3.2. Расчет наружного освещения
Наружное освещение обеспечивает освещение проезжей части улиц, дорог, транспортных развязок, пешеходных переходов и т.п. Основной задачей наружного освещения является обеспечение безопасности движения транспорта и пешеходов в темное время суток. Статистика разных стран показывает, что хорошее наружное освещение сокращает количество дорожно-транспортных происшествий в темное время суток в среднем на 30 %.
Нормы наружного освещения установлены СНиП 23-05-95, которые нормируют среднюю яркость и среднюю горизонтальную освещенность покрытия. Кроме освещенности, яркость дорожного покрытия зависит от типа покрытия (бетон, асфальт, гравий) и его состояния (сухое, мокрое, покрытое снегом и т.п.), а также от углов падения света. И только в простейших случаях (грунт, щебенка, гравий), когда характер отражения света от покрытий близок к диффузионному, яркость прямо связана только с освещенностью.
Для обеспечения требований СНиП к яркости и освещенности покрытий, а также для максимального увеличения расстояния между светильниками и сокращения их количества в наружном освещении используются светильники с широкими (типа Ш), и реже с полуширокими (типа Л) кривыми силы света (КСС).
В СНиП регламентируется высота установки светильников в зависимости от типа КСС и светового потока источника света в светильнике (табл. 3.10).
Чаще всего для наружного освещения используются светильники, устанавливаемые на опорах с помощью достаточно длинных кронштейнов (консолей) длиной 1-2,5 м. Кронштейны (консоли) обеспечивают наклон продольной оси светильника относительно горизонтальной плоскости, что позволяет увеличить долю светового потока, падающую на проезжую часть, и уменьшить долу, падающую на тротуары.
Таблица 3.10
Нормирование высоты установки светильников
Светораспределение светильников |
Наибольший световой поток ламп в светильниках, установленных на одной опоре, лм |
Наименьшая высота установки светильников, м |
|
при лампах накаливания |
при разрядных лампах |
||
Полуширокое |
Менее 6000 |
6,5 |
7 |
|
От 6000 до 10000 |
7 |
7,5 |
|
Св. 10000 « 20000 |
7,5 |
8 |
|
« 20000 « 30000 |
— |
9 |
|
« 30000 « 40000 |
— |
10 |
|
« 40000 |
— |
11,5 |
Широкое |
Менее 6000 |
7 |
7,5 |
|
От 6000 до 10000 |
8 |
8,5 |
|
Св. 10000 « 20000 |
9 |
9,5 |
|
« 20000 « 30000 |
— |
10,5 |
|
« 30000 « 40000 |
— |
11,5 |
|
« 40000 |
— |
13 |
В качестве источников света для наружного освещения СНиП рекомендуют газоразрядные лампы, преимущественно – натриевые лампы высокого давления ДНаТ.
Расчет наружного освещения светильниками может быть произведен: методом коэффициента использования или точечным методом. Выбор метода расчета наружной осветительной установки зависит от того, какая освещенность нормируется: средняя или минимальная.
В зависимости от того, какая средняя величина устанавливается нормами: яркость дорожного покрытия Lcp или освещенность Еср – используются те или иные формулы расчета методом коэффициента использования.
В общем случае, когда расчетная точка освещается одновременно светильниками, расположенными в несколько рядов, причем на каждой опоре может быть расположено несколько светильников, расчет средней освещености и яркости производится по формулам
;
(3.14)
.
(3.15)
В формулах (3.14) и (3.15) приняты следующие обозначения:
D – шаг светильников (расстояние между проекциями места установки светильников на горизонтальную плоскость), м;
b – ширина освещаемой площади, м;
Кз – коэффициент запаса (с лампами накаливания Кз =1,3, с разрядными лампами Кз =1,5);
Еi, Li – коэффициенты использования светового потока по освещенности и по яркости для i-го ряда светильников;
Флi, – световой поток светильника i-го ряда, лм;
Ni – число светильников на одной опоре, относящихся к i-му ряду;
М – число рядов светильников вдоль освещаемой полосы.
