Расчет освещенности с учетом типа светильников
При проектировании освещения расчет освещенности является основополагающим расчетом. В настоящее время имеется большое количество программ для компьютеров, например DIALux, позволяющих автоматизировать процесс вычислений. Для программы DIALux практически все производители светильников выпускают базу данных своих осветительных приборов, позволяющих выполнить все расчеты освещенности для использования конкретного светильника, что повышает точность и достоверность расчетов. Но уметь выполнить все расчеты вручную все равно должен уметь каждый, кто, так или иначе, связан с освещением.
Автоматизация расчетов не означает, что после выполнения монтажа и включения светильников освещенность в помещении окажется точно соответствующей расчетной.». Все расчеты освещенности очень приблизительны. Особенно это касается помещений, имеющих площадь менее 50 м2. На результаты расчетов очень большое влияние оказывают коэффициенты отражения стен и потолка. Достаточно в помещении со светлыми стенами покрасить их темной краской, что бы уменьшить освещенность в 2 – 2,5 раза при площади помещения 20 – 30 м2и в 1,5 раза при площади более 100 м2. А если учесть, что все расчеты выполняются до строительства или реконструкции здания, то точные значения коэффициентов отражения не всегда известны. Поэтому крайне важно предусмотреть возможность включения светильников частями, либо иметь возможность плавной регулировки освещенности. При использовании светильников с лампами накаливания при необходимости можно применить лампы другой мощности.
Освещенность офисных помещений и классных комнат учебных заведений должна быть в пределах 400 – 500 люкс, торговых залов магазинов 300 – 400 люкс, жилых комнат и кухонь – 150 люкс, коридоров и лифтовых холлов – 75 люкс. При этом следует учитывать, что при использовании ламп накаливания ощущение комфортности освещения возникает примерно при 75 люксах, а при использовании люминесцентных ламп при освещенности более 150 люкс.
Коэффициент использования светильника зависит от коэффициентов отражения потолка ρп, стен ρс, пола ρпола и геометрических размеров освещаемого помещения.
Среднюю освещенность помещения Еср можно выразить соотношением:
Еср=Фл n N U/S k (1),
где: Фл – световой поток лампы, единица измерения люмен (лм), является паспортной характеристикой ламп;
n – количество ламп в светильнике, шт.;
N – количество светильников в освещаемом помещении, шт.;
S – площадь освещаемого помещения, м2;
U – коэффициент использования;
k – коэффициент запаса, принимается 1,4 для сухих чистых помещений и 1,7 для пыльных и сырых помещений.
Для определения коэффициента использования U необходимо знать коэффициенты отражения от потолка, стен и пола и так называемый индекс помещения φ, который определяется выражением:
φ=ab/Hр(a+b) (2),
где a,b – длина и ширина помещения;
Hр – высота установки светильников над расчетной плоскостью. За расчетную плоскость (h2) обычно принимают высоту письменного стола (0,8 метра). Если к примеру высота установки светильника над уровнем пола (h1 равна 3 метра, то Hр= h1 - h2= 3 - 0,8=2,4 м.
Коэффициенты отражения можно принять: 70 - 80% для белых поверхностей, 50 - 60% для светлых. Поверхности серого цвета имеют коэффициент отражения 20 – 30%, а темные, например стена, оштукатуренная цементным раствором только 10% и черные поверхностей – 0%.
Вычисление коэффициента использования светильника заключается в решении системы линейных алгебраических уравнений, составленных для всех отражающих поверхностей. Решения этих уравнений позволяют определить величины световых потоков, установившихся на всех поверхностях. Обычно эти вычисления проводят при конструировании светильника для разных коэффициентов отражения и индексов помещения. Производители светильников приводят эти значения в виде таблиц или графиков в каталогах своей продукции. Например, большое количество подобных таблиц для различных светильников можно найти в каталоге компании «Световые технологии» (http://www.ltcompany.com).
Рассмотрим три наиболее часто используемые осветительные системы с люминесцентными лампами.
1). Светильники с отражателями и экранирующей решеткой из анодированного алюминия. Оптическая схема светильника показана на Рис. 1. Световой поток нижней полусферы ламп непосредственно направлен на освещаемую поверхность, а для направления светового потока верхней полусферы ламп используется отражатель. Это наиболее распространенная конструкция светильников для офисных помещений,встраиваемых в подвесные потолки.
