Расчет искусственного освещения

При проектировании искусственного освещения применяются в основном два метода расчета: коэффициента использования светового потока и точечный.

Метод коэффициента использования светового потока позволяет рассчитать среднюю освещенность поверхности с учетом всех падающих на нее прямых и отраженных потоков света. Переход от средней освещенности к минимальной осуществляется приближенно. Поэтому данный метод применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей. Расчетная формула вытекает из (3) путем нахождения светового потока одной лампы и с учетом поправочных коэффициентов:

(5)

где: Е_нор - нормируемая освещенность, лк;

к - коэффициент запаса;

Z - коэффициент неравномерности;

η - коэффициент использования светового потока, %;

п -общее число светильников.

Коэффициент "к" выбирается по таблицам СНиП П-4-79 в зависимости от условий запыленности и приближенно принимается равным 1,3 для ламп накаливания и 1,5 для люминесцентных ламп.

Коэффициент "Z" определяется по таблицам СНиП П-4-79 в зависимости от соотношения Еср/Емин и приближенно принимается равным I,I5 для освещения лампами накаливание и 1,10 для освещения люминесцентными лампами.

Коэффициент использования светового потока по таблицам СНиП П-4-79 в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения потолка Рп, стен Рс, пола Рпл, а также индекса помещения, который в свою очередь определяется из выражения:

(6)

где: А,Б -соответственно длина и ширина помещения,м;

Н_р - расчетная высота подвески светильника, м;

Нр=Н-Нс-Нг;

Н – высота помещения, м;

Н_с – высота от светильника до потолка, м;

Н_с= 0,2*(Н - Нг);

Нг – высота от пола до уровня рабочей поверхности, м; принимается при работе сидя Нг=0,8 м; при работе стоя Нг=1,5 м.

Количество светильников определяется способом расположения их (квадратное, шахматное), расстоянием между ними, экономическими характеристиками с тем, чтобы обеспечить требуемую освещенность рабочей поверхности минимумом светового потока источников света и годовых эксплуатационных затрат. Эти характеристики удовлетворяются, если соотношение λ= L/H_p - отношение расстояния между светильниками (или рядами светильников) к высоте - принимать по ГОСТ 13828-74 для различных типовых кривых силы света светильников (табл.1).

Расстояние от крайних светильников до стены рекомендуется принимать равным в = 0,3 - 0,5 L, при этом 0,5 L принимается при наличии у стен проходов (Рис.1).

Точечный метод позволяет определить освещенность любой точки поверхности, создаваемой светиль­никами с известными параметрами: светораспределением, силой света ламп и геометрическими характеристиками, определяющими расположение светильника (Рис.2).

Рис.1.Схемы размещения светильников для общего освещена а) ламп накаливания квадратное; б) ламп накаливания шахматное; в) люминесцентных ламп в два ряда

Таблица 1

Типовая кривая силы света	Энергетически выгодное λс	Экономически выгодное λэ
Концентрированная К Глубокая Г Косинусная Д Полуширокая Л	0,6 0,9 1,4 1,6	0,6 1,0 1,6 1,8

Освещенность точки А горизонтальной поверхности выражается формулой:

(7)

где Iα -сила света источника (светильника) в направлении α.

Рис.2. К расчету горизонтальной (а) и вертикальной (б) освещенности

Освещенность вертикальной плоскости в точке А определяется выражением:

(8)

При расчете освещенности в заданной точке, создаваемой несколькими точечными источниками (каковыми можно считать светильники е лампами накаливания, лампами типа ДРЛ, ДРИ, ДКсТ и ДНаТ), полученные по формулам (7) и (8) значения Е_Г и Е_В для каждого из источников необходимо сложить. В этом случае расчет усложняется и наиболее целесообразно применение ЭВМ.

Точечный метод широко применяется для расчета местного освещения, а также прожекторного.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Описание экспериментального стенда

Экспериментальный стенд предназначен для исследования искусственного освещения, создаваемого точечными источниками, в качестве которых применяются лампы накаливания различной мощности (Рис.3).

Основные технические данные стенда:

1.Стенд позволяет исследовать влияние освещенности в зависимости от мощности источника света.

2.Стенд позволяет исследовать зависимость освещенности для данного типа источника от высоты подвеса над, уровнем рабочей поверхности (поверхности стола).

3.Стенд позволяет получить зависимость освещенности рабочей поверхности от угла направления силы света на данную точку.

Стенд состоит из симметрично расположенных друг относительно друга двух коромысел 1, которые с помощью осей 3 укрепляются на штангах 2. К верхней части коромысла крепится лампа 4. При вращении коромысла на оси изменяется высота подвеса светильника, и тем самым меняется величина освещенности. Последняя измеряется люксметром (типа Ю-116) 5.

Стенд питается напряжением переменного тока 220 В.

Рис.3.Схема экспериментального стенда

1 - коромысло, 2 - штанга, 3 - ось крепления,

4 - лампы накаливания, 5 - люксметр, 6 - фиксатор

высоты подвеса лампы

Устройство и работа люксметра (Рис.4)

Фотоэлектрический люксметр Ю-116 состоит из измерительного прибора 1 и фотоэлемента 2 и предназначен для измерения освещенности в диапазоне от 5 до 100000 лк (табл. 2).

Принцип действия люксметра основан на явлении фотоэлектрического эффекта. При наличии светового потока на фотоэлементе в замкнутой цепи "фотоэлемент - измерительный прибор" возникает ток, который отклоняет стрелку прибора.

Отсчет показаний можно вести по двум шкалам: с делениями

Рис.4.Передняя панель люксметра Ю-116

1 - измерительный прибор, 2 - фотоэлемент, 3 - кнопка шкалы до 30 лк, 4 - кнопка шкалы до 100лк, 5 - косинусная насадка, 6,7,8, - насадки, 9 - шнур, 10 - розетка измерительного прибора XI,II- вилка фотоэлемента Х2.

Диапазон измерений, лк
Основной	Неосновной
Без насадок,с открытым фотоэлементом	С насадками типа
	К,М	К,Р	К,Т
5-30 20-100	50-300 200-1000	500-3000 2000-10000	5000-30000 20000-100000

0 + 30 или 0 + 10 , в зависимости от того, какая кнопка (левая 3 или правая 4) нажата.

Для расширения пределов измерений фотоэлемент снабжен насадками: -основная насадка К (косинусная) полусферическая с резьбовым соединением к фотоэлементу; дополнительные М (10), Р (100), Т (1000).

При наличии на фотоэлементе совместно применяемых насадок КР показания стрелки умножаются на коэффициент 10, насадок КР - на 100, насадок КТ - на 1000. Таким образом, цифры на насадках означает цену деления, которая численно равна коэффициенту ослабления К.

Чтобы перейти от показаний стрелки прибора П к действительному значению освещенности Е в люксах, необходимо показания стрелки и коэффициент ослабления перемножить:

Е=П*К₀ (9)

В отсутствии насадок цена деления К₀= 1.

Пределы допускаемой погрешности люксметра в основном диапазоне измерений (5-30 и 20-100 лк без насадок) соответствуют ± 10% от значения измеряемой освещенности.

Допускаемое изменение показаний люксметра, вызванное отклонением температуры окружающего воздуха от +20º С до любой температуры в диапазоне от -10°С до +35°С,не пре­вышает ±1% от измеряемой величины на каждый 1°С.

Класс точности люксметра - 10 по ГОСТ 14841-80.