Тема 2: Производственное освещение. Расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока

Метод коэффициента использования светового потока применяется для расчета общего освещения горизонтальной рабочей поверхности с учетом света, отраженного стенами и потолком, и дает возможность определить световой поток ламп, необходимый для создания заданной (чаще всего нормированной) освещенности.

Основное уравнение метода:

(2.1)

где F – световой поток лампы, лм;

E_Н – минимальная нормируемая освещенность (определяется по СниП 23-05-95(2003) «Естественное и искусственное освещение»);

S – площадь помещения, м²;

К – коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности вследствие старения ламп, запыления и загрязнения светильников (К=1,2…1,5);

Z – отношение средней освещенности к минимальной (для люминесцентных ламп принимается Z = 1,1);

N – число светильников, шт.;

n – число ламп в светильнике;

h – коэффициент использования светового потока (в процентах %), т.е. отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Коэффициент использования светового потока определяется в зависимости от величины индекса помещения i, коэффициентов отражения потолка и стен r_П и r_С, (см. таблицу 2.2).

Индекс помещения i определяется по выражению:

(2.2)

где h_п – расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

a и b – основные размеры (длина и ширина) помещения, м.

Порядок выполнения задания. Занятие носит проектный характер. Для расчета задаются числом светильников N в соответствии с размерами помещения и условия равномерности освещения (на 4 м² принято размещать 1 светильник).

Затем из таблицы нормативов по СниП 23-05-95 (2003) определяют значение требуемой освещенности (Приложение В табл. В.1 в зависимости от разряда и подразряда зрительной работы (столб. №9). Затем по формуле (2.1) подсчитывают требуемый световой поток лампы. После этого по таблице 2.3 подбирают ближайшую стандартную лампу, обеспечивающую рассчитанный световой поток.

Значения коэффициента использования светового потока (h, %) определяют по таблице 2.2 и находят на пересечении соответствующих строк (значения индекса помещения i, рассчитанного по выражению (2.2)) и столбцов (коэффициенты отражения r_П, r_С (заданы в условиях задачи).

После выбора лампы необходимо найти отклонение рассчитанного значения светового потока от фактического. На практике допускаются отклонения светового потока выбранной лампы от расчетного до -10% и +20%. Если величина отклонения не попадает в допустимый диапазон, значит необходимо задаться другим числом светильников и повторить расчет.

Задание для самостоятельной работы

Произвести расчет искусственного общего (люминесцентного) освещения методом коэффициента использования светового потока в помещении, где проводятся работы, соответствующие разряду X зрительных работ. Размеры помещения: длина a м, ширина b м, высота подвеса светильника h_п м, коэффициенты отражения стен и потолка r_с и r_п соответственно равны 50% и 70%. Принять коэффициент запаса К=1,3, коэффициент неравномерности Z=1,1. Число ламп в светильнике n равно 2. Длина рекомендуемого светильника серии ЛСПО1, рассчитанного на две люминесцентные лампы равна 1,536 м.

Данные для расчета приведены в таблице 2.1. Нормируемые значения показателей освещения приведены в таблице В.1 Приложения В.

Таблица 2.1

Данные для расчета искусственного освещения по вариантам

№ вар.	Разряд зрительной работы Х	Длина помещения a	Ширина помещения b	Высота подвеса светильника hп
1	I – наивысшей точности (Iв)	8	5	2,15
2	II – очень высокой точности (IIв)	4	3	3
3	IV – средней точности (IVа)	5	4	3
4	V – малой точности (Vб)	6	5	3,5
5	VI – очень малой точности	7	5	3,5
6	III – высокой точности (IIIг)	8	6	4
7	I – наивысшей точности (Iв)	9	8	4
8	I – наивысшей точности (Iв)	10	7	5
9	VI – очень малой точности	11	8	5
10	IV – средней точности (IVа)	14	12	5,5
11	II – очень высокой точности (IIв)	16	13	6
12	III – высокой точности (IIIг)	18	14	6
13	V – малой точности (Vб)	20	15	7
14	IV – средней точности (IVа)	22	16	7
15	I – наивысшей точности (Iв)	24	17	8
16	III – высокой точности (IIIг)	6	5	3
17	VI – очень малой точности	7	4	4
18	IV – средней точности (IVа)	15	10	6
19	III – высокой точности (IIIг)	12	12	5,5
20	II – очень высокой точности (IIв)	6	3	3,15
21	III – высокой точности (IIIг)	8	7,5	2,5
22	VI – очень малой точности	9,5	6	3,15
23	V – малой точности (Vб)	7	6	5,5
24	IV – средней точности (IVа)	4	4	4
25	III – высокой точности (IIIг)	6	5	2,5
26	I – наивысшей точности (Iв)	7	5,5	3
27	V – малой точности (Vб)	8,5	3	4,5
28	IV – средней точности (IVа)	6	5	3
29	III – высокой точности (IIIг)	14	12	4,5
30	II – очень высокой точности (IIв)	12	12	3,5

