Метод коефіцієнта використання світлового потоку.

Світлотехнічний розрахунок вимагає в загальному випадку як розрахунку розподілу світлового потоку, безпосередньо падаючого від світильників на розрахункову поверхню, так і розрахунку багаторазового відбиття цього потоку між поверхнями, обмежуючими приміщення, що освітлюється. Сумарну освітленість в заданій точці розрахункової поверхні можна розглядати як суму двох складових:

де Е_пр, Е_в – відповідно пряма та відбита складові освітленості.

Розподіл відбитої складової освітленості на розрахунковій поверхні, що створюється багаторазово відбитим потоком, практично рівномірний, розподіл же прямої складової залежить як від світлорозподілу світильників, так і від розміщення їх в освітлюваному просторі, і може бути суттєво нерівномірним. Тому середнє значення сумарної освітленості не завжди може бути критерієм для розрахунку необхідної потужності джерел світла. Тут Ф_р – сумарний розрахунковий світловий потік, що падає на розрахункову поверхню площею S_р.

Виключенням є випадок, коли обидві складові освітленості і пряма, і відбита розподілені практично рівномірно. В цьому випадку для розрахунку середньої освітленості використовують коефіцієнт використання світлового потоку, під яким розуміють відношення світлового потоку, що падає на розрахункову площину Ф_р­ до сумарного світлового потоку джерел світла

,

де Ф_л – світловий потік джерела світла, лм,

n – кількість джерел світла.

Коефіцієнт використання η_в.у. залежить від різних факторів, основними з яких є світлорозподілення та розміщення світильників в приміщенні, к.к.д. світильників, відношення розмірів приміщення та відбиваючих властивостей поверхонь, обмежуючих приміщення.

Суттєво впливає на коефіцієнт використання освітлювальної установки світлорозподілення світильників, особливо в приміщеннях з темним пофарбуванням обмежуючих поверхонь. Так, використання світильників з концентрованим світлорозподіленням суттєво підвищує долю світлового потоку, безпосередньо падаючого на розрахункову поверхню, що підвищує коефіцієнт використання освітлювальної установки. Він залежить також від розміщення світильників в приміщенні. Вплив світлорозподілення та розміщення світильників на коефіцієнт використання в меншій мірі виявляється в приміщеннях зі світлою обробкою.

Коефіцієнт використання освітлювальної установки залежить від коефіцієнтів відбиття стелі (ρ_ст), стін (ρ_с) та розрахункової поверхні (ρ_р) та від відношення сторони квадрата приміщення а до висоти підвісу світильника над робочою поверхнею h_р. З ростом відношення а/h_р зростає і коефіцієнт використання освітлювальної установки. Ці показники визначаються так званим індексом приміщення

де а та в – ширина та довжина приміщення, h – висота підвісу світильника над робочою поверхнею h = H – h_p – h_c, де Н – висота приміщення, h_p – висота від робочої поверхні до підлоги, h_c – висота від стелі до центру джерела світла.

В залежності від кольору пофарбування стін та стелі (від коефіцієнтів відбиття ρ_с, ρ_ст) та індексу приміщення i із таблиці довідкової літератури з проектування освітлення вибирається значення коефіцієнта використання освітлювальної установки.

Тоді необхідний світловий потік для освітлення робочої поверхні

де Е_н – мінімальна освітленість, вибрана за нормами, лк; К_з – коефіцієнт запасу, що враховує зниження світлового потоку освітлювальної установки в процесі її експлуатації; S – площа робочої поверхні освітлення, м²; Z = E_c/E_min – коефіцієнт нерівномірності освітлення, рівний відношенню середньої освітленості робочої поверхні до мінімальної освітленості (Z = 1,1 ÷ 1,3).

Вибравши підходящий для даних умов світильник з відповідним світловим потоком лампи Ф_л визначається кількість світильників, які забезпечують необхідну нормовану освітленість робочої поверхні приміщення:

Тоді потужність освітлювальної установки Р_р.о. = nP_лК_пра, де P_л – потужність лампи, К_пра – коефіцієнт, що враховує втрати в пуско – регулюючому апараті світильника.

