Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Светотехнические установки и системы. Учебное пособие для обучающихся образовательных учреждений высшего образования
.pdf
51
Результаты светотехнических расчетов с исходными данными сводится в
светотехническую ведомость, прилагаемую к проекту. Спецификация к проекту
ОУ должна содержать перечень электрооборудования и основных материалов с
указанием их количества.
5.2.1 Светотехнические расчеты
Выбор источника света и системы освещения.
Выбор источника света производится с учетом рекомендаций СП
52.13330.2016.Естественное и искусственное освещение – раздел 7 [11].
Освещение делят на естественное и искусственное, а использование обоих
видов называют комбинированным. Различают три системы рабочего освещения – общее, местное и комбинированное. Схематично системы и виды освещения показаны на рис. 5.1 [9].
Рисунок 5.1 – Системы и виды освещения
Системы освещения.
Естественное освещение – освещение помещений светом неба, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.
Искусственное освещение – освещение помещений с помощью электрических или других источников энергии, располагаемых на территории помещения.
Совмещенное освещение – освещение, при котором недостаточное по
нормам естественное освещение дополняется искусственным.
Общее искусственное освещение – освещение, при котором светильники
размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное
освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).
52
Комбинированное искусственное освещение – искусственное освещение,
при котором к общему искусственному освещению добавляется местное.
Местное освещение – освещение, дополнительное к общему, создаваемое
светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.
Виды освещения.
Рабочее освещение – освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах
производства работ вне зданий.
Аварийное освещение – освещение, предусматриваемое в случае выхода
из строя питания рабочего освещения.
Аварийное освещение разделяется на эвакуационное и освещение безопасности (резервное).
Эвакуационное освещение – вид аварийного освещения для эвакуации
людей или завершения потенциально опасного процесса.
Освещение больших площадей (антипаническое освещение) – вид эвакуационного освещения для предотвращения паники и безопасного подхода к путям эвакуации. Предусматривается для помещений площадью более 60м2.
Резервное освещение – вид аварийного освещения для продолжения работы в случае отключения рабочего освещения.
Охранное освещение – разновидность рабочего освещения, устраивается
по периметру территории предприятия, а также территории некоторых общественных зданий.
Дежурное освещение – освещение в нерабочее время.
Выбор освещенности и коэффициента запаса.
При определении уровня освещенности для данного вида работ следует
учитывать тип источника света (ИС) и систему освещения, принятые в рассматриваемой ОУ. Выбор освещенности в практических условиях упрощается
наличием отраслевых норм, в которых расписаны значения освещенности для
основных производственных операций данной отрасли промышленности, даны
дополнительные указания, в какой плоскости нормируется освещенность, о рекомендуемых системы освещения и типа светильника.
При проектировании ОУ следует иметь в виду, что в процессе эксплуатации ОУ освещенность на рабочих местах уменьшается из-за уменьшения светового потока ИС в процессе горения, снижения КПД светильников в результате
загрязнения ламп и осветительной арматуры, стен и потолка освещаемого помещения. Поэтому необходимо вводить к нормированной освещенности коэффициент запаса, регламентируемый СНИП в зависимости от степени загрязнения (запыления) освещаемого помещения от типа ИС. Значения коэффициента
запаса больше единицы (1,3 – 2,0) и для ГЛ больше, чем для ЛН [10].
Выбор типа светильника.
Выбор светильника должен определяться следующими основными условиями [11]:
- характером окружающей среды;
53
- требованиями к светораспределению и ограничению слепящего дей-
ствия;
- экономическими соображениями.
Условия среды освещаемого помещения определяют конструктивное исполнение светильника. В нормальных и влажных помещениях допускается
применение всех типов незащищенных светильников. В сырых помещениях
возможно применение незащищенных светильников, но при условии выполнения корпуса патрона из изоляционных и влагостойких материалов. В особо сырых помещениях рекомендуется применение светильников с пыленепроницаемом, пылезащищенном или брызгозащищенном исполнении.
Аналогичные требования предъявляются к светильникам для освещения
помещение с химически активной средой.