Таблица 2.2

Значения коэффициента использования светового потока

для светильника ЛСПО1-2Х150-13

Таблица 2.3

Характеристики люминисцентных ламп

Тип Лампы	Мощность, Вт	Напряжение на лампе, В	Ток лампы, А	Световой поток, лм
ЛДП30-4 ЛД30-4 ЛХБ30-4 ЛМ30-4 ЛБ30-4	30	104	0,36	1375 1560 1605 1635 1995
ЛДВ40-4 ЛБ40-4 ЛХВ40-4 ЛД40-4 ХХВП40-1	40	103	0,43	1995 2225 2470 2450 2000
ЛПД65-4 ЛД65-4 ЛХБ-4 ЛБ65-4	65	110	0,67	2900 3390 3630 3780
ЛД60-4 ЛТВ80-4 ЛБ80-4	80	102	0,81	3380 3865 4220

Пример расчета:

Произвести расчет искусственного общего (люминесцентного) освещения методом коэффициента использования светового потока в помещении, где проводятся работы, соответствующие разряду Iв зрительных работ. Размеры помещения: длина 6 м, ширина 8 м, высота подвеса светильника 3 м, коэффициенты отражения стен и потолка r_с и r_п соответственно равны 50% и 50%. Принять коэффициент запаса К=1,3, коэффициент неравномерности Z=1,1. Число ламп в светильнике n равно 2.

Решение:

Световой поток лампы рассчитываем по формуле (2.1):

где F – световой поток лампы, лм;

E_Н – минимальная нормируемая освещенность (по СниП 23-05-95(2003) для Iв разряда зрительных работ E_Н=600 лк (табл. В.1 Прил. В, столбец 9);

S – площадь помещения, м² (S=48 м²);

К – коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности вследствие старения ламп, запыления и загрязнения светильников (К=1,3);

Z – отношение средней освещенности к минимальной (Z = 1,1);

N – число светильников, шт.;

n – число ламп в светильнике (n=2);

h – коэффициент использования светового потока, %.

Определим необходимое количество светильников из условия: на 4 м² принято размещать 1 светильник: N=S/4=48/4=12 шт.

Для определения коэффициента использования светового потока h, рассчитаем индекс помещения i по формуле (2.2):

,

где h_п – расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м (h_п=3 м);

a и b – основные размеры (длина и ширина) помещения, м (a=6 м и b=8 м).

Тогда

Коэффициент использования светового потока h определяем по таблице 2.2 в зависимости от величины индекса помещения i=1,1, коэффициентов отражения потолка и стен (r_П=50% и r_С=50%):

h = 41%.

Таким образом, световой поток лампы F, лм составит:

.

По таблице 2.3 выбираем лампу, имеющую световой поток, ближайший к рассчитанному значению. Это лампа типа ЛБ80-4 (F_л=4220 лм).

Найдем величину отклонения фактического значения светового потока лампы типа ЛБ80-4 (F_ф) от рассчитанного (F_р):

Поскольку величина ΔF попадает в допустимый диапазон (-10% +20%), следовательно, лампа выбрана верно.

Вывод: таким образом, для освещения помещения площадью 48 м², где осуществляются зрительные работы, соответствующие разряду Iв, в нем необходимо разместить 12 светильников по 2 лампы типа ЛБ80-4 в каждом.

Приложение А

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет»

Кафедра «Безопасность производства и промышленная экология»

Расчетно-графическая работа по дисциплине

«Безопасность жизнедеятельности»

Вариант № ___

Выполнил: студент гр._____

____________________ФИО

Проверил: Зельдова А.И.

