Коэффициенты использования светового потока светильников с люминесцентными лампами

УТВЕРЖДАЮ

Проректор - директор ИНК

______________ В.А. Клименов

«____» _____________ 2011 г.

 

Безопасность жизнедеятельности

 

РАСЧЁТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

 

Методические указания к выполнению индивидуальных заданий

для студентов дневного и заочного обучения всех специальностей

 

 

Томск 2011

 

УДК 658. 382. 3. 001. 24075

 

Безопасность жизнедеятельности.

Расчёт искусственного освещения. Методические указания к выполнению индивидуальных заданий для студентов дневного и заочного обучения всех специальностей. – Томск: Изд. ТПУ, 2011. – 15 с.

 

 

Составитель доцент, д.т.н. О.Б. Назаренко

 

Рецензент доцент, к.т.н. А.Г. Дашковский

 

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности

«____» ________________ 2011 г.

 

Зав. кафедрой ЭБЖ

проф., д.х.н. C. В. Романенко

 

 

Одобрено методической комиссией ИНК

предс. метод. комиссии

 

«____» ______________

 

 

РАСЧЁТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

 

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

Основной задачей светотехнических расчётов для искусственного освещения является определение требуемой мощности электрической осветительной установки для создания заданной освещённости.

В расчётном задании должны быть решены следующие вопросы:

- выбор системы освещения;

- выбор светильников и их размещение;

- выбор нормируемой освещённости по разяду зрительных работ;

- расчёт освещения методом светового потока.

- выбор источников света;

 

ВЫБОР СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ

 

Для производственных помещений всех назначений применяются системы общего (равномерного или локализованного) и комбинированного (общего и местного) освещения. Выбор между равномерным и локализованным освещением проводится с учётом особенностей производственного процесса и размещения технологического оборудования. Система комбинированного освещения применяется для производственных помещений, в которых выполняются точные зрительные работы. Применение одного местного освещения на рабочих местах не допускается.

В данном расчётном задании для всех помещений рассчитывается общее равномерное освещение.

 

2. ВЫБОР СВЕТИЛЬНИКОВ И ИХ РАЗМЕЩЕНИЕ

 

При выборе типа светильников следует учитывать светотехнические требования, экономические показатели, условия среды.

Наиболее распространёнными типами светильников для люминесцентных ламп являются:

Открытые двухламповые светильники типа ОД, ОДОР, ШОД, ОДО, ООД – для нормальных помещений с хорошим отражением потолка и стен, допускаются при умеренной влажности и запылённости.

Светильник ПВЛ – является пылевлагозащищённым, пригоден для некоторых пожароопасных помещений: мощность ламп 2 х 40 Вт.

Плафоны потолочные для общего освещения закрытых сухих помещений:

Л71Б03 – мощность ламп 10 х 30 Вт;

Л71Б84 – мощность ламп 8 х 40 Вт.

Основные характеристики светильников с люминесцентными лампами приведены в таблице 1.

Таблица 1

 

Основные характеристики некоторых светильников

с люминесцентными лампами

 

Тип светиль-ника	Кол-во и мощность лампы	Область применения	Размеры, мм	КПД %
Длина	Ширина	Высота
ОД – 2-30	2 х 30	Освещение
ОД – 2-40	2 х 40	производствен-
ОД – 2-80	2 х 80	ных помещений
ОД – 2-125	2 х 125	с нормальными
ОДО – 2-40	2 х 40	условиями
ОДОР-2-30	2 х 30	среды
ОДОР-2-40	2 х 40
АОД -2-30	2 х 30
АОД -2-40	2 х 40	Для пожаро
ШОД -2-40	2 х 40	-опасных
ШОД -2-80	2 х 80	помещений с
Л71БОЗ	10 х 30	пыле- и
ПВЛ		влаговыделени-	Аналогично ОД

 

Размещение светильников в помещении определяется следующими размерами, м:

Н – высота помещения;

h_c – расстояние светильников от перекрытия (свес);

h_n = H - h_c – высота светильника над полом, высота подвеса;

h_p – высота рабочей поверхности над полом, зависит от рабочей позы: «сидя» 0,7-1,1 м, «стоя» -1,5 м;

h =h_n – h_p – расчётная высота, высота светильника над рабочей поверхностью.

