Розрахунок штучного освітлення

Штучне освітлення приміщень буває загальним і комбінованим. Загальне освітлення може бути з рівномірним розподілом світлового потоку без урахування розташування обладнання і локалізованим з урахуванням розміщення робочих місць.

Штучне освітлення буває робоче, аварійне, охоронне, евакуаційне та чергове. Влаштування робочого освітлення обов’язкове в усіх приміщеннях і на освітлюваних територіях, вулицях для забезпечення нормальної роботи, проходу людей і руху транспортних засобів під час відсутності або нестачі природного освітлення.

Світловий потік відображає кількість лучистої енергії, яка проходить через деяку площу та вимірюється в люменах.

Відношення світлового потоку F до освітленої площі S характеризує освітленість E даної площі:

Освітленість вимірюється в люксах.

У виробничих умовах необхідно передбачати таке штучне освітлення, котре мало б створити безпечні умови праці. За неправильного освітлення нещасний випадок найбільш вирогідний.

Електричне освітлення розраховують за нормами штучного освітлення. У табл. 3.1 наведено норми найменшої освітленості для різних робіт.

У виробничих приміщеннях при виконанні робіт І, ІІ, ІІІ розрядів освітлення роблять загальне та місцеве. Застосування одного місцевого освітлення недопустимо. Місцеве освітлення працює від напруги 36 та 12 В.

На практиці для розрахунків використовують метод коефіцієнта використання світлового потоку, крапковий метод, а в деяких найпростіших випадках користуються методом питомої потужності.

Приступаючи до розрахунку, потрібно мати такі параметри освітлювальної установки: нормування освітленості, види та системи освітлення, джерело світла, тип світильників та їх розміщення.

Надійність та ефективність природного і штучного освітлення залежить від своєчасності і ретельності їх обслуговування.

Періодично, не рідше одного разу на рік, необхідно перевіряти рівень освітленості в контрольних місцях виробничого приміщення. Основний прилад для вимірювання освітленості – люксметр.

Таблиця 3.1 – Норми освітленості виробничих приміщень депо, лк

Найменування дільниць, відділень та цехів	Освітлення (газорозрядні лампи)	Тип ламп
Цехи ПР-3, ПР-2		ДРЛ
Електромашинне відділення та випробувальна станція		ДРЛ
Просочувально-сушильне відділення		ДРЛ
Електроапаратний цех		ЛЛ/ДРЛ
Дизель-агрегатний цех		ДРЛ
Автогальмівний цех		ЛЛ
Колісний цех		ДРЛ
Цех по ремонту електронної апаратури		ЛЛ
Цех по ремонту КВП		ЛЛ
Відділення по ремонту АБ		ЛЛ
Відділення по ремонту ВУ		ЛЛ
Відділення по ремонту струмоприймачів		ЛЛ
Відділення по ремонту паливної апаратури		ЛЛ
Трансформаторне відділення		ДРЛ
Дільниця по ремонту рам візків		ДРЛ

При проектуванні штучного освітлення необхідно вирішити наступне: вибрати систему освітлення, тип джерела світла, тип світильників, визначити розташування світлових приладів, виконати розрахунки штучного освітлення та визначити потужності світильників та ламп. Вибираючи джерела світла, слід надавати перевагу люмінесцентним лампам, які енергетично більш економічні. Окрім того, вони за спектральними характеристиками максимально наближаються до природного світла, що важливо при використанні суміщеного освітлення. Якщо немає застережень стосовно спектрального складу випромінюваного світла, то найкраще, з економічної точки зору, застосовувати люмінесцентні лампи типу ЛБ, які мають найвищу світловіддачу. Для зменшення початкових видатків на освітлювальні установки та витрат на їх експлуатацію слід використовувати лампи більшої потужності. Однак при цьому може погіршитись рівномірність освітлення, оскільки остання обернено пропорційна відстані між джерелами світла. Рівномірність освітлення в загальному досягається у випадку, коли відстань між центрами світильників не перевищує подвійної висоти к встановлення. В той же час висота, на якій встановлюються світильники, залежить від висоти приміщення, потужності лампи, класу світильника і системи освітлення. Найменша висота встановлення над підлогою світильників з числом люмінесцентних ламп до чотирьох – 2,6 м, а при чотирьох і більше – 3,2 м.

Вибір типу світильників проводиться з урахуванням характеристики приміщення, для якого проектується освітлення. Для приміщень, стіни та стеля яких мають невисокі відбиваючі властивості доцільно застосовувати світильники прямого світла, які, направляючи випромінювання ламп вниз на робочі поверхні, гарантують мінімальні втрати і найкраще використання світлового потоку. Однак слід мати на увазі, що світильники цього класу створюють різкі падаючі тіні від сторонніх предметів, що необхідно враховувати при їх розташуванні. При освітленні виробничих приміщень, стіни та стеля яких мають високі відбиваючі властивості, доцільно використовувати світильники переважно прямого світла. Деяке зменшення долі світлового потоку, що безпосередньо випромінюється у нижню півсферу, компенсується покращенням якості освітлення і в той же час мало впливає на енергетичну ефективність освітлювальної установки, оскільки такі світильники мають більш високий ККД в порівнянні з аналогічними світильниками прямого світла.

