3.1.с / обжд / искусств.излучение

Лекция 5

ИСТОЧНИКИ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ.

РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

1. Основные характеристики искусственного освещения

2. Виды источников искусственного освещения,

их характеристики и требования к эксплуатации

3. Методы расчета искусственного освещения

1. Основные характеристики источников

искусственного освещения

При сравнении источников света друг с другом и при их выборе руководствуются следующими характеристиками:

1. электрическими (номинальное напряжение UВ, электрическая мощность лампы Вт;

2. светотехническими (световой поток лампы лм или максимальная сила света I_max kg)

3. эксплуатационными, к которым относятся световая отдача лампы:

,

и срок службы, в т.ч. полный срок службы  (суммарное время горения от момента включения до перегорания) и полезный срок службы _П - время, за которое -световой поток уменьшится более чем на 20%, т.е. это время экономически целесообразной эксплуатации лампы.

3. конструктивными (форма колбы лампы, тела накала, наличие и состав газа, давление газа).

2. Виды источников искусственного освещения,

их характеристики и требования к эксплуатации

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Их достоинствами являются простота, надежность в эксплуатации. К безусловным недостаткам ламп накаливания относятся низкая световая отдача (  20 лм/вт), малый срок службы (  1000 час) и красно-желтая часть спектра, искажающая цвета. Лампы накаливания используются в тех случаях, когда по условиям технологии, среды или интерьера применение газоразрядных ламп нецелесообразно. Наиболее эффективны - галогенные лампы, у которых  достигает 40 лм/вт.

Газоразрядные лампы ( люминесцентные, дуговые, ртутные, металлогалогенные, ксеноновые) - излучение оптического диапазона возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явления люминесценции. Газоразрядные лампы подразделяются на два класса:

а) низкого давления (люминесцентные лампы),

б) высокого давления (металлогалогенные, дуговые, ртутные лампы).

Газоразрядные лампы также обладают своими достоинствами и недостатками.

Достоинства :

• высокая световая отдача, т.е.  = 40  110 лм/Вт,

• большое время эксплуатации   8000 - 12000 час.,

• световой поток практически в любой части спектра; для этого достаточно подобрать соответствующие инертные газы и пары металла.

Недостатки:

• пульсации светового потока; вспомним, что при рассмотрении быстродвижущихся или вращающихся деталей в пульсирующем световом потоке возникает стробоскопический эффект, увеличивающий опасность травматизма. Для стабилизации потока следует применять 2-х и 3-х фазное включение в сеть или последовательно включать балластное, емкостное или индуктивное сопротивление;

• необходимость в пускателях;

• период разгорания у некоторых ламп достигает 10  15 мин.; в этот период светотехнические характеристики меняются;

• возможность создания радиопомех;

• постоянный шумовой фон.

Эксплуатация осветительных установок и контроль освещения. Для поддержания необходимых характеристик производственного освещения необходимо выполнение следующих требований к осветительным установкам и помещениям.

1. Регулярная очистка светоизлучающих поверхностей остекленных проемов, светильников.

2. Регулярная окраска, побелка стен и потолка.

3.Периодический контроль освещенности на рабочих местах с помощью фотоэлектрических люксметров (Ю-116, Ю-117 и др.). Для измерений силы света и яркости применяются фотометры типа ФПИ и ФПЧ.

3. Методы расчета искусственного освещения

Искусственное освещение нормируется согласно СНиП 23-05-95. Освещенность рабочих поверхностей мест работ вне зданий нормируется в зависимости от характера работы по разрядам зрительной работы от IX (точные работы - отношение наименьшего размера объекта различения к расстоянию до глаз не менее 0,005) и до XIII (различение крупных предметов).

Наружное освещение должно иметь управление, независимое от управления освещением внутри здания. СНиП нормирует и высоту установок наружного освещения для ограничения их слепящего действия.

Расчет искусственного освещения сводится к решению следующих вопросов:

выбор системы освещения,

типа источников света, нормы освещенности,

типа светильников,

расчета освещенности на рабочих местах,

уточнение размещения и числа светильников,

определение потребной одиночной мощности ламп.

Методы расчета необходимого искусственного освещения можно вести к двум основным: точечному и методу светового потока, иначе называемому коэффициентом использования.

Точечный метод предназначен для нахождения освещенности в расчетной точке, он служит для расчета освещенности произвольно расположенных поверхностей при любом распределении освещенности. Дополнительная освещенность светом, отраженным от стен, потолка при этом не учитывается. Точечный метод используется при расчете осветительных установок с весьма неравномерным распределением освещенности (например, локализованное освещение), а также при расчете освещения наклонных поверхностей светильниками прямого света, освещения открытых пространств и местного освещения.

Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения поверхностей. При расчете этим методом с помощью специального коэффициента учитывается как прямой, так и отраженный свет (отсюда и название метода). Метод применяется для расчета общего освещения горизонтальной рабочей поверхности с учетом света, отраженного стенами и потолком, и дает возможность определить световой поток ламп, необходимый для создания заданной (чаще всего нормированной) освещенности.

