Расчет искусственного освещения производственных помещений

Цель расчета искусственного освещения – определение оптимальной освещенности рабочих мест производственного помещения с минимальным расходом электроэнергии. Светотехническим расчетом определяют мощность ламп, необходимую для получения заданной освещенности при выбранном типе, расположении и числе светильников.

При проектировании искусственного освещения необходимо учитывать условия зрительной работы:

• систему освещения – (общая или комбинированная);

• наименьший объект различия, мм;

• разряд зрительной работы;

• подразряд зрительной работы;

• контраст объекта с фоном;

• характеристику фона.

Для создания общего равномерного освещения применяют обычно два метода расчета искусственного освещения: коэффициента использования светового потока и удельной мощности.

Метод коэффициента использования светового потока

Метод коэффициента использования светового потока применяют для точного расчета освещенности помещений со светлыми потолками и стенами, так как в методике расчета учитывается отраженный свет. Этот метод широко используется при проектировании осветительных установок с люминесцентными лампами.

Методика расчета сводится прежде всего к определению высоты подвеса светильника над освещаемой поверхностью и размещения светильников. На рисунке приведена схема расположения светильников по высоте помещения.

Расположение светильников по высоте помещения: H – высота помещения; H_Р – расчетная высота подвеса светильника над освещаемой поверхностью; h_С – высота свеса светильника от потолка; h_Р – расстояние от пола до рабочей поверхности

Высоту подвеса светильника (м) над освещаемой поверхностью определяют по формуле

Высота подвеса светильника от уровня рабочей поверхности должна быть не ниже 2 м. Для улучшения архитектурного восприятия помещений с относительно невысокими потолками применяют при люминесцентном освещении потолочными светильниками ШЛП. В этом случае h_C = 0.

Поскольку СНиП предписывает соблюдение определенной нормы освещенности, то расположение светильников в пространстве должно быть таким, чтобы на всех рабочих местах заданная освещенность обеспечивалась при наименьшей мощности установленных ламп. Для равномерного освещения светильники обычно располагают рядами, ориентируя ряды параллельно стенам с окнами или продольным осям помещения

Схемы размещения светильников в помещении: а  с лампами накаливания; б  с люминесцентными лампами

Это достигается выбором наивыгоднейшего соотношения между высотой подвеса Н_Р светильника над освещаемой плоскостью и расстоянием L между светильниками. Для различных светильников такие соотношения могут быть вычислены в зависимости от их кривой светораспределения и расположения светильников (однорядное, квадратное, шахматное и т. п.) и приводятся обычно в светотехнических справочниках. Для некоторых средних условий применительно к общественным зданиям обычно принимают L/H_Р равным 1,42,6. Кроме расстояния L между светильниками необходимо выбрать и расстояние l между светильниками и стеной. Если рабочие поверхности горизонтальные и расположены непосредственно у стен, то рекомендуется принимать l=0,25  0,3 L, а если у стен расположены проходы, то l = 0,4  0,5 L.

Светильники с люминесцентными лампами чаще всего размещают линиями. Наиболее рациональное расстояние между рядами светильников принимают равными 1,2  1,5 Н_Р в зависимости от типа светильников. Так как освещенность под концом линии получается обычно в 1,5  2 раза ниже, чем под её серединой, то в случае надобности рекомендуется устанавливать на концах линий дополнительные светильники или применять светильники с большим числом ламп. Белая чистая покраска стен может существенно сгладить указанную неравномерность.

Необходимое число ламп накаливания

где S – площадь помещения, м².

Число светильников в одном ряду может быть определено по формуле

где А – длина помещения, l_СВ – длина светильника.

В условиях промышленного производства, когда в помещении устанавливается большое количество оборудования, число ламп в каждом светильнике принимают кратным 3 при трехфазной электрической сети и кратным 2 при двухфазной сети.

Общее число светильников равно

где К_Р – число рядов светильников по ширине помещения.

Далее определяют показатель помещения, который характеризует геометрические соотношения в помещении

где А – длина помещения, В – ширина помещения, H_Р – высота подвеса светильника над освещаемой рабочей поверхностью.

По показателю i и степени отражения светового потока от стен, потолка и рабочей поверхности устанавливают коэффициент использования светового потока . Этот коэффициент указывает, какая часть полезного светового потока падает непосредственно на рабочую поверхность. Значения коэффициента использования  в зависимости от указанных выше параметров приведены в таблицах 9-15 для типовых кривых силы света светильников, световой поток которых равен 1000 лм (считается η_св=1). Ввиду того, что число типов светильников очень большое и нужно иметь огромное количество таблиц для коэффициента использования, в настоящее время используются таблицы  лишь для типовых кривых силы света. Зная КПД конкретного светильника и определив его типовую кривую силы света, можно по таблицам 9-15 найти для соответствующих кривых силы света, коэффициентов отражения потолка ρ_П, стен ρ_С, рабочей поверхности ρ_Р и индекса помещения i значение . Коэффициент использования для конкретного светильника находится как произведение _Н, где _Н – КПД светильника в нижнюю полусферу, определяемый как отношение потока, направляемого светильником в верхнюю полусферу Ф_В к общему потоку света Ф, создаваемого светильником. Для большинства промышленных светильников небольшим потоком света, направляемым в верхнюю полусферу можно пренебречь. Это нельзя делать для светильников с кривой света типа М, если учитывать поток в обеих полусферах, поскольку в табл. Приведены значения потока для этого типа только в нижнюю полусферу Ф_Н = 1000 лм.

Далее определяют световой поток лампы

где Е_Н – нормируемая освещенность, лк; S – площадь помещения, м²; К_З – коэффициент запаса (для ламп накаливания К_З = 1,2 … 1,5; для люминесцентных ламп К_З = 1,5 … 2); Z – коэффициент неравномерности освещения (для ламп накаливания рекомендуется Z = 1,15, для люминесцентных ламп при равномерном расположении светильников Z = 1,1); N – число светильников; n – количество ламп в светильнике; η - коэффициент использования светового потока.

По найденной величине подбирают тип и мощность лампы из числа стандартных ламп (при напряжении U = 220В). Световой поток выбранной лампы не должен отличаться от расчетного более чем на +20 или – 10 %. При большем расхождении корректируется намеченное число светильников.

Общий расход электроэнергии для освещения производственного помещения определяют по формуле

где Р_Л – мощность одной лампы, Вт.

Метод удельной мощности применим для приближенного расчета общего равномерного освещения производственного помещения, когда заранее заданы тип и мощность лампы.

9