Невідповідність світлотехнічних характеристик світильника розмірам та характеру обробки освітлюваного приміщення викликає зростання встановленої потужності, зниження якості освітлення. В свою чергу, невідповідність конструктивного виконання світильника умовам середовища в приміщенні знижує довговічність і надійність роботи освітлювальної установки (агресивне, вологе, запилене середовище), а в окремих випадках може спричинити пожежу чи вибух. Тому світильники повинні бути з необхідним ступенем захисту від умов зовнішнього середовища в місцях встановлення. Особливо жорсткі вимоги щодо цього стосуються світильників, які встановлюються у вибухо- та пожежонебезпечних приміщеннях.

Для розрахунку штучного освітлення використовується, в основному, метод світлового потоку (коефіцієнту використання), який дозволяє врахувати як прямий світловий потік, так і відбитий від стін та стелі полягає у наступному:

1. Визначається висота звисання світильників зі стелі:

, (3.1)

де Н – висота приміщення;

h_р – висота виконання робіт (0,8 м).

2. Обирається тип джерела світла та освітлювального приладу.

Для приміщень депо в яких висота до 6 м обираються світильники типу ЛСП з люмінесцентними лампами (ЛЛ) (по 2 штуки в кожному), для приміщень висотою більше 6 м обираються світильники типу РСП з лампами ДРЛ (одна лампа на один світильник).

3. При заданому коефіцієнті запасу, типу, потужності та кількості освітлювальних приладів, висоті їх встановлення та розміщенні визначається значення освітленості. Для точкових джерел освітлення світловий потік окремої лампи визначається за формулою:

, (3.2)

де Е_міn –- мінімальна освітленість, лк (таблиця 3.1);

S - площа приміщення, що освітлюється, м²;

К_з - коефіцієнт запасу, що враховує старіння світильників (для світильників з люмінесцентними лампами К_з=1,6; для світильників з лампами ДРЛ К_з=1,8);

Z - коефіцієнт нерівномірності освітлення (Z = Е_сер/Е_міп = 1,1...1,15; для ламп ЛЛ Z=1,1; для ламп ДРЛ Z=1,15);

N - кількість ламп (обирається довільно, користуючись наступним:

- світильники з люмінесцентними лампами розміщуються на стелі в один, або два ряди (один ряд на 6 м ширини цеху); відстань між освітлювальними приладами в ряду визначається з відношення L/H (де L це відстань між світильниками, м; H – висота приміщення, м), для типу КСС Д-1 воно становить 1,3, для типу КСС Д-2 – 0,96, для типу КСС Г-1 – 0,91;

- світильники з лампами ДРЛ розміщуються вздовж протилежних несучих стін під стелею; відстань між освітлювальними приладами в ряду визначається з відношення L/H, для типу КСС Г-2 – 0,77, для типу КСС Г-3 – 0,66, для типу КСС Г-4 – 0,57).

η - коефіцієнт використання світлового потоку, визначається в залежності від коефіцієнтів відбиття (ρ)та індексу приміщення.

Індекс приміщення визначається:

, (3.3)

де А, В, h - довжина, ширина приміщення та висота підвісу світильника.

, (3.4)

де Н - висота приміщення.

Таблиця 3.2- Значення коефіцієнтів використання світлового потоку

для світильників з лампами ЛЛ

Коефіцієнт відбиття, ρ	Стелі, ρпот	0,7
Стін, ρст	0,3
Робочої поверхні,ρр	0,1
КСС	Індекс приміщення, І
0,60	0,80	1,25	2,00	3,00	5,00
Д-1	0,28	0,40	0,49	0,59	0,68	0,74
Д-2	0,33	0,43	0,56	0,74	0,80	0,76
Г-1	0,42	0,52	0,69	0,78	0,73	0,76

Таблиця 3.3 - Значення коефіцієнтів використання світлового потоку

для світильників з лампами ДРЛ

Коефіцієнт відбиття, ρ	Стелі, ρпот	0,7
Стін, ρст	0,5
Робочої поверхні,ρр	0,1
КСС	Індекс приміщення, І
0,60	0,80	1,25	2,00	3,00	5,00
Г-2	0,55	0,64	0,78	0,86	0,92	0,96
Г-3	0,62	0,70	0,79	0,86	0,90	0,93
Г-4	0,65	0,71	0,78	0,83	0,86	0,87

4. Відбувається перевірка отриманого варіанту на його відповідність нормативним вимогам до якості освітлення.