Рис.1 Оптическая схема светильника с отражателем
Графики зависимостей коэффициентов использования светового потока светильника от индекса помещения при разных коэффициентах отражения показаны на Рис.2.
Рис. 2 Коэффициенты использования светильника с отражателем
2). Светильники отраженного света, в которых световой поток как нижней, так и верхней полусфер ламп попадает на освещаемую поверхность после отражения от отражателей светильника. Оптическая схема светильника показана на Рис. 3. Данный светильник так же предназначен для подвесных потолков. Они имеют низкие значения коэффициентов использования за счет потерь светового потока в конструктивных элементах светильника, но по показателям ослепленности они значительно превосходят другие типы осветительных приборов.
Рис. 3 Оптическая схема светильника отраженного света
Графики коэффициентов использования для таких светильников показаны на Рис. 4
Рис. 4 Коэффициенты использования светильника отраженного света
3). Светильники прямого и отраженного света, в которых световой поток нижней полусферы ламп направлен на освещаемую поверхность, а верхней полусферы – на потолок. В таких светильниках можно добиться коэффициентов использования светового потока, близких к 1, при большой отражающей способности потолка. Оптическая схема светильника показана на Рис. 5. Данный осветительный прибор относится к классуподвесных светильников.
Рис. 5 Оптическая схема светильника прямого и отраженного света
Графики коэффициентов использования представлены на Рис. 6.
Рис. 6 Коэффициенты использования светильника прямого и отраженного света
Чаще задача заключается в нахождении количества светильников N, обеспечивающих требуемую освещенность. Для этого выражение (1) представим в виде:
N= Eср S k/U n Фл (3),
В выражении (3) использована средняя освещенность, но нормируется минимальная освещенность Eн в помещении, поэтому в выражение (3) добавим коэффициент z=Eср/Emin, который можно принять равным 1,1 при количестве светильников более 4 в помещениях с отношением длины к ширине менее 3; 1,2 при количестве светильников 2 – 4 и 1,4 при использовании одного светильника в помещении, либо в помещениях с большим отношением длины к ширине (в длинных коридорах).
N= Eн S k z/U n Фл (4),
При проектировании освещения всегда необходимо контролировать суммарную мощность использованных источников света и удельную мощность, измеряемую как отношение суммы мощностей всех ламп к площади освещаемого помещения:
Руд=Рсумм/S, Вт/м2 (5),
Для однотипных помещений иногда расчет освещенности выполняют по величине удельной мощности, хотя точность такого расчета, как правило, не высока.
При использовании светильников с пускорегулирующей аппаратурой (ПРА), мощность, потребляемая светильниками от электрической сети, всегда будет больше, чем суммарная мощность ламп вследствие потерь в ПРА.
При проведении вычислений удобно пользоваться электронными таблицами Excel. Для расчетов необходимо использовать формулы 2, 4 и 5. Применение электронных таблиц позволяет оперативно выполнить расчеты при использовании различных светильников.
В приложенном к статье файле «Примеры расчета освещенности» представлены результаты вычислений освещенности при использовании светильников, содержащих четыре люминесцентных лампы с улучшенной цветопередачей мощностью 18 Вт, которые имеют длину 600 мм, диаметр 26 мм, цоколь G13 и световой поток 1350 лм. Расчеты выполнены для помещений площадью 24 м2, 40 м2, 80 м2, 150 м2 и 300 м2. Рассмотрен вариант помещений со светлыми поверхностями (коэффициенты отражения потолка, стен и пола 80, 50 и 30 %) и темными (коэффициенты отражения потолка, стен и пола 30, 30 и 10 %). Результаты вычислений показаны на рисунках 7, 8 и 9. Данный файл можно скачать и пользоваться им для своих расчетов, вводя в его поля свои данные. Что бы файл случайно не «испортить», его желательно хранить в отдельной папке, а для выполнения расчетов копировать в другую папку.