Уфа 2011

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Таблица В.1

Нормируемые величины освещенности и сочетания нормируемых величин показателя ослепленности и коэффициента пульсации для производственных помещений (СНиП 23-05-95 (2003))

Характе-ристика зрительной работы	Наиме-ньший или эквива-лентный размер объекта разли-чения, мм	Разряд зрите-льной работы	Под-разряд зрите- льной работы	Кон-траст объекта с фоном	Харак-терис-тика фона	Искусственное освещение					Естественное освещение		Совмещенное освещение
						Освещенность, лк			Сочетание нормиру-емых величин показа-теля ослеплен-ности и коэф. пульсации		КЕО, еН, %
						при системе комбниро-ванного освещения		при системе общего осве-щения			при верх-нем или комби-ниро-ванном осве-щении	при боко-вом осве-щении	при верх-нем или комби-нниро- ванном осве-щении	при боко-вом осве-щении
						всего	в т.ч. от обще-го		Р	Кп, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
наивысшей точности	менее 0,15	I	А	мал.	темн.	5000 4500	500 500	– –	20 10	10 10	–	–	6,0	2,0
			Б	мал. сред.	сред. темн.	4000 3500	400 400	1250 1000	20 10	10 10
			В	мал. сред. бол.	светл. сред. темн.	2500 2000	300 200	750 600	20 10	10 10

Продолжение таблицы В.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
			Г	сред. бол. бол.	светл. светл. сред.	1500 1250	200 200	400 300	20 10	10 10
очень высокой точности	от 0,15 до 0,30	II	А	мал.	темн.	4000 3500	400 400	– –	20 10	10 10	–	–	4,2	1,5
			б	мал. сред.	сред. темн.	3000 2500	300 300	750 600	20 10	10 10
			В	мал. сред. бол.	светл. сред. темн.	2000 1500	200 200	500 400	20 10	10 10
			Г	сред. бол. бол.	светл. светл. сред.	1000 750	200 200	300 200	20 10	10 10
высокой точности	от 0,30 до 0,50	III	А	мал.	темн.	2000 1500	200 200	500 400	40 20	15 15	–	–	3,0	1,2
			Б	мал. сред.	сред. темн.	1000 750	200 200	300 200	40 20	15 15
			В	мал. сред. бол.	светл. сред. темн.	750 600	200 200	300 200	40 20	15 15
			Г	сред. бол. бол.	светл. светл. сред.	400	200	200	40	15

Продолжение таблицы В.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
средней точности	св. 0,5 до 1,0	IV	А	мал.	темн.	750	200	300	40	20	4	1,5	2,4	0,9
			Б	мал. сред.	сред. темн.	500	200	200	40	20
			В	мал. сред. бол.	светл. сред. темн.	400	200	200	40	20
			Г	сред. бол. бол.	светл. светл. сред	–	–	200	40	20
малой точности	св. 1 до 5	V	А	мал.	темн.	400	200	300	40	20	3	1	1,8	0,6
			Б	мал. сред.	сред. темн.	–	–	200	40	20
			В	мал. сред. бол.	светл. сред. темн.	–	–	200	40	20
			Г	сред. бол. бол.	светл. светл. сред.	–	–	200	40	20
грубая (очень малой точности)	более 5	VI		независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном		–	–	200	40	20	3	1	1,8	0,6

Продолжение таблицы В.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
работа со светящи-мися материа-лами и изделиями в горячих цехах	более 0,5	VII		независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном		–	–	200	40	20	3	1	1,8	0,6
общее наблюде-ние за ходом производ-ственного процесса: постоянное		VIII	А	независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном		–	–	200	40	20	3	1	1,8	0,6
периодиче-ское при постоян-ном пребыва-нии людей в помеще-нии			Б	независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном		–	–	75	–	–	1	0,3	0,7	0,2

Окончание таблицы В.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
периоди-ческое при периоди-ческом пребыва-нии людей в помеще-нии			В	независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном		–	–	50	–	–	0,7	0,2	0,5	0,2
общее наблюде-ние за инженер-ными коммуни-кациями			г	независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном		–	–	20	–	–	0,3	0,1	0,2	0,1