Проектирование осветительных установок

При проектировании осветительных установок необходимо, соблюдая нормы и правила освещения, определить потребности в осветительных приборах, устано­вочных материалах и конструкциях, а также в электрической энергии. Проект обыч­но состоит из четырех частей: светотехнической, электрической, конструктив­ной и сметно-финансовой. Светотехническая часть предполагает выполнение следующих работ.

ознакомление с объектом проектирования, заключающееся в оценке характера и точности зрительной работы на каждом рабочем месте. При этом обязательно надо установить роль зрения в производственном процессе, минимальные размеры объектов различения и расстояние от них до глаза работающего; определить коэффициенты отражения рабочих поверхностей и объектов различения, расположение рабочих поверхностей в пространстве, желательную направленность света, наличие движущихся объектов различения, возможность увеличения контраста объекта с фоном, возможность возникновения травмоопасных ситуаций, стробоскопическо­го эффекта; выявить конструкции и объекты, на которых можно разместить осветительные приборы, а также конструкции и объекты, которые могут создавать тень и др.;

выбор системы освещения, определяемый требованиями к качеству освещения и экономичности осветительной установки;

выбор источника света, обусловливаемый требованиями к спектральному составу Излучения, удельной световой отдачей, единичной мощностью ламп, а также пульсацией светового потока;

определение норм освещенности и других нормативных параметров освещения для данного вида работ в соответствии с точностью работ, системой освещения и выбранным источником света;

выбор осветительного прибора, регламентируемый его конструктивным исполнением по условиям среды, кривой светораспределения, коэффициентом полезного Действия и блескостью;

выбор высоты подвеса светильников, осуществляемый, как правило, совместно с выбором варианта их размещения и определяемый в основном наивыгоднейшим отношением L:h (расстояния между светильниками к расчетной высоте подвеса) а также условиями ослепленности. В зависимости от кривой светораспределения (типа светильника) отношение L:h принимают от 0,9 до 2,0.

После выбора основных параметров осветительной установки (нормированной освещённости, системы освещения, типа осветительных приборов и схемы их размещения) приступают к светотехническим расчетам.

Расчет осветительной установки может быть выполнен различными способами, которые базируются на двух основных методах расчетов: по световому потоку и точечный. Наиболее распространен в проектной практике расчет по методу коэффициента использования светового потока. Этот метод предназначен для расчета общего равномерного освещения и дает возможность определить световой поток источников света, необходимый для создания нормированной освещенности расчетной горизонтальной плоскости. Этим методом учитывается прямой и отраженный (от потолка, стен и пола) световой поток.

Световой поток Ф, который должны излучать лампы в каждом светильнике, определяют по формуле

, (8.6.)

где Е — нормируемая минимальная освещенность, лк (см. табл. 8.1 и 8.3);

к — коэффициент запаса. Принимают по СНиП II-4-79 в пределах от 1,2 до 2,0 в зависимости от содержания пыли в воздухе, типа источника света и расчетных сроков чистки светильников (2 — 18 раз в год);

S — освещаемая площадь, м²;

z = Eср/Емин — коэффициент, характеризующий неравномерность освещения. Принимают равным 1,0 при расчете на среднюю освещенность или для отраженного освещения; 1,15 — для ламп накаливания и ДРЛ, 1,1 — для светящих линий, выполненных светильниками с люминесцентными лампами;

N — число светильников, намечаемое еще до расчета в соответствии с наивыгоднейшим L:h;

η — коэффициент использования излучаемого светильниками светового потока на расчетной плоскости. Определяют по справочным таблицам в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения пола, стен, потолка и индекса помещения i, рассчитываемого по формуле (здесь А и В — размеры помещения в плане, м;h — расчетная высота подвески светильника над рабочей поверхностью, м);

γ — коэффициент затенения. Может вводиться для помещений с фиксированным положением работающих и принимается равным 0,8.

Вычисленный по формуле расчетный световой поток лампы (или светильника с несколькими лампами) сравнивают со стандартным (по ГОСТ на источники света) и принимают ближайшее значение. В практике светотехнических расчетов допускается отклонение светового потока выбранной лампы от расчетного в пределах от - 10 до +20%.

Разновидностью метода коэффициента использования светового потока является метод удельной мощности, который иногда называют методом ватт. Удельная мощность есть мощность осветительной установки помещения, отнесенная к площади его пола. Этот метод применяют только для ориентировочных расчетов. Он дает возможность определить мощность каждой лампы Р для создания нормируемой освещенности (в Вт)

Р = ωS/N,

где ω — удельная мощность лампы, Вт/м²;

S — площадь помещения, м²;

N — число ламп в осветительной установке.

