3. Методы расчета искусственного освещения

Искусственное освещение нормируется согласно СНиП 23-05-95. Освещенность рабочих поверхностей мест работ вне зданий нормируется в зависимости от характера работы по разрядам зрительной работы от IX (точные работы - отношение наименьшего размера объекта различения к расстоянию до глаз не менее 0,005) и до XIII (различение крупных предметов).

Наружное освещение должно иметь управление, независимое от управления освещением внутри здания. СНиП нормирует и высоту установок наружного освещения для ограничения их слепящего действия.

Расчет искусственного освещения сводится к решению следующих вопросов:

• выбор системы освещения,

• типа источников света, нормы освещенности,

• типа светильников,

• расчета освещенности на рабочих местах,

• уточнение размещения и числа светильников,

• определение потребной одиночной мощности ламп.

Методы расчета необходимого искусственного освещения можно вести к двум основным: точечному и методу светового потока, иначе называемому коэффициентом использования.

Точечный методпредназначен для нахождения освещенности в расчетной точке, он служит для расчета освещенности произвольно расположенных поверхностей при любом распределении освещенности. Дополнительная освещенность светом, отраженным от стен, потолка при этом не учитывается. Точечный метод используется при расчете осветительных установок с весьма неравномерным распределением освещенности (например, локализованное освещение), а также при расчете освещения наклонных поверхностей светильниками прямого света, освещения открытых пространств и местного освещения.

В основе точечного метода лежит уравнение освещенности

где е– условная освещенность,

I_А – сила света, заданная для условной лампы со световым потоком 1000 лм;

h- высота подвеса светильника,

 = I_ACos³ - освещенность точки А при высота подвеса светильника.

Перед проведением расчета необходимо задаться числом светильников, расположить их на плане помещения. Потребный световой поток определяется, исходя из суммы условных освещенностейев точке А от всех источников из выражения

,

где К – коэффициент запаса (К = 1,3…1,5), - коэффициент, учитывающий дополнительное освещение от удаленных источников и отраженного светового потока, принимается в пределах 1,1…1,2.

Величина условной освещенности еопределяется по так называемым кривым относительной освещенности для конкретных типов светильников или по другим кривым -пространственным изолюксам, которые выражают связь условной горизонтальной освещенности с высотойhи расстояниемdот проекции светильника на горизонтальную плоскость, в которой расположена точка А до этой точки (см. рис.1).

Метод коэффициента использования светового потокапредназначен для расчета общего равномерного освещения поверхностей. При расчете этим методом с помощью специального коэффициента учитывается как прямой, так и отраженный свет (отсюда и название метода). Метод применяется для расчета общего освещения горизонтальной рабочей поверхности с учетом света, отраженного стенами и потолком, и дает возможность определить световой поток ламп, необходимый для создания заданной (чаще всего нормированной) освещенности.

По нормативному значению освещенности, взятому из таблиц, размерам помещения, высоте подвеса светильника, отражательной способности стен и потолка, характеристике светильника, называемой кривой силы света (КСС), и числу ламп в нем, задаваясь числом светильников, получают значение потребного светового потока в люменах [лм], а затем по таблице выбирают подходящую лампу.

Основное уравнение метода

(1)

где F - световой поток лампы, лм;

E_Н - минимальная нормируемая освещенность;

К - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности вследствие старения ламп, запыления и загрязнения светильников (К=1.2...1.5);

S - площадь помещения;

Z - отношение средней освещенности к минимальной; для люминесцентных ламп принимаетсяZ = 1.1;

N - число светильников;

n - число ламп в светильнике;

 - коэффициент использования светового потока ( в процентах), т.е. отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Коэффициент использования светового потока определяется в зависимости от величины индекса помещенияi, коэффициентов отражения потолка и стен_Пи_С, а также типа светильника (см. таблицу 1) по формуле

(2)

где h - расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

aи b - основные размеры (длина и ширина) помещения, м.

Для расчета задаются числом светильников N в соответствии с размерами помещения и условием равномерности освещения=L/h1,3. Затем из таблицы нормативов определяют значение требуемой освещенности и по формуле (1) подсчитывают требуемый световой поток лампы. Затем по таблице 2 подбирают ближайшую стандартную лампу, обеспечивающую этот поток (значения светового потока даются на момент времени после 100 ч. горения). Расчет искусственного освещения, носит, таким образом, проектный характер.

Значения коэффициента использования светового потока (%) в таблице находятся на пересечении соответствующих строк (значения индекса помещения i) и столбцов (коэффициенты отражения_П, _С).

В практике допускаются отклонения светового потока выбранной лампы от расчетного до -10 и +20%.

Следует отметить, что иногда на практике необходимо бывает произвести проверочный расчет освещения на основании уже имеющихся в помещении источников. В этом случае, на основе данных о количестве, мощности светильников, расстоянии между ними определяются освещенность на рабочем месте или удельная мощность.

Часто используются упрощенные варианты расчета освещенности с помощью коэффициента использования. К ним относится расчет освещенности по удельной мощности, который и будет применен при выполнении данного задания.

Расчет освещенности по удельной мощности. Удельной мощностью называют частное от деления общей мощности установленных в помещении ламп на площадь помещения (Вт/м²).

(3)

где P_л - мощность одной лампы, Вт,n - число ламп,S - площадь помещения.

Удельная мощность является важнейшим энергетическим показателем осветительной установки, используемым как для предварительного определения световой нагрузки, так и так и для оценки экономичности решений. Метод удельной мощности допускается применять для расчета освещения в помещениях с равномерной освещенностью, например, для торговых залов.

Искусственное освещение должно быть спроектировано так, чтобы освещенность поверхностей E[лк] соответствовала нормативнойE_н(СНиП 23-05-95). Нормативное значение для удельной мощности, таким образом, определяется по формуле

, (4)

где К_З -коэффициент запаса, учитывающий снижение светового потока светильника со временем (запыленность, износ), для помещений общего пользования обычноК_З = 1,3; z - коэффициент, характеризующий неравномерность освещения. Для люминесцентных ламп z = 1,15;- коэффициент использования светового потока, =Ф_л /Р_л [лм/Вт] световая отдача лампы.

На основании СНиПов (Строительных Норм и Правил) Российской Федерации разрабатываются отраслевые нормы освещения, в частности, нормативные значения удельной мощности, учитывающие специфические особенности технологического процесса м строительных решений зданий и сооружений отрасли. Значение удельной мощности указано в таблицах справочников по светотехнике с учетом: типа светильника, высоты его подвеса, площади пола и требуемой освещенности.

Следует отметить, что иногда на практике необходимо бывает произвести проверочный расчет освещения на основании уже имеющихся в помещении источников. В этом случае, на основе данных о количестве, мощности светильников, расстоянии между ними определяются освещенность на рабочем месте или удельная мощность.