Пример. Проектирование искусственного освещения

4.3.1. Исходные данные

Наименование помещения: блочный щит управления (БЩУ).

Размеры помещения: длина a=25 м, ширинаb=14,3 м, высота Н_п=3 м.

Окраска стен – светлые тона, потолка – белая.

Выделение пыли, дыма, копоти – менее 1 мг/м³.

Поверхность, над которой нормируется освещенность, расположена горизонтально на высоте Н_рп =0,8 м от пола, а ее площадь составляет S_пр=25 м².

Характеристика зрительной работы:

•          минимальный размер объекта различения 0,5 мм;

•          контраст – средний, фон – средний;

•          напряженная зрительная работа выполняется непрерывно (5 часов).

Расстояние, на котором находится объект от глаз работающего, – 0,5 м.

Повышенного травматизма нет.

Пребывание людей – постоянное.

Источник света – люминесцентные лампы.

Высота подвеса светильников над уровнем пола Н_подв =2,5 м.

Напряжение в сети 220 В.

Рабочие места у стен отсутствуют.

4.3.2. Расчет системы освещения

Расчет освещения проводится по методике, описанной в [69, 30, 96] и заключается в определении типа, количества, схемы размещения и мощности светильников, которые обеспечат требуемую по нормам освещенность.

Проектирование освещения методом коэффициента использования светового потока рекомендуется выполнять в следующем порядке:

1)       выбор системы освещения;

2)       определение требуемой освещенности в зависимости от характера зрительных работ;

3)       выбор типа светильников;

4)       задание количества и схемы расположения светильников;

5)       определение коэффициентов, характеризующих использование светового потока;

6)       выбор типа ламп светильников и определение их мощности;

7)       выбор местного освещения;

8)       задание параметров системы электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ [22].

Выполним расчет освещения по исходным данным, описанным в п. 4.3.1.

1. Система освещения. Выберем экономически выгодную комбинированную систему освещения (общее и местное освещение) с наиболее распространенным способом размещения светильников параллельными рядами.

2. Требуемая освещенность. Определяется по СНиП 23-05-95 [30] или по [69]. По характеру работ (минимальный размер объекта различения 0,5 мм), контрасту (средний), фону (средний) определим (табл.1 СНиП 23-05-95 [30]): характеристику зрительной работы – "средняя точность", разряд работы – VI, подразряд – "в". Для разряда VIв освещенность должна составлять Е_комб = 400, из которых общая Е_общ = 200 лк.

Согласно п. 7.5а [30], при работах I—IV разрядов, если зрительная работа выполняется более половины рабочего дня (5 > 8/2), нормы освещенности, приведенные в табл. 1 СНиП 23-05-95, следует повышать на одну ступень шкалы освещенности.

Для разрядных источников света шкалу освещенности в люксах формируют следующие числа: 0,2: 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 10; 15; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 4500; 5000 (п. 4.1 СНиП 23-05-95).

С учетом повышения освещенности на одну ступень (п. 7.5 и 4.1 [30]) освещенность должна составлять Е_комб=500, из которых Е_н=Е_общ=300 лк.

3. Тип светильников. Примем к установке светильники с люминесцентными лампами группы Д, типа ПВЛМ с двумя лампами (n_л=2), которые можно применять для освещения производственных помещений [69]. Размеры светильника: длина – L_с = 1350 мм, ширина – 280 мм, высота – 180 мм. Светильники группы Д допускают наибольшие расстояния между ними и, следовательно, могут обеспечить необходимую равномерность освещения меньшим  количеством светильников.

Для них расстояние между рядами (р) светильников L_мр принимается по соотношению L_мр/h=0,91÷1,3, а расстояние между светильниками (с) в ряду L_мс определяется из соотношения L_мс / L_с =0,5÷1,0, где h – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.

Примем: исполнение по пылезащите – полностью пылезащитное; конструктивное исполнение − корпус из стеклопластика с рассеивателем типа СТ (средней твердости) из  поликарбоната; эксплуатационная группа светильников – 8 (см. табл. 1 и 2 , приложение Г, СНиП 23-05-95 [30] или табл. 54, 55 [69]).

4. Количество и расположение светильников.

Примем в первом приближении величину отношений L_мр/h=1,2 и L_мс/L_с=0,7. Тогда расстояния между (м) светильниками (с) по ширине (ш) и длине (д) помещения составят:

L_мр=h·1,2=1,7·1,2=2,04 ≈ 2 м,

L_мс = L_с 0,7=1,35·0,7 = 0,945 ≈ 1 м,

где h= Н_подв– Н_рп=2,5-0,8=1,7 м, L_с = 1,35 м длина светильника.

Расстояния между светильниками и стенами по ширине и длине при отсутствии работ у стен задаются по формулам [69]:

l_ш =(0,4÷0,5) L_мр = 0,5·2=1 м,

l_д =(0,4÷0,5) L_мс = 0,5·1=0,5 м.

