Розрахунок штучного освітлення

Штучне освітлення передбачається у всіх приміщеннях будівель, а також на відкритих робочих ділянках, місцях проходу людей та руху транспорту.

Штучне освітлення проектується для двох систем: загальне (рівномірне або локалізоване) та комбіноване (до загального додається місцеве).

При штучному освітленні нормативною величиною є абсолютне значення освітленості, яке залежить від характеристики зорової праці та системи освітлення (загальне, комбіноване). Всього визначено вісім розрядів (в залежності від розміру об’єкта розпізнавання), в свою чергу роз1 ряди (I–V) містять чотири підрозряди (а, б, в, г) – в залежності від контрасту між об’єктом і фоном та характеристики фона (коефіцієнта відбиття).

Найбільша нормована освітленість складає 5000 лк (розряд І а), а найменша – 30 лк (розряд VIII в).

При проектуванні освітлювальних установок необхідно, дотримуючись норм та правил освітлення, визначити потребу в освітлювальних пристроях, установчих матеріалах і конструкціях, а також в електричній енергії. Проект, як правило, складається з чотирьох частин: світлотехнічної, електричної, конструктивної та кошторисно-фінансової.

Світлотехнічна частина передбачає виконання таких робіт:

знайомство з об’єктом проектування, яке полягає в оцінці характеру й точності зорової роботи на кожному робочому місці; при цьому обов’язково

треба встановити роль зору у виробничому процесі, мінімальні розміри об’єктів розрізнювання та відстань від них до очей працюючого; визначити коефіцієнт відбиття робочих поверхонь і об’єктів розрізнення, розташування робочих поверхонь у просторі, бажану спрямованість світла, наявність об’єктів розрізнювання, що рухаються, можливість збільшення контрасту об’єкта з фоном, можливість виникнення травматично небезпечних ситуацій, стробоскопічного ефекту; виявити конструкції та об’єкти, на яких можна розмістити освітлювальні прилади, а також конструкції та об’єкти, які можуть утворювати тіні тощо;

вибір системи освітлення, який визначається вимогами до якості освітлення та економічності установки освітлення;

вибір джерела світла що визначається вимогами до спектрального складу випромінювання, питомою світловою віддачею, одиничною потужністю ламп, а також пульсацією світлового потоку;

визначення норм освітленості та інших нормативних параметрів освітлення для даного виду робіт відповідно до точності робіт, системи освітлення та вибраного джерела світла;

вибір приладу освітлення, що регламентується його конструктивним виконанням за умовами середовища, кривою світлорозподілу, коефіцієнтом корисної дії та величиною блиску;

вибір висоти підвісу світильників здійснюється, як правило, сумісно з вибором варіанту їх розташування і визначається в основному найвигіднішим відношенням L:h (відстань між світильниками до розрахункової висоти підвісу), а також умовами засліплення; залежно від кривої світлорозподілу (типу світильника) відношення L:h прийнято від 0,9 до 2,0.

Після визначення основних параметрів освітлювальної установки (нормованої освітленості, системи освітлення, типу освітлювальних приладів та схеми їх розташування) приступають до світлотехнічних розрахунків.

Розрахунок освітлювальної установки може бути виконано різними способами, які базуються на двох основних методах розрахунків: за світловим потоком і точковий. Найбільш розповсюджений в проектній практиці розрахунок за методом коефіцієнта використання потоку світла. Цей метод використовується для розрахунку загального рівномірного освітлення і дає змогу визначити світловий потік джерел світла, необхідний для створення нормованого освітлення розрахункової горизонтальної площини. Цим методом враховується прямий та відбитий (від стелі, стін та підлоги) потік світла.

