на все время эксплуатации осветительной установки;
По рассчитанному значению светового потока выбирают ближайшую стандартную лампу (табл.2.11), поток которой не должен отличаться от больше чем на –10 – +20%. При невозможности выбора с таким приближением корректируют .
Таблица 2.9
Коэффициенты использования (η) светового потока различных типов светильников
| Светильники | Потолочные | Подвесные | ||||||||||||
| rп % | ||||||||||||||
| rс % | ||||||||||||||
| rр % | ||||||||||||||
| Значение i: | Коэффициент использования, % | |||||||||||||
| 0,5 | ||||||||||||||
| 0,6 | ||||||||||||||
| 0,7 | ||||||||||||||
| 0,8 | ||||||||||||||
| 0,9 | ||||||||||||||
| 1,0 | ||||||||||||||
| 1,1 | ||||||||||||||
| 1,25 | ||||||||||||||
| 1,5 |
Окончание табл. 2.9
| 1,75 | ||||||||||||||
| 2,0 | ||||||||||||||
| 2,25 | ||||||||||||||
| 2,5 | ||||||||||||||
| 3,0 | ||||||||||||||
| 3,5 | ||||||||||||||
| 4,0 | ||||||||||||||
| 5,0 |
Таблица 2.10
Коэффициенты отражения света
поверхностями помещения
| Отражающая поверхность | Коэффициент отражения ρ, % |
| Побеленный потолок; побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами | |
| Побеленные стены при незавешанных окнах, побеленный потолок в сырых помещениях, чистый бетонный и светлый деревянный потолок | |
| Бетонный потолок в грязных помещениях, деревянный потолок; бетонные стены с окнами, стены, оклеенные светлыми обоями | |
| Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; сплошное остекление без штор; красный кирпич не оштукатуренный; стены с темными обоями |
Таблица 2.11
Величина светового потока источников света Фл
| Тип лампы | Световой поток (номинальный) , лм | Тип лампы | Световой поток (номинальный) , лм |
| ЛДЦ15-4 ЛД15-4 ЛХБ15-4 ЛТБ15-4 ЛБ15-4 | ЛДЦ40-4 ЛД40-4 ЛХБ40-4 ЛТБ40-4 ЛБ40-4 ЛХБЦ40-1 | ||
| ЛДЦ20-4 ЛД20-4 | ЛДЦ80-4 ЛД80-4 |
Окончание табл. 2.11
| ЛХБ20-4 ЛТБ20-4 ЛБ20-4 | ЛХБ80-4 ЛТБ80-4 ЛБ80-4 | ||
| ЛДЦ30-4 ЛД30-4 ЛХБ30-4 ЛТБ30-4 ЛБ30-4 |
Результаты исследований и расчетов занести в таблицу 2.12.
Таблица 2.12
Результаты исследований и расчетов
| Показатель | Значение показателя |
| Характеристика помещения: | |
| длина помещения А, м | |
| ширина (глубина) помещения В, м | |
| высота помещения Н, м | |
| состояние воздушной среды в помещении или характеристика производственного процесса (степень загрязненности помещения) | |
| Система освещения | |
| Наименьший размер объекта различения, мм | |
| Характеристика зрительной работы | |
| Разряд зрительной работы | |
| Подразряд зрительной работы | |
| Нормируемая минимальная освещенность на рабочей поверхности , лк |
Окончание табл. 2.12
| Светильник: | |
| - тип светильника | |
| - источника света (тип лампы) | |
| - конструктивная светотехническая схема светильника | |
| - группа твердости светотехнических материалов | |
| - эксплуатационная группа светильников | |
| Коэффициент запаса | |
| Коэффициент неравномерности освещения Z | |
Высота рабочей поверхности  , м | |
Расстояние от потолка до нижнего края светильника  , м | |
| Расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью , м | |
| Число светильников N, шт. | |
| Количество ламп в светильнике , шт. | |
| Индекс помещения , условные единицы | |
| Коэффициенты отражения света: | |
| потолка , % | |
| стен , % | |
| Коэффициент использования , доли единицы |
Контрольные вопросы
1. Что такое объект различения?
2. Назовите системы искусственного освещения. В каких случаях они применяются?
3. Местное освещение - это? Дать определение.
4. Как подразделяется искусственное освещение по функциональному назначению?
5. Появление, какого эффекта могут вызвать пульсации освещенности на рабочей поверхности?
6. Назовите достоинства и недостатки, а также область применения люминесцентных ламп?
7. Назовите достоинства и недостатки ламп накаливания?
8. Назовите факторы, влияющие на выбор нормируемой минимальной освещенности?
9. Назовите методы расчета искусственной освещенности?
10. Область применения метода коэффициента светового потока?
11. Назовите основные характеристики источников света?
12. Назовите типы ламп искусственного освещения?