Рис. 7 Результаты вычисления освещенности – светильники с отражателем
Рис. 8 Результаты вычисления освещенности – светильники отраженного света
Рис. 9 Результаты вычисления освещенности – светильники прямого и отраженного света
Как видно из представленных результатов вычислений, по энерго эффективности светильники прямого и отраженного света превосходят светильники с отражателями только в помещениях со светлыми поверхностями, имеющих площадь не менее 50 – 80 м2. Хотя их часто используют для освещения небольших кабинетов ввиду их оригинального дизайна.
Светильники отраженного света чаще используют для освещения помещений с нормированной освещенностью не более 300 лк.
При проектировании освещения иногда необходимо учитывать устанавливаемую в помещениях мебель, так как она коренным образом может повлиять на отражающую способность стен, и, как правило, снизить освещенность в помещении.
В больших помещениях светильники необходимо располагать максимально равномерно по потолку, если нет необходимости осуществлять их привязку к проходам и оборудованию. В каждом конкретном случае индивидуально выбирают места установки осветительных приборов.
Какие ещё есть способы расчёта освещения помещений
Метод расчета по удельной мощности. Достоинство метода в простоте (основанной опять же на справочных материалах), а недостаток в том, что такие вычисления делаются с большим запасом, и поэтому плохо совместимы с экономией на затратах электроэнергии для освещения. Фактически это не расчет освещения, а оценка затрат энергии. При этом если мы знаем удельную мощность освещения для помещения, то перемножаем количество ламп на мощность каждой и делим на площадь. Полученное значение можно использовать для определения примерной мощности ламп (и их количества), но применять на первых этапах проектирования электрических сетей.
Точечный метод расчета. Это вариант основной формулы вычислений, позволяющий детализировать вклад каждого светильника в освещение той, или иной точки помещения. То есть он позволят уточнить расчет освещения в каждой точке помещения, откуда и название метода. Для этого изготавливается план помещения с размещением светильников, после чего выбирается расчётная точка в помещении. Далее методом оценки изолюксовых пространственных кривых (изолюкса – линия с одинаковой освещённостью от светильника, вроде изобары или изотермы), с учётом освещения от всех остальных светильников, уточняются значения освещённости. Это более сложный метод расчёта, применяется либо для дизайнерских целей, либо для помещений со сложными поверхностями стен и потолков, либо для иных целей. С точки зрения возможностей экономии электроэнергии наиболее точный способ.
Метод применения прототипа. Это тоже не совсем расчёт, но, тем не менее, упомянем. В данном случае используется справочная таблица точных расчётов типовых помещений. С точки зрения точности, может, стоит использовать такие данные, а не думать, как рассчитать освещение, особенно если такие расчёты делались не раз. Есть и более экзотические способы расчёта, но это область сложных помещений и удел экспертов, для бытовых целей использовать столь дорогие способы нет смысла.
Чего не говорят, когда говорят про освещённость?
Все вычисления освещения и освещённости основаны на двух китах:
1. Санитарные нормы и прочие требования из области гигиены.
2. Строительные и электротехнические нормативы, нарушать которые ни один строитель не станет.
Но если мы говорим о своём доме или квартире, то имеет смысл думать о себе, а не о нормативах, которые правда стоит учитывать при расчётах. О чём идёт речь?
Например, лестница в частном доме. Если почитать нормативы, то освещённость должна быть не ниже, чем в рабочей зоне. Однако практика показала, что на фото ниже, пяти светильников с лампами в 60Вт оказалось более чем достаточно для освещения. Никто не спотыкается, и ни разу не упал. При этом в стенах лестницы замуровано ещё 6 кабелей (проложены на основе именно расчета освещения), от которых было решено отказаться. Поэтому, получив расчёт, не спешите делать скрытую проводку, может быть имеет смысл подумать, не будет ли этот запас лишней тратой денег?
Чем отличается освещенность от яркости свечения, и почему не все лампочки одинаково полезны?
Проведём простой эксперимент. Зажжём спичку, при свете которой попытаемся прочитать текст в книге. Довольно быстро мы обнаружим, что спичка сгорит ещё до того, как мы найдём нужный абзац. Нам просто будет некогда и нечего читать. А то, что происходит вокруг, мы и вовсе не заметим, спичка слишком близко к книге. Повторим опыт, с такой же спичкой, только поднимем её в поднятой руке. Удивительно, но мы не только сможем осмотреть помещение, но и заметим множество деталей. Это первый ответ на вопрос, чем освещение в доме отличается от яркости света. Кстати, освещение в квартире рассчитывать проще, поскольку этот фактор учитывается на стадии создания проекта.
