Методы расчета освещения

Расчет освещённости в помещениях бытового и производственного назначения проводится обычно на этапе выбора осветительного оборудования, необходимого для создания оптимальных условий освещённости и видимости окружающих объектов. В ходе проведения светотехнического расчёта проводится, как правило, некоторое уточнение типа и мощности планируемого к установке оборудования, причём для каждого конкретного объекта такой расчёт производится индивидуально.

 

Светотехническим расчетом могут быть определены:

• мощность ламп, необходимая для получения заданной освещенности при выбранном типе, расположении и числе светильников,
• число и расположение светильников, необходимых для получения заданной освещенности при выбранном типе светильников и мощности ламп в них,
• расчетная освещенность при известном типе, расположении светильников и мощности ламп в них.

Основными при проектировании являются задачи первого вида, поскольку тип светильников и их расположение должны выбираться исходя из качества освещения и его экономичности.

Решение задач при расчете освещения второго вида производится, если мощность ламп точно задана, например необходимо применить светильники с люминесцентными лампами мощностью 80 Вт.

Задачи третьего вида решаются для существующих установок, если освещенность невозможно измерить, и для проверки проектов и расчетов, например, для проверки точечный методом расчетов, выполненных методом коэффициента использования.

Выполнение светотехнических расчетов возможно методами:

1) методом коэффициента  использования светового потока,

2) методом удельной мощности,

3) точечным методом.

Метод коэффициента использования применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при светильниках любого типа.

Метод удельной мощности применяется для приближенного предварительного определения установленной мощности осветительной установки.

Точечный метод расчета освещения применяется для расчета общего равномерного и локализованного освещения, местного освещения независимо от расположения освещаемой поверхности при светильниках прямого света.

Кроме вышеуказанных методов расчета освещения, имеется комбинированный метод, который применяется в тех случаях, когда неприменим метод коэффициента использования, а светильники не относятся к классу прямого света.

Для некоторых видов помещений (коридоров, лестниц и т. д.) существуют прямые нормативы, задающие мощность ламп для каждого такого помещения.

Рассмотрим методику проведения расчетов по каждому из описанных методов. 

 

Метод коэффициента использования светового потока

В результате решения по методу коэффициента использования светового потока находится световой поток лампы, по которому она подбирается из числа стандартных. Поток выбранной лампы не должен отличаться от расчетного более чем на +20 или -10%. При большем расхождении корректируется намеченное число светильников.

Расчетное уравнение для определения необходимого светового потока одной лампы:

F = (Емин х S х kз хz) / (n х η)

где F - световой поток лампы (или ламп) в светильнике, лм; Емин - нормируемая освещенность, лк, kз - коэффициент запаса (зависит от типа ламп и степени загрязненности помещения), z - поправочный коэффициент, учитывающий, что средняя освещенность в помещении больше, чем нормируемая, минимальная, n - число светильников (ламп), η - коэффициент использования светового потока, равный отношению светового потока, падающего на рабочую поверхность, к суммарному потоку всех ламп; S — площадь помещения, м2.

Коэффициент использования светового потока - справочное значение, зависит от типа светильника, параметров помещения (длины, ширины и высоты), коэффициентов отражения потолков, стен и полов помещения.

Порядок расчета освещения по методу коэффициента использования светового потока:

1) определяется расчетная  высота Нр, тип и количество светильников в помещении.

Расчетная высота подвеса светильника определяется исходя из геометрических размеров помещения

Hр = H - hc - hр, м,

где Н - высота помещения, м, hc – расстояние светильника от перекрытия ("свес" светильника, принимается в пределах от 0, при установке светильников на потолке, до 1,5 м), м, hр – высота рабочей поверхности над полом (обычно hр = 0,8м).

Рис. 1. Определение расчетной высоты при расчетах электрического освещения

2) по таблицам находятся: коэффициент запаса kз поправочный коэффициент z, нормированная освещенность Емин,

3) определяется индекс  помещения i (он учитывает зависимость  коэффициента использования светового  потока от параметров помещения):

i = (A х B) / (Нр х (A + B),

где А и В - ширина и длина помещения, м,

4) коэффициент использования  светового потока ламп η в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения стен, потолка и рабочей поверхности ρс, ρп, ρр;

5) находится по формуле  необходимый поток одной лампы F;

6) выбирается стандартная  лампа с близким по величине  световым потоком.

Если в результате расчета окажется, что лампа больше по мощности, чем применяемые в выбранном светильнике, или если требуемый поток больше, чем могут дать стандартные лампы, следует увеличить количество светильников и повторить расчет или отыскать необходимое количество ламп, задавшись их мощностью (а следовательно и световым потоком лампы F):

n = (Емин х S х kз хz) / (F х η)

Метод удельной мощности

Удельной установленной мощностью называют частное от деления общей установленной в помещении мощности ламп на площадь помещения:

pуд = (Pл х n) / S

где pуд - удельная установленная мощность, Вт/м2, Pл - мощность лампы, Вт; n- число ламп в помещении; S — площадь помещения, м2.

