Метод коэффициента использования светового потока осветительной установки

Этот метод применяется при расчете общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей в помещении со светлыми ограждающими поверхностями и при отсутствии крупных затеняющих предметов. Расчет выполняют в следующем порядке. Определяют коэффициенты отражения потолка ρ_п, стен ρ_с, рабочих поверхностей (или пола) ρ_р и индекс помещения. Приблизительные значения коэффициентов отражения для различных материалов и покрытий приведены в таблице 2.3.

 

Таблица 2.3 - Приблизительные значения коэффициентов отражения стен и потолка

Характер окружающей поверхности	Коэффициент отражения, %
Побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами, побеленный потолок
Побеленные стены при не завешанных окнах; побеленный потолок в сырых помещениях; чистый бетонный и светлый деревянный потолок
Бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные стены с окнами; стены, оклеенные светлыми обоями
Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; сплошное остекление без штор; красный кирпич не оштукатуренный; стены с темными обоями

 

Индекс помещения определяют по формуле:

,

где А, В – длина и ширина помещения, м.

По справочным данным [25, 27, 28], а для некоторых светильников по приложению Н определяют коэффициент использования светового потока. Этот коэффициент учитывает долю светового потока светильников, доходящую до рабочей поверхности. Коэффициент использования светового потока η_и прямо пропорционален КПД светильника, зависит от формы кривой силы света светильника, возрастает с увеличением площади помещения и уменьшения расчетной высоты, с увеличением коэффициента отражения ограждающих конструкций; уменьшается по мере удаления формы помещения от квадрата.

Световой поток лампы в светильнике вычисляется по формуле:

,

где S – площадь помещения, м²; z = 1,1-1,2 – коэффициент неравномерности; N – количество светильников в помещении.

По найденному потоку (если светильник многоламповый, то по потоку, приходящемуся на одну лампу), пользуясь каталожными данными и приложениями, выбирают типоразмер лампы и ее мощность. Если ближайшие лампы имеют световой поток, отличающийся от расчетного более чем на –10-+20%, то выбирают лампу с большим потоком и уточняют число светильников по вышеприведенной формуле.

Если в справочных таблицах отсутствуют значения коэффициента использования светового потока для принятого типа светильника, то их можно приблизительно определить по значениям для существующего в таблицах светильника с одинаковым характером светораспределения, КПД и распределением светового потока в верхнюю и нижнюю полусферу. Коэффициент использования светового потока η в относительных единицах так же можно вычислить по формуле:

η= ηi ηÇ+Кпр(или К’пр)hÈ,

где ηi – коэффициент использования светового потока осветительной установки в относительных единицах, направленного в нижнюю полусферу, определяется по [27]; Кпр и К’пр – усредненные зональные множители для светового потока, направленного в верхнюю полусферу, соответственно для потолочных и подвесных светильников; ηÇ и hÈ - КПД светильника в нижнюю и верхнюю полусферы [27], приложение П.

Порядок расчета:

1. Проверяют применимость метода.

2. Выбирают тип источника света и тип светильников, определяют их расположение и число.

3. Определяют уровень нормированной освещенности.

4. Определяют коэффициент отражения потолка и стен.

5. Определяют индекс помещения,

6. Определяют по справочной таблице коэффициент использования светового потока И.

7. Определяют коэффициенты запаса и минимальной освещенности Z.

8. Вычисляют по расчетной формуле (12.6) требующийся световой поток источника света в светильнике.

9. Подбирают по таблице выпускаемых промышленностью ламп выбранного типа ближайшую по световому потоку. Если ближайшие стандартные лампы имеют световой поток, отличающийся от расчетного более чем на -10...+20%, то выбирают лампу с большим световым потоком, подставляют его значение в расчетную формулу и решают ее относительно числа светильников N. Таким образом, первоначальный вариант числа и расположения светильников может в процессе расчета несколько измениться.

10. Определяют суммарную мощность светильников осветительной установки.

 

Метод удельной мощности

Этот метод является упрощением метода коэффициента использования и рекомендуется для расчета осветительных установок второстепенных помещений, к освещению которых не предъявляются особые требования, и для предварительного определения осветительной нагрузки на начальной стадии проектирования.

Расчетная формула метода:

,

где Рр – расчетная мощность лампы, Вт; N – число светильников в помещении; Руд – удельная мощность общего равномерного освещения, Вт/м².

Значение удельной мощности зависит от типа и светораспределения светильника, размеров помещения, коэффициентов отражения стен, потолка и пола, высоты подвеса светильника и выбирается по справочной литературе [27, 28, 2] или по приложению Р.

При несовпадающих значениях коэффициентов отражения поверхностей r_п, r_с, r_р возможно уменьшение значений Р_{уд.табл}. на 10%, если эти коэффициенты больше указанных в таблице, и увеличение Р_{уд.табл.} на 10%, если они меньше.

