Для проектирования электрического освещения

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДЕПАРТАМЕНТ КАДРОВОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

ФГОУ ВПО

ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Челябинск

ББК 31.294

Б 48

УДК 628.931(035.5)

Быков В.Г.

Справочные материалы для проектирования электрического освещения.

Книга содержит рекомендации по выбору нормируемой освещенности, а также сведения об источниках света, световых приборах, электромонтажных и электроустановочных изделиях. Содержит требования ПУЭ к осветительным установкам. Для студентов вузов. Может быть полезна инженерно-техническим работникам, занимающимся проектированием и эксплуатацией осветительных установок.

Предисловие.

Из всех инженерных устройств осветительные установки являются, пожалуй, наиболее массовыми. Их проектирование, монтаж и эксплуатация требует больших затрат материальных средств, электроэнергии и человеческого труда. Однако эти затраты окупаются тем, что обеспечивается возможность нормальной жизни и деятельности людей при отсутствии естественного освещения. Кроме светотехнических требований к осветительной установке предъявляются требования техники безопасности, пожарной безопасности, санитарии, архитектуры и экономики.

Все это налагает на ОУ противоречивые требования. Проектировщику ОУ приходится перебирать массу решений. Выбор окончательного решения часто зависит от таланта проектировщика.

В течение многих десятилетий проектировщики пользовались справочником, а позднее справочной книгой Г.М. Кнорринга. Последнее издание «Справочной книги для проектирования электрического освещения» вышло в 1992 году. Малый тираж этой книги (3000 эк.) делают её для современных пользователей малодоступной. Вышедшая в 1995 году «Справочная книга по светотехнике» под редакцией Ю.Б. Айзенберга полностью охватывает вопросы проектирования осветительных установок, но она предназначена скорее всего для светотехнической элиты электриков, врачей, архитекторов и работников охраны труда. Ограниченный тираж этой книги делает её малодоступной для широкого круга проектировщиков.

С 1995 года переизданы многие нормативно-технические документы по проектированию осветительных установок, СНиП, ПУЭ, а взамен ПТЭ и ПТБ вышли межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. Предлагаемая книга в первую очередь предназначена для студентов и начинающих проектировщиков, что позволило выпустить материалы, касающиеся тонкостей проектирования и значительно сократить её объем. Автор благодарит студентов четвертого курса за помощь в подготовке рукописи к печати. Особую признательность автор выражает доценту Файну В.Б. и Захарову В.А. за исключительную внимательный просмотр рукописи и ряд ценных замечаний. Автор считает своим долгом поблагодарить рецензента Д.Т.Н., профессора Саплина Л.А. за внимательный просмотр рукописи и ряд ценных предложений, способствовавших повышению качества книги. Книга одобрена методической комиссией факультета электрификации и автоматизации Челябинского государственного агроинженерного университета.

Глава 1

Порядок расчета осветительных установок

Разработку проекта осветительной установки начинают с изучения архитектурно-строительных планов, чертежей санитарно-технических коммуникаций, сведений о характере среды, коэффициентах отражения. Эти сведения целесообразно оформить в виде таблицы, вариант ее исполнения приведен ниже (таблица 1.1.). При проектировании осветительных установок выделяют светотехнический и электротехнический разделы. В светотехническом разделе выбираются: вид и система освещения; нормированная освещенность Ен и коэффициент запаса Кз; тип светового прибора. Затем производится размещение световых приборов; рассчитывается мощность осветительной установки, проверяется фактическая освещенность в точках, оговоренных в отраслевых нормах и составляется светотехническая ведомость.

В электротехническом разделе выбираются источники питания и напряжения питания осветительной установки, выполняется ее компоновка, выбираются марка и сечение проводов. После этого выбирается защитная аппаратура, магистральные и групповые щиты. Решаются вопросы компенсации реактивной мощности, намечаются способы управления освещением.

Таблица 1.1 Характеристика помещений здания

Наименование помещение	Пло-щадь, м2	Длина, м	Шири- на, м	Высо- та, м	Тип помеще-ния по условиям среды	Коэф-т отраж-я огражд-х конструк-ций, %	Приме-чания
Стойловое помещение				3,5	Особо-сырое с хим. агресс. средой	=30 =30 =10
Электрощи-товая				3,5	сухое, отапливаемое	=50 =30 =10

1.1 Классификация условий эксплуатации электроосветительных установок и общие требования к электрооборудованию.

