2. Расчет освещенности от светящей поверхности равномерной яркости

Теоретические основы расчета изложены в работах [3—5]. Ниже приведен порядок расчета освещенности, использу­ющий графики, разработанные Е. С. Ретнером [3].

Порядок расчета.

1. Задаются размерами светящей поверхности и h_р.

2. Определяются расчетные точки.

За расчетные принимаются точки, наиболее удаленные от светящей поверхности, где освещенность будет минимальной.

3. Определяется значение коэффициента q по графикам рис. 1.9 и 1.10 для каждой расчетной точки. Наименьшее значение q используется в дальнейшем расчете.

Порядок определения коэффициента q следующий. Определяются координаты графиков но формулам Р₁=a/ h_р и Р₂=b/ h_р, где а и b — размеры светящей поверхности. Затем по графикам рис. 1,9, если светящая, поверхность параллельна расчетной плоскости, и рис. 1.10, если перпендикулярна, оп­ределяется значение q в процентах.

Рис. 1.8 График для расчета освещенности от светящего прямоугольника, параллельного расчетной плоскости

Рис.1.10 График для расчета освещенности от светящего прямоугольника, перпендикулярного расчетной плоскости

В связи с тем, что с помощью графиков можно опреде­лить значение q только для точек, расположенных на одной из вершин прямоугольника светящей поверхности, существующий прямоугольник дополняют недостающими прямоуголь­никами или, если расчетная точка находится под светящей поверхностью, делят на четыре прямоугольника (рис. 1.11),

Рис. 1.11 Схема размещения светящих прямоугольников и модели приведения их для расчета освещенности по графикам 1.9 и 1.10

4. Определяется требуемая светимость светящей поверх­ности по формуле

, (1.11)

где М — светимость, лм/м².

5. Определяется требуемый световой поток светящей поверхности по формуле

(1.12)

где S— площадь светящей поверхности, м² (S = ab).

6. Определяются потребное количество ламп для создания требуемого светового потока Ф_п по формуле

, (1.13)

где Ф_л—световой поток лампы, лм; η_п—коэффициент по­лезного действия светящей поверхности (обычно 0,55—0,65).

2.Типовые примеры

Пример 2.1. Рассчитать и запроектировать искусственное освещение в заготовительном отделении кузнечного цеха.

Исходные данные. Размеры помещения: длина 24м, ширина 6 м, высота 6,5 м. В помещении производится обра­ботка металла в холодном состоянии. Параметры среды — нормальные. Потолок — бетонный, грязный, стены — гряз­ные, пол — темный.

Решение.

1. Выбираем нормируемые параметры освещенности.

В соответствии с п. 11.1 табл. 2.2.1 [1] и пп. 4.12 и 4.15 [2] принимаем для расчета следующие нормируемые параметры освещенности (табл. 2.1):

Таблица 2.1

Поверх­ность нор­мирования освещен­ности	Фон	Разряд зритель­ной работы	Освещенность, лк		Качественные показатели освещен­ности
			Комби­нирован­ное ос­вещение	Общее	Показа­тель ослепленности	Коэффици­ент пульса­ции, %
Пол	—	VI	—	100	60	20

2. Выбираем систему освещения.

Для заготовительного отделения согласно п. 11.1 табл. 2.2.1 [1] устанавливается система общего освещения.

3. Выбираем источник света.

Принимаем в качестве источника света газоразрядные лампы.

4. Выбираем тип светильника.

Определяем требуемый уровень взрывозащиты и степень защиты светильника в зависимости от класса взрывоопасной зоны. Помещение заготовительного отделения невзрывоопас­ное.

Определяем требуемую степень защиты светильника в за­висимости от класса пожарной опасности. Помещение заготовительного отделения непожароопасное.

Определяем степень защиты от условий среды. В помеще­ниях с нормальной средой согласно табл. П4 для ГЛВД требуется степень защиты I Р20 (пыле- и влагонезащищенные, см. табл. П.5).

Выбираем класс светильника по светораспределению. Принимаем светильник класса П—прямого света (табл. П.6).

Выбираем тип КСС. Из табл. П.7 принимаем тип кривой силы света Г.

