Используйте метод коэффициентов

Бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные стены с окнами; стены, оклеенные светлыми обоями

Метод коэффициента использования

где E – заданная минимальная освещенность, лк; k – коэффициент безопасности; S – освещаемая площадь, м2; z – отношение ESr:Ymin; N – количество светильников (обычно оценивается перед расчетом); η – коэффициент использования в долях единицы.
В таких помещениях, как офисы, гостиные и другие, где положение рабочего строго фиксировано и вызывает частичное затенение, в знаменатель формулы (5-1) следует ввести коэффициент затенения около 0,8, но это еще не получило широкого распространения.

Под P следует понимать ближайшую эталонную лампу, световой поток которой не должен отклоняться от P более чем на -10…+20%. Если выбор при таком приближении невозможен, N корректируется. Если F задано в явном виде (люминесцентные светильники, предназначенные для конкретных ламп, маломощные светильники, использование которых имеет смысл с лампами максимально возможной мощности), формула решается относительно N. Если все остальные значения заданы, то формула может быть использована для определения ожидаемого E.
При расчете люминесцентного освещения чаще всего первоначально оценивают количество рядов и подставляют N в (5-1). Тогда F следует понимать как световой поток одного ряда ламп.
При выбранном типе светильника и спектральном типе ламп световой поток F1 в каждом светильнике может иметь всего 2-3 различных значения. Количество светильников в ряду N определяется как

Общая длина светильников N сравнивается с длиной помещения и возможны следующие случаи:
а. Общая длина светильников превышает длину помещения: используйте лампы большей мощности (с большим потоком на единицу длины), или увеличьте количество рядов, или комбинируйте ряды двойных светильников, ряды струнных светильников и т.д.
б. Общая длина светильников равна длине помещения: проблема решается путем создания непрерывного ряда светильников.
в. Общая длина светильников меньше длины помещения: принимается ряд светильников с равномерным расстоянием между ними λ.
Оптимальное количество светильников выбирается исходя из технических и экономических соображений.
Рекомендуется, чтобы λ не превышала примерно 0,5 проектной высоты (за исключением многоламповых светильников в общественных и административных зданиях).
Коэффициент z в (5-1), характеризующий неравномерность освещения, является функцией многих переменных и в наибольшей степени зависит от соотношения расстояния между светильниками и проектной высоты (L:h), при этом z быстро увеличивается при превышении рекомендуемых значений. При отношении L:h, не превышающем рекомендуемые значения, z можно принять равным 1,15 для ламп накаливания и люминесцентных ламп и 1,1 для люминесцентных ламп для светильников, расположенных в виде световых линий. Для непрямого освещения z = 1,0; z не учитывается при расчете средней освещенности.
Для определения коэффициента использования η, индекса помещения i и предполагаемых значений отражательной способности поверхности помещения: потолок , стена структурная поверхность или пол (см. таблицу 5-1).

Таблица 5-1 Приблизительные значения отражательной способности стен и потолка

Характер отражающей поверхности

Побеленный потолок, побеленные стены с окнами, закрытыми белыми занавесками

Побеленные стены с незакрытыми окнами; побеленный потолок во влажных помещениях; чистый бетон и потолок из светлого дерева

Бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные стены с окнами; стены со светлыми обоями

Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; полное остекление без штор; красный неоштукатуренный кирпич; стены с темными обоями

Данный индекс рассчитывается по формуле

где A – длина помещения; B – его ширина; h – расчетная высота.
Для помещений практически неограниченной длины можно принять i=B/h.
Для упрощения определения i используется таблица 5-2. В одной из трех верхних строк, в зависимости от соотношения A:B, находится значение h, наиболее близкое к уставке; перемещая взгляд в столбец, находятся два значения области, между которыми закрыта уставка, а перемещаясь вправо в столбец “индексы”, находится значение i.
Например, если A=20 м, B=10 м и h=4,3 м, то для интервала A:B=1,5 … 2,5, двигаясь вправо между значениями S=157 м2 и S=219 м2, находим i =1,5.
Во всех случаях i округляется до ближайшего табличного значения; если i > 5, считается, что i = 5.
Значения коэффициента нагрузки для светильников с лампами накаливания (например) приведены в таблице 5-3.

Таблица 5-2 Таблица для индекса пространства

Таблица 5-3 Коэффициенты светового потока. Светильники с лампами накаливания

Поскольку за последние годы количество типоразмеров светильников для люминесцентных ламп многократно увеличилось, составить отдельную таблицу для каждого светильника не представляется возможным. Светильники с аналогичными светотехническими характеристиками объединяются в группы, и каждой группе присваивается среднее значение коэффициента использования.
Таблицы коэффициентов использования не охватывают весь ассортимент светильников. Если требуется более точное определение коэффициентов использования, следует использовать метод расчета, представленный в разделе.
В большинстве случаев, особенно для светильников для общественных зданий, достаточно приблизительного расчета h на основе таблицы. 5-19 и 5-20, выполненные по схеме: на основании кривой освещенности в нижней полусфере определяется ее тип: по данным каталога светильников даются потоки нижней (P 1 ) верхней (P 2 ) полусфер в процентах от потока лампы; первый умножается на значение коэффициента использования по таблице 5-19, второй – по таблице 5-20; сумма произведений дает общий полезный поток, делится на поток лампы, обычно 1000 лм) и находится коэффициент использования.