Для обраного світильника обирається тип ламп (для світильників з люмінесцентними лампами найбільш поширені лампи потужністю 40 Вт (ЛБ-40), 65 Вт (ЛБ-65) або 80 Вт (ЛБ-80) із світловим потоком 3000 лм, 4650 лм та 5220 лм відповідно; для світильників з лампами ДРЛ найбільш поширені лампи потужністю 400 Вт або 700 Вт із світловим потоком 22000 лм та 38500 лм відповідно). Якщо в подальших розрахунках буде виконуватися умова 0,9Ф_п<Ф_св<1,2Ф_п, то кількість ламп підібрали вірно, якщо ні – необхідно виконати перерахунок. Ф_п – світловий потік лампи за паспортом.

ПРИКЛАД

Виконую розрахунок освітленості приміщення відділення по ремонту випрямляючих установок (площа відділення 144 м² (12 м х12 м); висота 4,8 м; норма освітленості 150 лк).

Висота звисання світильників зі стелі за формулою :

,

де Н - висота приміщення (4,8 м);

h_р - висота виконання робіт (0,8 м).

м

В подальших розрахунках приймаю світильники типу ЛСП з лампами типу ЛЛ, при цьому даний світильник має тип кривої світла (КСС) Д-2. Так як робочі місця розташовані вздовж стін світильники розміщую в два ряди (ширина відділення становить 12 м) рівномірно по три світильника (при такій КСС відношення L/H становить 0,96; тоді відстань між світильниками буде становити 0,96·4,8= 4,6 м. Визначаю кількість світильників в кожному ряду: А/L=12/4,6=2,6 (після розрахунку кількість світильників округлюю до цілого числа в більший бік), тобто 3 шт.). Загальна кількість ламп в світильниках N=12 штук (в одному світильнику дві лампи). Якщо в подальших розрахунках буде виконуватися умова 0,9Ф_п<Ф_св<1,2Ф_п, то кількість ламп підібрали вірно, якщо ні – необхідно виконати перерахунок.

Для точкових джерел освітлення світловий потік окремої лампи за формулою :

,

де Е_міп - мінімальна освітленість, лк;

К_з –- коефіцієнт запасу, що враховує старіння світильників (приймаю К_з=1,6);

Z - коефіцієнт нерівномірності освітлення (Z = Е_сер/Е_міп = 1,1...1,15, для ламп ЛЛ Z=1,1);

η –- коефіцієнт використання світлового потоку, визначається в залежності від коефіцієнтів відбиття (ρ) та індексу приміщення.

Індекс приміщення визначається за формулою (3.3):

,

,

м

Тоді індекс приміщення:

Користуючись методом інтерполяції та згідно з таблицею 3 для КСС – Д-2 та i = 1,875 коефіцієнт використання становить η=0,71, тоді світловий потік окремої лампи:

лм

В якості джерела світла приймаю лампи ЛБ-65 зі світловим потоком 4650 лм. Виконую перевірку умови 0,9Ф_п < Ф_св < 1,2Ф_п = 4185<4462<5580 лм. Умова виконується.

В цьому випадку як джерело світла приймаю лампи ЛБ-65 зі світловим потоком 4650 лм потужністю 65 Вт. В одному світильнику розміщую 2 лампи, тоді у відділенні встановлюю 2 ряди світильників по 3 світильника в кожному. Загальна кількість ламп 12 співпадає з обраною попередньо.

Пожежна безпека

При розробці питань протипожежної безпеки варто указати всі можливі заходи і засоби по запобіганню і локалізації виниклих пожеж.

Особливу увагу приділити заходам по протипожежній безпеці для відділень по ремонту паливної апаратури, акумуляторному та дизель-агрегатнрому відділенні, дільницям по ремонту тягових трансформаторів та відведеним місцям для фарбування вузлів або локомотивів.

У виробничих приміщеннях депо повинні бути забезпечені протипожежні заходи в відповідності з ДСТ 12.1.004—85.

При виконанні технічного обслуговування і поточного ремонту повинні бути забезпечені заходи для попередження пожеж. У депо повинно знаходитись справне протипожежне устаткування в кількості, установленій спеціальними нормами.

При зварювальних роботах необхідно мати в місці роботи вогнегасники, пісок і воду і варто установити захисні екрани (щити) для обмеження поширення іскор. Виконувати зварювальні роботи на резервуарах, що містять горючі речовини, дозволяється після видалення залишків горючих речовин і промивання гарячою водою резервуара, узгодження вогневих робіт з місцевою пожежною охороною і виконання аналізу повітря на відсутність вибухонебезпечних концентрацій газів (пар). Зварювальник не повинний приступати до вогневих робіт без письмового дозволу, виданого головним керівником підприємства і погодженого з пожежною охороною. Не допускається проводити зварювальні роботи на свіжопофарбованому рухомому складі.

На кожній виробничій дільниці повинно бути відведене місце для куріння.

У відділеннях ремонту паливної апаратури, фільтрів, акумуляторних батарей, просочувальному, столярному й в інші, у яких використовуються пальні матеріали, не допускається застосовувати відкритий вогонь і не дозволяється курити.

Для гасіння загоряння електроприводів і електропроводки повинні використовуватись тільки вуглекислотні вогнегасники і сухий пісок.