Так почему же одна и та же спичка не способна позволить нам прочитать текст в книге, позволяя осмотреть очень тёмное помещение?
Ответ скрывается в умном слове «аккомодация». Аккомодация – это свойство человеческого глаза адаптировать восприятие визуальной информации, вне зависимости от того, какое освещение в доме работает в этот момент.
Вспомните. Вы проснулись ночью. Темно. Но Вы уверенно идёте к унитазу, холодильнику, телефон. При этом Вы отчётливо видите детали помещения, в котором света нет вообще. Но после того как Вы открыли холодильник или включили свет в туалете, у Вас возникает идея как-то улучшить освещение в квартире, по причине того, что по дороге обратно «ни черта не видно». Это и есть аккомодация – способность хрусталика глаза адаптироваться к количеству фотонов света, для обеспечения достаточного уровня информирования мозга об окружающей обстановке. Адаптация, это процесс, растянутый во времени, поэтому мы и «слепнем» после яркого света там, где только что вроде бы всё видели.
Чем выше мы поднимем лампу, тем большая площадь будет освещена. Но при этом освещённость всей площади не позволит различать детали, не напрягая зрения. Мы заменим лампу более яркой, это позволит нам различать детали на этой площади. Площадь освещения, кстати, тоже увеличится. Но при этом, в районе лампы, глаза начнут быстро уставать по причине избыточной яркости.
При расчете освещения помещения учитываются три фактора. Высота расположения светильника, освещаемая площадь и яркость света, которая позволяет видеть детали, не утомляя зрение. Поэтому для освещения большой площади с большой высоты не используют лампы накаливания, применяя дневной свет. Теперь перейдём к расчётам.
Способы и применение расчёта освещённости помещений.
Формула расчёта проста. И поскольку нас интересует количество светильников (а иначе, зачем делать расчет освещения?), с него и начнём:
где N – необходимое количество светильников. Сверху дроби мы определили освещенность, а снизу яркость ламп освещения. Не правда ли, всё очень просто? Получили количество ламп. Осталось уточнить, какие значения вошли в эту формулу:
- E – задаётся в люксах, это величина освещённости горизонтальной плоскости. Справочная величина, которая отличается для разных помещений (детская, спальная, рабочий кабинет и т.д.);
- S – площадь помещения, она нам известна;
- Kr – коэффициент запаса. Избыток здесь предусмотрен для двух ситуаций – выхода из строя нескольких ламп, и перестановки в помещении (например, передвинули рабочий стол). Для дома обычно берется равным 1.2.
Вторая часть формулы содержит:
- U – коэффициент использования прибора освещения (в одном приборе может быть много ламп);
- n – количество ламп в этом приборе;
- Fl – световой поток одной лампы, также измеренный в люменах.
Как этим пользоваться? Допустим, нам хочется в комнате использовать три светильника. При этом помещение рабочее (кабинет, например). Тогда мы получим уравнение: 3 = E(рабочий кабинет) * площадь * 100 * 1,2 (помещение обычное, потолки стандартные). Осталось поделить на то, какие лампы мы желаем применить. Для этого нам нужен параметр U - коэффициент использования.
А как рассчитать освещение, если мы не знаем U, откуда его получить? Для расчета U необходим индекс помещения и учёт материалов стен и потолка (отражающая способность). Рассчитать индекс помещения просто:
Площадь уже знаем, осталось измерить высоту подвеса светильника h1 и высоту рабочего стола h2 (в общем случае h2 – эта та плоскость, освещённость которой нам нужна). a и b соответственно длина стен (половина периметра помещения, если оно не прямоугольное). Получив значение φ, нам осталось уточнить индексы отражающей способности материалов, которые будут использованы для отделки потолка и стен (также справочные величины), и мы получим оставшиеся данные для расчёта. Чем светлее стены, тем ниже будет значение U. Подставим его в формулу, мы узнаем, все, что нам нужно, и получим ответ на вопрос как рассчитать освещение. Например, если мы хотим три светильника, то нам понадобятся такие, которые бы соответствовали результату:
Другая ситуация возникла, когда решено было из гостевой спальной сделать детскую комнату. Учитывая, что в этом случае понадобилось яркое освещение в районе пола, а возможности такой не было, освещение было сделано без запаса, пришлось применять местные светильники, что оказалось не очень удобно.