Пример 1. Определите коэффициент использования при i = 1,5, подвесного светильника. Согласно каталогу производителя Ф1=0,64 и Ф2=0,80-0,64=0,16.
Кривая силы света в нижней полусфере наиболее похожа на кривую D.
Используя таблицу, находим

Пример 2. Помещение, для которого приведен показатель, оборудовано 12 светильниками ППР и требует E=30 лк при k=1,5. Определяется по . .
Учитывая данные и i=1,5, используйте таблицу (как в таблице 5-3), чтобы найти η=0,32, где

Выберите лампу мощностью 200 Вт, 2800 лм.

Пример 3: В одном помещении расположены три продольных ряда светильников ЛДОР с лампами ЛБ и E=300 лк при k=1,5. Используя таблицу (как в таблице 5-3), находим η=0,44. Световой поток на ряд

Если предполагаются светильники с лампами 2X40 Вт (с общим световым потоком 5700 лм), необходимо установить 75000:5700 = 13 светильников на ряд; 8 светильников с лампами 2 X 80 Вт (с потоком 9920). Поскольку длина ряда составляет примерно 20 м, светильники помещаются в ряд в обоих случаях.
Первый вариант, когда расстояние между светильниками меньше, имеет некоторые преимущества.

Таблица 5-19 Соотношение светового потока светильников с типичными световыми кривыми, излучаемыми в нижнюю полусферу

Таблица 5-20 Соотношение световых потоков светильников (любого типа), излучающих в верхнюю полусферу

Оптимальное относительное расстояние между светильниками в этом случае составляет 1,6

Здоровье и безопасность

При расчете освещенности необходимо учитывать несколько соображений:

1. Выберите систему освещения (общее, местное или комбинированное).
2. Определите, сколько света необходимо.
3. Материалы для облицовки стен и пола, размеры и высота.
4. Определитесь с типом и количеством осветительных приборов.
5. Тип светильника определяет возможность его использования во взрывоопасных и горячих зонах, а также в зонах с высоким уровнем вибрации, вызванной работающим оборудованием.
6. Выберите количество светильников и определите допустимый коэффициент пульсации.
7. Убедитесь, что решение подходит для условий эксплуатации в данном случае и т.д.

Такой тщательный выбор обусловлен тем, что недостаточное освещение повышает вероятность получения травм. Это может быть вызвано либо недостатком освещения в целом, либо неподходящим решением в конкретном месте.

Хорошее и плохое освещение на рабочем месте

Производственное освещение. Расчет искусственного освещения

На рабочем месте требования к освещению еще более важны, чем дома. Это связано с тем, что ошибки, допущенные на этапе планирования, могут не только доставить неудобства, но и привести к катастрофическим последствиям.

Общее освещение является эффективным, но экономически неэффективным. Его главный недостаток и одновременно преимущество в том, что свет равномерно распределяется по всему пространству. С одной стороны, это повышает безопасность, поскольку человеку будет удобнее, он вряд ли споткнется обо что-то или почувствует дискомфорт из-за плохого освещения. С другой стороны, требуется больше светильников и ламп, что влечет за собой как увеличение первоначальных расходов на установку, так и дальнейших расходов на обслуживание (ремонт и замена источников света, счета за электроэнергию).

Комбинированная система освещения более экономична, но при этом освещает рабочее место настолько, насколько это необходимо. Остальное пространство вокруг рабочего места освещается гораздо меньшим количеством ламп, что делает его более темным, чем рабочая зона. В результате для его работы требуется меньше энергии.

Общая схема освещения – Все помещения освещены в соответствии с требованиями, равномерно ярко.

Комбинированная система – Вся комната не очень светлая, но рабочая зона освещается дополнительными лампами, вплоть до соответствующих Emin.

Типы и нормы освещения описаны в документе СНиП II-4-79.

γpred – крайний полярный угол, соответствующий краю освещенной области, в градусах.

Расчет осветительных установок методами соотношения светового потока и удельной мощности

• Цель урока
• Изучить последовательность вопросов и приобрести практические навыки расчета осветительных установок методами коэффициента светового потока и плотности мощности.
• Теоретические соображения
• Определение мощности лампы
• Мощность лампы, которая должна быть установлена в выбранном светильнике, определяется расчетом светового потока.

Метод соотношения светового потока для светильника.