Одно из условий надежной, экономичной и безопасной работы электрооборудования — правильный его выбор по электрическим параметрам, конструктивному исполнению, условиям окружающей среды и режимам работы. Воздействие климатических факторов внешней среды зависит от климатической зоны, места установки электрооборудования и времени года. Условия эксплуатации электрооборудования зависят от места его установки: снаружи (на открытом воздухе или под навесом) и внутри помещений. В свою очередь, условия эксплуатации электрооборудования внутри помещений характеризуются видом помещений: сухие, влажные, сырые, особо сырые, пыльные, особо сырые с химически активной средой, пожаро- и взрывоопасные. [3]

Сухие помещения. К ним относятся помещения, в которых относительная влажность не превышает 60%: конторы, красные уголки, клубы, школы, больницы, жилые комнаты, общежития, подсобные помещения в ремонтно-механических мастерских, отапливаемые склады, инкубатории и т. п. Сухие помещения, у которых температура воздуха не превышает 35 °С, отсутствуют пыль, химически активная среда и пожаро- и взрывоопасность, называются нормальными.

Влажные помещения. В них пары и конденсирующаяся влага выделяются лишь временно и притом в небольших количествах, относительная влажность колеблется в пределах от 60 до 75 %. К таким помещениям относятся залы столовых, лестничные клетки (сени) и кухни жилых домов, не отапливаемые склады, чердачные помещения, гаражи и т. п.

Сырые помещения. К ним относятся помещения, в которых относительная влажность длительно превышает 75 %; овощехранилища, доильные залы, молочные, кухни общественных столовых, уборные, коровники, свинарники, телятники, птичники, конюшни и другие животноводческие помещения, оборудованные установками микроклимата, и т. п.

Особо сырые помещения. Относительная влажность воздуха в них близка к 100 % {потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой). К таким помещениям относятся моечные в мастерских, кормоцехи для приготовления влажных кормов, теплицы, бани, прачечные, душевые, а также наружные установки под навесом, в сараях и подсобных неотапливаемых помещениях с температурой, влажностью и составом воздуха, практически не отличающимися от наружных условий.

Пыльные помещения.По условиям производства в них выделя­ется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т. п. Это помещения для дробления концентрированных кормов, комбикор­мовые заводы, склады цемента и других сыпучих негорючих мате­риалов и т. п.

Помещения особо сырые с химически активной средой. Вэтих помещениях относительная влажность близка к 100 %, постоянно или длительно содержатся пары аммиака, сероводорода или других газов невзрывоопасной концентрации или же образуются отложения, действующие разъедающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования. К ним относятся коровники, свинарники, телятники, птичники, конюшни и другие животноводческие помещения при отсутствии в них установок по созданию микроклимата, склады минеральных удобрений.

Пожароопасные помещения(класс П). В помещениях этого класса изготавливают, хранят, перерабатывают или применяют горючие вещества.

С точки зрения требований к электрооборудованию различают следующие разновидности помещений этого класса:

класс П-1 — помещения, в которых применяют или хранят горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 45 °С: склады минеральных масел, установки по регенерации минеральных масел и др.;

класс П-II — помещения, в которых выделяются горючая пыль или волокна, переходящие во взвешенное состояние. При этом возникающая опасность ограничена пожаром, а не взрывом либо из-за физических свойств пыли или волокон (степень измельчения, влажность и т. п., при которой нижний предел взрыва составляет более 65 г/м³), либо из-за того, что содержание их в воздухе по условиям эксплуатации не достигает взрывоопасных концентраций: дерево-обделочные цехи, малозапыленные помещения мельниц и элеваторов, зернохранилища;

класс П-IIа — помещения (производственные и складские), в которых содержатся твердые или волокнистые, горючие вещества (дерево, ткани и т. п.), причем признаки, перечисленные в классе помещений П-II, отсутствуют. К таким помещениям относятся склады горючих материалов, коровники, свинарники, телятники и другие животноводческие помещения, в которых на чердаках хра- I нятся сено и солома.

