Расчет искусственного освещения в помещениях можно производить следующими четырьмя методами: точечным, ватт (по таблицам удельной мощности), графическим и методом коэффициента использования светового потока.
Точечный метод применяется для расчета осветительной установки при локализованном размещении светильников. Этим методом можно определить освещение наклонных плоскостей, а также проверить расчет равномерного общего освещения (без учета отраженного светового потока).
Метод-ватт (по таблицам удельной мощности) является наиболее простым, но и наименее точным из всех методов расчета освещения, поэтому применяется для ориентировочных расчетов. Этот метод дает возможность определить мощность каждой лампы (Вт) для обеспечения в помещении нормируемой освещенности:
Pл=PS/N,
где Pл - мощность одной лампы, Вт; Р - удельная мощность, Вт/м2; S - площадь помещения, м2; N - количество ламп в осветительной установке.
Удельная мощность зависит от величины нормативной освещенности, площади и высоты помещения, типа и размещения светильника и коэффициента запаса. Ее значения приводятся в таблицах и могут изменяться в больших пределах, например при освещенности до 200 лк - от 8 до 28 Вт/м2.
Графический метод проф. А. А. Труханова дает наибольшую точность при расчете осветительных установок с направленным светом. Расчет по этому методу ведется по номограммам.
Метод коэффициента использования светового потока наиболее применим для расчета общего равномерного освещения помещений в условиях эксплуатации промышленных предприятий. При расчете этим методом учитывается как прямой свет от светильника, так и свет, отраженный от стен и потолка:
Выбирают способ размещения светильников, который может быть симметричным или локализованным. При симметричном размещении светильники располагаются как вдоль, так и поперек помещения на одинаковом расстоянии, по углам прямоугольника или в шахматном порядке (рис. 40, а, б). Симметричное размещение светильников обеспечивает одинаковое освещение оборудования, станков, рабочих мест и проходов, но требует большого расхода электроэнергии. При локализованном расположении светильники размещают с учетом местонахождения станков, машин, оборудования, мест контроля и рабочих мест. Такое расположение светильников, сокращающее расход электроэнергии, применяют в цехах с несимметричным размещением оборудования.
Рис.. Схемы расположения светильников в производственных помещениях:
а - в плане; б - в разрезе над освещаемой поверхностью по высоте подвески
Далее определяют отношение расстояния между светильниками L к высоте их подвеса Hс. В зависимости от типа светильника это отношение L/Hc при расположении светильников прямоугольником может быть принято равным 1,4-2,0, а при шахматном расположении -1,7-2,5.
Высота расположения светильника над освещаемой поверхностью
Hc=H-hc-hp,
где Н - общая высота помещения, м; hc - высота от потолка до нижней части светильника, м; hр - высота от пола до освещаемой поверхности, м.
Чтобы уменьшить ослепляющее действие светильников общего освещения, высоту подвеса их над уровнем пола устанавливают не менее 2,5-4 м при лампах мощностью до 200 Вт и не менее 3-6 м при лампах большей мощности.
Потребное число светильников (ламп) n= S/L2 (при La = Lb).
На следующем этапе расчета определяют показатель помещения
где а, б - соответственно длина и ширина помещения, м.
По найденному показателю помещения i и коэффициентам отражения потолка и стен определяют по таблицам коэффициент использования светового потока η осветительной установки. Под коэффициентом использования светового потока η принимают отношение светового потока, падающего на расчетную поверхность к световому потоку источников света. Его величина зависит от КПД и кривой распределения силы света светильника, высоты его подвеса Hс, показателя помещения i, коэффициента отражения потолка ρп и стен ρст.
Виды освещения.
В зависимости от источника света, освещение может быть естественным, искусственным и совмещённым.