Выбираем тип светильника. Из табл. П.9 для источника света ГЛВД, степени защиты IР20, кривой силы света Г и класса светораспределения П могут быть использованы сле­дующие типы светильников (табл. 2.2);

Таблица 2.2

Тип светильника	Источник света		Конструктивно-эксплуатационные параметры		Светотехнические характеристики
	Тип	Мощность, Вт	Конструктивно-светотехническая схема (табл. П.11)	Степень защиты	Кривая силы света	КПД, %		Кривая светораспределения
						Общий	В нижнюю полусферу
СД2ДРЛ	ДРЛ	250-1000	IA	IP20	Г-1	70	70	П
РСП 08	ДРЛ	125-250	IA	IP20	Г-1	70	70	П
РСП 08	ДРЛ	250-400	IA	IP20	Г-3	80	80	П
ГСП 18	МГЛ	250-400	IA	IP20	Г-2	70	70	П

5. Выбираем метод расчета освещенности.

Для помещения заготовленного цеха целесообразно ис­пользовать метод светового потока.

6. Расчет освещенности.

Расчет освещенности сведем в табл. 2.3.

Принимаем для освещения заготовительного отделения светильник ГСП 18 с лампой МГЛ мощностью 250 Вт световым потоком 18700 лм.

Световой поток светильника находится в пределах до­пуска. Размещение светильников в помещении показано на рис. 2.1.

Таблица 2.3

Порядок расчета	Расчетные формулы	Результат
1. Определяем индекс помещения		0,8
2. Определяем коэффициент использования светового потока. Для получения значений ηп используем данные табл. П.12 – П.14		0,315 0,496 0,378
3.Определяем потребное количество светильников, шт.; принимаем λ=1,0 (табл. П.15)	Lсв=λhp=1*6=6 м	4
4. Определяем требуемый световой поток одного светильника, лм		23657 15024 19714

Рис 2.1. Схема разме­щения светильников ГСП18 в заготовленном помещении кузнечного цеха.

Пример 2.2. Рассчитать и запроектировать искусственное освещение в малярном цехе вагонного депо.

Исходные данные. Размеры цеха: длина 48 м, ши­рина 12 м, высота 5 м. Помещение оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, позволяющей поддерживать концентра­цию взрывоопасных смесей на безопасном уровне. Темпера­тура самовоспламенения взрывоопасной смеси Т_п>300°С. Потолок — свежепобеленный, стены — свежепобеленные с ок­нами без штор, пол — темно-зеленый.

Решение.

1. Выбираем нормируемые параметры освещенности.

Согласно п. 12 табл. 2.2.1 [1] и пп. 4.12 и 4.15 [2] принимаем для расчета следующие нормируемые параметры осве­щенности (табл. 2.4):

Таблица 2.4

Поверхность нормирования освещенности	Фон	Разряд подразряд зрительной работы	Освещенность, лк		Качественные показатели
			Комбинированное освещение	Общее	Показатель ослепленности	Показатель пульсации, %
Пол	Средний	V, б	–	150	40	20

2. Выбираем систему освещения.

ОСТ 32-9-81 установлена система общего освещения (п. 12, табл. 2.2.1).

3 Выбираем источник света: лампы накаливания.

4. Выбираем тип светильника.

Определяем требуемый уровень взрывозащиты и степень защиты светильника в зависимости от класса взрывоопасной зоны.

Помещение малярного цеха относится к классу B-Ia. Уровень взрывозащиты должен быть 2Ех (см. табл. П.1, П.2).

Выбираем класс светильника по светораспределению. Принимаем светильник класса П-прямого света (см. табл. П.6).

Выбираем тип КСС. Из табл. П.7 принимаем тип КСС-Г.

Выбираем тип светильника. Из табл. П.9 для уровня взрывозащиты 2Ех, типа КСС—Г и класса светораспределения П выбираем следующие типы светильников (табл. 2.5):

5. Выбираем метод расчета освещенности.

Для малярного цеха принимаем метод светового потока.

6. Расчет освещенности.

Расчет освещенности сведем в расчетную табл. 2 6.

Таблица 2.5

Тип светильника	Источник света		Конструктивно-эксплуатационные параметры		Светотехнические характеристики
	Тип	Мощность, Вт	Конструктивно-светотехническая схема	Степень защиты	Кривая сила света	КПД, %		Кривая светораспределения
						Общий	В нижнюю полусферу
Н4БН-150	ЛН	150	VA	2Ex IIT2	Г-1	55	55	П
Н4Б-300М	ЛН	300	VA	2Ex IIT2	Г-2	50	50	П

Таблица 2.6

Порядок расчета	Расчетные формулы	Результат
1. Определяем индекс помещения		1,92
2. Определяем коэффициент использования светового потока		0,445 0,425
3. Определяем потребное количество светильников, шт.; принимаем λ=0,8	Lсв=λhp=0,8*5=4 м	36
4. Определяем требуемый световой поток одного светильника, лм		9303 9741

Принимаем для освещения малярного цеха светильник Н4Б-ЗООМ с лампой накаливания мощностью 300 Вт и све-ывым потоком 4600 лм.