Взрывоопасные помещения(класс В). В этих помещениях по условиям технологического процесса могут образовываться взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом, кислородом и другими газами (например, с хлором), а также горючих пылей или волокон с воздухом при переходе их во взвешенное состояние.

С точки зрения требований к электрооборудованию различают следующие разновидности помещений этого класса:

класс В-I — помещения, в которых выделяются горючие газы или пары в таком количестве и обладающие такими свойствами, что они могут образовывать с воздухом или другими окислителями взрывоопасные смеси при нормальных недлительных режимах работы, например при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, хранящихся в открытых сосудах и т. д.;

класс В-Ia — помещения, в которых при нормальной эксплуатации не образуются взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом или другими окислителями, их образование возможно только в результате аварий или неисправностей: аккумуляторные, нефтебазы, хранилища нефтепродуктов и т. д.;

класс В-II— помещения, в которых выделяются переходя­щие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, способные образовывать с воздухом и другими окислителями взрывоопасные смеси при нормальных недлительных режимах работы (например, при загрузке и разгрузке технологических аппаратов).

Наружные условия эксплуатации различаются по значению среднегодовых абсолютных максимумов и минимумов температуры воздуха, а также относительной его влажности. Кроме того, наружные условия эксплуатации могут содержать пожаро- и взрывоопасные факторы.

Перечисленные выше условия эксплуатации электрооборудования оказывают влияние как на выбор электрооборудования, так и на периодичность выполнения профилактических мероприятий при его эксплуатации. Дополнительным фактором, определяющим объем и частоту проведения профилактических мероприятий, является продолжительность использования электроустановки в течение суток, сезона и года. По этому признаку все электроустановки делятся на используемые непрерывно в течение года и используемые в течение года с длительными перерывами (сезонно). Режим работы некоторых видов электроустановок в течение суток может изменяться, что также оказывает влияние на объем и периодичность проведения профилактических мероприятий. Условия эксплуатации таких электроустановок целесообразно учитывать коэффициентом сменности. При этом продолжительность использования электроустановки в течение суток до 8 ч принимается как односменная работа, до 16 ч — как двухсменная и до 24 ч — как трехсменная.

Выбранное электрооборудование должно соответствовать условиям окружающей среды. Для удовлетворения этих требований электротехническая промышленность выпускает разнообразное по исполнению оборудование. В сельском хозяйстве должно использоваться электрооборудование климатического исполнения «У», предназначенное для районов с умеренным климатом. В зависимости от места размещения изделия при эксплуатации это климатическое исполнение электрооборудования подразделяется на категории. Для работы на открытом воздухе предназначается категория «1» (У 1); для работы в помещениях, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе и имеется сравнительно свободный доступ наружного воздуха,— категория «2» (У2); для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры, влажности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе,— категория «3» (УЗ); для работы в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями, например в закрытых отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых помещениях,— категория «4» (У4), если в таких помещениях осуществляется частичное или полное кондиционирование воздуха, то электрооборудование может применяться в категории «4.1» (У4.1), если же такие помещения относятся к лабораторным, капитальным жилым и другим подобного типа, то электрооборудование может иметь исполнение категории «4.2» (У4.2); для работы в помещениях с повышенной влажностью предназначается электрооборудование категории «5» (У5).

Кроме соответствующего климатического исполнения и категории размещения, электрооборудование должно иметь необходимую степень зашиты от попадания влаги, пыли и посторонних твердых тел.

Кроме состояния воздействия среды на работу осветительной установки оказывает влияние отражательная способность ограждающих конструкций помещения. Чем больше коэффициенет отражения стен, потолка, пола, тем больше доля светового потока доходит до рабочей поверхности, тем больше КПД установки.

В таблице 1.2 приведены значения коэффициентов отражения материалов использующихся при сооружении помещений.

Таблица 1.2 Значение коэффициентов отражения поверхности, р, % (при нормальном падении).