Поэтому ответ на вопрос как рассчитать освещение, крайне важен именно на первых этапах проектирования электросети дома или квартиры, и если в процессе строительства вдруг что-то решили изменить, обязательно делайте перерасчёт. И всё равно, оставляйте небольшой запас на возможность подключения дополнительных светильников, хотя бы как бра.
Справочные величины для расчета освещенности
Ниже приведены значения величины освещённости горизонтальной плоскости для различных комнат в доме. Это значение U из первоначальной страшной формулы.
Примеры коэффициента отражения поверхностей
Таблица №2. Световой поток и световая отдача некоторых видов ламп.
| Вид лампы | Световой поток (Люмен, лм) | Световая отдача (лм/Вт) |
| Лампа накаливания мощностью 10 Вт | ||
| Лампа накаливания мощностью 25 Вт | 8,8 | |
| Лампа накаливания мощностью 40 Вт | 10,4 | |
| Лампа накаливания мощностью 60 Вт | 11,8 | |
| Лампа накаливания мощностью 75 Вт | 12,5 | |
| Лампа накаливания мощностью 100 Вт | 13,4 | |
| Галогенная лампа накаливания на напряжение 230 В, мощностью 42 Вт | ||
| Галогенная лампа накаливания на напряжение 230 В, мощностью 55 Вт | ||
| Галогенная лампа накаливания на напряжение 230 В, мощностью 70 Вт | ||
| Люминесцентная лампа мощностью 36 Вт | 2850-3350 | 71-84 |
| Светодиодная лампа мощностью 10 Вт, цветовой температуры 4500 К |
Из таблицы видно, насколько отличаются показатели различных ламп. Именно поэтому, выбору следует уделить особое внимание.
Так же, немаловажную роль в освещенности помещения играют осветительные конструкции, в которые будут установлены выбранные лампы (люстра, светильник, бра).
Здесь, основными факторами являются:
Место установки (на стену или потолок),
Высота установки,
Наличие декоративных плафонов, их прозрачность,
Куда направлена лампа в светильнике (вверх, вниз, вбок).
Открытая лампа, даст больше светового потока, чем лампа закрытая непрозрачным плафоном. Чем выше от пола установлена лампа, тем больше от нее будет света, соответственно, светильник, смонтированный на потолке, будет освещать площадь больше, чем светильник, установленный на стене.
Стоит отметить еще один очень важный момент, который необходимо учесть при расчете освещенности помещения. Цвет стен и мебели. Ни для кого не секрет, что светлые тона отражают свет, а темные поглощают. При использовании темных цветовых решений в дизайне, будьте готовы к потерям освещенности за счет цвета.
Нормы освещенности жилых помещений
Для того чтобы знать, сколько конкретному помещению требуется освещения, главным управлением строительства разработаны специальные нормативные правила, которые прописаны в документации под названием СНиП (строительные нормы и правила). Ниже, в таблице, приведены нормы освещенности жилых помещений, согласно этих правил.
Стоит пояснить, что под понятием освещенности подразумевается необходимое количество светового потока на 1 квадратный метр помещения. Измеряется освещенность в Люксах (Лк).
Ниже приведена таблица освещенности жилых помещений согласно требований СНиП. Используя ее значения можно без труда самостоятельно выполнить довольно несложный расчет. Как его выполнить рассмотрим на конкретном на примере после таблицы.
Таблица №3. Нормы освещенности жилых помещений, согласно СНиП
| Помещение | Норма освещенности (Лк) |
| Лифтовая шахта | |
| Проход технического этажа | |
| Проход чердака | |
| Проход подвала | |
| Вентиляционная камера | |
| Тепловой пункт | |
| Насосная | |
| Электрощитовая | |
| Колясочная | |
| Велосипедная | |
| Лестницы | |
| Комната консьержа | |
| Ванная комната | |
| Туалет | |
| Душевая комната | |
| Бильярдная комната | |
| Тренажерный зал | |
| Баня | |
| Бассейн | |
| Раздевалка | |
| Гардеробная комната | |
| Подсобная комната | |
| Холл квартиры | |
| Коридор квартиры | |
| Кабинет | |
| Библиотека | |
| Детская комната | |
| Кухня | |
| Жилая комната | |
| Вестибюль |
Расчёт освещённости помещения, пример расчёта
Напомню, что измеряется освещенность в люксах, 1 люкс = 1 люмен на метр квадратный
В качестве примера, выполним расчет освещенности кухни, площадью 7 метров квадратных.
