Раздел 2. Светотехнический расчет

Порядок рассмотрения вопросов: выбор источников света; выбор системы освещения; выбор освещенности и коэффициентов запаса; выбор светильников; размещение светильников в освещаемом пространстве; расчет уста­новленной мощности.

Выбор источников света.

Тип источника света определяется в первую очередь требования­ми по цветопередаче и высотой помещения. Для производственных помещений следует использовать преимущественно экономичные ИС с наибольшей мощностью. Для требовательных по цветопередаче объектов следует применять ИС с R_a не менее 75.

Выбор системы освещения.

Обычно используют две различные системы освещения: общего или комбинированного. Равномерное размещение светильников общего освещения применяется обычно в тех случаях, когда желательно обеспечить равномерность освещения всей площади помещения в целом. При необходимости дополнитель­ного подсвета отдельных участков освещаемого помещения, если эти участки достаточно велики по площади или по условиям работы не­возможно устройство местного освещения, прибегают к локализован­ному размещению светильников. Локализованное размещение све­тильников в подобных случаях позволяет одновременно с уменьшени­ем мощности осветительной установки по сравнению с равномерным вариантом размещения обеспечить и лучшее качество освещения.

Система комбинированного освещения включает в себя светиль­ники, расположенные непосредственно у рабочего места и предна­значенные для освещения только лишь рабочей поверхности (мест­ное освещение), а также светильники общего освещения, предназна­ченные для выравнивания распределения яркости в поле зрения.

Выбор освещенности и коэффициентов запаса.

Уровень освещенности на рабочей поверхности Е_норм по дейст­вующим СНиП регламентируется в зависимости от размера объекта размещения, контраста объекта с фоном и коэффициента отражения фона, т.е. поверхности, на которой непосредственно расположен и различается объект.

В процессе эксплуатации осветительной установки освещенность на рабочих поверхностях будет снижаться за счет уменьшения свето­вого потока ИС, загрязнения ламп и осветительной арматуры, а также загрязнения стен и потолка освещаемого помещения. Поэтому вводят коэффициент запаса, повышающий расчетное значение освещенности по сравнению с нормированным.

Для ламп накаливания коэффициент запаса k₃ принимается 1,3, для разрядных ламп 1,5—2,0.

Выбор светильников.

Основными показателями, определяющими выбор светильника при проектировании осветительной установки, следует считать: кон­структивное исполнение, светораспределение, блесткость и эконо­мичность светильника.

По форме КСС светильники выбирают, руководствуясь следую­щим: для помещений с невысокими отражающими свойствами, а так же для высоких помещений целесообразно применять светильники прямого света, направляющих световой поток источников света вниз на рабочие поверхности (типа К, Г).

Для помещений с большой площадью и незначительной высотой целесообразно применение светильников более широкого светораспределения. Кривая сил света (КСС) — это графическое изображение зависимости силы света ОП от направления распространения света. Обычно КСС изображаются в полярных координатах (рисунок 2а), однако для ОП с очень малыми углами излучения иногда используется прямоугольная система координат (рисунок 2б).

Рисунок 2 – Примеры кривых сил света в полярных (а) и прямоугольных (б) координатах

Рисунок 3 - Классы светораспределения: а — прямое; б — преимущественно прямое; в — рассеянное; г — преимущественно отраженное; д — отраженное

Размещение светильников.

Выбор размещения светильников определяется в первую очередь формой КСС. Вводится значение λ, относительное расстояние между светильниками λ = l/h_p, где — l расстояние между светильниками; h_p — расстояние от ИС до расчетной поверхности. Существует для каждого типа КСС оптимальное значение относительного расстояния между светильниками, обеспечивающее наибольшую равномерность осве­щенности расчетной поверхности, а следовательно, наименьший рас­ход электроэнергии. Увеличение относительного расстояния между светильниками по сравнению с оптимальным вызывает уменьшение равномерности освещения. На равномерность распределения осве­щенности влияет не только относительное расстояние между светиль­никами, но и форма поля. Наиболее распространенными вариантами размещения точечных источников общего освещения является разме­щение по углам прямоугольника и шахматное размещение. Для све­тильников с люминесцентными лампами целесообразно размещение рядами параллельными световым проемам. В табл. представлены значения рекомендуемых и наиболее допустимых относительных рас­стояний между светильниками.