Наименование материала	Видимое излучение
500 нм	600 нм	700 нм
Алюминий
Сталь
Краска белая
Побеленная поверхность
Бетонная поверхность
Доска сосновая
Черный бархат
Бумага белая

Таблица 1.3 Минимально допустимые степени защиты светильников в непожаро- и невзрывоопасных помещениях с разными условиями среды и в наружных установках

Степень защиты светильников по ГОСТ 13828-74	Тип источника Света	Характеристика помещений	Наружные установки
H	B	C1	OC1	X1,4	П7	Ж
IP20	ЛЛ	+	×	−	−	−	×8	+10	−
ГЛВД,ЛН	+	×	×2	−	−	×8	+	−
IP23	ЛЛ, ГЛВД, ЛН	(−)	+	×3	×3	×3,13	×8	×	+
2’0	ЛЛ	+	×	(−)	−	−	−	×10	−
ГЛВД, ЛН	+	×	(−)	−	−	−	×11	−
5’0	ГЛВД, ЛН	(−)	(−)	×2	−	×	+9,14	+	−15
5’3	ГЛВД, ЛН	(−)	(−)	×3	×3	×3	+9,14	×	×
5’4	ЛЛ	(−)	(−)	+	+	+	+	+10	×
IP51	ЛН	(−)	(−)	+6	+6	×6	+	×11	×11,15
IP53	ГЛВД, ЛН	(−)	(−)	+3	+3	+3	+	×11	×15
P54	ЛЛ	(−)	(−)	+	+	+	+	×10	+
ГЛВД	(−)	(−)	+	+	+	+	×	+
ЛН	(−)	(−)	+	+	+6	+	×11	+

Примечания: Обозначения, принятые в таблице: а) обозначения ламп: ЛН —лампы накаливания; ЛЛ — люминесцентные лампы; ГЛВД — газоразрядные лампы высокого давления;

б) обозначения помещений: Н — с нормальной средой; В — влажные; С — сырые; ОС — особо сырые; X — с химически активной средой; П — пыльные; Ж — жаркие;

в) условное обозначение вывода о целесообразности использования светильников: + — рекомендуются; X — допускаются; — — запрещаются; (—)—применение воз­можно, но нецелесообразно.

1. Предпочтительны светильники с корпусами иотражателями из влагостойкой пластмассы, - фарфора, покрытые силикатной эмалью.

2. Допускаются при отсутствии капель воды, па­дающих на светильник, и при наличии фарфорового патрона

3. При наличии брызг воды (растворов), падающих на светильник под углом более 60° к вертикали, установка светильников с ГЛВД и ЛН со степенями защи­ты IP23 и 5'3 запрещается.

4. Рекомендуются светильники, специально предназначенные для химически активной среды.

5. В условиях частых заливов (водой, растворами) рекомендуются светильники с боковым вводом про­водов.

6. При наличии брызг воды (и растворов), падаю­щих на светильник под углом более 15° к вертикали, •светильники со степенью защиты IP51 (с нетермостой­ким стеклом) допускаются при условии установки в них ламп меньшей мощности, чем номинальная для данного светильника.

7. В пыльных помещениях рекомендуется применение в светильниках ламп с внутренним отражающим слоем и не рекомендуется применение светильников с экранирующими решетками, сетками и подобными элементами, способствующими запылению.

8. Светильники со степенями защиты IP20, IP23 допускаются при ограниченном количестве пыли в зоне установки светильника.

9. Светильники со степенью защиты 5'Х предпочтительнее светильников со степенью защиты IP5X, в частности, в следующих случаях: количество пыли мало, пыль светлая, светильники располагаются в местах, не-удобных для обслуживания, помещение жаркое. При гидроудалении пыли степень защиты должна быть, как правило, не ниже IP55 или 5'5 (временно допускаются светильники с исполнениями IP54 и 5'4).

10. Рекомендуется применение амальгамных ЛЛ.

11. Рекомендуется установка в светильниках со степенями защиты IP5X, IP6X, 2'Х ламп меньшей мощности, чем номинальная для данного светильника.

12. В наружных установках применение светильников, предназначенных для установки в зданиях, допускается, а при их большой «парусности» (с отражателями большого диаметра при малой массе) запрещается. Применение светильников с пластмассовыми корпусами в наружных установках, в первую очередь на наружных технологических площадках, не рекомендуется.

13. Только при условии выполнения деталей светильников, контактов патронов и цоколей ламп из мате­риала, неподверженного воздействию данной химически активной среды.

14. Преимущественно с лампами-светильниками или рефлекторными ЛЛ.

15. Допускается применение при условии наличия защиты светильников от атмосферных осадков (при установке под навесами, защитными козырьками и др.).