1. Этот метод используется для расчета общей равномерной освещенности горизонтальных поверхностей на равном расстоянии от пола с использованием светильников любого типа.
2. Необходимый световой поток ламп в каждом светильнике определяется по формуле:
3. Fl = (3.1)
4. где Un – номинальная освещенность, лк; Kz – коэффициент безопасности; S – освещаемая поверхность, м; z = ESr/Emin; ESr, Emin – среднее и минимальное значения освещенности, лк; N – количество светильников; N=na×nv, UOU – коэффициент использования светового потока.

Коэффициент z описывает неравномерность освещения. Наибольшее значение z зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (L/h).

Для Л/ч, не превышающих рекомендуемые значения (Л£0,5ч), z=1,15 принимается для ЛН и ДРЛ и z=1,10 для люминесцентных ламп, если светильники расположены в виде световых линий.

Для непрямого освещения принимается z=1,0; z не учитывается при расчете средней освещенности.

Коэффициент использования светового потока UOU означает отношение светового потока, падающего на плоскость расчетной силы света, к световому потоку источников света. UEL зависит от распределения освещенности светильников и их расположения в помещениях, от размеров освещаемого помещения и отражающих свойств его поверхности, от отражающих свойств рабочей поверхности.

• Отношение размера освещаемого помещения к высоте подвешенных в нем светильников характеризуется коэффициентом помещения.
• , (3.2)
• где – длина помещения, м; – ширина помещения; h – расчетная высота светильников.

Коэффициенты отражения поверхностей помещений: потолка gn и стен gc были оценены на основании таблицы П.3.30. Коэффициент отражения проектируемой поверхности или пола в большинстве случаев принимается равным r = 0,1.

На основании значений индекса помещения и коэффициентов отражения gr, gr и g для выбранного типа светильника определяется коэффициент использования светового потока UOU. Значения коэффициентов использования светового потока для светильников с типичными LIDC приведены в таблице P3.29.

Порядок расчета электрического освещения по методу коэффициента использования следующий: 1) определить h, тип и количество светильников N в помещении, как указано выше; 2) по таблицам найти коэффициент запаса Kz; поправочный коэффициент z; нормированную освещенность En; 3) рассчитать индекс помещения іп по формуле 3.2.

Световой поток светильника с выбранными лампами не должен отличаться от светового потока FL более чем на (-10 ¸ +20)%. Должно быть выполнено следующее условие: £ . Если лампы не могут быть выбраны с помощью этого приближения, необходимо скорректировать количество светильников N или высоту подвеса светильников h.

Общая длина светильников N сравнивается с длиной помещения и возможны следующие случаи:

1. Общая длина светильников превышает длину помещения: следует либо использовать лампы большей мощности (с большим световым потоком на единицу длины), либо увеличить количество рядов, либо объединить ряды сдвоенных, струнных светильников.

2. общая длина светильников равна длине помещения: проблема решается установкой непрерывного ряда светильников.

3. общая длина светильников меньше длины помещения: допускается ряд равномерно расположенных светильников.

Оптимальное количество светильников выбирается исходя из технических и экономических соображений.

Рекомендуется, чтобы l не превышал 0,5 проектной высоты (за исключением многоламповых светильников в общественных и офисных зданиях).

Для заданного светового потока Fl формула (3.1) решается относительно N.

Пример 3.1. В здании площадью 200 м2 с i-индексом n=1.25 светильниками типа HPP 05-100 необходимо обеспечить En=30lx при Kz=1.3. Устанавливается rn=50%, rs=30%, gr=10%, z=1.15.

Согласно таблице 5.9, данный тип светильников имеет MCC. Используя таблицу P.3.29, для светильника с ln = 1,25 и LIDC типа M, UOU=45%=0,45.

Светильник оснащен лампой BK215-225-100 с Fl=1500 лм. (См. таблицу P3.1.).

Необходимое количество светильников можно определить по формуле :

в данном случае:

Пример 3.2. В одном помещении установлены три продольных ряда светильников ЛСПО2 (ККП типа Д-2) с лампами ЛБ, и необходимо обеспечить Е = 300 лк при Кз=1,5. В таблице П3.29 эти условия соответствуют Uo = 0,52. Световой поток светильников одного ряда

Светильники с лампами LB-40 2х40 Вт (общий световой поток 6400 лм): 63 460:6400 “Необходимо 11 светильников на ряд: Светильники с лампами LB-65 2х65 Вт (общий световой поток 9600 лм): необходимо 6 светильников на ряд. Поскольку длина помещения составляет не менее 20 м, в обоих случаях светильники помещаются в один ряд. Первый вариант имеет некоторые преимущества, так как расстояние между светильниками меньше.

2 Метод удельной мощности

Этот метод является упрощением метода соотношения светового потока. Рекомендуется для расчета электрического освещения вспомогательных помещений и для расчета световых нагрузок, когда расчеты освещения не входят в задание на проектирование.

