3. Методы расчета искусственного освещения

Целью расчетов искусственного освещения является определение числа светильников, выбор типа электропроводки, составление спецификаций, смет и пояснительной записки. Используемые для освещения источники света и светильники должны соответствовать условиям эксплуатации, характеру среды освещаемого помещения, быть экономически целесообразными. Во взрыво- и пожароопасных помещениях должны применяться закрытые светильники типа ВЗГ и др.

Важным моментом при проектировании искусственного освещения является размещение светильников.

Оно должно обеспечивать равномерность освещения, минимальное расходование светового потока на достижение заданной освещенности. Размещение светильников при общем равномерном освещении может быть прямоугольным или шахматным (рис. 10.4)). Расстояние L между светильниками (или их рядами) определяют по формуле:

L=h_рλ, (10.7)

h_р- высота светильника над расчетной поверхностью (условная поверх ность на высоте 0,8 м над уровнем пола); λ - относительное расстояние между светильниками. Данные к выбору λ приведены в табл. 10.1.

Рис. 10.4. Варианты

размещения

размещения

светильн светильников: а - прямоугольное;

б - шах б- шахматное

Расстояние от светильников до стен принимается равным (0,3-0,5) L.

При расчете общего равно мерного освещения горизонтальных поверхностей может применяться метод коэффициента использования светового потока. В соответствии с ним количество светильников N находят по выражению:

а б

N=ESkz/nΦη

где Е- требуемая освещенность по нормам, лк;S- освещаемая площадь, м²;k - коэффициент запаса освещенности, равный 1,15-1,8,z - коэффициент неравномерности освещенности (отношение средней освещенности к мини мальной), равный 1,1-1,2; n - количество ламп в светильнике; Ф - световой поток одной лампы, лм; η- коэффициент использования осветительной уста новки, доли единицы.

Таблица 10.1. Оптимальные значения X

Характер светораспределения (см. рис. 10.1)	Люминисцентные лампы	Лампы накаливания
Концентрированное Глубокое Косинусное Равномерное Полуширокое	0,6 0,9 1,4 2,0 1,6	0,6 1,0 1,6 2,6 1,8

Значение светового потока лампы Ф берется из таблиц электрических и светотехнических характеристик источников света. Число ламп в светильнике определяется типом светильника и указывается в его обозначении.

Значения коэффициента использования η зависят от типа светильника, коэффициентов отражения внутренних поверхностей помещения (пола, стен, потолка, рабочих поверхностей) и от индекса помещения, характеризующего соотношения геометрических размеров помещения. Значения коэффициентов отражения ρ даны ниже.

Характер отражающей поверхности

Побеленный потолок, побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами

Побеленные стены при не завешенных окнах, побеленный потолок в сырых помещениях, чистый бетонный потолок

Бетонный потолок в грязных помещениях, бетонные стены с окнами, стены, оклеенные светлыми обоями.

Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли, сплошное остекление без штор, красный неоштукатуренный кирпич, стены с темны ми обоями

Характер отражающей поверхности

Коэффициент отражения

Побеленный потолок, побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами Побеленные стены при незавешенных окнах, побеленный потолок в сырых помеще ниях, чистый бетонный потолок Бетонный потолок в грязных помещениях, бетонные стены с окнами, стены, окле енные светлыми обоями Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли, сплошное остекление без штор, красный неоштукатуренный кирпич, стены с тем ными обоями

0,7 0,5 0,3 0,1

Индекс помещения iнаходят по выражению:

(10.9)

i=S/[h_р(A+B)], где АиВ - длина и ширина помещения, м.

В последние годы для определения η предложены унифицированные таблицы, в которых приводятся значения η в зависимости отi, р и стандартизованных кривых силы света светильников.

Формула (10.8) может быть использована и для определения числа рядов люминесцентных светильников. В этом случае пФ будет обозначать суммарный световой поток люминесцентных ламп от одного ряда,aN- искомое число рядов.

Упрощенной формой метода коэффициента использования является метод удельной мощности. По этому методу, используя специальные таблицы, составленные для разных светильников, в зависимости от высоты h_р, коэффициентов отражения р, площади помещенияS и требуемой освещенности находят удельную мощностьw (в Вт/м²), а затем и общую потребляемую мощностьР:

P = wS. (10.10)

Требуемое число светильников N определяют следующим об разом:

N = P/(nP_л), (10.11)

где Рл - мощность одной лампы, Вт,п - число ламп в светильнике

При расчетах местного и общего локализованного освещения, освещения негоризонтальных поверхностей, а также при условии, что отраженный световой поток не играет существенной роли, применяют точечный метод расчета. Согласно этому методу горизонтальную освещенность в точке А от светильника определяют по формуле:

E₁=((Iα₁cos³α₁)/(h²k))*(Φ_л/1000) (10.12)

где k - коэффициент запаса; Iα₁- сила света светильника в направлении к ос вещаемой точке, берется по специальным таблицам (либо по рис. 10.1), состав ленным для светильников с условным световым потоком в 1000 лм, кд; Ф_л- световой поток лампы, лм.