Определим количество светильников по длине:

n_д=(a-2·l_д+ L_с) / (L_мс + L_с)= (25-2·0,5+1,35)/(1 +1,35)= 11,2,

и по ширине помещения:

n_ш=(b-2·l_ш)/L_мр + 1= (14,3-2·1)/2+1=7,15.

(Формула для расчета n_ш записана без учета ширины светильника.)

Примем n_д = 12 и n_ш = 8 шт., тогда общее количество светильников составит n = n_д n_ш  = 12·8 = 96 шт.

Уточним расстояния между краями светильников по длине и между их центрами по ширине:

L_мс =(a-2·l_д – L_с n_д )/( n_д–1) = (25−2·0,5–1,35·12) / (12–1)= 0,709 м,

L_мр =(b −2·l_ш)/ (n_ш –1)= (14,3−2·1)/(8–1)=1,757 м.

Расстояния от стены до центра ближайшего светильника по длине

L_ст.д =l_д + L_с/2 =0,5+1,35/2= 1,175 м

и по ширине L_ст.ш =l_ш = 1м.

При выполнении работ у стен расстояния от краев светильников до стен должны быть не более L_мс/2 и  L_мр/2.

Схема расположения светильников показана на рис. 1.

 

5. Коэффициент использования светового потока. Определим индекс помещения по формуле

                i=S / (h·(a+b))=357,5/(1,7·(25+14,3))=5,35,

где S – площадь помещения: S =a·b = 25·14,3 = 375,5 м².

Примем, согласно исходным данным и [69], коэффициенты отражения от стен, потолка и пола равными ρ_пот=50 %, ρ_ст=30 %, ρ_пол=10 % соответственно. По их значениям для светильников группы Д определим коэффициенты полезного действия светильников ПВЛМ η_с= 0,80 и помещения η_п= 86 (см. табл. 54, 57 [69]).

Коэффициент использования светового потока η определяется как произведение величин η_с  и η_п :

η = η_п ·η_с  = 0,8·0,86 = 0,69.

Коэффициент запаса с учетом заданной запыленности помещения, эксплуатационной группы светильников – 8 и угла наклона светопропускающего материала к горизонту – 0 градусов примем равным К_з=1,6 (см. табл. 3 [1] или 58 табл. [69]).

Зададим коэффициент, учитывающий неравномерность освещения для люминесцентных ламп, Z=1,1 [69].

 

6. Световой поток каждой лампы светильника. Определим по формуле

лм.

Примем тип лампы – ЛД (люминесцентная, дневного света) мощностью W_л = 30 Вт и световым потоком Ф_таб=1560 лм (табл. 59 [69]).

Действительная освещенность рабочей поверхности Е_д от общего освещения составит

лк,

превысив нормативное значение на 9 %. Отношение Е_д/Е_н = =328·/300 =1,09 попадает в допустимый диапазон 0,9 < Е_д/Е_н < 1,2 [75], поэтому пересчет не требуется.

Для оценки правильности расчета определим удельную электрическую мощность W_у, Вт/м², для создания условной освещенности 100 лк, которую используют для приближенного расчета освещения:

W_у=100·W_л·n·n _л·/(Е_д S) = 100·30·96·2/(328·357,5)=4,9 Вт/м².

Полученное значение несколько ниже практического диапазона 6 <W_у < 10 Вт/м² [69], вероятно, из-за сравнительно высокого КПД (η_с= 0,80) светильников ПВЛМ.

7.  Местное освещение рабочих мест. Обеспечивается светильниками с непросвечивающими отражателями. Светильники располагаются таким образом, что их све­тящие элементы не попадают в поле зрения работающих на освещаемом рабочем месте и на других рабочих местах (п. 7.13. [35]).

Примем, что расстояние от светильника до освещаемой поверхности h_м =0,7 м, а угол, под которым световой поток падает на горизонтальную плоскость, составляет 60°.

Определим мощность светильников для создания местного освещения Е_мест =Е_комб −Е_общ = 500−300=200 лк на рабочих поверхностях площадью S_рп = 25 м² :

W_ум=(6÷10) S_рп Е_мест / 100 = 7·25·200/100 = 350 Вт.

Электропроводка к светильникам местного освещения (с напряжением выше 42 В) в пределах рабочего места выполняется в гибких рукавах (ПУЭ [22], п. 6.2.9).

8. Согласование с требованиями ПУЭ [22]. Осветительные сети прокладываются в соответствии с требованиями ПУЭ [22, гл. 2.1].

По степени опасности поражения электрическим током БЩУ относится к помещениям без повышенной опасности. По условиям окружающей среды – помещение нормальное, сухое.

Согласно требованиям ПУЭ для электропроводки используется провод АППВ, тип проводки – закрытый в строительных конструкциях, выключатель − термального исполнения.

Вывод. Система комбинированного освещения из 96 (12х8) светильников ПВЛМ, каждый с двумя лампами типа ЛД, мощностью по 30 Вт, обеспечит нормативную освещенность 500 лк (Е_комб =Е_общ +Е_мест= 300+200= 500 лк), необходимую для выполнения зрительных работ "средней точности".