1. Удельная мощность – это отношение суммарной мощности ламп, установленных в помещении, к площади помещения (Вт/м2).
2. , (3.4)
3. где Rl – мощность одной лампы, Вт; N – количество ламп; S – площадь помещения, м2.

В таблице P3.33-41 показана плотность мощности для светильников прямого света с типичными КФЛ.

• Удельная мощность является наиболее важным энергетическим показателем осветительной установки, который обычно используется для оценки экономической эффективности решений и предопределения нагрузки светильников на начальном этапе проектирования.
• Таблицы плотности мощности следует использовать в пределах тех данных, для которых они были разработаны.
• Параметры, которые необходимо учитывать, включают:
• 1. тип светильника LIDC,
• 2. номинальная освещенность,

3. коэффициент безопасности. Если учтенный коэффициент безопасности отличается от приведенного в таблице, допускается пропорциональное преобразование удельной мощности,

4. коэффициент отражения комнатной перегородки. Для светлых или темных поверхностей удельная мощность может быть уменьшена или увеличена на 10 % соответственно,

1. 5. высота расчета
2. 6. площадь помещения
3. 7. z-фактор
4. 8. напряжение лампы накаливания,
5. (Табличные значения удельной мощности для LHV соответствуют 220 В; при 127 В значение удельной мощности, взятое из таблиц, следует умножить на 0,86).

9. эффективность светильников. Приведенные в таблицах мощности относятся к договорному КПД = 100%; расчетное значение W для освещенности 100 лк от фактически используемых светильников получается путем деления табличного значения W100% на коэффициент полезного действия, выраженный в долях единицы светильника.

10. Коэффициент использования.

Обратите внимание на прямую зависимость между E и W для люминесцентных ламп. Значения W, приведенные в таблицах для E=100 lx, изменяются пропорционально рассчитанному Un.

Таблицы П3.33¸41 рассчитаны для светильников прямого света при отношении расстояния 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 и в полном соответствии с данными, для которых эти таблицы составлены.

• Процедура расчета удельной мощности для ламп накаливания и ламп CRL следующая:
• 1) Определите h, тип и количество светильников N в помещении;
• 2) Используя таблицы, считайте номинальную освещенность для типа помещения En;
• 3) Используя соответствующую таблицу, найдите удельную мощность W;
• 4) Определите мощность лампы по формуле:
• Rl = WS/N (3,5)
• и выберите ближайшую стандартную лампу.
• Если расчетная мощность лампы превышает мощность принятых светильников, необходимое количество светильников определяется путем принятия мощности лампы, приемлемой для данного светильника.
• Для люминесцентных ламп применяется та же процедура расчета освещенности помещения с учетом количества рядов светильников N и спектрального типа лампы; по соответствующей таблице определяется удельная мощность W для данной мощности или нескольких мощностей, которые могут быть использованы; для тех же ламп также определяется количество светильников на ряд:
• N=WS/Rl (3.6)
• а затем определить расположение рядов, как описано выше.

ПримерВ здании площадью S = x = 16 x 10 = 160 м2 с dp = 0,5; ds = 0,3; gr = 0,1 при расчетной высоте h = 3,2 м предлагается установить котел LSPO2-2 X 40-10 (KSS тип D-3, КПД = 60%) типа LL LB. Определите количество светильников, необходимых для получения освещенности E=300 лк с коэффициентом безопасности Kz=1,8 и коэффициентом неравномерности z=1,1.

Согласно таблице P3.39 W100% = 2,9 Вт/м2. Но так как в таблице E=100 lx; Kz=1,5 и КПД=100%, то пропорциональное преобразование определяет значение:

1. Количество светильников:
2. N=WS/Rl=(17.4×160)/80″35 units.
3. Это даст три ряда по 12 светильников в каждом ряду.
4. Задание 3
5. Определите стандартную освещенность, коэффициент безопасности, количество, тип и мощность используемых источников света, мощность установленной системы освещения.

Исходные данные для решения задачи взяты из таблицы 3.1:

a) методом соотношения светового потока;

b) по методу удельной мощности.

Таблица 3.1: Исходные данные для задачи 3.