Обратимся к таблице №3, норма освещенности 1 квадратного метра кухни составляет 150 Люкс.
Считаем:
150 Лк * 7 м2 = 1050 Лк
Получается, что для освещения кухни нам потребуется освещенность в 1050 Лк.
А так как 1 Лк = 1 лм/м2, то получается, что для освещения кухни площадью 7 метров потребуется световой поток в 1050 Лм.
Теперь, подбираем по таблице № 2 лампы, которые будут использоваться в кухонном светильнике, подходящие нам по количеству рассчитанного светового потока.
Допустим, что освещение кухни мы хотим сделать лампами накаливания. Смотрим по таблице №2, что соответствует световому потоку в 1050 Лм. Обычная лампа накаливания мощностью 75 Вт выдает 935 Лм, что почти соответствует полученному в расчетах результату. Как вариант, можно так же использовать галогенную лампу накаливания на напряжение 230 В, мощностью 70 Вт, ее световой поток составляет 1170 Лм.
Перед тем, как мы сделаем окончательный выбор, нужно учесть еще два пункта:
Цветопередачу лампы
Конфигурацию светильника
Цветопередача лампы накаливания, выполненной в стандартном исполнении (с прозрачным стеклом), всегда равняется одному и тому же значению 2750 К, имеет один и тот же оттенок света. Поэтому, здесь мы не ничего не выбираем. Но, если бы, к примеру, наш выбор пал на компактную люминесцентную лампу, то здесь, нужно было бы выбрать оттенок света холодный или теплый и цветопередачу. Для ламп холодного оттенка – цветопередача начинается от синего цвета до белого, для ламп теплого оттенка - от белого до красного.
Теперь, разберем конфигурацию светильника. Допустим, наш светильник будет иметь матовый плафон, которым будет закрываться лампа. Здесь, стоит учесть, что такой плафон имеет свои плюсы и минусы. К плюсам, относиться мягкое распределение светового потока по комнате. К минусам, некоторая потеря света, за счет его преломления плафоном.
Как быть? Снова обращаемся к таблице №2, смотрим следующее значение светового потока выбранной нами лампы в большую сторону. Следующей, после лампы 70 Вт (935 Лм,) идет лампа накаливания мощностью 100 Вт, световой поток которой равен 1340 Лм. Выбираем данную лампу, она компенсирует потери светового потока в плафоне светильника.
Нужно отметить еще один очень важный момент. Перед тем, как выбрать лампы для светильника нужно посмотреть, на сколько Ватт рассчитан его патрон. Как правило, на патроне имеется наклейка или надпись с такой информацией. Особенно, это актуально при использовании в светильниках ламп накаливания и галогеновых ламп, так как они помимо света вырабатывают еще и тепло. Для примера, если в патрон, рассчитанный на максимальную лампу в 60 Вт, установить лампу мощностью 100 Вт, то он расплавиться
Чем отличается освещенность от яркости свечения, и почему не все лампочки одинаково полезны?
Проведём простой эксперимент. Зажжём спичку, при свете которой попытаемся прочитать текст в книге. Довольно быстро мы обнаружим, что спичка сгорит ещё до того, как мы найдём нужный абзац. Нам просто будет некогда и нечего читать. А то, что происходит вокруг, мы и вовсе не заметим, спичка слишком близко к книге. Повторим опыт, с такой же спичкой, только поднимем её в поднятой руке. Удивительно, но мы не только сможем осмотреть помещение, но и заметим множество деталей. Это первый ответ на вопрос, чем освещение в доме отличается от яркости света. Кстати, освещение в квартире рассчитывать проще, поскольку этот фактор учитывается на стадии создания проекта.