Завдання 1. Розрахувати систему загального рівномірного освітлення для торговельного залу, якщо приміщення має світлу побілку: коефіцієнт відбиття ρ_стелі = 70%, ρ_стін = 50%, ρ_{підлоги} = 30%; висота приміщення Н=3,2м; висота робочих поверхонь (столів) h_р = 0,9 м; відстань від світильника до стелі h_c = 0,5 м (для світильників з лампами розжарювання). Тип світильників – ЛПО-01. Лампи для світильників за технічними характеристиками обрати самостійно (виходячи із розрахованого приблизного значення світлового потоку однієї лампи). Інші вихідні дані наведені в таблиці 5.3. Накреслити схему розташування світильників у приміщенні.

Таблиця 1. Коефіцієнти використання світлового потоку (η)  світильників з газорозрядними лампами та лампами розжарювання

Тип світильника	УПМ-15			ЛПО-01
ρ стелі, % ρ стін, %	70	50	30	70	50	50
	50	30	10	50	50	30
і	Коефіцієнти використання, η, %
0,5	22	20	17	25	23	20
0,6	32	26	23	31	29	24
0,7	39	34	30	36	34	28
0,8	44	38	34	39	37	32
0,9	47	41	37	42	41	35
1,0	49	43	39	46	44	38
1,1	50	45	41	48	46	41
1,25	52	47	43	51	49	44
1,5	55	50	46	55	53	49
1,75	58	53	48	58	57	52
2,0	60	55	51	61	59	55
2,25	62	57	53	63	62	57
2,5	64	59	55	65	64	59
3,0	66	62	58	68	66	62
3,5	68	64	61	70	68	64
4,0	70	66	62	71	69	66
5,0	73	69	64	75	72	70

Таблиця 2 Технічні дані деяких ламп розжарювання та люмінесцентних ламп

Лампи розжарювання загального призначення (U=220 В)			Люмінесцентні лампи загального призначення
Потужність, Вт	Тип лампи*	Світловий потік, лм	Потужність, Вт	Тип лампи*	Світловий потік, лм	Довжина лампи, м
25	В	220	20	ЛДЦ	850	0,6
40	Б	400	20	ЛД	1000	0,6
40	БК	460	20	ЛБ	1200	0,6
60	Б	715	30	ЛДЦ	1500	0,9
60	БК	790	30	ЛД	1800	0,9
100	Б	1350	30	ЛБ	2180	0,9
100	БК	1450	40	ЛДЦ	2200	1.2
150	Г	2000	40	ЛД	2500	1.2
150	Б	2100	40	ЛБ	3200	1,2
200	Г	2800	80	ЛДЦ	3800	1.5
200	Б	2920	80	ЛД	4300	1.5
300	Г	4600	80	ЛБ	5400	1,5

Примітка*: В – вакуумна, Б – біспіральна, БК – біспіральна криптонова, Г – газонаповнена, ЛДЦ – денного світла з покращеним відтворенням кольору,  ЛД – денного світла, ЛБ – білого світла.

Таблиця 3. Вихідні дані до задачі 1

Вихідні дані	Данні для розрахунку
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Розряд і підрозряд робіт	IV б	IV б	V а	IV в	V б	V в	IV г	V г	IV г	VI
Розмір примі-щення, м	200	125	140	150	160	145	100	150	200	155

Таблиця 4. Значення коефіцієнта запасу

Характеристика об’єкта	Коефіцієнт запасу k		Строки чистки світильників (не рідше)
	люмінесцентні лампи	лампи розжарювання
Приміщення з великим виділенням пилу, диму та коптю	2	1,7	4 рази на місяць
Приміщення зі середнім виділенням пилу, диму та коптю	1,8	1,5	3 рази на місяць
Приміщення з малим виділенням пилу, диму та коптю	1,5	1,3	2 рази на місяць
Відкриті простори	1,5	1,3	3 рази на місяць

Таблиця 5. Зміна коефіцієнта  використання світлового потоку залежно від різних показників

