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.

Для расчёта локализованного освещения, освещения наклонных и вертикальных поверхностей использовать его нельзя из-за большой погрешности получаемых результатов.

Основная расчётная формула:

 

Ф _v = Ф _{v л} ∙ N ∙ η / (z ∙ A ∙ k _зап),

 

где Ф _{v л} – световой поток лампы, установленной в светильнике, лм; N – число светильников для освещаемой поверхностью; η – коэффициент использования светового потока; z – коэффициент минимальной освещённости; A – площадь освещаемой поверхности, м²; k _зап – коэффициент запаса.

Это выражение используют для определения освещённости при проверочных расчетах. При прямом расчёте из формулы находят световой поток лампы, которую необходимо установить в светильник, чтобы на расчётной поверхности была создана освещённость не ниже нормированной Е _min.

 

Ф _{v л} = Е _min ∙ z ∙ A ∙ k _зап / (N ∙ η),

 

Входящий в формулу коэффициент использования светового потока выбирают по справочным таблицам в зависимости от типа светильника, его КПД и характера светораспределения, коэффициентов отражения потолка, стен и рабочей поверхности и от размеров и формы помещения, которые учитывают индексом:

 

i = a ∙ b / h_p ∙ (a + b)

 

где h_p – расчётная высота, м; a, b – длина и ширина помещения, м.

 

Приближённые значения коэффициентов отражения для различных помещений приведены в справочных таблицах.

Расчет выполняют в следующем порядке. Определяют ко­эффициенты отражения потолка р_п, стен р_с, рабочих поверхностей (или пола) р_р и индекс помещения. Приблизительные значения коэф­фициентов отражения для различных материалов и покрытий приве­дены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 Приблизительные значения коэффициентов отражения стен и потолка.

Характер окружающей поверхности	Коэффициент отражения, %
Побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами, побеленный потолок	70
Побеленные стены при не завешанных окнах; побеленный потолок в сырых помещениях; чистый бетонный и светлый деревянный потолок	50
Бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные стены с окнами; стены, оклеенные светлыми обоями	30
Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; сплошное остекление без штор; красный кирпич не оштукатуренный; стены с темными обоями	10

 

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 свето-распределения, КПД и распределением светового потока в верхнюю и нижнюю полусферу. Коэффициент использования светового потокав относительных единицах также можно вычислить по формуле:

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 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.

Применяют для расчёта мощности осветительных установок при общем равномерном освещении горизонтальных поверхностей. Под удельной мощностью понимают отношение суммарной мощности источников света к площади освещаемой поверхности. Этот способ разработан на основе метода коэффициента использования светового потока, дает более простое решение задачи, но и менее точное. В его основе лежит формула:

 

Р_л = Р_уд ∙ А / N,

 

где Р_л – мощность лампы, Вт; Р_уд – удельная мощность, Вт/м²; А – площадь помещения, м²; N – число ламп в осветительной установке.

 

Удельная мощность осветительной установки представляет собой функцию переменных: нормированной освещённости, коэффициента использования светового потока, типа источников света, типа и размещения светильников, размеров помещения, коэффициентов отражения его поверхностей. В справочной литературе даны таблицы удельных мощностей, составленные для ламп накаливания при коэффициенте запаса k _зап = 1,3 и для люминесцентных ламп при k _зап = 1,5. При этом напряжение питания равно 220 В. Если напряжение осветительной установки 127 В, то табличные значения удельной мощности необходимо умножить на 0,86. Удельная мощность прямо пропорциональна коэффициенту запаса. Поэтому при значениях этого коэффициента, отличных от тех, для которых составлены таблицы, табличные значения удельной мощности должны быть пропорционально пересчитаны.

Для газоразрядных источников света таблицы удельных мощностей составлены только для одного значения освещённости 100 лк, поскольку между освещённостью и удельной мощностью существует пряма пропорциональная зависимость.

Метод удельной мощности по сравнению с методом коэффициента использования светового потока даёт погрешность расчёта ± 20%, что допустимо при определении мощности осветительной установки.

Последовательность расчёта осветительной установки методом удельной мощности: выбирают источник света, тип светильников и размещают их на плане помещения; определяют нормированную освещённость, по справочным таблицам – удельную мощность; находят мощность осветительной установки, при необходимости по формуле (108) – мощность лампы; по справочным таблицам подбирают ближайшую стандартную лампу и по её мощности окончательно рассчитывают мощность всей осветительной установки.

 

Расчёт наружного освещения

 

Наружное освещение устанавливают для создания необходимых условий видения перед входами в здания, нВ улицах, дорогах, на площадках и охраняемых участках. Освещение входов в здания рассчитывают точечным методом по контрольной точке на углу входной площадки. Если размеры этой площадки не заданы, то их принимают равными 2 х 3 м. Минимальная освещённость на площадке должна быть не ниже 0,5 лк.

