Метод коэффициента использования светового потока

Этот метод может быть использован для расчета системы общего равномерного освещения.

Исходные данные для расчета:

-длина (L), ширина (В), высота (Н) помещения;

-нормируемая освещенность;

-высота подвеса h=H-h_c-h_p (см. рис. 1);

-тип светильника и источника света.

При расчете освещения лампами накаливания задается количеством ламп Суммарный световой поток (лм) всех ламп будет:

Ф_сум = nФ_i,                                                                                   (1)

где Ф_i – световой поток каждой лампы.

Однако, не весь световой поток достигает расчетной поверхности: пола или равновеликой ему горизонтальной поверхности на уровне рабочих мест.

Часть светового потока, которая достигает рабочей поверхности, назовем полезным световым потоком.

Отношение полезного светового потока Ф_пол к суммарному световому потоку Ф_сум называется коэффициентом использования светового потока h.

Средняя освещенность расчетной поверхности, лк, будет

Е_ср = = (2)

Отношение средней (Е_ср) и минимальной (Е_min) освещенности может быть выражено коэффициентом неравномерности z:

z= Е_ср/Е_min.                                                                                          (3)

Величина z в практических расчетах принимается равной 1.15…1.2

Необходимо, чтобы в течение всего времени эксплуатации минимальная освещенность соответствовала нормативной.

Для этого ее принимают равной:

Е_min = К_зЕ_н ,                                                                                        (4)

где К_з – коэффициент запаса.

С учетом выражений (3 и 4) средняя освещенность может быть записана:

Е_ср = К_зzЕ_н.                                                                                            (5)

Приравнивая правые и левые части выражений (1.2 и 1.5)

(6)

получим искомый световой поток

Ф_i = (7)

Коэффициент использования светового потока характеризует потери светового потока, обусловленные его поглощением арматурой светильника, потолком, стенами, полом и рассеиванием по пути от источника света (лампы) до расчетной поверхности.

Поскольку поглощающая способность поверхностей зависит от их коэффициента отображения r, а рассеивание – от габаритов и формы помещения, то для каждого конкретного светильника можно записать:

h= f(r_п,r_пол, r_ст; i),                                                    (8)

где r_п,r_пол, r_ст – коэффициенты отражения потолка, стен, пола принимаются по справочным данным в зависимости от цвета поверхностей;

i – индекс помещения, определяется по формуле

i = (9)

Определение коэффициента использования расчетным путем чрезвычайно сложно и поэтому в справочной литературе для каждого типа светильника приведены таблицы значений h в зависимости от величин, указанных в формуле (8).

По определенной величине светового потока Ф_i выбирают лампу по справочным материалам.

При расчете освещения люминесцентными лампами, в связи с небольшим диапазоном их мощностей (а следовательно – световых потоков) в начале расчета задаются Ф_i, то есть заранее выбирают лампу и из равенства (6) определяют необходимое количество ламп.

n= (10)

Точечный метод

Точечный метод применяется для расчета местного, локализованного освещения, а также для расчета общего равномерного освещения помещений. Его используют для расчета освещенности наклонных и вертикальных поверхностей.

Наружное освещение светильниками также рассчитывается с помощью точечного метода.

Суть его заключается в следующем:

В заданной точке как угодно расположенной поверхности требуется обеспечить нормируемую освещенность Е_н с коэффициентом запаса К_з.

Расположение светильников задано (рис. 1)

Предположим, что в каждом из светильников, освещающих заданную поверхность, установлена лампа со световым потоком 1000лм и создаваемую ее освещенность назовем условной освещенностью.

Если Е_усл будет условной освещенностью точки m, лежащей на горизонтальной поверхности (рис. 2), то из группы светильников, освещающих эту точку, первые 4 светильника создадут освещенность 4Е¢_усл,

следующие два светильника 2Е¢¢_усл, следующие два светильника 2Е¢¢¢_усл и т.д., а от всех светильников будет сумма условных освещенностей åЕ_усл. Если часть светильников удалена от рассматриваемой точки, их влияние незначительно и оно будет учитываться также, как дополнительная освещенность за счет отражения стен и потолков, коэффициентом дополнительной освещенности µ=1.1…1.2

Таким образом, при лампах 1000 лм суммарная условная освещенность точки будет µåЕ_усл.