В пыльных помещениях должны применяться светильники в полностью
пылезащищенном или полностью пыленепроницаемом исполнениях. Эти же
типы светильников рекомендуются для установки в пожароопасных помещениях, в которых имеются горючие жидкости с температурой вспышки выше 450 С
(класс П – I) или легковоспламеняемые смеси (класс П – II).
Во взрывоопасных помещениях, в которых возможно образование взрывоопасных концентраций (класс В – I) применяют светильники во взрывонепроницаемом исполнении. В остальных классах взрывоопасных помещений
допускается применение светильников в исполнении повышенной надежности.
Светораспределение светильника является основной характеристикой,
определяющей светотехническую эффективность применения светильника в
заданных условиях. Распределение светового потока светильником в нижнюю и
верхнюю полусферы окружающего его пространства и форма кривой силы света являются основными показателями, определяющими выбор светильника для
освещения производственных помещений различной высоты и с разными отражающими свойствами поверхностей.
Для освещения помещений, стены и потолки которых имеют невысокие
отражающие свойства (большой процент остекления стен, ферменные перекрытиями на потолке) целесообразно применение светильников прямого света.
Причем, чем выше помещение и больше нормированная освещенность, тем более концентрированным светораспределением должен обладать светильник.
При освещении производственных помещений со стенами и потолками,
обладающими высокими отражающими свойствами, целесообразно применение светильников преимущественно прямого света, направляющих от 20 до
40% светового потока на потолок.
Для освещения территорий предприятий и работ вне зданий используют
светильники прямого действия.
Светильники рассеянного света применяются для освещения производственных помещений только при светлой отделки стен и потолка и предназначены в основном для освещения вспомогательных помещений (административно-конторских, столовых и т.д.).
54
Светильники отраженного света используются исключительно в установках архитектурного освещения, в которых предъявляются особые требования к
распределению яркости в поле зрения.
Существенное влияние на выбор светильника оказывает блескость и распределение блескости светильника в пространстве. Блескость светильника не
должна превышать величины, при которой в заданных условиях размещения
светильников и яркости адаптации фактическое значение показателя ослепленности превышает его нормированное значение.
Наряду со светильниками в практике осветительной техники широкое
распространение нашло прожекторное освещение. Прожекторы применяются
для освещения больших по площади территорий. Кроме экономичности и значительно меньшей загруженности освещаемой территории опорами прожекторное освещение отличается более благоприятным соотношением вертикальной и горизонтальной освещенностей, что обеспечивает правильное восприятие формы объемных объектов. К недостаткам прожекторного освещения
следует отнести трудности борьбы с тенями.
Перечисленные недостатки могут быть устранены при правильном размещении прожекторов. Поэтому применение прожекторов следует рекомендовать лишь при освещении работ на больших участках открытых пространств
(сортировочные станции, строительные площадки, карьеры) и территорий, на
которых недопустима установка опор и размещение ОП возможно на значительном удалении от освещаемых объектов (аэродромы, ОРУ распределительных ПС, участки взрывных работ).
Экономичность светильника в заданных условиях определяется минимумом проведенных затрат.
Размещение осветительных приборов.
Правильное выполнение осветительных электрических сетей промышленных предприятий способствует рациональному использованию электроэнергии, улучшает качество выпускаемой продукции, повышает производительность труда, уменьшает количество аварий и случаев травматизма [2,10].
Для освещения промышленных предприятий осветительные приборы выбирают исходя из многих условий. Экономичность общего освещения производственных помещений зависит от выбора осветительного прибора (ОП) по
наиболее эффективным КСС для конкретных условий освещаемого помещения.
При размещении ОП в производственных помещениях необходимо учитывать следующие основные условия:
- создание нормируемой освещенности наиболее экономичным путем;
- исполнение требований к качеству освещения (равномерность, направ-
ление света, ограничения тени, пульсаций освещения, а также прямой и отраженной блескости);
- безопасный и удобный доступ к обслуживанию;
- наименьшую длину и удобство монтажа групповой сети;
- надежность крепления ОП.
