3.5. Прожекторное освещение

Прожекторное освещение рекомендуется для освещения территорий, характер использования которых не допускает расположения светильников: механизирован­ных складов, узлов железнодорожных путей, стадионов; заводских территорий, где опоры светильников часто повреждаются крупногабаритными механизмами; для усиленного освещения отдельных мест работы на строитель­ных объектах и открытых горных разработках; для охранного освещения. Рекомендуется размещать прожекторы сосредоточенными группа­ми на мачтах или высоких местных сооружениях (с устройством огражден­ных площадок).

Преимущественно используются прожекторы типов:

ПЗС-35 с лампами 500 Вт (для малых площадок), высота установки 13 м;

ПЗС-45 с лампами 1000 Вт (накаливания) и 400-700 Вт ДРЛ 21 м;

ПЗР-400 с лампами 400 Вт ДРЛ, высота установки 15 м;

СКсН-10000 с лампами ДКсТ-10000, высота установки 20 м;

ОУКсН-20000 с лампами ДКсТ-20000, высота установки 30 м;

Высота мачт H_М [м] определяется из эмпирического условия:

H_М  (I_МАХ / 300 )^0,5 , (3.25)

где I_МАХ  максимальная осевая сила света прожектора.

Наиболее часто применяются типовые мачты Мосгипротранс высотой 15,

21 и 28 м. Расстояния между мачтами принимаются равными 68кратной вы­соте, но не более 15кратной высоты мачты. Расположение прожекторов на мачте задается наклоном их осей к горизонту на угол Θ. Величина этого угла выбирается в процессе расчета.

Для приближенного расчета прожекторного освещения пользуются следующей методикой:

1. Определяют минимальную освещенность по нормам.

2. Выбирают тип прожектора и высоту его установки.

3. Определяют количество прожекторов n_ПР, необходимых для ос­вещения заданной площади S с минимальной освещенностью E_MIN, для чего предвари­тельно находят требуемый суммарный поток Ф, пользуясь формулой;

Ф = E_MIN SK_ЗОK_ПК , (3.26)

где K_ЗО = 1,2 ÷ 1,5  коэффициент запаса освещенности;

K_ПК = (1,15 ÷ 1,5). коэффициент, учитывающий потери света в зависимости от конфигурации освещаемой площади S.

Зная суммарный поток Ф, определяют количество прожекторов n_ПР:

n_ПР = Ф / Ф_Л _ПР , (3.27)

где Ф_Л _ПР  световой поток лампы прожектора, лм;

_ПР = (0,35 ÷ 0,37)  КПД прожектора.

4. Определяют оптимальный угол наклона θ прожектора к горизонтальной оси, при котором площадь светового пятна (эллипса) максимальна и осве­щенность соответствует нормам. Этот угол определяется по формуле

θ = arc sin [m_РГ + n_РВ (E₀)^(2/3) ] ^0,5, (3.28)

где Ео = K_ЗО  E_MIN  h²  условная освещенность при освещении одним прожектором;

Ео = 0,5 K_ЗО  E_MIN  h²  условная освещенность если при освещении световые пятна прожекторов перекрываются;

Ео = 0,5К_з Е. 'А - если световые пятна прожекторов пере­крывают друг друга;

m_РВ  справочный коэффициент угла рассеяния прожекторов в горизон­тальной плоскости (безразмерная величина):

n_РВ  справочный коэффициент угла рассеяния прожекторов в вертиктальной плоскости [лк ^(3/2) ].

Для прожекто­ров ПЗС35 (m_РВ = 0,03, n_РВ = 0,0011 [лк ^(3/2) ]), для прожекторов ПЗС45 ((m_РВ = 0,03, n_РВ = 0,0011 [лк ^(3/2) ]).

Для более точных расчетов прожекторного освещения используют метод расчета по относительной освещенности. В этом случае рабочей характеристикой прожектора являются изолюксы освещенности (справочные данные для каждого конкретного прожектора) на ус­ловной плоскости, перпендикулярной его оптической оси, расположен­ной на расстоянии в 1 м. На рисунке 3.8 показан луч све­та, проходящий через точку М с координатами (X, Y) на горизонтальной плоскости, имеющий освещенность Е. Этот же луч проходит через точку m_У на условной плоскости с координатами (x, y) и условной освещенно­стью ε_У .

