Расчет осветительных установок методами коэффициента использования светового потока и удельной мощности

 

Цель занятия

Ознакомиться с последовательностью рассмотрения вопросов и получить практические навыки расчета осветительных установок методами коэффициента использования светового потока и удельной мощности.

 

Теоретические положения

Определение мощности лампы

 

Мощность лампы, которую необходимо установить в выбранный светильник, определяется светотехническим расчётом освещенности.

 

1. Метод коэффициента использования светового потока осветительной установки.

Данный метод применяется для расчёта общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей, равновеликих к полу, при светильниках любого типа.

Потребный поток ламп в каждом светильнике находится по формуле:

Ф_л = (3.1)

где Е_н - нормируемое значение освещенности, лк; К_з - коэффициент запаса; S - освещаемая площадь, м; z = Е_ср/Е_мин; Е_ср, Е_мин - среднее и минимальное значения освещенности, лк; N - число светильников; N=n_a×n_в, U_ОУ - коэффициент использования светового потока.

Коэффициент z характеризует неравномерность освещения. В наибольшей степени z зависит от отношения расстояния между светильниками к расчётной высоте (L/h). При L/h, не превышающем рекомендуемых значений (L£0,5h), принимается z=1,15 для ЛН и ДРЛ и z = 1,10 для люминесцентных ламп при расположении светильников в виде светящихся линий. Для отраженного освещения полагается z=1,0; при расчёте на среднюю освещенность z не учитывается.

Под коэффициентом использования светового потока U_ОУ понимают отношение светового потока, падающего на расчётную плоскость, к световому потоку источников света. Коэффициент U_ОУ зависит от светораспределения светильников и их размещения в помещениях; от размеров освещаемого помещения и отражающих свойств его поверхностей; от отражающих свойств рабочей поверхности.

Соотношение размеров освещаемого помещения и высоты подвеса светильников в нем характеризуется индексом помещения.

, (3.2)

 

где - длина помещения, м; - его ширина; h - расчётная высота подвеса светильников.

Коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка r_п и стен r_с - оцениваются с помощью таблицы П.3.30. Коэффициент отражения расчётной поверхности или пола в большинстве случаев принимается r_р = 0,1.

По найденным значениям индекса помещения i_п и коэффициентов отражения r_п, r_с и r_р для выбранного типа светильников определяется коэффициент использования светового потока U_ОУ. Значения коэффициентов использования светового потока для светильников с типовыми КСС приведены в табл. П3.29.

Порядок расчёта электрического освещения методом коэффициента использования следующий: 1) определяется h, тип и число светильников N в помещении, как указывалось выше; 2) по таблицам находятся коэффициент запаса К_з; поправочный коэффициент z; нормированная освещенность Е_н; 3) вычисляется индекс помещения i_п по формуле 3.2.; 4) определяется коэффициент использования светового потока ламп U_ОУ; 5) по формуле 3.1. находится необходимый поток ламп в одном светильнике; 6) выбирается лампа с близким по величине световым потоком.

Световой поток светильника при выбранных лампах не должен отличаться от Ф_л больше чем на величину (-10 ¸ +20)%. Должно выполняться следующее условие: £ . При невозможности выбора ламп с таким приближением корректируется число светильников N либо высота подвеса светильников h.

Суммарная длина N светильников сопоставляется с длиной помещения, причем возможны следующие случаи:

1. Суммарная длина светильников превышает длину помещения: необходимо или применить более мощные лампы (у которых световой поток на единицу длины больше), или увеличить число рядов, или компоновать ряды из сдвоенных, строенных светильников.

2. Суммарная длина светильников равна длине помещения: задача решается установкой непрерывного ряда светильников.

3. Суммарная длина светильников меньше длины помещения: принимается ряд с равномерно распределенными вдоль него разрывами l между светильниками.

Из нескольких возможных вариантов на основе технико-экономических соображений выбирается наилучший.

Рекомендуется, чтобы l не превышала 0,5 расчётной высоты (кроме многоламповых светильников в помещениях общественных и административных зданий).

При заданном потоке ряда светильников Ф_л формула (3.1) решается относительно N.

Пример 3.1. В помещении площадью 200 м² и с индексом i_п=1,25 светильниками типа НПП 05-100 требуется обеспечить Е_н=30лк при К_з=1,3. Задано r_п=50%, r_с = 30%, r_р=10%, z=1,15.