Таблица 3 - Относительные расстояния между светильниками

Тип КСС	Значение Нр
	Рекомендуемое	Наибольшее допустимое
К	0,4-0,7	0,9
Г	0,8-1,2	1,4
Д	1,2-1,6	2,1
М	1,8-2,6	3,4
Л	1,4-2,0	2,3

Типичные случаи размещения светильников представлены на рисунке 4.

Из названных размеров H и h_р являются заданными; высота под­веса светильника h_с, кроме случаев установки светильников на сте­нах, принимаются в пределах от 0 при установке на потолке или за­подлицо с фермами и до 1,5 м. Большое значение h_с, как правило, не рекомендуется. Расстояние от крайнего светильника до стен (l) реко­мендуется принимать около 1/2L при наличии у стен проходов и око­ло 1/3L в остальных случаях.

Исходные расчетные данные:

Спроектировать осветительную установку производственного помещения площадью 30 × 25 м², высотой 12 м, коэффициенты отраже­ния поверхностей потолка ρ_п = 70 %, стен ρ_с = 50 %, рабочей поверх­ности ρ_р = 40* %. Уровень нормируемой освещенности в соответствии со СНиП Е_н = 500* лк.

Рисунок 4 - Размещение светильников

а — по углам прямоугольника; б — в шахматном порядке; в — параллельными ря­дами; г — прерывистыми линиями; д — разрез помещения с указанием размеров (H — высота помещения; h_л — высота подвеса светильника над уровнем пола; h_p — расстояние от светильника до рабочей поверхности)

Расчет проводится методом коэффициента использования осветительной установки, поскольку в помещении отражающие поверх­ности с высокими коэффициентами отражения и вклад в освещен­ность рабочей поверхности отраженной составляющей велик.

Рассмотрим несколько вариантов проектных решений.

Вариант 1. К установке приняты лампы типа ДРЛ мощностью Р_л = 400 Вт в светильнике с КСС типа Г2, коэффициент полезного действия светильника η_св = 0,72. Лампы ДРЛ приемлемы в данном случае, поскольку отсутствуют высокие требования к цветопередаче. Приняты коэффициент запаса k₃ = 1,5 и коэффициент неравномерно­сти освещенности ɀ = 1,15.

Расчет проводится в соответствии с формулой

Высота подвеса светильника от потолка — 0,8 м; расстояние от пола до рабочей поверхности 1,2 м,

следовательно, U_оу = 0,85 (из таблицы 3);

Ф_л = 24 клм (по справочным данным производителя).

Число ламп в этом случае:

Число светильников:

Принимаем 36 светильников. В этом случае расход электроэнер­гии на осветительную установку:

При размещении светильников по углам прямоугольника полу­чим 25 прямоугольников со сторонами 5 × 4,2 м.

Определим

Рекомендуемое значение λ при использовании светильников с КСС типа Г2 равно 0,77. Полученное значение существенно отлича­ется от рекомендуемого. Для приближения этого значения λ к реко­мендации рассмотрим второй вариант, в котором используем тот же тип ламп и светильников, но с лампами большей мощности.

Вариант 2. Возьмем P_л = 700 Вт; Ф_л = 41,0 клм.

Число ламп:

Число светильников:

Примем к установке 25 светильников, которые расположим по углам прямоугольника со сторонами 6 × 5 м. Всего таких прямоуголь­ников 20 штук.

Определим , что ближе к рекомендациям, но еще плохо.

Рассмотрим 3-й вариант для тех же условий с лампами большей мощности.

Вариант 3. Возьмем P_л = 1000 Вт; Ф_л = 59,0 клм.

Число ламп:

Число светильников:

Примем к установке 15 светильников, которые расположим по углам прямоугольника со сторонами 8,3 × 6 м. Всего таких прямоуголь­ников 8 штук.

Определим λ:

что ближе к рекомендациям, поэтому примем к установке этот вариант.

Освещение рабочих зон повышенной опасности

Минимальная освещенность должна быть ≥ 10 % от уровня, нормируемого для выполнения данной зрительной задачи, но не менее 15 лк, равномерность освещение E_макс : E_мин ≤ 40 : 1.

Качество цветопередачи. Источники света в светильниках аварий­ного освещения (АО) должны иметь общий индекс цветопередачи R_a ≥ 40.

Светильники АО должны включаться через 0,5 с после выхода из строя основного освещения.