Удельная мощность - это справочное значение. Для того, что бы правильно выбрать величину удельной мощности необходимо знать тип светильников, нормированную освещенность, коэффициент запаса (при его значениях, отличающихся от указанных в таблицах, допускается пропорциональный пересчет значений удельной мощности), коэффициенты отражения поверхностей помещения, значения расчетной высоты и площадь помещения.

Расчетное уравнение для определения мощноcти одной лампы:

Pл = (pуд х S) / n

Порядок расчета освещения по методу удельной мощности:

1) определяется расчетная  высота Нр, тип и количество светильников и в помещении;

2) по таблицам находятся  нормированная освещенность для  данного вида помещений Емин, удельная мощность pуд;

3) рассчитывается мощность  одной лампы и подбирается  стандартная.

Если расчетная мощность лампы оказывается большей чем при меняемая в принятых светильниках, следует определить необходимое количество светильников, приняв величину мощности лампы в светильнике Рл.

 

Точечный метод расчета освещения

Этим методом находятся освещенность в любой точке помещения.

Порядок расчета для точечных источников света:

1) Определяется расчетная  высота Hр, тип и размещение в светильников в помещении и чертится в масштабе план помещения со светильниками,

2) на план наносится  контрольная точка А и находятся  расстояния от проекций светильников  до контрольной точки - d; 

Рис. 2. Расположение контрольной точки А при размещении светильников по углам квадрата и В по сторонам прямоугольника

3) по пространственным  изолюксам горизонтальной освещенности  находится освещенность е от  каждого светильника;

4) находится общая условная  освещенность от всех светильников ∑е;

5) рассчитывается горизонтальная  освещенность от всех светильников  в точке А:

Еа = (F х μ / 1000х kз) х ∑е,

где μ - коэффициент, учитывающий дополнительную освещенность от удаленных светильников и отраженного светового потока, kз - коэффициент запаса.

Вместо пространственных изолюкс условной горизонтальной освещенности возможно использование таблиц значений горизонтальной освещенности при условной дампе 1000 лм.

Порядок по точечному методу расчета для светящихся полос:

1) определяется расчетная  высота Hр, тип светильников и люминесцентных ламп в них, размещение светильников в полосе и полос в помещении. Затем полосы наносятся на план помещения, вычерченный в масштабе;

2) на план наносится  контрольная точка А и находятся  расстояния от точки А до  проекции полос р. По плану  помещения находится длина половины  полосы, которую принято в точечном  методе обозначать L. Ее не следует  путать с расстоянием между  полосами, обозначенным также L и  определяемым по наивыгоднейшему соотношению (L/Нр); 

Рис. 3. Схема к расчету освещения точечным методом полосами светильников

3) определяется линейная  плотность светового потока

F' = (Fсв х n) / 2L,

где Fсв - световой ноток светильника, равный сумме световых потоков ламп, светильника; n- количество светильников в полосе;

4) находятся приведенные  размеры p' = p/Нр, L' = L/Нр

5) по графикам линейных  изолюксов относительной освещенности  для люминесцентных светильников (светящихся полос) находится для каждой полуполосы в зависимости от типа светильника р' и L'

Еа = (F' х μ / 1000х kз) х ∑е

Как для общих, так и для местных систем освещения жилых и производственных помещений расчёт освещённости должен быть произведён отдельно, поскольку различные по конструкции лампы и светильники позволяют получить различные интенсивности световых потоков и их яркости.  
Системы искусственного освещения по своему конструктивному исполнению делятся на системы общего и комбинированного освещения. Системы общего освещения устанавливаются в помещениях, где выполняются однотипные работы (сварочные, литейные, гальванические цеха), а также в административных, складских и конторских помещениях.

При выполнении работ локального характера (контрольных операций, слесарных, токарных работ) и в местах, где преобладают глубокие, резкие тени наряду с общим освещением нередко применяют и местное освещение. Подобное совместное использование общего и местного освещения называется комбинированным освещением.

По своему функциональному назначению искусственное освещение делится на рабочее, аварийное и специальное, которое в свою очередь может быть дежурным, охранным, эвакуационным, бактерицидным и др.

Аварийное освещение используется в тех случаях, когда внезапное аварийное отключение основного рабочего освещения и сопутствующее этому нарушение нормального режима работы способны привести к непредсказуемым последствиям. Уровень минимальной освещенности рабочих мест при аварийном освещении не должен быть менее 5 процентов нормируемой освещенности (не менее 2 лк).

Эвакуационное освещение применяется в случае аварийной эвакуации людей с объекта и при отключении основного рабочего освещения. Этот вид освещения организуется в местах, опасных для прохода эвакуируемых людей: на лестничных клетках, вдоль линии основных проходов в рабочих помещений с числом работающих более 50 человек. Минимальная освещенность в районе пола в основных проходах и на ступеньках лестниц должна быть не менее 0,5 лк, на открытых пространствах – не менее 0,2 лк.

Охранное освещение организуется вдоль границ территорий (по периметру), охраняемых специальными охранными подразделениями. Минимальная освещенность периметра в ночное время должна быть не менее 0,5 лк.

Сигнальное освещение позволяет выделить границы опасных зон; оно может указывать на наличие какой-либо опасности или отмечать безопасный путь для эвакуации.

С помощью бактерицидного облучения реализуется специальный комплекс мероприятий по обеззараживанию воздуха, воды для питья и продуктов питания.