Потік світла F, який повинні випромінювати лампи в кожному світильнику, визначають за формулою:

F = EkSz/(Nƞg),

де E – нормована мінімальна освітленість, лк;

k – коефіцієнт запасу (приймають за СНиП II14179/85 в межах від 1,2 до 2,0 в залежності від вмісту пилу в повітрі, типу джерела світла і розрахункових строків очищення світильників – 2–18 раз на рік);

S – площа, що освітлюється, м2;

Z = Eср/Eмін – коефіцієнт, що характеризує нерівномірність освітлення (Eср,

Eмін – середня та мінімальна освітленість), приймають таким, що дорівнює 1,0 при розрахунку на середню освітленість чи для відбитого освітлення, 1,15 – для ламп розжарювання і ДРЛ, 1,1 – для ліній, що світяться, виконаних світильниками з люмінесцентними лампами;

N – кількість світильників, передбачена ще до розрахунку відповідно до найвигіднішого L: h;

ƞ – коефіцієнт використання випромінюваного світильниками потоку світла на розрахунковій площині (визначають за довідковими таблицями залежно від типу світильника, коефіцієнтів відбиття підлоги, стін, стелі та індексу приміщення і, який розраховується за формулою і = АВ/(h(A+B)), тут А і В – розміри приміщення в плані, м;

h – розрахункова висота підвісу світильника над робочою поверхнею, м);

g – коефіцієнт затінення (може вводитись для приміщень з фіксованим розташуванням працівників і приймається таким, що дорівнює 0,8).

Обчислений за формулою розрахунковий потік світла лампи (або світильника з кількома лампами) порівнюють зі стандартним (за ГОСТ на джерела світла) і приймають найближче значення. У практиці світлотехнічних розрахунків допускається відхилення потоку світла вибраної лампи від розрахункового у межах від – 10 до +20%.

Різновидом методу коефіцієнта використання потоку світла є метод питомої потужності, який іноді називають методом ват. Питома потужність є потужність установки освітлення приміщення, у відношенні до площі його підлоги. Цей метод застосовують тільки для орієнтовних розрахунків. Він дає змогу визначити потужність кожної лампи Р (Вт) для створення нормованого освітлення:

P = wS/N,

де w – питома потужність лампи, Вт/м2;

S – площа приміщення, м2;

N – кількість ламп установки освітлення.

Значення питомої потужності знаходять за спеціальними таблицями залежно від нормованої освітленості, площини приміщення, висоти підвісу і типів світильників, що використовуються, а також коефіцієнта запасу.

Точковий метод дає найбільш правильні результати і використовується для розрахунку локалізованого та місцевого освітлення, а також освітлення негоризонтальних площин та великих територій. Він дає змогу визначити освітленість в будь1якій точці від будь1якого числа освітлювальних приладів. До недоліків методу слід віднести важкість урахування відбитих складових потоку світла.

Розрахункове рівняння точкового методу має вигляд:

EA = IA cos α/r²,

де EA – освітленість горизонтальної площини у даній точці А, лк;

IA – сила світла в напрямі точки А, кд (значення сили світла знаходять за кривими світлорозподілу даного освітлювального приладу);

α – кут між нормаллю до робочої площини і напрямом вектора сили світла в точку А;

r – відстань від світильника до розрахункової точки А, м.

Для зручності розрахунків, особливо на ЕОМ, рівняння може бути перетворено. Приймаючи r = h/cos α (де h – розрахункова висота підвісу світильника, м) та вводячи коефіцієнт запасу k, маємо:

EA = (IAcos³ α)/(kh²).

У тому випадку, коли розрахункова точка А міститься на будь-якій негоризонтальній площині, освітленість її EH можна знайти з рівняння EH = EA Ψ, де Ψ – перехідний коефіцієнт, що визначається за спеціальними номограмами.

При розрахунках освітлення, що утворюється кількома світильниками, підраховують освітленість в даній точці від кожного з цих приладів і кінцеві результати додають.

Різновидом точкового методу розрахунку є метод ізолюкс (ізолюкса – крива, що являє собою геометричне місце точок даної площини з однаковими освітленостями). У цьому випадку точковим методом розраховують освітленість у горизонтальній площині від одного світильника чи компактної їх групи. Отримують сімейство ізолюкс, виконаних в масштабі, у якому накреслена та чи інша територія, яка підлягає освітленню. Ізолюкси при проектуванні накладають на план таким чином, щоб вони заповнили всю територію.

Цей прийом дає змогу графічно розрахувати на тільки освітлення, а й координати місць встановлення опор світильників.