Параметры КСС и относительного расположения светильников

Тип КСС	М	Д-1	Д-2	Г-1	Г-2	Г-3	Г-4	К-1	К-2
l0	159,2	233,4	333,5	377,3	503,0	670,7
h		0,78	1,04	1,10	1,29	1,51	1,76	2,04	2,37
l/h	1,4	1,3	0,96	0,91	0,77	0,66	0,57	0,49	0,42

Таблица 5

Значения коэффициентов использования светового потока в процентах

rп	rс	rр	i	Тип КСС
М	Д-1	Д-2	Г-1	Г-2	Г-3	Г-4	К-1	К-2
0,7	0,5	0,3	0,6
0,8
1,25
0,7	0,3	0,1	0,6
0,8
1,25
0,5	0,5	0,3	0,6
0,8
1,25
0,5	0,3	0,1	0,6
0,8
1,25
0,3	0,1	0,1	0,6
0,8
1,25

Необходимый поток каждого светильника (лампы) определяется по формуле

, (2)

где Е – нормативное значение освещенности, определяемое по табл. 1, 2;

S – площадь помещения, м²;

К_З – коэффициент запаса, учитывающий снижение светового потока за счет запыленности светильника;

z – коэффициент неравномерности (Е_ср/Е_min);

N – число светильников (ламп);

h – коэффициент использования светового потока.

Величину z принимают равной 1,1 для люминесцентных ламп и 1,5 для ламп накаливания и ДРЛ. Величина К_З для светильников с люминесцентными лампами выбирается равной 1,7 для литейного и плавильного производства, ковочных и полировочных изделий, 1,6 – для гальванических и модельных отделений, 1,5 – для цехов обработки металлов резанием, слесарных и разметочных отделений, 1,8 – для сварочных и окрасочных отделений.

Значения К_З для светильников с лампами накаливания и ДРЛ снижают на 0,2 по сравнению с вышеуказанными значениями.

При выборе освещенности к разряду Iв следует относить разметочные отделения, IIб – полировальные работы, IIIа – слесарные и модельные отделения, сборочные цеха, IIIб – литейные цеха, IIIв – малярные отделения, IIIг – заготовительные отделения, IVа – плавильные отделения, IVв – диспетчерские пульты.

Рассчитав по формуле (2) световой поток лампы, в приложении 1, 2 выбирают ближайшую стандартную лампу. Допускается отклонение потока выбранной лампы от расчетного до –10% и +20%. В противном случае необходимо изменить планировку светильников. Определив тип лампы и ее мощность, в приложении 3-5 выбирают тип светильника. Для люминесцентных ламп общий поток светильника выбирается с учетом количества ламп. При выборе типа светильника необходимо учитывать требования их взрывоопасности.

3.2. Расчет освещенности при наличии светящих линий

Излучатели (например, ряд светильников с люминесцентными лампами), длина которых превышает половину расчетной высоты, рассматриваются как светящие линии. Если в линии есть разрывы длиной l, то линия рассматривается как непрерывная при l<0,5h.

Для расчетов вводится понятие плотности потока Ф':

, (3)

где x – длина светильника, м

N – число светильников,

L – габаритная длина линии, м

Ф – световой поток одного светильника, лм.

Для протяженных линий с разрывами используется первая часть уравнения с длиной разрыва l.

Расчет освещенности производится для контрольных точек, выбранных по середине между рядами светильников (при общем равномерном освещении). При наличии разрывов или на концах линии расчет производится в точках напротив концов светящих линий.

Для расчета привлекаются графики относительной освещенности e, которая является освещенностью, создаваемой светильником со световым потоком Ф=1000 лм при высоте расположения светильника над плоскостью освещения h=1 м.

Расчет плотности светового потока производится по формуле:

, (4)

где m – коэффициент, учитывающий отраженный свет. Принимается равным 1,1 … 1,15;

åe – сумма значений относительной освещенности, определенных по графикам, приведенным на рисунке 2.

а б

в г

д е

Рис. 2

Схема (а) и кривые равной освещенности для расчета светящей линии со светильниками, имеющими КСС типов М (б); Д-1 (в); Д-2 (г); Г-1 (д); Г-2 (е).