По таблице 5.9. данный тип светильника имеет КСС типа М. По таблице П.3.29. для i_п = 1,25 и КСС типа М определяется коэффициент U_ОУ=45%=0,45.

В светильнике применена лампа типа БК215-225-100 с Ф_л=1500 лм. (см. табл. П3.1.)

Необходимое число светильников может быть определено в соответствии с формулой:

 

N = (3.3)

 

в данном случае:

 

 

Пример 3.2. В том же помещении установлено три продольных ряда светильников ЛСПО2 (КСС типа Д-2) с лампами ЛБ и требуется обеспечить Е = 300 лк при К_з=1,5. В таблице П3.29 этим условиям соответствует U_ОУ=0,52. Поток ламп одного ряда

 

 

Если применить светильники с лампами типа ЛБ-40 2х40 Вт (с общим потоком 6400 лм), то в ряду необходимо установить 63 460:6400»11 светильников: если же светильники с лампами типа ЛБ-65 2х65 Вт (с потоком 9600 лм), в ряду необходимы 6 светильников. Так как длина помещения не менее 20 м, то в обоих случаях светильники вмещаются в один ряд. Некоторые преимущества имеет первый вариант, при котором разрывы между светильниками меньше.

 

2. Метод удельной мощности

Этот метод является упрощением метода коэффициента использования светового потока. Метод рекомендуется для расчёта электрического освещения второстепенных помещений, а также для расчёта осветительной нагрузки, когда расчёт освещения не входит в задание проекта.

Удельной мощностью называют частное от деления общей мощности установленных в помещении ламп на площадь помещения (Вт/м²)

, (3.4)

 

где Р_л - мощность одной лампы, Вт; N - число ламп; S - площадь помещения, м².

В таблице П3.33¸41 приводятся данные об удельной мощности для светильников прямого света с типовыми КСС.

Удельная мощность является важнейшим энергетическим показателем осветительной установки, широко используемым для оценки экономичности решений и для предварительного определения осветительной нагрузки на начальных стадиях проектирования.

Таблицами удельной мощности необходимо пользоваться в пределах данных, для которых они составлены.

К учитываемым параметрам относятся:

1. тип КСС светильника,

2. нормируемая освещенность,

3. коэффициент запаса. Если коэффициент запаса, принятый для расчёта, отличается от указанных в таблице, то допускается пропорциональный перерасчёт удельной мощности,

4. коэффициент отражения ограждающих поверхностей помещения. При более светлых или более темных поверхностях допускается соответственно уменьшать или увеличивать на 10 % удельной мощность,

5. расчётная высота,

6. площадь помещения,

7. коэффициент z,

8. напряжение лампы накаливания,

(Табличные значения удельной мощности для ЛН соответствуют напряжению 220 В; при напряжении 127 В значение удельной мощности, взятое из таблиц, должно быть умножено на 0,86)

9. КПД светильников. В таблицах приведены мощности W для условного КПД = 100%; расчётное значение W для освещенности 100 лк от реально применяемых светильников определяется делением табличного значения W_100% на выраженный в долях единицы КПД светильников.

10. коэффициент использования.

Необходимо отметить прямую пропорциональность между Е и W для люминесцентных ламп. Приводимые в таблицах W для Е=100 лк изменяются пропорционально при рассчитываемых Е_н.

Таблицы П3.33¸41 рассчитывались для светильников прямого света при отношении расстояний между ними или между их рядами к высоте подвеса L:h=0,4 для КСС типов Г-3, К-1, К-2; L:h=1,0 для КСС типов Д-3, Г-1, Г-2 и L:h=1,5 для КСС типов Д-1, Д-2, а также при полном совпадении данных, для которых составлены эти таблицы.

Порядок расчёта по удельной мощности при лампах накаливания и лампах типа ДРЛ:

1) определяется h, тип и число светильников N в помещении;

2) по таблицам находится нормированная освещенность для данного вида помещений Е_н;

3) по соответствующей таблице находится удельная мощность W;

4) определяется мощность лампы по формуле:

 

Р_л = WS/N (3.5)

 

и подбирается ближайшая стандартная лампа.

Если расчётная мощность лампы оказывается большей, чем в принятых светильниках, следует определить необходимое число светильников, приняв мощность лампы, приемлемую для данного светильника.

