5. Расчёт искусственного освещения

Конечной целью расчёта искусственного освещения является определение типа, чис­ла и расположения светильников, а также типа, числа и мощности ламп, необходимых для обеспечения требуемого нормативного уровня освещённости.

Проектирование осветительной системы включает последовательное решение ряда частных задач.

1. Определение нормативных уровней освещённости на рабочих местах осуществляется согласно СНиП 23-05-95 (см. параграф 4.).

2. Выбор типа источника света. Для освещения производствен­ных помещений, как правило, применяют газоразрядные лампы, т. к. они обеспечивают меньшее утомление органов зрения и организма в целом и способствуют повышению работоспособности человека и производительности труда. Газоразрядные лампы следует применять там, где требуется тонкое цветоразличение, недостаточно или отсутствует естественное освещение, выполняются точные зрительные работы (даже без повышенных требований к цветопередаче). В тех случаях, когда температура воздуха может быть менее +5 С и напряжение в се­ти переменного тока может падать ниже 90 % номинального, когда решающим фактором является низкая стоимость системы освещения, а также для местного освещения предпочтение следует отдавать лампам накали­вания.

3. Определение системы освещения. Выбирая систему освещения, необходимо учитывать, что более эффективной является система комбинированного освещения, но система общего освещения более гигиенична, т. к. обеспечивает большую равномерность освещённости рабочих поверхностей. Используя локализованное общее освещение, можно наиболее просто добиться высоких уровней освещенности на рабочих местах без значительных затрат. При повышенных требованиях к освещённости отдельных рабочих мест используют комбинированную систему освещения.

Комбинированную систему освещения следует использовать для освещения точных и особо точных работ:

• в помещениях, где производятся зрительные работы, соответствующие I, IIа и IIб разрядам;

• в помещениях, где производятся зрительные работы, соответствующие IIв, IIг и IIIа IIIб разрядам и связанные с различением объёмных объектов наблюдения, например, при сборке аппаратуры высокой и средней точности, при выполнении браковочных операций ОТК и т. п.;

• в помещениях, где производятся работы на блестящих поверхностях металлов, стекла, пластмасс и т. п., когда светильники местного освещения позволяют исключить или снизить отражённую блёскость.

Использование в производственных помещениях только местного освещения категорически запрещено.

4. Определение типа светильников производится с учётом требований к освещению данного помещения, по экономическим показателям, а также в зависимости от условий среды и требований пожаро- и взрывобезопасности. Таким образом, конструктивное исполнение светильников должно соответствовать условиям окружающей среды: влажности, запылённости, пожаро- и взрывоопасности и другим особенностям данного производства.

При выборе типа источника света необходимо учитывать, что:

• в помещениях с высотой не более 6...8 м наиболее экономичны осветительные установки с люминесцентными лампами (ЛЛ);

• применение ламп накаливания ограничено и возможно при условии технической или технико-экономической целесообразности их использования.

5. Выбор схемы расположения светильников общего освещения оказывает существенное влияние на экономичность, качество и удобство эксплуатации системы освещения и должно обеспечивать заданные уровни освещённости на всех рабочих местах при наименьшей мощности установленных ламп. Это возможно благодаря выбору наивыгоднейшего соотношения между расстоянием между рядами светильников l_сс и высотой подвеса светильника над ocвещаемой поверхностью h_ср.

На рис. 5а – в представлены планы типичные расположения светиль­ников c лампами накаливания, а на рис. 5,г – схема вертикальной ориентации светильников, где приняты следующие обозначения: h_п – высота помещения, м; h_c – высота подвеса светильников (от потолка), м; h_р – высота рабочей поверхности над полом, м; l_ст – расстояние от стены до крайних рядов светильников, м. Светильники с люминесцентными лампами желательно располагать сплошными или прерывистыми (предпочтительно сплошными) рядами параллельными стене с окнами (рис. 5в).

Рис. 5. Схемы размещения светильников:

а  в – план помещения;

г – вертикальная ориентация светильников.