По планам участка обмеряются размеры p и L (p – расстояние от проекции светящей линии до контрольной точки по перпендикуляру), находятся отношения р'=p : h, L'=L : h. Для точки с координатами p' и L' на графиках определяется значение e. Суммирование значений e от ближайших рядов или их частей, освещающих контрольную точку, дает åe. Плотность светового потока, определенная по формуле (4), позволяет выбрать не только тип лампы, но и число ламп в светильнике.

Пример расчета 1.

Необходимо рассчитать осветительную установку, показанную на рис. 3, на наименьшую освещенность Е=300 лк при К_З=1,5. светильники ЛДР с лампами ЛБ, h=4 м.

Рис. 3. Схема расположения светящих линий на участке.

1…6 светящие полуряды линий, А – контрольная точка.

Точка А освещается шестью полурядами линий, отмеченных цифрами 1-6. Значения р, L, p', L' и определенные значения условной освещенности указаны ниже:

Полуряд р L p' L' e

1 и 2 2,7 4 0,67 1 2´87

3 8,1 4 2,0 1 7

4 и 5 2,7 23 0,67 ¥ 2´115

6 8,1 23 2,0 ¥ 14

å e = 425

Принимая m = 1,1, находим

лм/м.

В каждом ряду полный поток ламп должен составить 3850´27=104000лм, что соответствует 104000:(2´2850)=18 светильников 2´40 Вт, которые хорошо вписываются в ряд, заполняя его без разрывов. Если выбрать лампы большой мощности, то могут получиться разрывы.

При наличии разрывов в линии, линия мысленно достраивается до сплошной, участок разрыва считается как и сплошной, но с той лишь разностью, что сумма относительных освещенностей производится как алгебраическая, т. е. значения относительной освещенности вычитаются.

При выборе шага расположения светильников с люминесцентными лампами надо учитывать их длину. Для ламп мощностью 20 Вт она составляет 0,7 м, 40 Вт – 1,3 м, 80 Вт – 1,6 м. Расстояние между светящими линиями выбирается в зависимости от принятого КСС с учетом соотношения l/h (табл. 4).

3.3. Точечный метод.

Точечный метод применяется для расчета общего, местного и наружного освещения. освещенность точки может быть определена по формуле:

, (5)

где – сила света в направлении луча,

cos a – косинус угла наклона направления луча.

Выражение в числителе может рассматриваться как самостоятельная функция и при значениях высоты подвеса светильника h=1 м можно получить освещенность на условной плоскости, отстоящей от светильника на 1 м (рис. 4, 5). Если принять начальную силу света I₀=100 кд, то можно построить график условной горизонтальной освещенности для целого ряда светильников с различными типовыми КСС. Значения I₀, h, l/h для типовых КСС приведены в табл. 4.

Суммарное действие ближайших светильников создает в контрольной точке освещенность å e. Действие остальных источников света учитывается коэффициентом m=1,1 … 1,2. Тогда для получения в данной точке заданной освещенности Е световой поток каждого светильника определяется по формуле:

. (6)

Рис. 4. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности

а б

Рис. 5. Схема относительного расположения светильника и контрольной точки (а), то же на плане (б)

По величине Ф производится выбор светильника.

Формула (6) может быть использована для расчета освещенности Е при известном Ф. Обычно в качестве контрольной точки при расчете общего освещения выбирают центр углового поля или середину его длинной стороны (точка А, Б на рис. 5б).

Точечный метод позволяет определить характеристики и провести выбор светильников местного освещения в системе комбинированного. В этом случае величина Е в формуле (6) определяется как разность нормативной освещенности для комбинированного освещения (табл. 2) и освещенности, создаваемой светильниками общего освещения (табл. 3). Расчетная точка располагается на краю рабочего поля. Требование равномерности освещения достигается выбором рациональной высоты подвеса, исходя из типа КСС светильника местного освещения и отношения размера рабочей зоны к высоте l/h (табл. 4).

Пример расчета 2.

В помещении, часть которого показана на рис. 5б, требуется обеспечить освещенность Е=50 лк при К_З=1,3. Светильники УПД подвешены на высоте 3 м. Размеры полей 6´4 м.