При выборе места и способа установки ИС необходимо учитывать строительные особенности помещений, их высоту, присутствие кранового и транс-
55
портного оборудования. Во многих помещениях производственных зданий являются мостовые краны, затеняют ОП, которые находятся выше них, что снижает освещенность в зоне размещения крана. В этом случае, под мостом крана
следует устанавливать ОП подкранового освещения, которые питаются от силовой сети крана.
Для освещения помещений, стены и потолки которых имеют невысокие
отражающие свойства (большой процент остекления стен, ферменные перекрытиями на потолке) целесообразно применение светильников прямого света.
Причем, чем выше помещение и больше нормированная освещенность, тем более концентрированным светораспределением должен обладать светильник.
При освещении производственных помещений со стенами и потолками,
обладающими высокими отражающими свойствами, целесообразно применение светильников преимущественно прямого света, направляющих от 20 до
40% светового потока на потолок.
При расчете электрического освещения помещений после выбора светильников необходимо произвести правильное размещение светильников. Положение светильника по высоте характеризуется расчетной высотой h (рис.
5.2), т.е. расстоянием по вертикали между уровнем рабочей поверхности и источником света. Расчетная высота, как показывает рисунок, зависит от высоты
свеса светильника hс и высоты рабочей поверхности hр.
Рисунок 5.2 - Расположение светильников
Величины высоты свеса светильника hс и высоты рабочей поверхности hр
можно принять:
hс =0,1 м – для светильников потолочного типа;
hс =0 – для светильников, встроенных в перекрытия;
hс =0,2(H - hр) – для подвесных светильников;
hр =0,8÷1 м – высота рабочей поверхности над полом.
Расчетная высота определяется по формуле:
h = H - hс - hр
где H – высота помещения.
В горизонтальной плоскости (на плане помещения) положение светильников характеризуется величиной стороны «поля» – рис. 5.2. «Полем» называют плоскую фигуру на плане, образованную прямыми линиями, соединяющими
56
Lh
с
э
с
э
Lh
Типовая кривая
с
э
К (концентрированная)
0,6
0,6
Г (глубокая)
0,9
1,0
Д (косинусная)
1,4
1,6
М (равномерная)
2,0
2,6
Л (полуширокая)
1,6
1,8
Lh
Lh
или
c э
L h L h
близлежащие светильники. Как правило, светильники с точечными источниками света (СДЛ, КЛЛ, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и др.) располагают в углах квадрата или
прямоугольника, а светильники с люминесцентными лампами размещают рядами.
Сторону поля или расстояние между рядами обозначают L, расстояние от
стены до ближайшего ряда светильников – l (рис. 5.2).
Для общего равномерного освещения в качестве критерия экономичности
ОП используются оптимальные отношения расстояния L между соседними ОП
(или их рядами) к высоте h установки ОП над расчетной поверхностью в зависимости от типа КСС светильника. Величины L и h определяют расчетную
мощность источника света. Рекомендуется принимать наивыгоднейшее значение
. Справочники приводят значение
(светотехнически наивыгод-
нейшее соотношение) и
(энергетически наивыгоднейшее соотношение) –
табл. 5.5 [9].
Величиной
следует пользоваться в том случае, если мощность ИС из-
вестна или задана – например, при использовании люминесцентных ламп вместе с выбором типа светильника определяется и мощность ламп.
Когда мощность ИС неизвестна и есть возможность выбрать еѐ близкой к
расчетной, то в расчет принимают величину
.
Таблица 5.5 – Рекомендуемые значения отношения
для светильников с
различными значениями КСС
Допускается уменьшение рекомендуемых отношений
, если это обу-
словлено конструкцией перекрытия, или в случаях, когда это необходимо для
обеспечения нормируемых значений показателя ослепленности и коэффициента пульсаций, или когда при наименьшем из рекомендуемых значений
наименьшей возможной мощности ИС не обеспечивается нормируемая освещенность.
Таким образом, имея план помещения с указанием высоты помещения Н,
описание условий окружающей среды в нѐм и характера работы, можно выбрать тип светильника, определить значение расчетной высоты h, определить
по справочным данным величину для этого светильника и по этим данным
определить L.