Из указанных размеров h_п и h_р являются заданными; h_с = 0,2(h_п – h_р) – в общем случае или h_с = 0 – при установке светильников непосредственно на потолке. Расстояние между рядами светильников l_сс рекомендует­ся принимать примерно равным 0,5l_сс при наличии у стен проходов и примерно 0,3l_сс в остальных случаях. На рис. 5,б показан случай равномерного размещения светильников с лампами накаливания по вершинам квад­ратов. На рис. 5,в показано расположение светильников в “шахматном” порядке (предпочтительно расположение светильников по вершинам ромбов с острым углом в 60°).

Светильники с трубчатыми люминесцентными лампами желательно размещать параллельными стене с окна­ми (рис. 5,г) рядами. Светильники в рядах предпочтительно располагать, состыковывая их друг с другом. Ряды с разрывами имеют худ­ший внешний вид и возможность образования веерных теней. Светиль­ники, содержащие 4 – 10 люминесцентных ламп, в административно-бытовых и об­щественных зданиях располагаются по схеме рис. 5,б.

Обеспечение равномерного распределения освещённости в помещении дости­гается в том случае, если отношение расстояния между центрами светильников к высоте их подвеса над рабочей поверхностью (λ = l_сс/h_ср) будет равным: λ = 1,4 – для светильников “Астра” и УПД; λ = 1,5 – для светильников УПМ-15; λ = 1,4 – для светильников ПМ-1, “Люцетта”; λ = 2,0 – для светильников “Молочный шар”; λ = 1,5 – для светильников с люминесцентными лампами. В этом случае расстояние между центрами светильников определяется как l_с = λ∙h_ср.

6. Определение требуемого количества светильников. Если отношение λ выбрано согласно рекомендациям п. 4 данного параграфа, то для обеспечения равномерного общего освещения требуемое число светильников определяется согласно эмпирической формуле:

N_св = S_п / l_с² , (12)

где S_п – площадь освещаемого помещения, м².

7. Определение требуемого количества ламп. Для расчёта общего равномерного освещения производственных помещений при горизонтальной рабочей поверхности основным является метод коэффициента использования светового потока, учитывающий величину светового потока, отра­женного от потолка и стен. Точечный метод, определяющий освещённость в заданной точке, целесообразно использовать для расчёта локализованного освещёния или освещения наклонных поверхностей с помощью светильников прямого света, а также наружного освещения.

В случае использования метода коэффициента использования светового потока (рекомендуется для дипломного проектирования) определяются два параметра: i – индекс помещения и Ф_л – световой поток одной лампы в светильнике, лм:

, (13)

где E_норм – требуемый нормативный уровень освещённости рабочей поверхности, лк; (см. п. 1 настоящего параграфа); z – коэффициент неравномерности освещения (z = 1,15 для ламп накаливания; z = 1,1 для люминесцентных ламп);

η_исп – коэффициент использования излучаемого светильником светового потока при освещении рабочей поверхности, зависящий от коэффициентов отражения света от потолка (ρ_п) и стен (ρ_с), а также от индекса помещения (i), – см. табл. ; k_з – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение светильников в процессе эксплуатации (k_з = E_ср /E_мин); N_{л. св} – число ламп в одном светильнике.

Для произ­водственных помещений с воздушной средой, содержащей в рабочей зоне от 1 до 5 мг/м³ пыли, дыма и копоти и освещаемой газоразрядными лампами k_з = 1,8 при условии чистки светильников не реже 6 раз в год; а при 1 мг/м³ и менее k_з = 1,5 при условии чистки светильников не реже 4 раз в год. В производственных помещениях с особым режимом по чистоте воздуха и обслуживанием светильников снизу из помещения k_з = 1,4 при условии чистки светильников не реже двух раз в год. Для ламп накаливания коэффициент запаса при вышеуказанных условиях k_з принимается соответственно равным: 1,6, 1,4 и 1,3.

Индекс помещения определяется по формуле:

, (14)

где a и b – длина и ширина помещения, м. Если расчётная величина i оказывается меньше 0,5 или больше 5, то принимают соответственно i = 0,5 или i = 5. Значения коэффициента использования светового потока и ориентировочные значения коэффициентов отражения света от потолка и стен приведены, соответственно, в табл. 9 и табл. 10.

Таблица 9