Расчет прожекторного освещения с помощью изолюкс производит­ся в следующем порядке.

Имея изолюксы на условной плоскости для выбранного типа про­жектора, задаются высотой h установки светового прибора и углом на­клона светового потока к горизонтали θ.

Строят координатные оси X и Y. Ось X совмещают с направлением максимальной силы света светового прибора и на ней в масштабе плана чертежа местности откладываются произвольные значения расстояний X (10, 20...м) от нуля, за который принимается место установки светового прибора (наиболее применяемые масштабы 1:2000 или 1:5000). Задаваясь отношением Х/h, определяем для данного угла (при θ = const) координату x точки m_У на условной плоскости по формуле:

x = [cos θ + (Х/h)  sin θ]/_ОТР , (3.29)

где _ОТР = [ sin θ + (Х/h)  cos θ ] где коэффициент отражения .

θ горизонталь x h my (x,y) y 0 X M(X, Y) Y Рисунок 3.8. Схема построения изолюкс

Задаваясь величиной горизонтальной освещенности Ег, определя­ем величину относительной освещенности ε по формуле:

ε = Ег (_ОТР )³ h²  K_ЗО , (3.30)

Зная x и ε по изолюксам на условной плоскости определяем коор­динату y . Получив значения мея y, _ОТР и h, определяем координату Y по формуле:

Y = y _ОТР h. (3.31)

Координаты Х, принятая в начале расчета, и координа­та Y, вычисленная по формуле (3.31), определяют точку на горизонтальной плоскости с заданной гори­зонтальной освещенностью Ег.

Задаваясь рядом значений Х при одной и той же величине угла θ, получают кривую разных значений горизонтальной освещенности Ег. Таким же образом могут быть получены кривые равных значений Ег и для других величин горизонтальной освещенности. Пользуясь данным методом, можно построить изолюксы горизон­тальной освещенности для любых высот установки световых приборов и разных значений углов θ наклона прожектора к горизонтали наложением построенных изолюкс на план освещаемой террито­рии получают горизонтальные освещенности в любой точке освещаемой местности.

Пример. Построить изолюксы горизонтальной освещенности для прожектора типа СКсН20000 с лампами ДКсТ20000, установленного на высоте h = 20 м под углом к горизонтали θ₁ = 10 и θ₂ = 15° для обес­печения минимальной освещенности Ег = 0,5лк.

Решение. Для построения изолюкс используем формулы (3.29)(3.31) и кривые относительной освещенности осветительного устройства СКсН20000, приведенные на рисунке 3.9.

Расчеты сведены в таблицу 3.6.

По результатам расчетов, приведенным в таблице 3.6 построены изо­люксы светильника СКсН20000, представленные на рисунке 3.10.

2,5	y
2,0
1,5					5
1,0						10
0,5						20
0					100	50
	 0,2		0,0		0,2		0,4		0,6		0,8		1,0		1,2

Рисунок 3.9 Кривые относительной освещенности осветительного устройства СКсН – 20000

Х θ1 = 10 θ2 = 15° Рисунок 3.10 Изолюксы -y светильника СКсН – 20000 Y

Таблица 3.6 Расчет изолюкс светильника СКсН – 20000

h м					x/h
					1,8		2,0		3,0		4,0		4,5		5,0		5,5		6,0		6,5		7,0		7,5
30		15		    у	2,0 0,25 5,4 1,35 81,0		2,2 0,24 7,2 1,31 86,5		3,16 0,06 21,3 1,25 119		4,12 0,02 47,2 1,25 155		4,61 0,04 66,1 1,2 165		5,09 0,07 89,90 0,8 122		5,57 0,08 117 0.25 41,8
		10		    у	1,93 0,35 4,85 1.30 75,3		2.13 0,30 6,5 1,20 76,7		3,11 0,15 20,3 0,95 88,6		4,09 0,07 46,2 0,98 120		4,56 0,05 64,01 Э0 137		5.07 0,02 87,9 1,2 183		5.45 0,01 109 1,15 188		6,05 0,01 150 0,9 163		6,55 0,02 185 0,75 148		70,3 0,03 234 0,7 148		7.52 0,04 287 0,5 113

.