Для того, чтобы освещенность точки m была равна нормируемой с коэффициентом запаса К_зЕ_н, нужно изменить световой поток каждой лампы пропорционально отношению освещенностей.

 

(11)

Рис. 1 Расчетная схема при проектировании системы общего освещения методом коэффициента использования светового потока

а) с лампами накаливания б) с люминесцентными лампами

 

Рис. 2 Расчетная схема при проектировании освещения точечным методом

а)при расчете общего освещения

б) при расчете местного освещения

Отсюда искомый световой поток, (лм), будет равен:

Ф_i=                                                     (12)

В формуле (12) неизвестная условная освещаемость. Для ее определения при расчете освещенностей помещений используются графики пространственных изолюкс, построенных для каждого светильника. Эти графики приводятся в справочных материалах. В качестве примера на рис. 3 показан график изолюкс одного из светильников.

Пользуются графиками изолюкс следующим образом. По координатам d и h находят точку и определяют ее условную освещенность путем глазомерного интерполирования между значениями, указанными для ближайших изолюкс.

Если точка с заданными d и h лежит вне пределов графика, то находят точку с координатами, измененными в n раз (2,3, ½, 10 и т.д) то есть nd и nh. Если для этой точки получена освещенность Е_n, то для заданной точки она будет: Е= n² Е_n

Освещенность наклонной поверхности в произвольной точке А (рис. 4) можно определить через освещенность той же точки, но на горизонтальной поверхности, и переходный коэффициент y, который определяется по номограмме в зависимости от отношения р/h и угла наклона поверхности b(рис. 4). Номограмма приведена в Справочных материалах.

Дальнейший расчет не отличается от описанного выше для горизонтальной поверхности, но в знаменателе формулы (9) вместо µåЕ_усл будет µåyЕ_усл.

Ф_i =                                                 (13)

 

Расчет выполняется методом коэффициента использования светового потока и точечным методом.

 

Рис. 5 Пример пространственных изолюкс горизонтальной освещенности (светильникНЧБ-800)

 

Рис. 6 Расчетная схема для проектирования освещения наклонных поверхностей. Величины р, h, β для определения по нанограмме коэффициента ψ.

Порядок выполнения расчета методом коэффициента использования светового потока.

1.В соответствии с заданным вариантом вычерчивается план и поперечный разрез помещения. На последнем наносится расчетная схема поверхности (рис. 1)

2.Определяется высота подвеса светильников h (высота над расчетной поверхностью)

3.Выбирается по п.6.1.1 Справочных материалов нормируемая освещенность Е_н и коэффициент запаса К_з для помещения, указанного в задании.

4.Если вариант задания предусматривает установку светильников с лампами накаливания, задаются их количеством n и расположением. Светильники наносятся на плане в разрезе. Если вариант предусматривает установку светильников с люминесцентными лампами, выбирается по п.6.1.2 Справочных материалов тип лампы, ее мощность и световой поток Ф_i

5.Производится расчет светового потока Ф_i для ламп накаливания или количества ламп n при применении люминесцентных ламп по формулам (.7 или 10). Для определения значения коэффициента использования, входящего в формулы (7 и 9) устанавливаются по п.6.3. Справочных материалов величины r_п,r_пол, r_ст в зависимости от цвета потолка, стен, пола, указанных в задании. Рассчитывается индекс помещения по формуле 9. Значение коэффициента использования определяется для заданного светильника по п. 6.4. Справочных материалов.

6.После расчета светового потока Ф_iвыбирается лампа накаливания со световым потоком, близким к расчетному(допускается отклонение не более 20%)

7.После расчета n – количества люминесцентных ламп производится размещение светильников на плане и разрезе помещения.