и
57
1
2
lL
1
3
lL
2
1
Bl
n
L
2
1
Al
m
L
N n m
Для люминесцентных ламп это будет наивыгоднейшее расстояние между
рядами, для точечных источников света (СДЛ, КЛЛ, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и т.д.) –
наивыгоднейшее расстояние между светильниками.
Далее нужно принять расстояние от стены до ближайшего ряда светильников l. Существуют рекомендации принимать:
– для проходов и вспомогательных помещений;
– для производственных и конторских помещений;
l = 0 – для помещений, в которых имеются рабочие места у стены.
Выбрав величину l, можно определить число рядов светильников n в помещении:
,
где В – ширина помещения.
Если для освещения используются точечные источники света, то можно
определить и число светильников в ряду m:
,
где А – длина помещения.
Общее число светильников в помещении будет равно
.
После того как выбран тип светильников и намечено их размещение,
остается определить мощность ламп, которые должны быть установлены в светильниках для получения заданной освещенности.
Методы расчета освещенности.
Наиболее распространѐнной задачей расчета является определение числа
и мощности светильников, обеспечивающих расчетное значение освещенности.
При освещении «точечными» источниками света, имеющими компактную конструкцию (светодиодные лампы, КЛЛ, разрядные лампы типов ДРЛ,
ДРИ, ДНаТ, а также лампы накаливания), обычно число и расположение светильников определяется до расчета, в процессе расчета определяется необходимая мощность лампы [9,11].
При освещении светильниками с люминесцентными трубчатыми лампами еще до расчета намечается число и расположение рядов светильников и целью расчѐта является определение необходимого числа светильников и расположение их в рядах.
В обычной проектной практике применяются следующие методы расчета:
- метод коэффициента использования светового потока;
- метод удельной мощности на единицу площади;
- точечный метод;
- комбинированный метод.
Перечисленные выше методы расчета освещения и в их обычных формах
имеют следующие области применения [2]:
- метод коэффициента использования светового потока и метод удельной
мощности применяется для расчета равномерного освещения на заданную
58
з
р
η
Е k Z S
Ф
N
()
AB
i
h A B
освещенность горизонтальной поверхности, при светильниках любого типа, но
при отсутствии затеняющего (крупногабаритного) оборудования;
- точечный метод применяется для расчета общего равномерного, общего
локализованного и местного освещения помещений, при наличии или отсутствии затеняющего оборудовании и при любом расположении освещаемых поверхностей, но, как правило, для светильников с кривыми сил света типов К и
Г;
- комбинированный метод применяется в тех случаях, когда метод коэф-
фициента использования светового потока не применим, а коэффициенты отражения потолка и стен достаточно высоки и светильники не относятся к классу прямого света.
Порядок расчета методом коэффициента использования светового потока.
При расчете методом коэффициента использования определяется необходимый световой поток лампы в каждом светильнике:
, (5.4)
где E – нормированная минимальная освещенность, определяемая по таблицам
«Свод Правил СП 52.13330.2016 ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ
ОСВЕЩЕНИЕ. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*» или ГОСТ Р
55710-2013 Освещение рабочих мест внутри зданий. Нормы и методы измерений. НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ;
kз - коэффициент запаса;
Z – отношение средней освещенности к минимальной: для СДЛ, КЛЛ, ЛН,
ДРЛ, ДРИ, ДНаТ можно принимать 1,15; для люминесцентных ламп – 1,1;
S – освещаемая площадь;
N – число светильников (предварительно должны быть решены вопросы по
размещению и установке светильников);
η – коэффициент использования, который является функцией: коэффициен-
тов отражения стен, потолка и расчетной поверхности (или пола); показателя
помещения и типа КСС.
Далее определяется показатель (индекс) помещения
,
где А и В - соответственно длина и ширина помещения;
h - расчетная высота (высота подвеса светильника над расчетной поверхно-
стью).
5 учитывается i = 5.