Так почему же одна и та же спичка не способна позволить нам прочитать текст в книге, позволяя осмотреть очень тёмное помещение?
Ответ скрывается в умном слове «аккомодация». Аккомодация – это свойство человеческого глаза адаптировать восприятие визуальной информации, вне зависимости от того, какое освещение в доме работает в этот момент.
Вспомните. Вы проснулись ночью. Темно. Но Вы уверенно идёте к унитазу, холодильнику, телефон. При этом Вы отчётливо видите детали помещения, в котором света нет вообще. Но после того как Вы открыли холодильник или включили свет в туалете, у Вас возникает идея как-то улучшить освещение в квартире, по причине того, что по дороге обратно «ни черта не видно». Это и есть аккомодация – способность хрусталика глаза адаптироваться к количеству фотонов света, для обеспечения достаточного уровня информирования мозга об окружающей обстановке. Адаптация, это процесс, растянутый во времени, поэтому мы и «слепнем» после яркого света там, где только что вроде бы всё видели.
Чем выше мы поднимем лампу, тем большая площадь будет освещена. Но при этом освещённость всей площади не позволит различать детали, не напрягая зрения. Мы заменим лампу более яркой, это позволит нам различать детали на этой площади. Площадь освещения, кстати, тоже увеличится. Но при этом, в районе лампы, глаза начнут быстро уставать по причине избыточной яркости.
При расчете освещения помещения учитываются три фактора. Высота расположения светильника, освещаемая площадь и яркость света, которая позволяет видеть детали, не утомляя зрение. Поэтому для освещения большой площади с большой высоты не используют лампы накаливания, применяя дневной свет. Теперь перейдём к расчётам.
Способы и применение расчёта освещённости помещений.
Формула расчёта проста. И поскольку нас интересует количество светильников (а иначе, зачем делать расчет освещения?), с него и начнём:
где N – необходимое количество светильников. Сверху дроби мы определили освещенность, а снизу яркость ламп освещения. Не правда ли, всё очень просто? Получили количество ламп. Осталось уточнить, какие значения вошли в эту формулу:
- E – задаётся в люксах, это величина освещённости горизонтальной плоскости. Справочная величина, которая отличается для разных помещений (детская, спальная, рабочий кабинет и т.д.);
- S – площадь помещения, она нам известна;
- Kr – коэффициент запаса. Избыток здесь предусмотрен для двух ситуаций – выхода из строя нескольких ламп, и перестановки в помещении (например, передвинули рабочий стол). Для дома обычно берется равным 1.2.
Вторая часть формулы содержит:
- U – коэффициент использования прибора освещения (в одном приборе может быть много ламп);
- n – количество ламп в этом приборе;
- Fl – световой поток одной лампы, также измеренный в люменах.
Как этим пользоваться? Допустим, нам хочется в комнате использовать три светильника. При этом помещение рабочее (кабинет, например). Тогда мы получим уравнение: 3 = E(рабочий кабинет) * площадь * 100 * 1,2 (помещение обычное, потолки стандартные). Осталось поделить на то, какие лампы мы желаем применить. Для этого нам нужен параметр U - коэффициент использования.
А как рассчитать освещение, если мы не знаем U, откуда его получить? Для расчета U необходим индекс помещения и учёт материалов стен и потолка (отражающая способность). Рассчитать индекс помещения просто:
Площадь уже знаем, осталось измерить высоту подвеса светильника h1 и высоту рабочего стола h2 (в общем случае h2 – эта та плоскость, освещённость которой нам нужна). a и b соответственно длина стен (половина периметра помещения, если оно не прямоугольное). Получив значение φ, нам осталось уточнить индексы отражающей способности материалов, которые будут использованы для отделки потолка и стен (также справочные величины), и мы получим оставшиеся данные для расчёта. Чем светлее стены, тем ниже будет значение U. Подставим его в формулу, мы узнаем, все, что нам нужно, и получим ответ на вопрос как рассчитать освещение. Например, если мы хотим три светильника, то нам понадобятся такие, которые бы соответствовали результату:
Этот пример взят из жизни, и по результатам расчёта освещения было принято решение разместить в помещении 12 встроенных в потолок отдельных ламп, отказавшись от трёх светильников на 4 лампы каждый.