Для создания благоприятных зрительных условий на рабочем месте, для борьбы со слепящим действием источников света введены требования ограничения наименьшей высоты светильников над полом (табл.2);

L – расстояние между соседними светильниками или рядами (если по длине (А) и ширине (В) помещения расстояния различны, то они обозначаются L_A и L_B),

l – расстояние от крайних светильников или рядов до стены.

Оптимальное расстояние l от крайнего ряда светильников до стены рекомендуется принимать равным L/3.

Наилучшими вариантами равномерного размещения светильников являются шахматное размещение и по сторонам квадрата (расстояния между светильниками в ряду и между рядами светильников равны).

При равномерном размещении люминесцентных светильников последние располагаются обычно рядами – параллельно рядам оборудования. При высоких уровнях нормированной освещённости люминесцентные светильники обычно располагаются непрерывными рядами, для чего светильники сочленяются друг с другом торцами.

Интегральным критерием оптимальности расположения светильников является величина l = L/h, уменьшение которой удорожает устройство и обслуживание освещения, а чрезмерное увеличение ведёт к резкой неравномерности освещённости. В таблице 3 приведены значения l для разных светильников.

Таблица 2

 

Наименьшая допустимая высота подвеса светильников

с люминесцентными лампами

 

Тип светильника	Наименьшая допустимая высота подвеса над полом, м
Двухламповые светильники ОД, ОДР, ОДО, ОДОР при одиночной установке или при непрерывных рядах из одиночных светильников	3,5
Двухламповые светильники ОД, ОДР, ОДО, ОДОР при непрерывных рядах из сдвоенных светильников	4,0
Двухламповые светильники ШЛД, ШОД	2,5
Двухламповые уплотнённые светильники ПВЛ	3,0

 

Таблица 3

Наивыгоднейшее расположение светильников

Наименование светильников	l
Люминесцентные с защитной решёткой ОДР, ОДОР, ШЛД, ШОД	1,1 – 1,3
Люминесцентные без защитной решётки типов ОД, ОДО	1,4

 

Расстояние между светильниками L определяется как:

 

L = l × h

 

Необходимо изобразить в масштабе в соответствии с исходными данными план помещения, указать на нём расположение светильников (см. рис. 1) и определить их число.

 

	L/3     L     L/3     L       25-50 см

 

ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

 

Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы – газоразрядные лампы и лампы накаливания.

Для общего освещения, как правило, применяются газоразрядные лампы как энергетически более экономичные и обладающие большим сроком службы. Наиболее распространёнными являются люминесцентные лампы. По спектральному составу видимого света различают лампы дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), холодного белого (ЛХБ), тёплого белого (ЛТБ) и белого цвета (ЛБ). Наиболее широко применяются лампы типа ЛБ. При повышенных требованиях к передаче цветов освещением применяются лампы типа ЛХБ, ЛД, ЛДЦ. Лампа типа ЛТБ применяется для правильной цветопередачи человеческого лица.

Основные характеристики люминесцентных ламп приведены в таблице 1.

Кроме люминесцентных газоразрядных ламп (низкого давления) в производственном освещении применяют газоразрядные лампы высокого давления, например, лампы ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные) и др., которые необходимо использовать для освещения более высоких помещений (6-10 м), характеристики ламп ДРЛ приведены в таблице 1.

Таблица 1

 

Основные характеристики люминесцентных ламп

 

Мощ-ность, Вт	Напряже-ние сети, В	Световой поток, лм
ЛДЦ	ЛД	ЛХБ	ЛБ	ЛТБ
		ДРЛ

 

Использование ламп накаливания допускается в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности применения газоразрядных ламп.