поток которой отличается от расчетного значения не более чем на -10%, + 20%.
Во всех случаях i округляется до ближайших табличных значений; при i>
Коэффициент использования определяется по справочным данным.
После определения величины Фр лампы следует выбрать лампу, световой
59
ТП ТП ТП
Если выбор по такому приближению невозможен, следует изменить количество светильников, или рядов.
В том случае, когда задан поток лампы, уравнение (5.4) решается относительно N.
При расчетах люминесцентного освещения обычно намечают количество
рядов. Эту величину следует подставить в (5.4) вместо количества светильников. При этом Фр понимают как поток ламп одного ряда. Если суммарная длина
светильников превышает длину помещения, следует: использовать лампы, которые имеют больший поток на единицу длины (более мощные лампы); применять светильники с большим количеством ламп; увеличить количество рядов;
компоновать ряды из сдвоенных (тройных и т.д.) светильников.
5.2.2 Электрические расчеты
Электрические расчеты выполняют после светотехнических. Определенные трудности связаны с расчетом сетей, в которых применяют газоразрядные
лампы. В таких сетях следует учитывать потери в ПРА. Кроме того, расчеты
усложняются необходимостью расчета не только коэффициента мощности, но и
наличия высших гармоник [7,8].
Согласно п. 3.1.10 ПУЭ осветительные сети, которые проложены внутри
помещений в пожаро- и взрывоопасных зонах надо защищать не только от КЗ,
но и от перегрузки. Это касается также сетей, проложенных открыто внутри
помещений.
Проводники осветительных сетей следует проверять не только по длительно допустимому току, но и на соответствие уставки аппаратов защиты.
В соответствии с п. 3. 1.13 ПУЭ, в случаях, когда длительно допустимый
ток, определенный в соответствии с уставками аппаратов защиты, не совпадает
со значением длительно допустимых токов, приведены в таблицах ПУЭ, допускается применение проводника ближайшего меньшего сечения, но не менее,
чем это нужно по расчетному току.
Выбор схемы питания ОУ и напряжения сети.
Электрическая сеть, подающая электроэнергию от источника питания
(трансформатора понижающей подстанции) к светильникам, состоит из питающих и групповых линий. К питающим линиям относятся участки сети от источника питания до групповых щитков. Групповые линии служат для присоединения светильников к групповым щиткам.
Питающие линии могут быть радиальными, магистральными или радиально-магистральными – рис. 5.3.
Рисунок 5.3 – Схемы питающих линий
60
Рабочее освещение
Силовые ЭП
Силовые
ЭП
Аварийное
освещение
1
32
Радиальные питающие сети, не имеющие ответвлений, применяются редко при нагрузках на групповые щитки свыше 200 А. магистральные характеризуются меньшей протяженностью и большим сечением проводов. Наиболее
распространены в ОУ радиально магистральные сети, предусматривающие
наличие распределительного пункта, от которого отходят вторичные магистрали к групповым щиткам [5].
Выбор варианта схемы питания определяется:
- требованиями к бесперебойности действия ОУ;
- технико-экономическими показателями (минимальные приведенные за-
траты, расход материалов и электроэнергии);
- удобством управления и простотой эксплуатации ОУ.
Решающим требованием для большинства предприятий и общественных
зданий является бесперебойность действия ОУ. Выбранная схема питания
должна исключать или максимально ограничивать случаи аварийного прекращения действия освещения.
Выбор схемы питания определяется как ответственностью объекта, так и
экономическими соображениями. Светильники аварийного освещения должны
функционировать одновременно с рабочим освещением или автоматически
включаться при аварийном отключении последнего. Возможен вариант, когда
часть светильников аварийного освещения включена одновременно с рабочим
освещением, а остальные включаются в момент аварийного отключения рабочего освещения.
При питании всех видов нагрузок от однотрансформаторной подстанции
схема может выглядеть следующим образом – рис. 5.4.
1 – щит подстанции; 2 – осветительный магистральный щиток;
3 – силовой распределительный щит
Рисунок 5.4 – Питание щитков освещения от однотрансформаторной
подстанции
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]