9.9. Расчет прожекторного освещения

Расчет прожекторного освещения обычно производят для определения типа прожектора, необходимого количества, высоты, места и угла наклона оптической оси в вертикальной и горизонтальной плоскостях, обеспечивающих заданную нормами освещенность мест производства работ. В соответствии с ГОСТ 12.1.046—85 для освещения строительных площадок и участков рекомендуется применять типы прожекторов, приведенные в табл. 9.2. Основными характеристиками прожекторов являются: максимальная (осевая) сила света I₀ (рис. 9.8), углы рассеяния в вертикальной 2β_в и горизонтальной 2β_г плоскостях. Для точки а₀сила света составляет 0,1 ее максимального значения.

Расчет прожекторного освещения сводят к определению освещенности в ряде точек, намеченных в местах возможной минимальной освещенности. Если в этих точках освещенность окажется меньше нормативной, то изменяют наклон прожекторов, их число или мощность.

Таблица 9.2. Типы прожекторов, рекомендуемых

Для освещения строительных площадок

Прожектор	Лампа	Максимальная сила света, ккд	Максимальная допустимая высота установки прожекторов, м, при нормируемой освещенности 2 лк								Угол рассеяния
			0,1	1	2	3	5	10	30	50	2βг	2βс
ПСМ-5-1	Г222-1000	120	35	28	22	20	17	13	7	6	21	21
	ДРЛ-700	52	23	19	14	13	11	8	5	4	74	90
ПСМ-40-1	Г220-50	70	25	21	17	15	13	10	5	4	19	19
ПСМ-30-1	Г220-200	33	18	15	11	10	9	7	4	3	16	16
ПЗР-400	ДРЛ-400	19	14	11	8	8	7	5	3	3	60	60
ПЗР-250	ДРЛ-250	11	10	8	6	6	5	4	3	3	60	60
ПЗС-45	Г220-1000	130	35	29	22	20	18	13	7	6	26	24
	ДРЛ-700	30	17	14	11	10	8	6	4	3	100	100
ПЗС-35	Г220-500	50	22	18	14	13	11	8	5	4	21	19
ПКН- 1500-1	КГ220-1500	90	30	25	20	17	15	11	6	5	20	17
ПКН- 1000-1	КГ220- 1000-5	52	23	19	14	13	11	8	5	4	—	—
ИСУ 01х	КГ220-5000-1	71	26	22	17	15	13	10	6	5	104	70
2000/К-63-В1/
ОУКсН -20000	ДКД-20000	650	—	65	50	45	40	30	25	25	95	10
СКоН- 10000	ДКсТ- 10000	165	40	33	25	23	20	15	15	15	137	24

Рис. 9.8. Схема для расчета освещенности, создаваемой прожектором

Сущность расчета состоит в следующем: пусть в точке расположен прожектор, оптическая ось которого составляет угол θ с горизонтом. Направление силы света Iβ_вβ_г к расчетной точке a_і определяется углами β_в и β_г. Согласно рис. 9.8 значения этих углов могут быть определены из уравнений:

β_в = [arctg (y_i/h_п) ‑ arctg(OO_п/h_п)];

β_г = arctg(x_і·сosα/h_п) = arctg(x_і·sinα/у_i).

По найденным углам β_в и β_г и кривым равных значений силы света определяют силу света по направлению к расчетной точке а_і и затем освещенность:

(9.6)

где α — угол между проекцией силы света на плоскость и нормалью к освещаемой поверхности.

В практике проектирования прожекторного освещения для упрощения расчетов нашли широкое применение приближенный метод по мощности прожекторной установки и метод кривых равных значений относительной освещенности.

Метод расчета по мощности прожекторной установки рекомендован ГОСТ 12.1.046—85. В качестве исходных данных принимают размеры строительной площадки и нормируемую ее освещенность. Ориентировочное число прожекторов равно

(9.7)

где m— коэффициент, учитывающий световую отдачу источника света; КПД прожекторов и коэффициент использования светового потока принимают по табл. 9.3; Е_н — нормируемая освещенность горизонтальной поверхности, лк; k— коэффициент запаса; А — освещаемая площадь, м²; Р_л – мощность лампы, Вт.

Таблица 9.3. Ориентировочные значения коэффициента m

Источник	Тип прожектора	Ширина освещаемой площади, м	Значения m при расчетной освещенности, лк
			0,5...1.5	2...30
лн	ПЗС, ПСМ	75.. .150	0,90	0,30
		175...300	0,50	0,25
ГЛН	ПКН, ИСУ	75...125	0,50	0,25
ДРЛ	ПЗС, ПСМ	75...250	0,25	0,13
		275...350	0,30	0,15
ДРИ	ПЗС, ПСИ	75...150	0,30	0,10
		175...350	0,16	0,06
дКсТ-	ОУКсН	150...175	0,75	0,50
20000	(Н = 30 м)	200...350	0,50	0,40

Минимальная высота установки прожекторов над освещаемой поверхностью

h_n = (9.8)

где I_тах ‑ максимальная сила света. Высоту установки прожекторов можно также определить по табл. 9.2.