Вариант	Тип помещения	Длина и ширина помещения, м	Расчетная высота подвеса светильников, м	Тип и количество светильников, ряды
Трансформаторный отсек	12х8	4,5	LSP13-2×65, 2 ряда
Отсек главного распределительного щита	15х8	4,0	LLO05-2×40, 3 ряда
Операторская комната	8х6	3,5	LPO33-2×58, 2 ряда
Комната управления	10х6	3,5	LLO05-2×40, 2 ряда
Комната управления	16х10	4,5	LRS13-2×65, 3 ряда
Электрическое машинное отделение с периодическим использованием	20х12	5,0	NSP17-1000, 15 единиц
Насосная станция	18х10	4,0	NSP17-500, 15 шт.
Коридор	8х3	2,8	LPO33-1×36, 1 ряд
Устройство для ремонта трансформаторов	20х10	4,5	RSP13-400-002, 10 шт.
Распределительный щит	4х2	3,0	LSPO2-2×40, 1 ряд
Зона ковки	12х6	4,0	LRS18-2×58, 2 ряда
Продолжение таблицы 3.1.
Мастерская по ремонту оборудования и аппаратуры	8х6	3,5	LSPO2 2×65, 3 ряда
Монтажная и крепежная зона	16х10	4,0	RSP13-700-002, 8 шт.
Сварочная секция	16х8	4,0	GSP15-400, 10 штук
Трубопроводное помещение	15х7	3,5	NSP11-200, 10 единиц
Механик-механическая мастерская	12х8	4,0	GSP15-400, 8 шт.
Склад лакокрасочных материалов	6х4	2,8	VZG200AM, 6 единиц
Помещение для погрузочного устройства	8х6	2,8	HCHT4L1x65, 2 ряда
Отделение ремонта и обслуживания транспортных средств	10х4	3,5	NSP11-500, 6 единиц
Подготовительная комната	5х3	3,0	LSPO2-2×65, 1 ряд
Место для установки	12х6	4,0	RSP18-700-002, 6 шт.
Секция пропитки и сушки	10х6	4,0	LSP18-2×65, 3 ряда
Хлораторная установка	8х4	3,5	VZG200AM, 6 единиц
Место монтажа	12х8	4,0	RSP08-250G, 8 шт.
Испытательная станция	8х6	3,5	2x2x2x65, 2 ряда
Коммутатор	4х2	3,0	LSPO2 2×40, 1 ряд

2) Коэффициент полезного действия светильника;

Световая отдача светодиодных уличных светильников

Да, темпы развития светодиодных технологий, которые часто ласково характеризуют таким параметром, как увеличение световой отдачи, впечатляют. Среднее увеличение этого параметра для коммерчески доступных светодиодов за последние пять лет составило около 13 … 15 лм/Вт в год. Однако на сегодняшний день световая эффективность светодиодов, используемых в массовом уличном освещении, пока не превышает светоотдачу натриевых ламп высокого давления, которые являются наиболее распространенным источником света в уличном освещении. Какова же энергоэффективность светодиодных светильников?

Энергоэффективность светильника

Чтобы оценить энергоэффективность светильника, необходимо проанализировать четыре параметра:

1) световой поток источника света;

2) Эффективность светильника;

3) электрическая эффективность светильника (потери в источнике питания, редукторе);

4) коэффициент использования светового потока.

Световая отдача светодиодов не превышает это значение для традиционных источников света в уличных светильниках, поэтому для экономии энергии необходимо, чтобы значения других параметров были выше, чем для существующих светильников.

Одним словом, КПД светодиодного источника питания и оборудования газоразрядной лампы примерно одинаковы и равны 80-85% для большинства образцов.

Эффективность самого светильника (отношение светового потока светильника к световому потоку источников света) зависит от материалов отражателей, рассеивателей и линз. Существующие газоразрядные и светодиодные светильники используют один и тот же тип материалов, поэтому увеличение эффективности более чем на 10-20% практически нереально. Следует отметить, что эффективность светильника уличного освещения с натриевой лампой высокого давления достаточно высока для большинства образцов. Например, светильники ЖКУ28-150-001, ЖКУ21-150-003, ЖКУ15-150-101Б и др. от Galad имеют коэффициент полезного действия более 74%. Увеличив этот параметр на 20%, получаем 89%, что сравнимо с коэффициентом пропускания защитного стекла и рассеивателей из полиметилметакрилата, поликарбоната, стекла [1]. В этом случае мы получаем светильник, светораспределение которого формируется системой самих светодиодов без дополнительных отражателей, линз, защитных угловых ограждающих конструкций, что в случае уличного светильника крайне проблематично.

Экономия энергии в 20%, которая в лучшем случае является результатом трех рассмотренных выше параметров, не оправдает затрат на установку светодиодных светильников. Именно здесь на помощь продавцам светодиодных светильников приходит последний параметр: соотношение светового потока. Он показывает долю светового потока светильника, которая преобразуется в освещенность (плотность светового потока) расчетной зоны и характеризует эффективность распределения света (кривая силы света) светильника. Для идеальной кривой силы света (LIDC) он равен единице, т.е. 100% светового потока светильника преобразуется в освещенность расчетной поверхности.

Кривые идеальной и фактической силы света для светильников

Сила света – это пространственная плотность светового потока точечного источника, т.е. осветительное устройство (источник света), геометрические размеры которого значительно меньше расстояния до освещаемой поверхности [2, 3]. Распределение силы света источника в пространстве (называемое фотометрическим телом) представлено трехмерной моделью, а ее сечение через продольную плоскость, на которой расположен сам источник, принято называть LIDC для этой плоскости сечения.