Освещение дорог, строительных и других площадок и охраняемых территорий рассчитывают по формуле:

 

где  - сумма относительных условных освещенностей от ближайших светильников, лк.

Условные относительные освещенности при этом определяют по кривым, построенным для лампы с потоком 1000 лм и для высоты 1 м в функции отношения расстояния от проекции светильника до расчётной точки к расчётной высоте, если светильник круглосимметричен. Для некруглосимметричных светильников относительную освещённость находят по условным изолюксам.

Рассчитанный по формуле (111) поток в общем случае не совпадает с потоком стандартной лампы. Поэтому при расчёте вычисляют не поток лампы, а расстояние между светильниками. Задают оптимальную для светильника выбранного типа мощность лампы и по формуле (111) определяют . По значению . Из кривых относительной освещённости находят расстояние между светильниками. При этом считают, что светильники установлены на стандартных опорах высотой 6…10 м.

Наружное освещение прожекторами. Рекомендуют для выгульных площадок и дворов животноводческих объектов, зерновых токов, строительных площадок, открытых спортивных сооружений, а также для охраняемых территорий.

Прожекторное освещение рассчитывают методом компоновки изолюкс в следующей последовательности.

Выбирают нормированную освещённость. Определяют предварительное приближённое значение мощности прожекторной установки по формуле:

 

Р = Р_уд ∙ А = m · k _зап ∙ Е _min ∙ A,

 

где Р_уд – удельная мощность, Вт/м²; А – площадь освещаемого объекта, м²; m – коэффициент пропорциональности, который для прожекторов с лампами накаливания равен 0,2…0,25, с лампами ДРЛ и галогенными лампами накаливания – 0,12…0,16;   k _зап – коэффициент запаса; Е _min - нормированная освещённость объекта, лк.

 

По справочным таблицам находят тип прожекторов, их число. При этом суммарная мощность должна соответствовать рассчитанной приближённой мощности. Выбирают высоту h мачт, а также намечают их расположение относительно объекта. Для прожектора данного типа определяют оптимальный угол наклона Θ его оси к горизонтали. Рассчитывают и строят или берут из справочной литературы готовые кривые изолюкс для оптимального и нескольких смежных значений Θ.

План освещаемого объекта вычерчивают в том же масштабе, что и изолюксы. Вырезанные изолюксы накладывают на объект и компонуют их так, чтобы они не перекрывали одна другую и закрывали план объекта при наименьшем числе прожекторов. Подобранное расположение прожекторов фиксируют и окончательно определяют расстояние от мачты каждого прожектора до объекта, углы наклона прожекторов и высоту их установки.

При небольших размерах объекта может оказаться достаточно одного прожектора. В этом случае подбирают такое положение его изолюксы, при котором объект «не выглядывает» или как можно меньше «выглядывает» из-под неё.

Наивыгоднейший угол наклона оси прожектора к горизонту для некоторых прожекторов определяют по показателю:

е ∙ h ² = k _зап ∙ Е ∙ h ²,

При отсутствии готовых изолюкс их рассчитывают по справочным изолюксам для условной плоскости, перпендикулярной оси прожектора и удалённой от него на 1 м, в следующей последовательности. На плане освещаемой территории через основание прожектора проводят оси х и у. Ось х при этом лежит в одной плоскости с осью прожектора. Задают значения х, кратные h /2, и находят отношение х / h. По значением Θ и х / h определяют ординату ξ изолюксы на условной плоскости и вспомогательные значения ρ и ρ³. Рассчитывают относительную освещённость на условной плоскости:

 

е _m = Е _min ∙ h ² ∙ ρ³.

По графикам изолюкс для ξ и е _m определяютабсциссу η и рассчитывают ординату уже на освещаемой поверхности:

 

у = η ∙ h ∙ ρ.

Это даёт сразу координаты двух точек изолюксы (х +у и х, -у) на освещаемой поверхности. Результаты расчётов записывают в таблицу. По значениям х и у строят изолюксу.

Светотехническая ведомость. Все исходные данные и результаты расчётов сводят в светотехническую ведомость.

Таблица 2.2 – Пример светотехнической ведомости.

 

Характеристика помещения

Вид освещения

Система освещения

Класс и подкласс, разряд и подразряд работ

Норма освещенности

Коэффициент запаса

Светильник

Лампа

Установленная мощность освещения, Вт

Удельная мощность осветит. нагрузки, Вт/м^2

Наименование

Площадь, м^2

Высота, м

Класс по среде

Коэффициент отражения %

Тип

Число

Тип

Мощность, Вт

Потолка

Стен

Пола