Расстояние d определяем обмером по масштабному плану, расчет сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Точка	Номера светильников	Расстояние, d, м	Условная освещенность, лк	Сумма
от одного светильника	от всех светильников
А	1,2,3,4	3,6	5,6	22,4
5,6	6,7	0,4	0,8
7,8	9,2	0,1	0,2	å e =23,4
Б	1,3		8,0
2,4		1,8	3,6
5,6	8,5	0,15	0,3
7,8		0,1	0,1	å e =20,0

Наихудшей оказывается точка Б, по освещенности которой определяем необходимый поток, принимая m=1,1 (формула 6):

лм.

По таблице Приложения 1 выбираем лампу 200 Вт.

При расчете наружного освещения линейными источниками (освещение полосы дороги, коммуникаций и т. п.) также может быть применен точечный метод с использованием пространственных изолюкс.

Пример расчета 3.

Полоса шириной b=10 м освещается установленными по ее краю на высоте 8 м светильниками СПО-2-200 с лампами 200 Вт, 2800 лм. Определить пролет L, при котором на противоположном краю полосы создаются Е=0,5 лк при К_З=1,4 (рис. 6).

Из выражения (6) находим

лк.

Контрольная точка на противоположной стороне полосы освещается по крайней мере двумя светильниками, следовательно, значение условной освещенности необходимо разделить пополам.

По графику на рисунке 4 находим, что значение e=0,125 лк при высоте подвеса 8 м отвечает значению d=17 м. Значение d является гипотенузой в треугольнике, величину r находим по теореме Пифагора:

м.

Следовательно, расстояние между опорами подвеса равно 30 м.

3.4. Прожекторное освещение

Наружное освещение может быть выполнено с помощью прожекторов заливающего света типа ПЗС (рис. 7).

Расчет прожекторного освещения производится на горизонтальную освещенность, кроме случаев, когда требуется освещение только вертикальных поверхностей, и осуществляется чаще всего путем компоновки изолюкс или по методу веера прожекторов.

Рабочей характеристикой прожектора является изолюкса на условной поверхности, перпендикулярной оси и удаленной от прожектора на 1 м. Таким образом расчет прожекторного освещения сводится к применению метода изолюкс.

Пусть прожектор установлен на высоте h и его ось наклонена на угол q к горизонту (рис. 8).

Координаты точек М (на горизонтальной поверхности) и m (на условной поверхности) и их освещенности е и e связаны соотношениями:

(7)

(8)

Координата x, так же как входящие в формулу значения r и r³, определяются по таблице 7 в функции отношения x : h и угла q. Если изолюксы на условной плоскости даны для двух квадрантов, то для сочетания параметров, слева от жирной линии (табл. 7) следует пользоваться нижним квадрантом.

Построение изолюкс горизонтальной освещенности е при заданных или выбранных q и h производится в следующем порядке.

Задается x, кратное высоте мачты или подвеса прожектора x, и выписываются значения x, r, r³ (табл. 7). Находится e по формуле (8). По графику изолюкс на условной поверхности находится h как абсцисса точки, ордината которой равна x, а освещенность e. Вычисляется y по формуле (7), что дает пару точек изолюксы, симметрично расположенной относительно оси x. Последовательно повторяются операции до значения x, при котором необходимая освещенность e, больше ее максимального значения на графике (рис. 9-18).

Строится изолюкса в масштабе освещаемой территории.

Основные схемы расположения прожекторов на строительных объектах.

Рис. 7.

