Методы расчета общего искусственного освещения рабочих помещений

Расчет искусственного освещения в помещениях можно производить следующими методами: ватт (по таблицам удельной мощности), графическим и методом коэффициента использования светового потока.

Метод - ватт (по таблицам удельной мощности) является наиболее простым, но и менее точным из всех методов расчета освещения, поэтому применяется для ориентировочных расчетов. Этот метод дает возможность определить мощность каждой лампы (Вт) для обеспечения освещенности.

Рл = РS/N , где Рл - мощность одной лампы, Вт; Р - удельная мощность, Вт/м²; S - площадь помещения, м²; N - количество ламп в осветительной установке.

Удельная мощность зависит от величины нормативной освещенности, площади и высоты помещения, типа и размещения светильника и коэффициента запаса. Ее значения приводятся в таблицах и могут изменяться в больших пределах, например при освещенности до 200 лк - от 8 до 28 Вт/м².

Графический методпрофессора А.А. Труханова дает наибольшую точность при расчете осветительных установок с направленным светом. Расчет по этому методу выдается по номограммам.

Метод светового потока(коэффициента использования) применяется при равномерном расположении светильников и при нормированной горизонтальной освещенности. С помощью этого метода рассчитывают среднюю освещенность поверхности. При этом наиболее целесообразно рассчитывать освещение для помещений со светлым потолком и стенами, особенно при рассеянном и отраженном свете. Световой поток ламп Фд (лм) для ламп накаливания или световой поток люминесцентных ламп светильника рассчитывают по формуле:

Ф_л = 100*Е*S_n*К*z/(n_св*),

Здесь Е -минимальная нормированная освещенность (лк) принимаемая по СНиП 23-05-95(приложение 1) и или отраслевым нормам;S_n -площадь освещаемогопомещения, м ; К - коэффициент запаса, принимаемый по СНиП 23-05-95 (1,4 - 1,7); Z - коэффициент минимальный освещенности, равный отношению Еср/Еmin. Его значения для ламп накаливания и ДРЛ - 1,15; для люминесцентных -1,1; nсв - число светильников в помещении;  - коэффициент использования светового потока (табл.2).

Таблица 2

Коэффициент использования светового потока

Светильник	"Астра" УПМ - 15			УПД			НСП - 07			ВЗТ - 200 отража-телем			ЛСП - 01			ПВЛ
Рп,%	30	50	70	30	50	70	30	50	70	30	50	70	30	50	70	30	50	70
Рс,%	10	30	50	10	30	50	10	30	50	10	30	50	10	30	50	10	30	50
i	Коэффициент использования, 
0,5	17	21	25	21	24	28	14	16	22	12	14	12	23	26	31	11	13	18
0,6	23	27	31	25	28	34	19	21	27	16	18	21	30	33	37	14	17	23
0,7	30	34	39	29	39	38	23	24	29	19	21	24	35	38	42	16	20	27
0,8	34	38	44	33	36	42	25	26	33	21	24	26	39	41	45	19	23	29
0,9	37	41	47	38	40	44	27	29	35	23	25	28	42	44	48	21	27	32
1,0	39	43	49	40	42	47	29	31	37	25	27	29	44	л а 40	49	23	28	34
1,5	41	50	55	46	51	57	34	37	44	29	30	39	50	52	56	30	36	42
2,0	51	55	60	54	58	62	38	41	48	32	33	35	55	57	60	35	40	46
3,0	58	62	66	61	64	67	44	47	54	35	37	39	60	62	66	41	45	52
4,0	62	66	70	64	67	70	46	5	59	37	39	41	63	65	68	44	48	54
5,0	64	69	73	66	69	72	48	52	61	38	40	42	64	66	70	48	51	57

Он зависит от индекса помещения подвеса светильника Нсв и коэффициентов отражения стен (Р₀) и потолка (P_n).

Коэффициенты отражения оцениваются субъективно (табл.4).