Для требуемого светового потока 9741 лм берем два све­тильника общим световым потоком 9200 лм.

Световой поток находится в пределах допуска.

Размещение светильников приведено на рис. 2.2.

Рис. 2.2 Схема размещения светильников Н4Б-ЗООМ в малярном цехе вагонного депо

Пример 2.3. Рассчитать и запроектировать освещенность в зоне работы козлового крана на открытом складе лесоматериалов. Высота пакета материалов 1 м. Длина рабочей зоны а=16 м, ширина b = 8 м. Высота крана h = 8 м Длина пролета крана L₁ = 10 м, консоли 2 м

Решение

1. Выбираем нормируемые параметры освещенности.

Согласно п. 12.2 табл. 2.2.1 [1] горизонтальная освещен­ность по высоте груза составляет не менее 20 лк и должна быть обеспечена осветительными приборами, установленны­ми на кране.

2 Выбираем систему освещения.

Для освещения зоны работы грузоподъемного крана при­нимаем комбинированную систему освещения. За общее ос­вещение — освещение погрузочно-выгрузочной площадки, за местное — освещение, создаваемое светильниками, установ­ленными на кране.

3. Выбираем источник света. Газоразрядные лампы типа ДРЛ или НЛВД.

4. Выбираем тип светильника.

Определяем требуемую степень защиты. Зона работы крана без источников выделения пыли, на открытой пло­щадке — требуется защита от дождя. Принимаем IP23.

Выбираем класс светильника по светораспределению. Принимаем светильник класса П—прямого света (табл. П.6).

Выбираем тип ККС. Из табл. П.7 выбираем тип КСС — К и Г.

Выбираем тип светильника. Классу свстораспределения П, типу КСС — К и Г и степени защиты IР23 соответствует сле­дующий светильник (табл. 27):

Таблица 2.7

Тип светильника	Источник света		Конструктивно-эксплуатационные параметры		Светотехнические характеристики
	Тип	Мощность, Вт	Конструктивно-светотехническая схема	Степень защиты	Кривая сила света	КПД, %		Кривая светораспределения
						Общий	В нижнюю полусферу
РСП05	ДРЛ	250, 400, 700,1000	IA	IP23	Г-1 Г-3 К-1	70 80 80	70 80 80	П П П

5. Выбираем метод расчета освещенности.

Для расчета наружного освещения используем метод си­лы света

Рис 23 Схема размещения светильников РСП05:

а —для КСС —Г, б —для КСС —К.

6. Расчет освещенности.

Составляем расчетную схему.

Определяем потребное количество светильников.

Для КСС – Г принимаем λ_Г = 1,0: L_свГ = λ_Гh_p = 1,0*8=8 м;

N_г=n_гm_г=1*2=2 шт.

Для КСС – К принимаем λ_к = 0,5: L_свк = λ_кh_p = 0,5*8=4 м;

N_к=2*4=8 шт.

Определяем расчетную точку и составляем расчетную схему (рис. 2.3).

Рассчитываем условную освещенность в расчетной точке (РТ). Расчеты сведем в табл. 2.8.

Таблица 2.8

i КСC	ai						bi
	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6
Г-1	4	12	-	-	-	-	4	4	-	-	-	-	5,65	12,65	-	-	-	-
Г-3	4	12	-	-	-	--	4	4	-	-	-	-	5,65	12,65	-	-	-	-
К-1	2	2	6	6	10	10	6	2	6	2	6	2	6,32	2,82	8,48	6,32	11,65	10,19

Продрлжение таблицы 2.8

	tg αi=di / hp						di=arctg αi
	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6
	0.706	1.58	-	-	-	-	35,23	57,6	-	-	-	-
	0.706	1.58	-	-	-	--	35,23	57,6	-	-	-	-
	0.790	0.352	1.06	0.79	1,46	1,27	38,3	19,39	46,7	38,3	55,6	51,7

Продрлжение таблицы 2.8

	(табл П.21)						cos αi
	1	2	3	4	5	6	1	2	4
	293.59	67,46	-	-	-	-	0,817	0,536	-
	401,30	39,30	-	-	-	-	0,817	0,536	-
	244,00	917,13	0	244,0	0	0	0,785	0,913	0,785

Продрлжение таблицы 2.8

	cos3 αi			Ертi=I αi cos3 αi / h2p			Ерт, лк
	1	2	4	1	2	4
	0,545	0,153	-	2,50	0,40	-	2,90
	0,545	0,153	-	3,42	0,09	-	3,51
	0,483	0,838	0,483	1,84	12,0	1,84	15,68

Определяем световой поток лампы светильника*.