Естественное освещение – это освещение помещения дневным солнечным светом (прямым или отражённым), проникающим через световые проёмы. Оно обеспечивает более равномерное освещение рабочих помещений. Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в очень широких пределах в зависимости от времени года, дня, метеоусловий. Непостоянство естественного света, который может резко меняться в течение короткого промежутка времени, вызывает необходимость нормировать естественное освещение. Поэтому в качестве нормируемой величины для естественного освещения принята относительная величина – коэффициент естественной освещенности (КЕО), равный отношению освещенности в данной точке внутри помещения ЕВ к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности ЕН, создаваемой светом полностью открытого небосвода:
КЕО оценивает размеры оконных проемов, вид остекленения и переплетов, их загрязнение, т.е. способность системы естественного освещения пропускать свет.
С течением времени из-за загрязнения и запыления остекления, эффективность естественного освещения снижается (до 25%). Поэтому необходимо 2 раза в год очищать стекла, 1 раз в год белить стены и потолки.
Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение. Оно бывает следующих видов:
1. Боковое. Свет поступает в помещение через световые проемы окон в наружных стенах.
2. Верхнее. Свет поступает через световые фонари (светильники) и застекленные проемы и покрытия, а так же через проемы в местах перепадов высот смежных пролетов зданий.
3. Комбинированное. Свет поступает в рабочее помещение через окна, верхние фонари (светильники) или проемы.
Искусственное освещение. Предусмотрено для освещения рабочих поверхностей в тёмное время суток или при недостаточном естественном освещении. Искусственное освещение может быть:
1. Общее. Создает равномерное освещение всего производственного помещения за счет равномерного расположения светильников над поверхностью освещаемого пространства с лампами одинаковой мощности.
2. Местное. Создает освещение отдельных рабочих мест. Применение лишь одного местного освещения в производственных и служебных помещениях не допускается.
3. Комбинированное. Состоит в одновременном использовании общего и местного искусственного освещения. В качестве освещения может использоваться естественный и искусственный свет.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное (ГОСТ 12.1.046-85 Нормы освещения строительных площадок).
1. Рабочее освещение предусматривается для всех помещений, участков, открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.
2. Аварийное освещение. Предусмотрено, когда выключение рабочего освещения может привести к пожару, взрыву, к отравлению людей, длительному нарушению технологического процесса. Наименьшая освещённость, создаваемая аварийным освещением должна составлять 5% освещённости рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк на территории организации.
3. Эвакуационное освещение. Предназначено для безопасной эвакуации людей. Данное освещение должно обеспечивать на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц освещённость в 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк на открытой территории.
4. Охранное освещение. Устанавливается вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время. Должно обеспечивать освещённость в 0,5 лк на уровне земли.
При необходимости часть светильников того или иного вида освещения может применяться для дежурного освещения.
Задачей расчета искусственного освещения является определение требуемой мощности электрической осветительной установки для создания в производственном помещении заданной освещенности. Порядок расчета осветительной установки:
1. Выбрать тип источника света (в основном для общего освещения рекомендуется люминесцентные лампы, для местного освещения – лампы накаливания).
2. Определить систему освещения (общая, местная, комбинированная).
3. Выбрать тип светильников с учетом характеристики светораспределения, условий среды и т.п.
4. Распределить светильники и определить их количество.
5. Определить норму освещенности на рабочем месте.
Расстояние L между светильниками или рядами определяется по формуле:
где:
hp- высота светильника над расчетной поверхностью (на высоте 0,8 м от уровня пола),
λ - относительное расстояние между светильниками, определяется в зависимости от характера светораспределения светильника и типа лампы.
При расчете общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей обычно принимается метод коэффициента использования светового потока.
Количество светильников определяется по формуле:
где:
Е – требуемая освещенность по нормам (лк),
S - освещаемая площадь (м2),
К - коэффициент запаса (1,15... 1,8),
Z - коэффициент неравномерности (1,1... 1,2),
N - количество ламп светильника,
Ф - световой поток одной лампы (лм),
Η - коэффициент использования осветительной установки (0,2 … 0,7).
Более простым является метод удельной мощности. Определяется мощность светильников.
P=W+S
где:
W – суммарная мощность светильников,
S – площадь помещения.
Светильник – это источник света в осветительной арматуре.
1. Прямого света.
2. Рассеянного света.
3. Отражённого света.