Таблица 3

Значения коэффициентов отражения потолка и стен, %

Состояние потолка	Рп, %	Состояние стен	Рс, %
Свежепобеленный	70	Свежепобеленные с окнами закрытыми белым шторами	70
Побеленный, в сырых помещениях	50	Свежепобеленные с окнами без штор	50
Чистый бетонный	50	Бетонные с окнами	30
Светлый деревянный (окрашенный)	50	Оклеенные светлыми обоями	30
Бетонный грязный	30	Грязные	10
Деревянный неокрашенный	30	Кирпичные неоштукатуренные	10
Грязный (кузницы, склады)	10	С темными обоями	10

Индекс помещения который определяется по формуле:

где а и b - длина и ширина помещения, м; n_св - число светильников в помещении.

При одинаковом коэффициенте отражения потолка и стен, равным 0,7, коэффициент использования светового потока в зависимости от показателя помещения имеет следующие значения:

Показатель помещения	0,5	1	2	3	4	5
Коэффициент использования 	0,22	0,37	0,48	0,54	0,54	0,61

Объекты различия согласно СН и П 23-05-95 классифицируется по размерам на шесть разрядов: от I наивысшей точности (<0,15мм) до VI - грубые работы (>5мм). Последние VII, VIII, IX разряды не учитывают размеры объекта различения, поскольку к ним относятся работы, требующие общего наблюдения за годом производственного процесса, а также работа с самосветящимися объектами.

Контраст объекта с фоном принято считать малым, если К<0,2, средним при 0,2<К<0,5 и большим при К>0,5. Рабочие поверхности являющиеся фоном, на котором объект зрительно обнаруживается и опознается, классифицируют их значению коэффициента отражения Р: если Р<0,2 - фон считается темным; если 0,2<Р<0,4 - средним; при Р>0,4 светлым.

Расчет общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности световым потоком (лм) лампы или группы люминесцентных ламп одного светильника

Ф_к = Е_н *S * z * К_з/(п*),

где Е_н - нормируемая минимальная освещенность по СН иП 23-05-95, лк; S - площадь освещаемого помещения, м²; z - коэффициент неравномерного освещения, обычно z = 1,1... 1,2; К_З - коэффициент запаса, зависит от видового технологического процесса и типа применяемых источников света; обычно Кз = 1,3...1,8; n - число светильников в помещении;  - коэффициент использования световых потоков.

По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 2239-79 и ГОСТ 6825-91 выбирают стандартную ближайшую лампу и выделяют необходимую электрическую мощность. При выборе лампы допускается отклонение светового потока от расчетного, в пределах 10.. .20%.

Для проверочного расчета местного освещения, а также для расчета освещенности конкретной точки наклонной поверхности при общем локализованном освещении применяется точечный метод. В основу точечного метода положено уравнение

Е_а = I_a*cos/r²,

где Е_а - освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А, лк; Iа- сила света (кд) в направлении от источника к расчетной точке А (рис. 2); определяется по кривой распределения световые потоки выбираемого светильника и источника света;  - угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точку А; г- расстояние от светильника до точки А, м.

Учитывая, что r = Н/соs, и вводя коэффициент запаса Кз, получим Е_а = I_a соs3/ (Н Кз),

где E_а -освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А (лк); Iа -сила света в направлении от источника к расчетной точке А (кд);r - расстояние от светильника до точки А (м); Н -высота подвеса светильников (м); Кз-коэффициент запаса, (рис. 2).

Источник света

Горизонтальная поверхность

Рис. 2. Определение освещенности точечным методом.

Критерием правильности расчета служит неравенство Е_а > Ен, где е_а - освещенность в расчетной точке А; Ен- нормируемая минимальная освещенность по СН и П 23-05–95.

Приводятся примерные расчеты по определению светового потока и точечной освещенности люминесцентными лампами (приложение 3,4). Согласно нормам освещенности при искусственном освещении и коэффициента естественного освещения (СH и П 23-05-95) служит условие: зрительная работа высокой точности (размер объекта от 0,30 до 0,50 мм), разряд зрительной работы III, подразряд зрительной работы «а», контраст с фоном малый, фон средний.

Люминесцентная лампа ЛБ - 30, световой поток 2100 лм (табл.1). Фотоэлектрический люксметр (Ю - 16), угломер для определения освещенности плоскости на точке А.

Задание

1. Определить среднюю освещенность поверхности методом светового потока (коэффициент использования) при равномерном расположении светильников и при нормированной горизонтальной освещенности.

2.Определить общее равномерное и локальное освещение точечным методом.