Тип світильника	Коефіцієнт відбиття, %		Значення при показнику приміщення, який дорівнює
	стелі	стін	0,5	0,6	0,8	1,0	1,5	2	3	4	5
«Універсаль» без затемнення	0,3 0,5 0,7	0,1 0,3 0,5	0,21 0,24 0,28	0,27 0,3 0,34	0,35 0,38 0,41	0,40 0,42 0,45	0,46 0,48 0,51	0,5 0,52 0,55	0,55 0,57 0,6	0,57 0,59 0,62	0,58 - -
«Універсаль» з матовим затемненням	0,3 0,5 0,7	0,1 0,3 0,5	0,14 0,17 0,21	0,19 0,22 0,26	0,26 0,28 0,32	0,3 0,32 0,35	0,35 0,36 0,4	0,39 0,40 0,43	0,43 0,43 0,47	0,45 0,47 0,49	0,46 0,48 0,51
«Люнет-та»	0,3 0,5 0,7	0,1 0,3 0,5	0,14 0,16 0,22	0,19 0,21 0,27	0,25 0,26 0,33	0,29 0,31 0,37	0,34 0,37 0,44	0,38 0,410,48	0,44 0,47 0,54	0,46 0,50 0,59	0,48 0,52 0,61
Лампа без відбивача	0,3 0,5 0,7	0,1 0,3 0,5	0,1 0,13 0,21	0,14 0,18 0,26	0,19 0,24 0,32	0,22 0,28 0,37	0,28 0,36 0,45	0,32 0,40 0,51	0,38 0,46 0,59	0,42 0,51 0,64	0,45 0,54 0,67

Таблиця 6. Значення коефіцієнта нерівномірності освітленості Z

Тип світильника	Коефіцієнт Z при : Нс
	0,8	1,0	1,2	1,4	1,5	1,75	2
«Універсаль» з матовим затемненням	0,650	0,770	0,938	0,975	0,915	0,912	0,845
«Універсаль» без затемнення	0,630	0,740	0,896	0,950	0,977	0,865	0,828
«Люцетта»	0,545	0,660	0,785	0,915	0,867	0,734	0,595
Глибоковипромінювач емальований	0,657	0,775	0,907	0,983	0,990	0,907	0,830

Для добре спроектованого приміщення коефіцієнт Z можна брати рівним: 1,15 – для ламп розжарювання; 1,1 – для люмінесцентних ламп. Коефіцієнт нерівномірності освітлення Z залежить від типу світильника, від відстані між світильником   та висоти їх підвішування Нс. Значення коефіцієнта нерівномірності освітленості наведено в табл. 3. Нс – висота підвішування світильника, м.

Таблиця 7. Орієнтовні значення коефіцієнтів відбиття стелі (ρ_стелі) та стін (ρ_стін)

Стан стелі	ρстелі, %	Стан стін	ρстін, %
Свіжовибілена	80–65	Свіжовибілені з вікнами * закритими білими шторами	75–65
Побілена в сирих приміщеннях	65–40
Бетонна чиста	55–45	Свіжовибілені з вікнами без штор	55–45
Бетонна брудна	35–25
Світла дерев'яна (полакована)	60–45	Бетонні з вікнами	35–25
		Обклеєні світлими шпалерами	40–25
Темна дерев’яна (нефарбована)	30–25
		Обклеєні темними шпалерами	15–5

Таблиця 8. Коефіцієнти відбиття світла поверхнями різного кольору.

Колір	Коефіцієнт ρ	Колір	Коефіцієнт ρ
Білий Світло-жовтий Салатний Світло-рожевий Світло-бежевий Світло-голубий Світло-зелений Бежевий	0,9 0,75 0,7 0,69 0,69 0,45 0,42 0,38	Жовто-коричневий Коричневий Темно-зелений Темно-сірий Темно-червоний Темно-синій Чорний	0,25 0,23 0,16 0,15 0,1 0,1 0,04

Фон може бути світлим (ρ > 0,4), середнім (ρ = 0,2-0,4), темним (ρ < 0,2).

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Природне і штучне освітлення : ДБН В.2.5-28-2006.

2. Купчик М. П. Охорона праці : Лабораторний практикум / М. П. Купчик, М. П. Гандзюк, І. Ф. Степанець – К. : Основа, 1998. – 224 с.

3. Трахтенберг І. М. Гігієна праці та виробнича санітарія / І. М. Трахтенберг, М. М. Коршун, О. В. Чабанова – К. : Охорона праці, 1997. – 464 с.