По нормативному значению освещенности, взятому из таблиц, размерам помещения, высоте подвеса светильника, отражательной способности стен и потолка, характеристике светильника, называемой кривой силы света (КСС), и числу ламп в нем, задаваясь числом светильников, получают значение потребного светового потока в люменах [лм], а затем по таблице выбирают подходящую лампу.

Основное уравнение метода

где F - световой поток лампы, лм;

E_Н - минимальная нормируемая освещенность;

К - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности вследствие старения ламп, запыления и загрязнения светильников (К=1.2...1.5);

S - площадь помещения;

Z - отношение средней освещенности к минимальной; для люминесцентных ламп принимается Z = 1.1;

N - число светильников;

n - число ламп в светильнике;

 - коэффициент использования светового потока ( в процентах), т.е. отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Коэффициент использования светового потока определяется в зависимости от величины индекса помещения i, коэффициентов отражения потолка и стен _П и _С, а также типа светильника (см. таблицу 1) по формуле

где h - расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

a и b - основные размеры (длина и ширина) помещения, м.

Для расчета задаются числом светильников N в соответствии с размерами помещения и условием равномерности освещения  = L/h  1,3. Затем из таблицы нормативов определяют значение требуемой освещенности и по формуле (1) подсчитывают требуемый световой поток лампы. Затем по таблице 2 подбирают ближайшую стандартную лампу, обеспечивающую этот поток (значения светового потока даются на момент времени после 100 ч. горения).

Значения коэффициента использования светового потока (%) в таблице находятся на пересечении соответствующих строк (значения индекса помещения i ) и столбцов (коэффициенты отражения _П, _С).

В практике допускаются отклонения светового потока выбранной лампы от расчетного до -10 и +20%.

Часто используются упрощенные варианты расчета освещенности с помощью коэффициента использования. К ним относится расчет освещенности по удельной мощности, который и будет применен при выполнении данного задания.

Расчет освещенности по удельной мощности. Удельной мощностью называют частное от деления общей мощности установленных в помещении ламп на площадь помещения (Вт/м²).

где P_л - мощность одной лампы, Вт, n - число ламп, S - площадь помещения.

Удельная мощность является важнейшим энергетическим показателем осветительной установки, используемым как для предварительного определения световой нагрузки, так и так и для оценки экономичности решений. Метод удельной мощности допускается применять для расчета освещения в помещениях с равномерной освещенностью, например, для торговых залов.

Искусственное освещение должно быть спроектировано так, чтобы освещенность поверхностей E [лк] соответствовала нормативной E_н (СНиП 23-05-95). Нормативное значение для удельной мощности, таким образом, определяется по формуле

,

где К_З - коэффициент запаса, учитывающий снижение светового потока светильника со временем (запыленность, износ), для помещений общего пользования обычно К_З = 1,3; z - коэффициент, характеризующий неравномерность освещения. Для люминесцентных ламп z = 1,15;  - коэффициент использования светового потока,  = Ф_л /Р_л [лм/Вт] световая отдача лампы.

На основании СНиПов (Строительных Норм и Правил) Российской Федерации разрабатываются отраслевые нормы освещения, в частности, нормативные значения удельной мощности, учитывающие специфические особенности технологического процесса м строительных решений зданий и сооружений отрасли. Значение удельной мощности указано в таблицах справочников по светотехнике с учетом: типа светильника, высоты его подвеса, площади пола и требуемой освещенности.

Приложение: таблицы 1,2

Таблица 1

П, С i	70 50	30 10	50 50	50 30
0.5	28	18	20	22
0,6	33	22	24	26
0,7	38	26	29	30
0,8	42	29	32	32
0,9	46	32	36	35
1,0	49	35	39	37
1,1	52	38	41	39
1,25	55	40	44	41
1,5	60	45	48	44
1,75	63	48	52	46
2,0	65	51	54	47
2,25	68	53	56	49
2,5	70	55	58	50
3,0	73	58	60	51
3,5	75	60	62	52
4,0	77	61	64	53
5,0	80	65	67	54

Таблица 2

Тип лампы	Мощность, Вт	Напряжение на лампе, В	Ток лампы, А	Световой поток, лм
ЛДП30-4 ЛД30-4 ЛХБ30-4 ЛМ30-4 ЛБ30-4	30	104	0,36	1375 1560 1605 1635 1995
ЛДВ40-4 ЛБ40-4 ЛХВ40-4 ЛД40-4 ХХВП40-1	40	103	0,43	1995 2225 2470 2450 2000
ЛПД65-4 ЛД65-4 ЛХБ-4 ЛБ65-4	65	110	0,67	2900 3390 3630 3780
ЛД60-4 ЛТВ80-4 ЛБ80-4	80	102	0,81	3380 3865 4220