Общая освещенность в точке А определяется какЕ = семаЕ_i, где n- число учитываемых светильников.

При расчетах по точечному методу расчетные точки нужно выбирать в местах возможного минимума освещенности.

Если известны графики пространственных изолюкс светильников (они строятся для светильников с условным световым потоком в 1000 лм в координатах h и d, являющихся расстоянием в плане от проекции светильника до точки, в которой определяется освещенность), то освещенность E может быть рассчитана по формуле:

E= nΦ_лμе/(1000k), (10.13)

где μ - коэффициент, учитывающий влияние удаленных светильников, рав ный 1,0-1,1; е - условная горизонтальная освещенность, определяемая по графику изолюкс.

Для расчета наружного прожекторного освещения может быть использована следующая методика. Находят требуемый световой поток Φ_трдля освещения

Φ_тр = E_н •F•k_з k_п, лм (10.14)

Расчетная схема для определения освещенности по точечному методу:

1,2,3- светильники,

А- освещаемая точка

где Ен - нормативная освещенность, лк;F - площадь освещаемой поверхности, м²;k_з - коэффициент запаса, принимаемый равным 1,2-1,5; k_п- коэффициент потерь, учитывающий потери светового потока в зависимо сти от конфигурации освещаемой площади; его можно принять равным 1,3.

Определяют необходимое число N прожекторов

где Ф_л- световой поток лампы прожектора; для ламп типа НГ 220-1000 световой поток Ф_л= 16180 лм, для лампы НГ 220-500 Ф_л= 8500 лм; η_пр- КПД прожектора; для прожектора типа ПЗС-45 η_пр= 0,35.

Рассчитывают минимальную высоту А установки прожектора

h=(I_max/300)^0,5(10.16)

где Imax- максимальная (осевая) сила света прожектора; для прожекторов типа ПЗС-35 с лампой НГ 220-500 /max= 50000 кд, для прожекторов типа ПЗС-45 с лампой НГ 220-1000 Imax = 130000 кд.

Находят оптимальный угол 0 наклона оптической оси прожектора, при котором обеспечивается максимальная площадь светового эллипса в горизонтальной плоскости

(10.17)

Θ=arcsin(m+ п Е^2/3_усл)^0,5,

где т и n - коэффициенты углов расстояния соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях; для прожектора ПЗС-35 с лампой НГ 220-500т = 0,038, n = 0,00161, для прожектора ПЗС-45 с лампой НГ 220-1000т = 0,0302,п = 0,000769; Е_усл, - условная средняя освещенность светового эллипса при вы соте установки прожектора А. Ее находят по формуле:

(10.18)

Е_усл=1/2 k_зE_нh², лк.

Краткий ответ:Целью расчетов искусственного освещения является определение числа светильников, выбор типа электропроводки, составление спецификаций, смет и пояснительной записки. Используемые для освещения источники света и светильники должны соответствовать условиям эксплуатации, характеру среды освещаемого помещения, быть экономически целесообразными. Во взрыво- и пожароопасных помещениях должны применяться закрытые светильники типа.

Важным моментом при проектировании искусственного освещения является размещение светильников.

Оно должно обеспечивать равномерность освещения, минимальное расходование светового потока на достижение заданной освещенности. Размещение светильников при общем равномерном освещении может быть прямоугольным или шахматным.

Существует 3 метода расчета:

-метод коэффициента светового потока

- метод удельной мощности

-точечный метод

При расчете общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей, применяться метод коэффициента использования светового потока. В соответствии с ним количество светильников N находят по выражению:

N=ESkz/nΦη

где Е- требуемая освещенность по нормам, лк;S- освещаемая площадь, м²;k - коэффициент запаса освещенности, равный 1,15-1,8,z - коэффициент неравномерности освещенности (отношение средней освещенности к минимальной), равный 1,1-1,2; n - количество ламп в светильнике; Ф - световой поток одной лампы, лм; η- коэффициент использования осветительной установки, доли единицы.

Упрощенной формой метода коэффициента использования является метод удельной мощности. По этому методу, используя специальные таблицы, составленные для разных светильников, в зависимости от высоты h_р, коэффициентов отражения р, площади помещенияS и требуемой освещенности находят удельную мощностьw (в Вт/м²), а затем и общую потребляемую мощностьР:

P = wS.

Требуемое число светильников N определяют следующим образом:

N = P/(nP_л),

где Рл - мощность одной лампы, Вт,п - число ламп в светильнике

При расчетах местного и общего локализованного освещения, освещения негоризонтальных поверхностей, а также при условии, что отраженный световой поток не играет существенной роли, применяют точечный метод расчета. Согласно этому методу горизонтальную освещенность в точке А от светильника определяют по формуле:

E₁=((Iα₁cos³α₁)/(h²k))*(Φ_л/1000)

где k - коэффициент запаса; Iα₁- сила света светильника в направлении к ос вещаемой точке, берется по специальным таблицам (либо по рис. 10.1), состав ленным для светильников с условным световым потоком в 1000 лм, кд; Ф_л- световой поток лампы, лм.