Для РСП05 с КСС– Г-1

Для РСП05 с КСС— Г-З

Для РСП05 с КСС— К-1

Результаты расчета. Принимаем для освещения зоны работы крана два светильника типа РСП05 с лампой ДРЛ мощностью 125 Вт, с КСС — Г-1 и световым потоком 5600лм (табл. П.9).

Пример 2,4. Рассчитать и запроектировать общее освещение на рабочих местах деревообрабатывающего цеха (деревообрабатывающие станки: строгальные, фрезерные, шлифо­вальные, сверлильные и токарные).

Исходные данные. Размеры цеха, длина 36 м, ши­рина 12 м, высота 6 м. Минимальная высота рабочей поверх­ности составляет 1,0 м. Помещение с нормальной средой, оборудовано местными отсосами и общеобменной вентиля­цией. Запыленность помещения менее 5 мг/м3.

Решение.

1 Выбираем нормируемые параметры освещенности.

Согласно п 13.3 табл. 2.2.1 [1] и пп 4.12 и 4.15 [2] принимаем для расчета следующие нормируемые параметры освещенности (табл 2.9):

Таблица 2.9

Поверх­ность нор­мирования освещеннос­ти	Фон	Разряд и подразряд зрительной pa6oты	Освещенность, лк	Качественные показа­тели освещенности
			Общее освещение	Показатель ослепленности	Коэффици­ент пульса­ции, %
Обрабатыва­емая поверхность	Светлый	11, в	500	20	20

*Ен принято в расчете равным 10 лм, так как Ен = 20 лк при системе комбинированного освещения и уже включат общее освещение, которое согласно п. 12.1 табл. 2.2.1 [I] должно быть равно 10 лк

2 Выбираем источник света.

Принимая в качестве источника света люминесцентные лампы.

3. Выбираем тип светильника.

Определяем требуемую степень защиты.

Помещение деревообрабатывающего цеха не содержит и не обрабатывает материалы, способные образовать взрыво­опасные смеси. Помещение невзрывоопасное.

По условиям пожарной опасности деревообрабатывающий цех следует отнести к классу пожарной опасности П- II вслед­ствие выделения горючей пыли.

Из табл. П.З для люминесцентных ламп и класса пожар­ной опасности П-П требуется степень защиты IР23.

Выбираем класс светильника по светораспределению. Принимаем светильник класса П-прямого света (табл. П.6).

Выбираем тип КСС — глубокая Г (табл. П.7).

Выбираем тип светильника. Из табл. П.8 для класса светораспределения П, типа КСС—Г и степени защиты IР23 вы­бираем светильник (табл. 2.10):

Таблица 2.10

Тип cветильника	Источник света		Конструктивно-эксплуатационные параметры		Светотехнические параметры
	Коли­чество ламп	Мощ­ность, Вт	Конструктивно-эксплуатационная схема	Степень защиты	Кривая силы света	кпд, %	Класс светораспределе­ния
ЛВПЗЗ	2,4	80	IVB	IР53	Г-1	50	П

4 Выбираем метод расчета освещенности.

Для расчета освещенности используем метод силы света, а так как люминесцентные светильники будут располагаться рядами вдоль помещения,— метод расчета освещенности го­ризонтальной поверхности от светящей линии.

5. Расчет освещенности.

Определяем наивыгоднейшее расстояние между светящи­ми линиями.

Для типа КСС—Г принимаем λ=0,8 (см. табл. П.15).

L_св = λh_p = λ (h-h_min) =0,8(6-1)=4 м,

где h_min —минимальная высота рабочей поверхности над уровнем пола (берется из исходных данных).

Определяем количество светящих линий:

n=b/L_св=12/4=3.

Составляем расчетную схему, определяем расчетную точ­ку (рис. 2.4).