Обычно предполагается, что LIDC представлена в полярной системе координат, а характерные плоскости сечения определяются азимутальными углами. Предполагается ориентация неосесимметричного светильника
так, что главная поперечная плоскость совпадает с плоскостями C0-C180, проходящими через азимутальные углы 0 и 180, а главная продольная плоскость совпадает с плоскостями C90-C270. В то же время узел крепления светильника к кронштейну (в случае консольных светильников) находится в плоскости C270.

При идеальном LIDC в соответствии с критерием использования светового потока светильника освещаемая поверхность должна иметь абсолютно равномерную освещенность, причем освещенность снижается до нуля по краям этой поверхности. Например, для случая плоской платформы с параллельным ей отверстием светильника в центре можно записать систему аналитических выражений для идеального LIDC

где: F_л – световой поток лампы, единица измерения люмен (лм), характеристика лампы, указанная на заводской табличке;

Расчет яркости

При проектировании освещения основными расчетами являются расчеты освещенности. В настоящее время существует множество компьютерных программ, таких как DIALux, которые позволяют автоматизировать процесс расчета. Для программного обеспечения DIALux почти все производители светильников создают базу данных своих светильников, что позволяет выполнять все светотехнические расчеты для применения конкретного светильника, тем самым повышая точность и надежность расчетов. Но возможность выполнять все расчеты вручную все равно должна быть у каждого, кто так или иначе связан с освещением.

Автоматизация расчетов не означает, что после установки и включения светильников освещенность в помещении будет точно соответствовать расчетной. Как правильно выполнить нормирование и измерение освещенности после установки системы освещения, подробно описано в статье “Нормирование освещенности при расчете”. Все расчеты освещенности являются очень приблизительными. Это особенно актуально для помещений площадью менее 50 м 2 . На результаты очень сильно влияет отражательная способность стен и потолка. Просто покрасив светлые стены в более темные цвета, можно снизить освещенность в 2 – 2,5 раза, если площадь помещения составляет 20 – 30 м2 , и в 1,5 раза, если площадь превышает 100 м2 . А если учесть, что все расчеты производятся до начала строительства или реконструкции здания, то точные значения коэффициентов отражения не всегда известны. Поэтому так важно иметь возможность частичного включения светильников или их плавной регулировки. Если используются светильники с лампами накаливания, при необходимости можно использовать другие мощности.

Нормы освещения зависят от типа освещаемого помещения. Необходимые уровни освещенности помещений приведены в СП 52.13330.2011 “Естественное и искусственное освещение (актуализированная редакция СНиП 23-05-95*)”, в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 и в Инженерно-строительных нормах и правилах СП 31-110-2003.

Например, освещенность офисов и классов в учебных заведениях должна составлять 400-500 лк, торговых залов – 300-400 лк, жилых комнат и кухонь – 150 лк, коридоров и лифтов – 75 лк.

Следует учитывать, что при использовании ламп накаливания ощущение комфортности освещения возникает при освещенности около 75 лк, а при использовании люминесцентных ламп освещенность превышает 150 лк. Ранее освещенность нормировалась отдельно для ламп накаливания и люминесцентных ламп, например, в СНиП II-B.6 (1955-1971). Сегодня стандарты освещенности ориентированы на люминесцентные лампы

Яркость определяется как отношение светового потока, падающего на освещенную поверхность, к площади этой поверхности. Если бы суммарный световой поток всех источников света достигал освещаемой поверхности без помех, то расчет освещенности сводился бы к простой операции деления суммы световых потоков всех источников света на площадь освещаемой поверхности. Однако часть светового потока теряется в компонентах светильника, а часть поглощается стенами и потолками. Также необходимо учитывать неравномерность освещенности в разных точках освещаемой поверхности. По этой причине был введен коэффициент использования светильника (U), который показывает, какая часть общего светового потока источников света достигает освещаемой поверхности. Конечно, в помещении с небольшой площадью и очень высоким потолком очень большая часть светового потока достигает стен. Если стены имеют низкий коэффициент отражения (очень темная краска или темные обои), световой поток не будет отражаться от стен и будет в значительной степени поглощаться ими, что приведет к снижению коэффициента использования. Стены светлого цвета отражают свет и увеличивают освещенность. При большой площади пола доля света, проходящего через стены, мала, и эффект отражения от стен снижается. В помещениях с большим отношением длины к ширине (длинные коридоры) эффективность светильников ниже, чем в квадратных помещениях того же размера, поскольку в коридорах увеличивается площадь освещенных стен. Поэтому эффективность светильника зависит от отражающей способности потолка ρ_п, стена ρ_спол ρ_пол и геометрические размеры освещенной комнаты.