При люминесцентных лампах сохраняется прежний порядок расчёта освещения помещений, включая определение числа рядов светильников N и спектрального типа лампы; по соответствующей таблице находится удельная мощность W для ламп данной мощности или нескольких возможных к применению мощностей; для тех же ламп определяется необходимое число светильников в ряду:

 

N=WS/Р_л (3.6)

 

и осуществляется компоновка ряда, как рассмотрено выше.

Пример В помещении площадью S = х = 16 х 10 = 160 м² с r_п=0,5; r_с=0,3; r_р=0,1 на расчётной высоте h=3,2 м предполагается установить светильники типа ЛСПО2-2 Х 40-10 (КСС типа Д-3, КПД=60%) с ЛЛ типа ЛБ. Определить число светильников, необходимое для создания освещенности Е=300 лк при коэффициенте запаса К_з = 1,8 и коэффициенте неравномерности z=1,1.

По таблице П3.39 находится W_100% = 2,9 Вт/м². Но так как в таблице Е=100 лк; К_з=1,5 и КПД=100%, пропорциональным перерасчётом определяется значение:

 

Число светильников:

N=WS/P_л=(17,4×160)/80»35 шт.

 

Таким образом, предусматривается 3 ряда по 12 светильников в каждом.

 

Задача 3

Для помещения определить нормируемую освещенность, коэффициент запаса, количество, тип и мощность применяемых источников света, установленную мощность осветительной установки.

Исходные данные для решения задачи принять по таблице 3.1. в соответствии с заданным вариантом. Задачу решить:

а) методом коэффициента использования светового потока;

б) методом удельной мощности.

 

Таблица 3.1. Исходные данные к задаче 3.

Вариант	Тип помещения	Длина и ширина помещения, м	Расчетная высота подвеса светильни-ков, м	Тип и количество светиль-ников, рядов
	Камера трансформаторов	12х8	4,5	ЛСП13-2х65, 2 ряда
	Помещение главных щитов	15х8	4,0	ЛСО05-2х40, 3 ряда
	Операторская	8х6	3,5	ЛПО33-2х58, 2 ряда
	Диспетчерская	10х6	3,5	ЛСО05-2х40, 2 ряда
	Помещение КТП	16х10	4,5	ЛСП13-2х65, 3 ряда
	Электромашинное помещение с периодическим пребыванием людей	20х12	5,0	НСП17-1000, 15 шт.
	Помещение насосов	18х10	4,0	НСП17-500, 15 шт.
	Коридор	8х3	2,8	ЛПО33-1х36, 1 ряд
	Отделение ремонта трансформаторов	20х10	4,5	РСП13-400-002,10 шт.
	Электрощитовая	4х2	3,0	ЛСПО2-2х40, 1 ряд
	Кузнечный участок	12х6	4,0	ЛСП18-2х58, 2 ряда
Продолжение таблицы 3.1.
	Отделение ремонта аппаратов и приборов	8х6	3,5	ЛСПО2-2х65, 3 ряда
	Сборочный и монтажный участок	16х10	4,0	РСП13-700-002, 8 шт.
	Сварочный участок	16х8	4,0	ГСП15-400, 10 шт.
	Помещение трубопроводов	15х7	3,5	НСП11-200, 10 шт.
	Слесарно-механический участок	12х8	4,0	ГСП15-400, 8 шт.
	Склад лакокрасочных материалов	6х4	2,8	ВЗГ200АМ, 6 шт.
	Помещение зарядных агрегатов	8х6	2,8	НЧТ4Л1х65, 2 ряда
	Отделение ремонта и технического обслуживания автомобилей	10х4	3,5	НСП11-500, 6 шт.
	Препараторская	5х3	3,0	ЛСПО2-2х65, 1 ряд
	Сборочный участок	12х6	4,0	РСП18-700-002, 6 шт.
	Участок пропитки и сушки	10х6	4,0	ЛСП18-2х65, 3 ряда
	Хлораторная	8х4	3,5	ВЗГ200АМ, 6 шт.
	Сборочный участок	12х8	4,0	РСП08-250Г, 8 шт.
	Испытательная станция	8х6	3,5	ЛСПО2х2х65, 2 ряда
	Электрощитовая	4х2	3,0	ЛСПО2-2х40, 1 ряд