Три варианта расположения светильников наружного освещения показаны на рис. 3.12.
а) б) в)
Рис. 3.12. Расположение светильников относительно освещаемой поверхности
(к определению коэффициента использования )
Коэффициент использования зависит от расположения светильников над освещаемой полосой (рис. 3.12) и определяется из табл. 3.11 и 3.12 по значению отношения b/h.
Когда светильники размещены над освещаемой полосой (рис. 3.12,а,б), коэффициенты использования, определенные для b1/h и b2/h, суммируются =1+2 . При расположении светильников вне освещаемой полосы (рис. 3.12,в) коэффициенты использования вычитаются =1–2.
Для несимметричных светильников в табл. 3.11 и 3.12 приведены коэффициенты использования основного потока в направлении β=0 и потока, направленного в противоположную сторону (β=180°).
Если заданы условия установки светильников (тип опор, способ и высота подвеса), расчет освещенности сводится к определению шага светильников и выбору их числа.
Таблица 3.11
Коэффициенты использования при расчетах по средней яркости
Тип светильника |
Угол , град |
Угол , град |
Коэффициенты использования при отношении ширины расчетной полосы к высоте установки светильника b/h |
|||||
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
|||
РКУ-125 гладкое |
+15 |
0 |
0,041 |
0,063 |
0,075 |
0,082 |
0,086 |
0,068 |
-15 |
180 |
0,036 |
0,053 |
0,057 |
0,059 |
0,059 |
0,059 |
|
РКУ-250 гладкое
|
+15 |
0 |
0,046 |
0,07 |
0,078 |
0,083 |
0,087 |
0,089 |
-15 |
180 |
0,033 |
0,043 |
0,047 |
0,047 |
0,047 |
0,047 |
|
+30 |
0 |
0,041 |
0,07 |
0,081 |
027 |
0,095 |
0,099 |
|
-30 |
180 |
0,022 |
0,027 |
0,027 |
0,248 |
0,028 |
0,028 |
|
РКУ-250 шерехо-ватое |
+15 |
0 |
0,044 |
0,07 |
0,073 |
0,077 |
0,081 |
0,082 |
-15 |
180 |
0,032 |
0,048 |
0,043 |
0,044 |
0,045 |
0,045 |
|
+30 |
0 |
0,039 |
0,07 |
0,076 |
0,082 |
0,089 |
0,091 |
|
-30 |
180 |
0,021 |
0,032 |
0,026 |
0,026 |
0,027 |
0,027 |
|
РКУ-400 гладкое |
+15 |
0 |
0,045 |
0,07 |
0,079 |
0,085 |
0,091 |
0,093 |
-15 |
180 |
0,035 |
0,048 |
0,05 |
0,051 |
0,051 |
0,051 |
|
+30 |
0 |
0,041 |
0,07 |
0,082 |
0,09 |
0,098 |
0,102 |
|
-30 |
180 |
0,026 |
0,032 |
0,031 |
0,031 |
0,031 |
0,031 |
|
РКУ-400 шерехо-ватое |
+15 |
0 |
0,04 |
0,061 |
0,069 |
0,075 |
0,08 |
0,082 |
-15 |
180 |
0,032 |
0,044 |
0,047 |
0,047 |
0,048 |
0,048 |
|
+30 |
0 |
0,037 |
0,06 |
0,071 |
0,078 |
0,085 |
0,088 |
|
-30 |
180 |
0,025 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
|
ЖКУ-250 гладкое |
+15 |
0 |
0,055 |
0,086 |
0,095 |
0,1 |
0,105 |
0,106 |
-15 |
180 |
0,041 |
0,045 |
0,057 |
0,058 |
0,058 |
0,059 |
|
+30 |
0 |
0,049 |
0,085 |
0,099 |
0,107 |
0,114 |
0,117 |
|
-30 |
