4.4. Проектування систем штучного освітлення

Розраховуючи освітленість виробничих приміщень необхідно: визначити систему освітлення, вибрати тип джерела світла і тип світильників; визначити розряд приміщення відповідно до санітарних норм і норму освітленості; розмістити світильники; розрахувати освітленість на робочих поверхнях; уточнити число світильників; визначити одиничну потужність ламп.

При виборі системи освітлення виходять з погляду економічності або гігієнічності. Система комбінованого освітлення більш економічна і дозволяє на робочих місцях створювати високу освітленість. Система загального освітлення з погляду гігієни праці краща, тому що вона дозволяє створити рівномірний розподіл освітленості по всьому приміщенню, усунути різкі тіні й контрасти. У майбутньому, зі зростанням енергооснащеності загальне освітлення неминуче повинно витиснути комбіноване.

При виборі типу джерела світла перевагу віддається газорозрядним лампам як найбільш економічним. Газорозрядні лампи застосовуються в приміщеннях, не освітлених природним світлом, де необхідне тонке розрізнення кольорів і виконуються точні роботи.

Для загального освітлення виробничих приміщень доцільно застосовувати люмінесцентні лампи ЛБ, тому що вони мають задовільну передачу кольорів і високу світлову віддачу; для освітлення робочих місць, де існують підвищені вимоги до передачі кольору – лампи ЛД; при дуже високих вимогах до передачі кольору – лампи ЛДЦ. Лампи ДРЛ, ксенонові, натрієві використовуються для освітлення відкритих просторів – перонів, аеропортів, стоянок літаків і т.ін.

Тип світильників визначається характером виробничого приміщення.

Світильники в системі загального освітлення розташовують в один ряд, у кілька рівнобіжних рядів, у шаховому порядку і т.ін. В залежності від способу їхнього розташування експериментально встановлені оптимальні співвідношення між висотою підвісу h_p над освітлюваною поверхнею і відстанню l між світильниками (табл. 4.5)

Необхідно також регламентувати відстань від крайнього ряду світильників до стіни. Коли робочі поверхні розташовуються уздовж стін, то ця відстань дорівнює 0,25-3 м; при відсутності робочих поверхонь біля стін – 0,4-5 м.

Прожектори розміщують групою по 10-15 шт. при освітленні великих територій – більше 1000 м² з високим рівнем нормованої освітленості і тоді, коли кількість опор повинна бути мінімальною (аеропорти, стоянки літаків і спецавтотранспорта, двори АТБ). При освітленні територій площею не більше 3000-5000 м² застосовують індивідуальне розташування прожекторів: 1-2 шт. Для усунення блискості при прожекторному висвітленні передбачається установка прожекторів на опори визначеної висоти.

Наприклад, прожектор ПЗС-35 з лампою 1500 Вт, 220 В повинен установлюватися на опору висотою не менше 17 м, з лампою 500 Вт, 127 В – 20 м; прожектор ПЗС-45 з лампою 1000 Вт, 220 В і лампою 1000 Вт, 127 В відповідно на 22 і 30 м.

Існує кілька методів розрахунку освітленості. Для розрахунку освітленості при загальному рівномірному освітленні використовують метод розрахунку за питомою потужністю (метод ватів) і метод розрахунку з світловим потоком.

Розрахунок освітленості з питомою потужністю

,

де W – питома потужність, Вт/м²; n – загальна кількість ламп; W_л – потужність однієї лампи; S – площа освітлюваного приміщення, м².

Питома потужність залежить від типу світильників, висоти їхнього підвісу, коефіцієнта запасу і коефіцієнтів відбиття стін і стель. У спеціальних таблицях наведені питомі потужності освітлювальних установок в залежності від рівня нормованої освітленості. Якщо згідно з таблицею визначена питома потужність установки, то потужність однієї лампи визначають за формулою:

Отримане значення потужності лампи округляють до найближчого стандартного. Розрахунок за методом питомої потужності застосуємо для наближених розрахунків освітленості приміщень.