 

3. 4. ВЫБОР НОРМИРУЕМОЙ ОСВЕЩЁННОСТИ

 

Основные требования и значения нормируемой освещённости рабочих поверхностей изложены в СниП 23-05-95. Выбор освещённости осуществляется в зависимости от размера объекта различения (толщина линии, риски, высота буквы), контраста объекта с фоном, характеристики фона. Необходимые сведения для выбора нормируемой освещённости производственных помещений приведены в таблице 5.

 

Таблица 5

 

Нормы освещённости на рабочих местах производственных помещений

при искусственном освещении (по СНиП 23-05-95)

 

Характеристика зрительной работы	Наименьший размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	Подразряд зрительной работы	Контраст объекта с фоном	Характеристика фона	Искусственное освещение
Освещённость, лк
При системе комбинирован-ного освещения	При системе общего освеще-ния
всего	в том числе от общего
Наивысшей точности	Менее 0,15	I	а	Малый	Темный	5000 4500		— —
б	Малый Средний	Средний Тёмный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Тёмный
г	Средний Большой «	Светлый « Средний

 

Очень высокой точности	От 0,15	II	а	Малый	Тёмный			- -
б	Малый Средний	Средний Тёмный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Тёмный
г	Средний Большой «	Светлый Светлый Средний
Высокой точности	От 0,30 до 0,50	III	а	Малый	Тёмный
б	Малый Средний	Средний Тёмный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Тёмный
г	Средний Большой «	Светлый « Средний
Средней точности	От 0,5 До 1,0	IV	а	Малый	Тёмный
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой «	Светлый « Средний	—	—
Малой точности	Св. 1 5 До 5	V	а	Малый	Темный
б	Малый Средний	Средний Темный	—	—
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	—	—
г	Средний Большой «	Светлый « Средний	—	—
Грубая (очень малой точности)	Более 5	VI		Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном	—	—

Нормированные значения освещенности в люксах, отличающиеся на одну ступень, сле­дует принимать по шкале: 0,2: 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 10; 15; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 4500; 5000.

 

 

5. РАСЧЁТ ОБЩЕГО РАВНОМЕРНОГО ОСВЕЩЕНИЯ

 

Расчёт общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности выполняется методом коэффициента светового потока, учитывающим световой поток, отражённый от потолка и стен.

Световой поток лампы накаливания или группы люминесцентных ламп светильника определяется по формуле:

Ф = Е_н × S × K_з × Z / n × h,

где Е_н – нормируемая минимальная освещённость по СНиП 23-05-95, лк;

S – площадь освещаемого помещения, м²;

K_з – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение светильника (источника света, светотехнической арматуры, стен и пр., т.е. отражающих поверхностей), наличие в атмосфере цеха дыма, пыли (табл. 6);

Z – коэффициент неравномерности освещения, отношение Е_ср. / Е_min. Для люминесцентных ламп при расчётах берётся равным 1,1;

n – число светильников;

h - коэффициент использования светового потока.

 

Коэффициент использования светового потока показывает, какая часть светового потока ламп попадает на рабочую поверхность. Он зависит от индекса помещения i, типа светильника, высоты светильников над рабочей поверхностью h и коэффициентов отражения стен r_с и потолка r_n.

Индекс помещения определяется по формуле

i = S/ h(A+B)

Коэффициенты отражения оцениваются субъективно (табл. 7).

Значения коэффициента использования светового потока h светильников с люминесцентными лампами для наиболее часто встречающихся сочетаний коэффициентов отражения и индексов помещения приведены в таблице 8.

Рассчитав световой поток Ф, зная тип лампы, по таблице 1 выбирается ближайщая стндартная лампа и определяется электрическая мощность всей осветительной системы. Если необходимый поток светильника выходит за пределы диапазона (-10 ¸+20%), то корректируется число светильников n либо высота подвеса светильников.