Средняя освещенность помещения E_cp может быть выражено соотношением:

где: F_л – световой поток лампы, единица измерения люмен (лм), которая указана на этикетке лампы

n – количество ламп в светильнике, единиц

N – количество светильников в освещаемом помещении, шт;

S – площадь поверхности освещаемого помещения, м 2 ;

U – коэффициент использования;

k – коэффициент безопасности, принимаемый равным 1,4 для сухих и чистых помещений и 1,7 для пыльных и влажных помещений.

Для определения коэффициента использования U необходимо знать коэффициенты отражения от потолка, стен и пола и так называемый индекс помещения φ, который определяется выражением

где a,b – длина и ширина помещения;

H_р – это высота, на которой светильники установлены над плоскостью конструкции. Для плоскости строительства (h₂) обычно равна высоте письменного стола (0,8 м). Если, например, монтажная высота светильника над уровнем пола (h₁ составляет 3 метра, тогда H_р= h₁ – h₂= 3 – 0,8=2,4 м.

Можно принять значения отражающей способности: 70 – 80% для белых поверхностей, 50 – 60% для светлых поверхностей. Серые поверхности имеют отражательную способность 20 – 30%, в то время как темные поверхности, такие как стена, оштукатуренная цементным раствором, только 10%, а черные поверхности – 0%.

Расчет коэффициента освещенности предполагает решение системы линейных алгебраических уравнений, установленных для всех отражающих поверхностей. Решения этих уравнений позволяют определить значения световых потоков, определенных на всех поверхностях. Обычно эти расчеты выполняются при проектировании светильника для различных отражений и индексов помещения. Производители светильников приводят эти значения в виде таблиц или графиков в своих каталогах продукции. Например, большое количество таких таблиц для различных светильников можно найти в каталоге “Световые технологии” (http://www.ltcompany.com).

Рассмотрим три наиболее часто используемые системы освещения с люминесцентными лампами.

1). Светильники с отражателями и защитной решеткой из анодированного алюминия. Оптическая схема светильника показана на рис. 1. Световой поток нижней полусферы ламп направляется непосредственно на освещаемую поверхность, а для направления светового потока верхней полусферы ламп используется отражатель. Это наиболее распространенная конструкция светильников для офисов, встраиваемых в подвесные потолки.

Оптическая схема светильника с отражателем

Рис.1 Оптическая схема светильника с отражателем

Зависимость между эффективностью отражателя и индексом светильника при различных коэффициентах отражения показана на рис.2.

Коэффициенты эффективности светильника с отражателем

Рис. 2 Коэффициенты эффективности светильника с отражателем

2). Светильники с отражателями, в которых световой поток как от нижней, так и от верхней полусферы лампы достигает освещаемой поверхности после отражения от отражателей светильника. Оптическая схема светильника показана на рисунке 3. Этот светильник также подходит для подвесных потолков. Они характеризуются низкими значениями коэффициентов использования из-за потерь светового потока в элементах конструкции светильника, но по бликам они значительно превосходят другие типы светильников.

Оптическая схема светильника с отраженным светом

Рис. 3 Оптическая схема светильника отраженного света

Графики коэффициентов эффективности светильников для этих светильников показаны на рисунке 4.

Коэффициенты эффективности светильника для бифокального светильника

Рис. 4 Коэффициенты эффективности светильника для промежуточного светильника

3). Прямые и непрямые светильники, в которых световой поток нижней полусферы лампы направлен на освещаемую поверхность, а верхней полусферы – на потолок. В этих светильниках можно достичь соотношения светового потока, близкого к 1, при высокой отражательной способности потолка. Оптическая схема светильника показана на рисунке 5. Светильник относится к классу подвесных светильников.

Оптическая схема светильника для прямого и непрямого света

Рисунок 5: Оптическая схема светильника для прямого и непрямого света

Диаграммы коэффициентов использования показаны на рисунке 6.

Коэффициенты использования светильников для прямого и отраженного света

Рис. 6 Коэффициенты использования лампы для прямого и отраженного света

Чаще всего задача состоит в том, чтобы найти количество светильников N, обеспечивающих требуемую освещенность. Для этого представим выражение (1) в виде:

В выражении (3) используется средняя освещенность, но минимальная освещенность E_н в помещении используется в выражении (3), поэтому коэффициент z=E_ср./E_minкоторый можно принять равным 1,1 для более 4 светильников в помещениях с отношением длины к ширине менее 3; 1,2 для 2-4 светильников и 1,4 для одного светильника в помещении или в помещениях с большим отношением длины к ширине (длинные коридоры).

При проектировании освещения всегда контролируйте общую мощность используемых источников света и удельную мощность, измеряемую как сумма мощности всех ламп, деленная на площадь освещаемого помещения:

Для помещений одного типа освещенность иногда рассчитывается на основе удельной мощности, хотя точность таких расчетов обычно невысока.

При использовании светильников с пускорегулирующими аппаратами мощность, потребляемая светильниками из сети, всегда будет больше, чем полная мощность лампы из-за потерь в пускорегулирующих аппаратах.

