4.4. Методы расчета искусственного освещенния и область их применения

Расчета освещенности от ОП с искусственными ИС основан на двух методах: точечном и методе коэффициента использования светового потока ОП.

Точечный метод предназначен для расчета освещенности в конкретной точке. Данный метод целесообразно применять при повышенной неравномерности распределения осве-щенности в расчетной точке (наружное освещение, локализованная система общего осве-щения, местное освещение, аварийное освещение и т.п.), при расчете освещенности нак-лонных поверхностей. Точечный метод можно применять при расчете освещенности от системы общего равномерного освещения при наличии значительных затемнений рабочей зоны.

При расчетах ОП принимается точечным, так как его размеры должны быть значитель-но меньше расстояния до расчетной точки в освещаемом пространстве. ОП является точечным, если его размеры не более 0,2 по отношению к расстоянию до расчетной точки.В общем случае горизонтальная освещенность в расчетной точке рабочей поверхностиЕ_r,лк, от точечного источника света выражается формулой:

Е_r = I_α cosα / ℓ² , (5)

гдеI_α– сила света по направлению к расчетной точке, кд;

α – угол между нормалью к рабочей поверхности, которой принадлежит расчетная

точка (высотой подвеса ИС) и световым лучом, град (Рис. 2);

ℓ – расстояние от ОП до расчетной точки, м.

Рис. 2.

Для расчетной точки А (Рис. 2), расположенной на горизонтальной плоскости, осве-щенность Е_А, лк, рассчитываемой по зависимости (5) с учетом правилам тригонометрии можно представить в виде:

Е_А = I_α cos³α / (Н² k_З) = I_α Н / (ℓ³ k_З) = I_α cosα sin²α / (d k_З), (6)

где Н – высота подвеса источника света над рабочей поверхностью,м;

k_З– коэффициент запаса, учитывает содержание пыли, дыма, копоти в воздухе поме-

щение или открытых территорий, что позволяет освещенности не снижаться

ниже нормируемого значения между двумя техническими обслуживанием осве-

тительного прибора (СНиП 23-05-95 табл. 3);

d – расстояние по горизонтали от расчетной точки до высоты подвеса источника све-

та, м.

В справочной светотехнической литературе приводятся графики, кривые силы света или таблицы распределения силы света ОП взависимости от углаα [3, 4]. Если сила светаI_αзадана для светового потока Ф = 1000 лм, то формула (6) примет вид

Е_А = Ф I_α cos³α / (1000 Н² k_З) , (7)

где Ф– расчетный (принятый) световой поток ИС,лм.

Освещенностъ точек негоризонтальных поверхностейЕ_НГ,лк, рассчитывается по сле-дующей формуле:

Е_НГ = ψ Е_А, (8)

где ψ – коэффициент, учитывающий расположение расчетной точки:

ψ= tg α – когдарасчетная точка А лежит в вертикальнойплоскости 1 (Рис. 2);

ψ = D / Н – когда расчетная точка А лежит в вертикальной плоскости 2, под угломβ к

прямой ОА, где D–длина катета ОС в прямоугольном треугольнике АОС.

При неизменной Нс увеличением расстоянияdосвещенностьЕмонотонно снижается. Характер сниженияЕ определяется формой кривых силы света ОП. Если с увеличением уг-лаαпроисходит увеличение I_α, то в определенном диапазоне значений расстояния d мож-но получить постоянную или даже возрастающую с увеличениемdосвещенность в точке А.

Метод коэффициента использования светового потока ОПпредназначен для расчета об-щего равномерного освещения поверхностей без существенных затемнений. Этот метод целесообразно применять во всех случаях, когда расчет ведется по средней освещенности. При этом можно использовать упрощенные формы данного метода: таблицы удельной мощности; графики Гурова и Прохорова при ОП любого типа [4].

Основополагающая формула при расчете по методу коэффициента использования све-тового потока имеет вид:

Ф = Е_Н S k_З z / (N И_ОП) , (9)

где Ф – требуемый световой поток ИС в каждом ОП,лм; Е_Н – нормативное значение освещенности,лк; S – освещаемая площадь,м²;

k_З – коэффициент запаса; z – коэффициент неравномерности распределения освещенности;

N – количество осветительных приборов;

И_ОП– коэффициент использования светового потока источника света ОП.

Коэффициент неравномерности распределения освещенности z зависит от отношения расстояния между ОП к расчетной высотеL_Т/h_p. При соблюдении рекомендуемого отноше-нияL_Т≤0,5h_p,тоz =1,15для ламп накаливания и разрядных ламп высокого давления,z=1,10для разрядных ламп низкого давления. В общем случае

z = Е_СР / Е_МИН, (10)

где Е_СР – среднее значение освещенности, лк;

Е_МИН – минимальное значение освещенности, лк.

Под коэффициентом использованияИ_ОПпонимается отношение светового потока, па-дающего на расчетную плоскостьФ_П, к световому потоку источника света ОПФ_ОП:

И_ОП = Ф_П / Ф_ОП. (11)

Коэффициент И_ОП зависит от: типа светораспределения ОП и ихразмещения в прост-ранстве; размеров освещаемого помещения; коэффициентов отражения световой энергии пола, стен, потолка и рабочей поверхности.

Соотношение размеров освещаемого помещения и высоты установки ОП над расчет-ной поверхностью в И_ОПучитывается параметром, который называется «индекс помеще-ния»ί_П. Индекс помещения рассчитывается по формуле:

ί_П = А В / Н (А + В), (12)

где А– длина помещения,м;

В– ширина помещения,м.

Коэффициенты использования светового потока ОП И_ОПв зависимости от типа их кривой силы света, индекса помещенияί_Пи коэффициентов отражения световой энергии потолкар_П, стенр_С, расчетной поверхности р_Рприведены в светотехнической справочной литературе [3, 4].

Порядок расчета осветительного прибора методом коэффициента использования све-тового потока:

определяется h_p;

выбирается тип ОП [3, 4];

намечается количество ОП в помещении N;

находится коэффициент запаса k_З(СНиП 23-05-95 табл. 3), который учитывает эксплу-атационную группу ОП (ОСТ 32.120-98 табл. 4.3), загрязнение ОП и ИС, их старение;

определяется поправочный коэффициент z(1,10 или 1,15 в зависимости от вида ИС);

устанавливается значение нормативной освещенность Е_H(ОСТ 32.120-98, СНиП 23.05-95);

вычисляется индекс помещения ί_П(12);

находится коэффициент использования светового потока ОП И_ОП [3, 4];

рассчитывается по зависимости (9) световой поток ФИС одного ОП;

выбирается ИС со световым потоком, близким к расчетному Ф[3, 4].