Таблиця 4.5

Найвигідніші значення l/h_p для найбільш розповсюджених світильників

Тип світильника	l/hp	Тип світильника	l/hp
Світильники з лампами розжарювання		Плафон  одноламповий Плафони ПГТ і ПНП	2,8 2,1
"Універсаль"	1,9	Плафони ПУ без відбивача і СПБ	2,5
"Універсаль" із затемнювачем	1,8	Плафони СХ без відбивача	3,0
"Глибоковипромінювач" (Гє)	1,7	Світильники з люмінесцентними лампами
"Глибоковипромінювач" (Гк)	0,8	ОД, ОДР, ОДО, ОДОР, МОД, ПВЛ–6,
"Люцета"	1,6	ВЛО, ПЛУ, НОГЛ, ПЛ–1	1,4
"Куля" з молочного скла	2,8	ВОД, ВЛН, ПВЛ–1	1,5
"Кільцеві підвісні світильники"	1,7	ШОД, ШЛП	1,3

Розрахунок освітленості за світловим потоком:

, (4.1)

де Е_ср – середня освітленість; n – число ламп у приміщенні; F_л – світловий потік однієї лампи, лм (табл. 4.1 і 4.2); η – коефіцієнт використання світлового потоку світильника; S – площа робочої поверхні, м²; k – коефіцієнт запасу; він приймається: для люмінесцентних ламп при малій кількості пилу – 1,5, при середньому і великому відповідно – 1,8 і 2,0; для ламп розжарювання при малому виділенні пилу – 1,3, при середньому і великому – відповідно 1,5 і 1,7.

Коефіцієнт використання світлового потоку показує, яка частина світлового потоку лампи F_л досягає освітлюваної поверхні у тому числі завдяки відбиттю світлового потоку від стін і стелі.

Коефіцієнт η, що залежить від показника приміщення jj і коефіцієнтів відбиття стін ρ_з і стелі ρ_п приміщення, обчислений для різних типів світильників, наведений в довідниках.

Показник приміщення відображає геометричні розміри приміщення

,

де А и В – довжина і ширина освітлюваного приміщення, м; h_р – висота підвісу світильників над робочою поверхнею, м.

Внаслідок того, що санітарними нормами передбачається не середня і мінімальна освітленість, у вираз (4.1) уведено поправочний коефіцієнт Z = Е_ср/Е_мін. Значення коефіцієнта Z при найвигіднішому розташуванні світильників приймється рівним 1,1...1,2.

На практиці, при відомій нормі освітленості Е_н, визначають світловий потік однієї лампи F_л з урахуванням коефіцієнта нерівномірності освітлення Z за формулою

.

Потім, знаючи світловий потік лампи F_л, згідно з табл. 4.1 і 4.2 визначають потужність лампи.

Приклад 4.1. Розрахувати загальне освітлення ділянки дефектації вузлів авіаційних двигунів, де норма освітленості при застосуванні люмінесцентних ламп (розряд ) – 400 лк. Розміри приміщення: А = 25 м; У = 12 м; H = 4,0 м. Передбачається використовувати світильники типу ШОД з лампами ЛД, висота підвісу над робочою поверхнею h_р = 3,25 м, коефіцієнт запасу приймаємо рівним 1,5 аналогічно приміщенням з малим виділенням пилу, диму і кіптяви.

Визначимо показник приміщення:

Задавшись значеннями коефіцієнтів відбиття стелі ρ_п = 0,7, стін ρ_з = 0,1 і освітлюваної поверхні ρ_р = 0,1, за спеціальними таблицями знаходимо коефіцієнт використання світлового потоку світильника η = 0,59. Поправочний коефіцієнт Z приймаємо рівним 1,1.

Подальший розрахунок може зводитися до визначення необхідного світлового потоку однієї лампи, якщо відома кількість світильників і ламп у них, або до визначення кількості світильників і ламп, якщо відомий тип і потужність ламп.

Якщо в нашому прикладі передбачається використовувати світильники ШОД з лампами ЛД 2x80, F_л = 3440 лм (табл. 4.2), то кількість ламп знайдемо з виразу

.

Кількість світильників N

.

Отже, світильники слід розташовувати рівномірно в шістьох рядах по вісім штук.

Методичні вказівки

Світло діє на очі людини і через них -- на центральну нервову систему, кору великих півкуль головного мозку і на організм в цілому. Тому при вивченні даної теми потрібно звернути увагу на характеристики умов освітлення, на те, як вони змінюються зі зростанням освітленості приміщення, як впливає природне світло на організм людини, як нормується природне освітлення.

При вивченні питання щодо штучного освітлення потрібно більш докладно зупинитися на джерелах освітлення, їхніх перевагах і недоліках, на засобах усунення стробоскопічного ефекту в люмінесцентних лампах. Треба знати норми освітленості штучним світлом.

Література: [3]; [6]; [9]; [11]; [13]; [15].