Схема к построению изолюкс

Рис. 8

Таблица 7

Таблица для расчета прожекторного освещения

q, град.	Значения x (верхнее число), r (среднее число), r3 (нижнее число) при значениях x : h
0,25	0,5	0,75	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	5,0	6,0
	2,47	1,46	1,01	0,75	0,49	0,34	0,25	0,19	0,14	0,11	0,06	0,03
0,39	0,63	0,88	1,13	1,6	2,1	2,6	3,1	3,6	4,1	5,1	6,1
0,06	0,25	0,68	1,42	4,2	9,5
	2,24	1,34	0,94	0,7	0,44	0,30	0,21	0,15	0,11	0,07	0,03
0,42	0,67	0,91	1,16	1,6	2,1	2,6	3,1	3,6	4,1	5,1
0,07	0,30	0,76	1,54	4,5	9,8
	2,05	1,25	0,87	0,65	0,40	0,25	0,18	0,12	0,07	0,04
0,45	0,70	0,94	1,19	1,7	2,2	2,6	3,1	3,6	4,1
0,09	0,34	0,84	1,66	1,7
	1,88	1,17	0,82	0,6	0,36	0,23	0,14	0,08	0,04
0,48	0,73	0,97	1,21	1,7	2,2	2,7	3,2	3,6
0,11	0,38	0,91	1,77	4,9
	1,73	1,09	0,76	0,56	0,32	0,19	0,10	0,04
0,53	0,79	1,00	1,24	1,7	2,2	2,7	3,2
0,14	0,43	0,99	1,89	5,1
	1,60	1,01	0,70	0,51	0,28	0,15	0,07	0,01
0,55	0,78	1,02	1,26	1,7	2,2	2,7	3,2
0,16	0,48	1,06	2,0	5,2
	1,48	0,87	0,65	0,47	0,25	0,12	0,04
0,58	0,81	1,05	1,28	1,8	2,2	2,7
0,19	0,53	1,14	2,1	5,3
	1,37	0,88	0,60	0,42	0,21	0,08
0,61	0,84	1,07	1,3	1,8	2,2
0,22	0,59	1,22	2,2	5,6

Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).

Прожектор ПСМ-50-1 с лампой Г220-1000

Рис. 9.

Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).

Прожектор ПСМ-50-1 с лампой ДРЛ-700

Рис. 10.

Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).

Прожектор ПЗС-45 с лампой Г220-1000

Рис. 11.

Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).

Прожектор ПЗС-45 с лампой ДРЛ-700

Рис. 12.

Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).

Прожектор ПЗС-35 с лампой Г220-500

Рис. 13.

Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).

Прожектор ПКН-1000-1

Рис. 14.

Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).

Прожектор ИСУ-9000

Рис. 15.

Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).

Прожектор ПЗР-250 с лампой ДРЛ-250

Рис. 16.

Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).

Осветительное устройство ОКсН-10000

Рис. 17.

Изолюксы на условной плоскости (килолюксы).

Осветительное устройство ОУКсН-20000

Рис. 18.

Пример 4.

Построить изолюксу е =1 лк горизонтальной освещенности с использованием таблицы 7 для прожектора ПЗС-45, мощность лампы 1000 Вт, высота прожектора h=20 м, q=20°.

Таблица 8

x	x / h	x	r	r3	E	h	y
		0,47	1,28	2,1		0,65
		0,12	2,20	11,9		0,31
		0,03	3,20	32,0		0,25
		0,11	4,10	68,0		0,16
		0,15	5,00	128,0		–	–

Обычно рассчитывается несколько (2-4) изолюкс для углов q в пределах 10-35°.

Освещенность любой точки поверхности может юыть определена наложением на нее семейства изолюкс или рассчитана индивидуально.

Собственно расчет прожекторного освещения часто сводится к компоновке изолюкс. Заполнив весь план освещаемой поверхности изолюксами е = Е : 2, где Е – нормируемая освещенность (ГОСТ 12.1.046-85), нужно рассчитать число прожекторов, необходимых для освещения площадки.

Изолюксы можно компоновать в вееры, т. е. размещать прожектора на одной мачте (рис. 19). При этом допускается некоторое наложение изолюкс друг на друга.

Приемлемым является выбор такого веера, у которого точками соприкосновения изолюкс являются точки с наиболее широкими абсциссами. Допускается составление веера из изолюкс с различным углом наклона оптической оси к поверхности.

Практически при расчете намечается расположение мачт, вырезаются кальки изолюксы для различных q, накалываются точками мачт в намеченное место мачты и путем поворота выбирается вариант, обеспечивающий хорошее заполнение площади при наименьшем числе прожекторов.

Пример компоновки изолюкс

Рис. 19

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Г. М. Кнорринга. Л.: Энергия, 1976.-384 с. ил.

2. Тищенко Г. А. Осветительные установки: Учебник для учащихся специальности “Электроосветительные приборы и установки”. – М.: Высшая школа, 1984. – 247 с.

3. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю. В. Айзенберга. – М.: Энергоиздат, 1983, – 489 с.

4. СниП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1980.

Приложение 1