При несовпадающих значениях освещенности и коэффициента запаса Kз производится пропорциональный пересчет значений Руд.

,

­­­­­где КПД – коэффициент полезного действия выбранного светильника.

По расчетной мощности лампы Рр и каталожным данным [3,4,5,6] выбирают типоразмер лампы и ее мощность Рл так, чтобы

0,9Рр £ Рл < 1,2Рр.

Порядок расчета:

1. Прежде чем обратиться к таблицам удельной мощности, необходимо принять основные решения (см. порядок расчета методом коэффициента использования светового потока).

2. Затем по соответствующей таблице выбирают требующуюся Руд, определяют единичную мощность источника (для ламп накаливания и ДРЛ)

3. Выбирают ближайшую по мощности лампу из ряда стандартных.

 

При использовании люминесцентных ламп также прежде принимают все основные решения, затем по таблице находят Руд для ламп выбранной мощности, определяют необходимое число светильников:

,

где Рсв – мощность одного светильника.

После этого выполняют компоновку рядов.

Значение удельной мощности — важный энергетический показатель осветительной установки, он используется для оценки экономичности принятых решений. Таблицами удельной мощности наиболее часто пользуются при ориентировочных расчетах с целью учесть осветительную нагрузку, например при выборе мощности трансформаторной подстанции, а также для оценки результатов выполненных светотехнических расчетов по одному из рассмотренных выше основных методов расчета.

 

Особенности расчета открытых пространств [26]

Наружное освещение осуществляется светильниками или прожекторами. Каждый из этих способов имеет свои преимущества или недостатки [6,13,15].

Светильники выгоднее применять для освещения входов, узких проходов и т.п. Часто размеры площадок входов и подъездов в плане не указываются. В этом случае их принимают размером 2´3 м.

Наружные осветительные установки рассчитывают по формуле:

,

где - суммарная условная относительная освещенность от ближайших светильников.

Относительную условную освещенность от одного светильника определяют по приведенной формуле, положив в ней Нр=1 м. Для дорог и узких проездов расчет по данной формуле обычно приводит к потоку, не совпадающему с потоком стандартной лампы Фл и типоразмеру светильника. Поэтому удобнее решать задачу обратным путем:

Из формулы определяют ε;

Так как освещенность в контрольной точке М (рис.2.6,а) создается двумя ближайшими светильниками 1 и 2, то ε1= ε /2;

Графически решают уравнение:

ε_i= I_α¹⁰⁰⁰·cos³α.

Для этого строят зависимость произведения I_α¹⁰⁰⁰·cos³α от α (рис.2.6, в). После этого на оси ε откладывают значение ε_i. Проводят горизонтально до кривой, из точки пересечения опускают вертикаль и определяют угол α_i.

а) б) в)

Рисунок 2.6 – К расчету освещения дорог

Зная угол α_i, Нр, из треугольника (рисунок 2.6 б) находят расстояние от светильника до расчетной точки d;

Из треугольника 2М1 (рисунок 2.6, а) находят расстояние между светильниками.

.

Прожекторное освещение рекомендуется для освещения строительных площадок, территории подстанций, выгульных дворов, зернотоков, стадионов и т.д.

Для предварительного приближенного определения необходимой мощности прожекторной установки пользуются методом удельной мощности:

Р=m·Ен·Кз·S,

где m – коэффициент, учитывающий тип лампы, Вт/лм, для ламп накаливания m=0,2-0,25, для газоразрядных ламп – 0,12-0,16. Большое число берется при малых площадях (S£500 м²), меньшее при больших (S³500 м²).

Далее по [25,28] подбирают тип и число прожекторов таким образом, чтобы произведение числа прожекторов на их мощность равнялось общей мощности прожекторной установки.

По конструктивным и экономическим соображениям подбирается число мачт, подсчитывается показатель еНр², где е=Ен·Кз/n_сп; n_сп – число совпадающих световых пятен (подбирается по табл. 2.4).

 

Таблица 2.4 -Зависимость n_сп от числа прожекторов

Число прожекторов по мачте (установке)						6-10
nсп			2,5	2,75	3,0	3,0

 

По показателю еНр² определяется наивыгоднейший угол установки мачт и расположения оси прожектора в горизонтальной плоскости рассчитываются и строятся кривые изолюкс [27,28]. Их изображают в масштабе и вырезают шаблоны. После этого на плане освещаемой поверхности размещают шаблоны так, чтобы вся освещаемая поверхность была покрыта ими. Наложение изолюкс (шаблонов) друг на друга нежелательно.

Все исходные и расчетные данные светотехнического расчета сводятся в светотехническую ведомость (Приложение С).

 

3. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Расчет электрических осветительных сетей включает определение сечений проводов и кабелей, при которых рабочий ток линий не создает перегрева проводов, обеспечиваются требуемые уровни напряжения у ламп и достаточная механическая прочность проводов.