Для расчетов удобно использовать электронные таблицы Excel. Для расчетов следует использовать формулы 2, 4 и 5. Использование электронных таблиц позволяет быстро произвести расчеты с различными светильниками.

В приложенном файле “Примеры расчетов освещенности” показаны результаты расчета светильников с четырьмя лампами мощностью 18 Вт, длиной 600 мм, диаметром 26 мм, колпачком G13 и световым потоком 1350 лм. Расчеты были произведены для помещений площадью 24 м2 , 40 м2 , 80 м2 , 150 м2 и 300 м2 . Рассматривались помещения со светлыми поверхностями (значения отражательной способности потолка, стен и пола 80, 50 и 30 %) и темными поверхностями (значения отражательной способности потолка, стен и пола 30, 30 и 10 %). Результаты показаны на рисунках 7, 8 и 9. Вы можете скачать этот файл и использовать его для своих расчетов, введя свои данные в соответствующие поля. Чтобы не “испортить” файл, рекомендуется хранить его в отдельной папке и копировать в другую папку для выполнения расчетов.

Результаты расчета освещенности – светильники с отражателем

Рис. 7 Результаты расчета освещенности – светильники с отражателем

Рис. 8 Результаты расчета освещенности – светильники непрямого света

Рис. 9 Результаты расчета освещенности – светильники с прямым и отраженным светом

Как показывают результаты этих расчетов, светильники прямого и непрямого света являются столь же энергоэффективными, как и светильники с отражателем, только в помещениях с освещенной площадью не менее 50-80 м 2 . Хотя они часто используются в небольших офисах благодаря своей оригинальной конструкции.

Светильники с отражателем чаще всего используются для освещения помещений с номинальной освещенностью 300 люкс или менее.

При проектировании освещения иногда необходимо учитывать мебель, установленную в комнатах, так как она может влиять на отражение света через стены и в целом снижать освещенность помещения.

В больших помещениях светильники следует располагать как можно более равномерно вдоль потолка, если нет необходимости совмещать их с проходами и оборудованием. Места установки светильников выбираются индивидуально.

Коэффициент неравномерности Z зависит от симметрии расположения светильников, например, от соотношения L / h (расстояние между светильниками / высота подвеса).

Пример расчета

Предположим, у нас есть комната размером 10 на 20 м с высотой потолка 4,2 м, расчетной высотой пола hP = 0,8 м и небольшим количеством пыли. Стены серые, ближе к более темному оттенку, поэтому pC = 30%, потолок бетонный, тоже серый, но светлее стен, поэтому pP = 50%, дизайнерская столешница темная – pP = 10%. На плане указано, что освещение планируется с помощью светильников Astra с лампами накаливания, должна быть создана сила света 50 люкс. Светильники будут подвешены на высоте 0,5 м от потолка k запас в малопыльном помещении для ламп накаливания 1,3

Pr = 4,2 – 0,8 – 0,5 = 2,9 м.

Светильник Astra имеет косинусоидальное распределение света. Распределение света влияет на количество светильников в соответствии с таблицей

Определение количества светильников

Оптимальное относительное расстояние между блоками в этом случае составляет 1,6

Таким образом, L = 2,9 * 1,6 = 4,64 м.

Чтобы рассчитать количество рядов светильников, разделите ширину помещения на расстояние L:

Na = 10 / 4,64 = 2,15, округлите до ближайшего числа – 2 ряда.

Количество светильников в одном ряду – длина помещения, деленная на L:

Nb = 20 / 4,64 = 4,31, округлите до ближайшего целого числа – 4 лампы в 2 рядах.

Всего 8 ламп, для их размещения нам необходимо:

(10-4,6) / 2 = 2,7 метра – расстояние от длинной стены до лампы.

Поскольку у нас есть 4 лампы, расположенные в ряд на расстоянии 4,6 метра:

(20-18,4) / 2 = 0,8 – расстояние от короткой стены до лампы.

I = (10 * 20) / 2,9 * (10 + 20) = 2,29

Выбираем значение светового потока из таблицы, при нашем коэффициенте отражения он равен 0,6

F = 50 * 1,3 * 1,15 * 200/8 * 0,6 = 3115 Лм – вы должны получить от лампы.

Читайте далее:

• 5 причин, почему лампочки часто перегорают в вашей квартире и что делать?.
• Освещение. Что такое освещение?.
• Какие светильники рекомендуется использовать для аварийного освещения – отличия от рабочего освещения и аварийных знаков.
• Какие светильники рекомендуется использовать для аварийного освещения – отличия от рабочего освещения и аварийных знаков.
• Самостоятельный расчет освещенности: формулы и примеры.
• Зачем нужен отражатель в светодиодной лампе – полезная информация по электронике.
• Измерение освещенности: рабочее место без прибора, яркость света.