Рис 2.4 Схема разме­щения светящих полос в помещении деревообра­батывающего цеха

Определяем относительную освещенность в расчетной точке (РТ) от светящих линий. Расчет сведем в табл. 2.11.

Таблица 2.11

Номер линии i	Проекция расстояния от светящей линии до расчетной точки Pi, м	Длина участков светящих линий, м		Значение координат			Относительная освещенность от участков световых линий (рис.1.7), лк		Относительная освещенность в расчетной точке ЕРТ, лк
		li1	li2				εi1	εi2
1	2.0	17	17	0.4	3.4	3.4	95	95	266
2	6.0	17	17	1.2	3.4	3.4	28	28
3	10	17	17	2.0	3.4	3.4	10	10

Определяем потребный световой поток светильника:

l_св — берем из табл. П.22. Принимаем величину δ=1,0 м.

Определяем количество люминесцентных ламп в светиль­нике:

N_л=Ф/Ф_л=63746.3/5200*0.5≈12 шт.

Ф_л=5200 лм берем из табл. П 17 для люминесцентной лампы ЛТБ80 мощностью 80 Вт. Отклонения светового пото­ка находятся в норме

Результаты расчета.

Принимаем для общего освещения деревообрабатывающе­го цеха три ряда светящих линий из трех светильников типа ЛВП-33 с четырьмя лампами мощностью 80 Вт и световым потоком 5200 лм.

Пример 2.5. Рассчитать и запроектировать искусственное освещение в помещении дежурного по станции. Использовать для освещения светящую поверхность равномерной яр­кости.

Исходные данные. Размеры помещения: длина 5 м, ширина 5 м, высота 4 м. Размеры табло: длина 3 м, шири­на 2 м. Рабочая поверхность пульт-манипулятора над уров­нем пола 0,8 м. Помещение с нормальными условиями среды. Размещение оборудования показано на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Схема размещения оборудования на посту ЭЦ

Р е ш е н и е.

1 Выбираем нормируемые параметры освещенности.

Согласно пп. 31.1 и 31.2 табл. 2.2.1 [1] принимаем для расчета следующие нормируемые параметры освещенности (табл. 2.12).

2. Выбираем источник света.

Принимаем для освещения люминесцентные лампы.

3 Выбираем тип светильника.

Таблица 2.12

Наименование Участков	Поверхность нормирования освещенности	Фон	Разряд и подразряд зри­тельной работы	Общая освещен­ность, лк
Табло	Вертикальная на высоте 2м	Средний	III, б	300
Пульт-манипулятор	Поверхность пульта	Средний	III, б	300

Согласно условию задачи для освещения помещения де­журного по станции используем световую поверхность рав­номерной яркости со степенью защиты IР20 (для помеще­ний с нормальными условиями среды, табл П.4).

4. Расчет освещенности.

Задаемся размерами светящей поверхности. Принимаем ширину светящей поверхности равной длине табло — Зм, длину — 3 м и будем располагать на высоте 4 м от пола.

Определяем координаты расчетных точек. За расчетные ючки принимаем РТ₁, расположенную на табло на высоте 2 м над полом, и РТ₂ — в центре рабочей поверхности пульт-манипулятора.

Координаты расчетных точек приведены на расчетной схеме рис. 2.6.

Рисунок 2.6 – Расчетная схема к примеру 2.5

Определяем значение коэффициента для расчетных то­чек.

РТ₁ Из графика рис. 1.10 для значений

и рт₁=9%.

РТ2. В связи с тем, что РТ2 расположена внутри светя­щего прямоугольника, согласно схеме г рис. 1.11 q _{рт 2}=q_I+q_II+ q_III+q_IV.

Расчеты сведем в табл. 2.13.

Таблица 213

Номер прямоугольника	αi	bi				q, % (из рис. 1.9)
I	1,5	1,65	3,2	0,469	0,515	6,0
II	1,5	1,35	3,2	0,469	0,42	4,5
III	1,5	1,65	3,2	0,469	0,515	6,0
IV	1,5	1,35	3,2	0,469	0,42	4,5
Итого:	q рт 2= 21

Определяем требуемую светимость светящей поверхности. Для создания нормируемой освещенности в РТ1 требуется светимость

,

Тоже, для РТ2

.

Определяем требуемый световой поток светящей поверх­ности:

Определяем количество люминесцентных ламп для созда­ния требуемого светового потока светящей поверхности:

Из табл П.17 выбираем Л Л мощностью 40 Вт с Ф_л = 3200 лм