При расчете люминесцентного освещения, если намечено число рядов N, которое подставляется в формулу вместо n, под Ф следует подразумевать световой поток светильников одного ряда. Число светильников в ряду n определяется как

n = Ф/Ф₁,

где Ф₁ – световой поток одного светильника.

 

Таблица 6

 

Коэффициент запаса светильников с люминесцентными лампами

Характеристика объекта	Коэффициент запаса
Помещения с большим выделением пыли Помещения со средним выделением пыли Помещения с малым выделением пыли	2,0 1,8 1,5

 

 

Таблица 7

Значение коэффициентов отражения потолка и стен

Состояние потолка	rn,%	Состояние стен	rст,%
Свежепобеленный Побеленный, в сырых помещениях Чистый бетонный Светлый деревянный (окрашенный) Бетонный грязный Деревянный неокрашенный Грязный (кузницы, склады)		Свежепобеленные с окнами, закрытыми шторами Свежепобеленные с окнами без штор Бетонные с окнами Оклеенные светлыми обоями Грязные Кирпичные неоштукатуренные С тёмными обоями

Таблица 8

 

Коэффициенты использования светового потока светильников с люминесцентными лампами

 

Тип светильника

ОД и ОДЛ

ОДР

ОДО

ОДОР

Л71БОЗ ОЛ1Б68

rn, %

rс, %

i

Коэффициенты использования, %

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0

 

 

Продолжение табл. 8

 

Тип светильника	АОД и ШОД	ПВЛ - I
rn, %
rс, %
i	Коэффициенты использования, %
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0

 

 

Пример

 

 

Дано помещение с размерами: длина А = 24 м, ширина В = 12 м, высота Н = 4,5 м. Высота рабочей поверхности h_р = 0,8 м. Требуется создать освещенность Е = 300 Лк.

Коэффициент отражения стен R_c=30%, потолка R_n= 50%. Коэффициент запаса k =1,5, коэффициент неравномерности Z = 1,1.

Рассчитываем систему общего люминесцентного освещения.

Выбираем светильники типа ОД, l = 1,4.

Приняв h_с = 0,5м, получаем

 

h = 4,5 - 0,5 - 0,8 = 3,2 м;

L = 1,4 × 3,2 = 4,5 м;

L/3 = 1,5 м.

 

Размещаем светильники в три ряда. В каждом ряду можно установить 12 светильников типа ОД мощностью 40 Вт (с длиной 1,23 м), при этом разрывы между светильниками в ряду составят 50 см. Изображаем в масштабе план помещения и размещения на нем светильников (рис. 1). Учитывая, что в каждом светильнике установлено две лампы, общее число ламп в помещении n = 72.

Находим индекс помещения

 

i = 288 / (3,2(24 + 12)) = 2,5

 

По таблице 8 определяем коэффициент использования светового потока:

 

h = 0,61.

 

Определяем потребный световой поток ламп в каждом из рядов:

 

По табл. 1 выбираем ближайшую стандартную лампу – ЛБ 40 Вт с потоком 3200 Лм. Делаем проверку выполнения условия

 

 

Получаем

-10% ≤ 1,78% ≤ +20%

 

Определяем электрическую мощность осветительной установки

 

P = 72 ∙ 40 = 2880 Вт

 

 

 

 

 

 

В=12 м

 

 

 

А=24 м

 

 

Рис.1. План помещения и размещения светильников с люминесцентными лампами

 

 

Литература

 

1. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 800 с.

2. Кнорринг Г.М. Осветительные установки. – Л.: Энергия, 1981. – 412 с.

3. Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Г.М. Кнорринга. – СПб.: Энергоатомиздат, 1992. – 448 с.

 

Безопасность жизнедеятельности. Расчет искусственного освещения.

Методические указания к выполнению индивидуальных заданий для студентов дневного и заочного обучения всех специальностей.