180 |
0,028 |
0,035 |
0,036 |
0,036 |
0,036 |
0,036 |
|
ЖКУ-250 шерехо-ватое |
+15 |
0 |
0,045 |
0,065 |
0,073 |
0,077 |
0,081 |
0,083 |
-15 |
180 |
0,033 |
0,042 |
0,045 |
0,046 |
0,046 |
0,046 |
|
+30 |
0 |
0,04 |
0,065 |
0,076 |
0,082 |
0,088 |
0,091 |
|
-30 |
180 |
0,022 |
0,027 |
0,028 |
0,028 |
0,029 |
0,029 |
|
ЖКУ-400 гладкое |
+15 |
0 |
0,053 |
0,082 |
0,092 |
0,097 |
0,102 |
0,104 |
-15 |
180 |
0,04 |
0,055 |
0,058 |
0,059 |
0,059 |
0,059 |
|
+30 |
0 |
0,047 |
0,082 |
0,096 |
0,103 |
0,11 |
0,114 |
|
-30 |
180 |
0,028 |
0,036 |
0,037 |
0,037 |
0,037 |
0,037 |
|
ЖКУ-400 шерехо-ватое |
+15 |
0 |
0,043 |
0,063 |
0,071 |
0,075 |
0,079 |
0,081 |
-15 |
180 |
0,032 |
0,042 |
0,045 |
0,046 |
0,047 |
0,047 |
|
+30 |
0 |
0,039 |
0,063 |
0,073 |
0,08 |
0,086 |
0,088 |
|
-30 |
180 |
0,023 |
0,028 |
0,029 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
|
Таблица 3.12
Коэффициенты использования при расчетах по средней освещенности
Тип светильника |
Угол , град |
Угол , град |
Коэффициенты использования при отношении ширины расчетной полосы к высоте установки светильника b/h |
|||||
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
|||
РТУ-125 |
0 |
0; 180 |
0,081 |
0,137 |
0,163 |
0,184 |
0,203 |
0,214 |
РТУ-250 |
0 |
0; 180 |
0,041 |
0,075 |
0,094 |
0,110 |
0,126 |
0,135 |
РКУ-125 |
+15 |
0 |
0,154 |
0,259 |
0,308 |
0,343 |
0,376 |
0,394 |
-15 |
180 |
0,14 |
0,223 |
0,25 |
0,261 |
0,266 |
0,266 |
|
РКУ-250 |
+15 |
0 |
0,208 |
0,342 |
0,392 |
0,431 |
0,462 |
0,472 |
-15 |
180 |
0,165 |
0,225 |
0,241 |
0,248 |
0,25 |
25 |
|
+30 |
0 |
0,201 |
0,345 |
0,434 |
0,479 |
0,515 |
0,553 |
|
-30 |
180 |
0,110 |
0,142 |
0,146 |
0,147 |
0,149 |
0,152 |
|
РКУ-400 |
+15 |
0 |
0,195 |
0,319 |
0,372 |
0,408 |
0,44 |
0,454 |
-15 |
180 |
0,161 |
0,241 |
0,26 |
0,265 |
0,267 |
0,267 |
|
+30 |
0 |
0,282 |
0,32 |
0,384 |
0,428 |
0,469 |
0,49 |
|
-30 |
180 |
0,132 |
0,169 |
0,17 |
0,171 |
0,173 |
0,173 |
|
ЖКУ-250 |
+15 |
0 |
0,193 |
0,305 |
0,346 |
0,37 |
0,391 |
0,401 |
-15 |
180 |
0,136 |
0,189 |
0,207 |
0,216 |
0,219 |
0,219 |
|
+30 |
0 |
0,171 |
0,307 |
0,366 |
0,402 |
0,432 |
0,446 |
|
-30 |
180 |
0,093 |
0,126 |
0,131 |
0,132 |
0,134 |
0,136 |
|
ЖКУ-400 |
+15 |
0 |
0,191 |
0,298 |
0,340 |
0,366 |
0,387 |
0,397 |
-15 |
180 |
0,134 |
0,189 |
0,208 |
0,217 |
0,221 |
0,227 |
|
+30 |
0 |
0,166 |
0,307 |
0,357 |
0,393 |
0,424 |
0,437 |
|
-30 |
180 |
0,095 |
0,126 |
0,136 |
0,137 |
0,14 |
0,142 |
|
Для определения шага светильников одного ряда формулы (3.14) и (3.15) записываются в виде:
(3.16)
(3.17)
где Ф – световой поток светильников, установленных на одной опоре;
N – количество светильников на одной опоре.