Значения удельной мощности находят по специальным таблицам в зависимо­сти от нормируемой освещенности, площади помещения, высоты подвеса и типов принятых светильников, а также коэффициента запаса.

Точечный метод дает наиболее правильные результаты и применяется для расчета локализованного и местного освещений, а также освещения негоризонтальных плоскостей и больших территорий, в частности, железнодорожных станций. Он позволяет определять освещенность в любой точке от любого числа осветительных приборов. К недостаткам метода следует отнести трудность учета отраженных составляющих светового потока. Расчетное уравнение точечного метода имеет вид

Е_А=I_Аcos α/r², (8.7)

где Еа — освещенность горизонтальной плоскости в данной точке А, лк;

Iа — сила света в направлении точки А, кд. Значение силы света находят по кривым

светораспределения данного осветительного прибора;

α — угол между нормалью к рабочей плоскости и направлением вектора силы света в точку А;

r — расстояние от светильника до расчетной точки А, м.

Рис. 1. Расчетные кривые E=f(l) для прожектора ПЗС-45 при различных углах наклона его оси θ в вертикальной плоскости

Для удобства расчетов, особенно на ЭВМ, уравнение может быть преобразовано. Принимая r = h/cos α (где h — расчетная высота подвески светильника, м) и вводя коэффициент запаса к, получим E_A =(I_Acos³α)/(кh²).

В том случае, когда расчетная точка А лежит на любой негоризонтальной плоскости, освещенность ее Е_н можно найти из выражения Е_н = Е_А Ψ, где Ψ — переходный коэффициент, определяемый по специальным номограммам. При расчетах освещенности, создаваемой несколькими осветительными приборами, под- Разновидностью точечного метода расчета является метод изолюкс¹. В этом случае точечным методом рассчитывают освещенность в горизонтальной плоскости от одного осветительного прибора или компактной их группы. Получают семейство изолюкс, выполненных в масштабе, в котором вычерчена та или иная территория, подлежащая освещению. Изолюксы при проектировании накладывают на план так, чтобы они заполнили всю территорию. Этот прием позволяет графически рассчитать не только освещенность, но и координаты мест установки опор осветительных приборов.

При проектировании осветительных установок для открытых пространств, в том числе железнодорожных станций, расчеты также удобно выполнять с помощью кривых, полученных для определенных осветительных приборов (прожекторов), установленных на той или иной высоте (рис. 1). По этим кривым и заданной нормируемой освещенности можно найти и расстояние между мачтами, на которых устанавливают прожекторы.

Высоту установки прожекторов² над уровнем зрения можно рассчитать, используя формулу В проектной практике пользуются обычно упрощенной формулой

, (8.8)

где H — высота установки прожектора над уровнем земли, м;

I_макс — осевая сила света прожектора, кд;

h_у.з — высота уровня зрения человека, находящегося в наихудших условиях, т. е. для которого разность H – h_у.з будет наименьшей.

С — величина, обусловленная нормируемой освещенностью Е на территории:

Елк	0,5	1	2	3	5	7	10	20	30	50
	0,100	0,082	0,063	0,058	0,050	0,044	0,038	0,027	0,022	0,017

¹Изолюкса — кривая, представляющая собой геометрическое место точек данной пло­скости с одинаковыми освещенностями.

² Высоту установки прожекторов определяют исходя из условий не только наименьшего слепящего действия, но и исключения воздействия ультрафиолетовой радиации ксеноновых ламп. При мощности такой лампы 10 кВт Я > 15 м, при 20 кВт Я > 25 м. Кроме того, по ус­ловиям безопасности обслуживания согласно Правилам устройства электроустановок в си­стемах локализованного освещения Н > 3 м.

Наиболее часто используемые прожекторы в зависимости от их типа и применяемых источников света характеризуются большим диапазоном значений осевой силы света. Например, I_макс составляет:

у прожекторов ПЗС-45

Источник света	ДРИ-700	Г220-1000	ДРЛ-700	ДРЛ-400
Iмакс	600	130	30	14

у прожекторов ПСМ-50-1

Источник света	Г220-1000	ДРЛ-700	ДРЛ-400
Iмакс	120	52	19,5

Пользуясь этими данными, легко ■ рассчитать наименьшую высоту установки этих прожекторов по условиям ограничения ослепленности.