 

3.1 Выбор схемы электроснабжения и напряжения питания осветительной установки [26]

Осветительные сети должны быть выполнены в соответствии с требованиями глав 2.1—2.4, а также дополнительными требованиями, приведенными в главах 6.2—6.4 и 7.1—7.4 ПУЭ.

Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями, установленными в соответствии с ПУЭ.

Электропроводки разделяются на открытые и скрытые.

Открытая электропроводка - проложенная по поверхности стен, потолков, по фермам и другим строительным элементам зданий и сооружений, по опорам и т.п.

При открытой электропроводке применяются следующие способы прокладки проводов и кабелей: непосредственно по поверхности стен, потолков и т. п., на струнах, тросах, роликах, изоляторах, в трубах, коробах, гибких металлических рукавах, на лотках, в электротехнических плинтусах и наличниках, свободной подвеской и т. п. Открытая электропроводка может быть стационарной, передвижной и переносной.

Скрытая электропроводка - проложенная внутри конструктивных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, фундаментах, перекрытиях), а также по перекрытиям в подготовке пола, непосредственно под съемным полом и т. п. При скрытой электропроводке применяются следующие способы прокладки проводов и кабелей: в трубах, гибких металлических рукавах, коробах, замкнутых каналах и пустотах строительных конструкций, в заштукатуриваемых бороздах, под штукатуркой, а также замоноличиванием в строительные конструкции при их изготовлении.

Для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения, как правило, должно применяться напряжение не выше 220 В переменного или постоянного тока. В помещениях без повышенной опасности напряжение 220 В может применяться для всех стационарно установленных осветительных приборов вне зависимости от высоты их установки.

Напряжение 380 В для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения может использоваться при соблюдении следующих условий:

1. Ввод в осветительный прибор и независимый, не встроенный в прибор, пускорегулирующий аппарат выполняется проводами или кабелем с изоляцией на напряжение не менее 660 В.

2. Ввод в осветительный прибор двух или трех проводов разных фаз системы 660/380 В не допускается.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при высоте установки светильников общего освещения над полом или площадкой обслуживания менее 2,5 м применение светильников класса защиты 0 запрещается, необходимо применять светильники класса защиты 2 или 3. Допускается использование светильников класса защиты 1, в этом случае цепь должна быть защищена УЗО с током срабатывания до 30 мА. Указанные требования не распространяются на светильники, обслуживаемые с кранов. При этом расстояние от светильников до настила моста крана должно быть не менее 1,8 м или светильники должны быть подвешены не ниже нижнего пояса ферм перекрытия, а обслуживание этих светильников с кранов должно выполняться с соблюдением требований техники безопасности.

В установках освещения фасадов зданий, скульптур, монументов, подсвета зелени с использованием осветительных приборов, установленных ниже 2,5 м от поверхности земли или площадки обслуживания, может применяться напряжение до 380 В при степени защиты осветительных приборов не ниже IР54. В установках освещения фонтанов и бассейнов номинальное напряжение питания погружаемых в воду осветительных приборов должно быть не более 12 В.

Для питания светильников местного стационарного освещения с лампами накаливания должны применяться напряжения: в помещениях без повышенной опасности — не выше 220 В и в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных — не выше 50 В. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных допускается напряжение до 220 В для светильников, в этом случае должно быть предусмотрено или защитное отключение линии при токе утечки до 30 мА, или питание каждого светильника через разделяющий трансформатор (разделяющий трансформатор может иметь несколько электрически несвязанных вторичных обмоток).

Для питания светильников местного освещения с люминесцентными лампами может применяться напряжение не выше 220 В. При этом в помещениях сырых, особо сырых, жарких и с химически активной средой применение люминесцентных ламп для местного освещения допускается только в арматуре специальной конструкции.

Лампы ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ и ДНаТ могут применяться для местного освещения при напряжении не выше 220 В в арматуре, специально предназначенной для местного освещения.

Для питания переносных светильников в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных должно применяться напряжение не выше 50 В. При наличии особо неблагоприятных условий, а именно когда опасность поражения электрическим током усугубляется теснотой, неудобным положением работающего, соприкосновением с большими металлическими, хорошо заземленными поверхностями (например, работа в котлах), и в наружных установках для питания ручных светильников должно применяться напряжение не выше 12 В.

Переносные светильники, предназначенные для подвешивания, настольные, напольные и т. п. приравниваются при выборе напряжения к стационарным светильникам местного стационарного освещения Для переносных светильников, устанавливаемых на переставных стойках на высоте 2,5 м и более, допускается применять напряжение до 380 В.

Питание светильников напряжением до 50 В должно производиться от разделяющих трансформаторов или автономных источников питания.

Допустимые отклонения и колебания напряжения у осветительных приборов не должны превышать указанных в ГОСТ 13109-97 "Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения".

Питание силовых и осветительных электроприемников при напряжении 380/220В рекомендуется производить от общих трансформаторов при условии соблюдения требований ГОСТ 13109-97.