Пример. По оси дороги (рис. 3.13,б) шириной b=8 м на высоте h=8 м установлены светильники типа РТУ-125 с лампами типа ДРЛ-125 (р=125 Вт, Ф = 6300 лм). Требуемая нормативная освещенность 2 лк. Определить шаг светильников.
Решение.
Определяем отношение b/h = 8/8 =1.
Учитывая схему расположения светильников относительно освещаемой поверхности (схема на рис. 3.12,а), вычисляем коэффициент использования =1+2. В данном случае =21.
По отношению b1/h = b/(2h)=8/(2×8)=0,5 в табл. 3.12. для светильника РТУ-125 находим коэффициент использования 1=0,081; коэффициент использования =21=0,162.
Шаг светильников определяется по формуле (3.16):
м.
Пример. Светильники типа РКУ-250 с лампами ДРЛ-250 (р=250 Вт, Фл= 13000 лм) установлены на опорах высотой h=8 м в ряд вдоль освещаемой дороги шириной b=8 м на расстоянии b2 = 4 м от ее края. Расстояние между опорами D=20 м. Определить среднюю освещенность на дороге.
Решение.
Задача соответствует расположению светильников по схеме, приведенной на рис. 3.12,в.
Определяем коэффициент использования =1–2.
Значение 1= 0,333 находим по величине b1/h = (b+b2)/h = 12/8 = 1,5 из табл. 3.12. Аналогично находим 2 как функцию отношения b2/h = 0,28. Тогда = 0,33 – 0,28 = 0,05.
По формуле (3.16), записанной для одного светильник на опоре (N=1), определяем освещенность на дороге
лк.
В установках, для которых нормируется наименьшая освещенность, расчет рекомендуется вести точечным методом. Расчет основан на зависимости
(3.18)
где Е, соответственно освещенность, лк;
К3 – коэффициент запаса;
h – расчетная высота, м;
Ф – световой поток ламп в светильнике, лм;
Σе – сумма относительных освещенностей в контрольной точке, определяемая по кривым относительной освещенности. рассчитанным для условной лампы 1000 лм и для h = 1 м.
Контрольная точка (рис. 3.13) выбирается обычно между светильниками по краю освещаемой полосы, при однорядном расположении – противоположном ряду светильников.
а) б) в) г)
Рис. 3.13. Расположение точек минимальной освещенности (А, Б, В, Г, Д, Е)
Чаще всего при определении Σе достаточно учесть ближайшие светильники и лишь при малых расстояниях между светильниками учитываются следующие за ними.
Пример. Определить освещенность горизонтальной поверхности в точке, лежащей посередине между двумя светильниками РКУ с лампами ДРЛ (р=400 Вт, Ф=19000 лм), подвешенными на высоте h=6 м, а расстоянии l=14 м друг от друга. Кривые относительной освещенности светильника приведены на рис. 3.14.
Рис. 3.14. Кривые относительной освещенности для светильника РКУ
Решение. В рассматриваемом случае d=l/2=14/2=7 м, а отношение h/d=6/7=0,86. По приведенным на рис. 3.14 кривым относительной освещенности определяем е=41 лк. Тогда е=241=82 лк. Из формулы (3.18) определяем освещенность в расчетной точке
лк.