Пример 3. Спроектировать общее равномерное освещение для строительной площадки, имеющей размеры 300X200 м.

Решение. В соответствии с ГОСТ 12.1.046—85 E_н = 2 лк, k = 1,7.

По табл. 9.2 выбираем прожектор ПЗС-45 с лампой ДРЛ-700, I_тах = 30000 кд, β_в = 2 β_г =100°.

Тогда = 0,13·1,7·2·60000/700 = 38,1. Принимаем N = 38 шт.

Минимальная высота установки прожекторов равна

h_min = м.

При определении мест установки прожекторных мачт можно воспользоваться рекомендациями ГОСТ 12.1.046—85. Число прожекторов на одной мачте принимается 10 по длине и 9 по ширине, высота установки —30 м. Угол наклона θ = 15°, коэффициент неравномерности z = E_min/E_cp = 0,4. Каждую прожекторную мачту устанавливаем посередине сторон площадки.

Метод кривых равных значений относительной освещенности. При проектировании прожекторного освещения более точные результаты можно получить по зависимостям (9.5) и (9.6). Однако представляет известные сложности нахождение силы света . Для упрощения задачи были разработаны кривые, представляющие собой линии равной относительной освещенности, построенные на плоскости, перпендикулярной оптической оси прожектора и удаленной от его светового центра на расстоянии 1 м. Они строятся в прямоугольной системе координат Х и У (рис. 9.9). В этом случае для определения освещенности точки на расчетной плоскости с координатами X, Y используют зависимости:

(9.9)

(9.10)

Рис. 9.9. Изолюксы на условной плоскости

(килолюксы). Прожектор ПЗС-45 с лампой Г220-1000

где θ ‑ угол наклона оптической оси прожектора от горизонта; ρh_п ‑ расстояние от прожектора до условной плоскости, проходящей через расчетную точку А, перпендикулярно оси прожектора; Е_г и Е_в ‑ соответственно освещенности в горизонтальной и вертикальных плоскостях; ε— относительная освещенность, найденная по кривым равных значений относительной освещенности для заданных координат ξ и η.

Пример 4. Определить координаты точки Х₀, Y₀, горизонтальная освещенность которой, создаваемая прожектором ПЗС-35 с лампой Г220-500, установленных на инвентарной стойке на высоте h = 8 м, E = 10 лк.

Решение. Определяем оптимальный угол наклона прожектора к горизонтальной плоскости по формуле

где 2β_г = 21°, 2β_в = 19° и Ф_л = 8300 лм.

При h_п = 8 м и θ = 16° оптическая ось прожектора пересекает горизонтальную плоскость на расстоянии X = 8/tgl6° = 28 м от стойки. Принимаем это расстояние за координату Х₀.

Применяя формулы (9.9) и (9.10), определяем вторую координату.

β = sin 16° + 28/8 · cos 16° = 3,64;

ξ = (cos 16° — 28/8 · sin 16°) 3,64 = 0,0011;

ε = E_н ρ³ = 10 · 3 · 64³ · 8² = 10 848 лк.

По известным ξ = 0,0011 и ε = 30,8 клк на графике рис, 9.9 находим η = 0,14, тогда координата У₀ = ηρh_п = 0,14·3,64·8 = 4,1 м. Очевидно, найденные координаты точки находятся на малой оси эллиптического светового пятна с изолюксой Е_г = 10 лк.

Задачу расчета потребного количества прожекторов и определения мест их установки на строительной площадке принято решать методом компоновки изолюкс или построения веера прожекторов.

1. Какими светотехническими параметра ми измеряется свет?

2. Какие требования предъявляют к производственному освещению?

3. Как нормируют естественное освещение?

4. Как. нормируют искусственное освещение?

5. Назовите типы и виды производственного освещения, применяемые в строительстве?

6. Чем отличается прожекторное освещение от освещения светильниками?

7. Какие виды источников света применяют в строительстве? Основные характеристики источников света.

8. Какими параметрами характеризуют светильники?

9. В чем сущность расчета производственного освещения по коэффициенту использования?

10. Методика расчета производственного искусственного освещения точечным методом.

11. Приближенный метод расчета прожекторного освещения.

12. В чем сущность методики расчета прожекторного освещения методом компоновки изолюкс?