Метод коэффициента использования светового потока

Светотехнические расчеты

Правильно спроектированная и выполненная осветительная установка должна обеспечивать надлежащие условия видения при минимальных затратах денежных средств и электрической энергии.

Освещение разделяется по видам: рабочее и аварийное.

Общее равномерное освещение применяется в помещениях:

· где выполняются относительно грубые работы, соответствующие
V разряду норм и более грубые;

· в которых рабочие места не фиксированы или расположены с большой плотностью;

· в общественных, учебных, офисных зданиях.

Общее локализованное освещение используется при неравномерном постоянном расположении рабочих мест. Создается освещенность не одинаковая, зависит от расположения рабочих мест.

Местное освещение – обеспечивает требуемый уровень освещенности только в пределах рабочей поверхности.

Применение только местного освещения в производственных помещениях запрещено.

Комбинированное освещение: общий и местный требуемый уровень освещенности – на рабочей поверхности, а по всей остальной площади – только общее равномерное освещение.

Система комбинированного освещения используется при неплотном и фиксированном расположении рабочих мест, и недоступности рабочих поверхностей для общего освещения из-за затенения их частями оборудования, если необходимо иметь высокий уровень освещенности, определенное или переменное направление светового потока.

Эффективность – правильное расположение светильников – наивыгодное значение относительного расстояния между ними , где l – расстояние между светильниками, h – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.

Оптимальные значения  и значения коэффициента неравномерности распределения освещения () следующие:

· светильники с лампами накаливания – ;

· светильники с люминесцентными лампами – .

При наличии рабочих мест вблизи стен расстояние от крайних рядов светильников до стен , в остальных случаях .

Методы расчета освещения:

1. Точечный метод

2. Метод коэффициента использования светового потока

3. Метод удельной мощности

Точечный метод расчета

Точечный метод расчета – позволяет определить световой поток ламп, необходимый для создания нормируемой освещенности () в любой точке произвольно расположенной плоскости при условии, что отраженный от стен и потолка световой поток не имеет большого значения.

Метод применяется при расчете локализованного, местного, наружного освещения, освещения негоризонтальных поверхностей.

Метод используется как для прямого расчета, так и для проверочного.

Сущность метода – требуемый световой поток осветительной установки определяют при условии, что в любой точке освещаемой поверхности освещенность не должна быть меньше нормированной .

На плане предварительно намечают точки, где освещенность может оказаться наименьшей. В каждой точке вычисляют  со световым потоком в 1000 лм. Точку с наименьшей освещенностью принимают в качестве расчетной.

Последовательность точечного метода расчета:

1. На плане помещения размещают светильники и на освещаемой поверхности намечают контрольные точки, освещенность которых может оказаться наименьшей.

2. Для каждой из намеченных точек определяют условную освещенность  для лампы со световым потоком 1000 лм.

 – условная сила света светильника с лампой 1000 лм в направлении освещаемой точки (определяется по кривым светораспределения светильников или по таблице), кд.

 – угол между осью светильника и направлением светового луча.

Если расчетная точка освещена несколькими светильниками, то освещенность в этой точке определяется:

 – условная сила света светильника в направлении освещаемой точки, определяется по кривой светораспределения.

 – угол между осью светильника и направлением .

Кривая светораспределения силы света (КСС) – графики пространственных изолюкс – семейство кривых, являющихся геометрическим методом точек с одинаковой горизонтальной освещенностью в координатах h и d при разных соотношениях.

Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности светильника «Астра»

3. Определяем расчетный световой поток лампы

 – определяется по СНиП;

 – коэффициент запаса;

 – коэффициент добавочной освещенности, учитывающий действие более далеких светильников и отражающую составляющую светового потока ().

Таблица 1 – Коэффициент запаса

№п/п	Наименование помещения			Расчетное число чисток светильника
		Л.Л.	Л.Н.
1	Территория предприятия	1,5	1,3	3 раза/год
2	Мастерские, животноводческие помещения, цеха	1,8	1,5	3 раза/месяц
3	Общественные помещения, офисы	1,5	1,3	2 раза/месяц
4	Склады, мельницы, кузницы	2,0	1,7	4 раза/месяц

4. По рассчитанному световому потоку Ф выбирают лампу соответствующей мощности.

Освещенность негоризонтальной поверхности (вертикальной, наклонной).

 – кратчайшее расстояние от оси симметрии до линии пересечения наклонной или вертикальной плоскости со вспомогательной горизонтальной плоскостью, проведенной через расчетную точку А.

 – угол наклона расчетной плоскости к горизонтальной плоскости.

Для вертикальной плоскости , .

Метод удельной мощности

Удельная мощность – отношение общей установленной мощности светильников к площади освещаемого помещения.

Это упрощенная форма расчета метода коэффициента использования.

Применяется для расчета общего равномерного освещения незагроможденных помещений, длина которых не более чем в 2,5 раза превышает ширину, строго для тех данных, для которых составлена таблица 5.

Величина требуемой удельной мощности для облегчения заданного уровня освещенности зависит от типа и мощности ламп, типа светильников и их размещения, от характеристики освещаемого помещения.

В таблице 5 приводятся удельные мощности в зависимости от уровня нормированного освещения, площади освещаемой поверхности и расчетной высоты подвеса светильника при наиболее вероятном сочетании коэффициентов отражения потолка, стен, расчетной поверхности и при относительном расхождении между светильниками , близком к оптимальному.

Таблица составлена при , : Л.Н.=1,3; Л.Л.=1,5.

Таблица 5 – Значение удельной мощности () общего равномерного освещения

h, м	S, м2	E, лк
		5	10	20	30	50	75	100
2-3	10-15	2,8	5,2	9,2	12	19,3	26,5	34
	15-25	2,4	4,3	7,7	10,2	16,3	23,5	29
	25-50	2,0	3,5	6,4	8,6	13,8	19,5	24,5
	50-150	1,8	3,0	5,3	7,2	11,4	16,3	21
	150-300	1,6	2,7	4,7	6,4	10,2	13,6	18,5
	>300	1,5	2,6	4,6	6,1			17,5
3-4	10-15	3,4	5,9	10,3	14,7	22,5	31,0	40,0
	15-20	3,3	5,2	8,9	12,5	19,7	26,5	35,0
	25-50	2,7	4,4	7,7	10,6	17,3	24,0	30,0
	50-150	2,2	3,7	6,4	8,9	14,5	20,5	25,0
	150-300	1,9	3,2	5,5	7,6	12,0	17,0	21,5
	>300	1,6	2,7	4,7	6,6	10,2	14,0	18,0
	!!!	1,4	2,3	4,2	6,0	9,4	12,7	16,5

, ,

Последовательность расчета методом удельной мощности:

Так же как и по методу коэффициента использования светового потока определяют п. 1, 2, 3 (кроме индекса помещения).

4. По таблице 5 определить удельную мощность .

5. Определить расчетную мощность лампы

.

6. Выбрать ближайшую стандартную лампу, если , то производят пересчет количества светильников

.

 

 

Пример выполнения электротехнической части

1. Производственный объект – цех по ремонту трансформаторов.

Мощность всей осветительной установки

Р_оу = N·P = 12·250 = 3 кВт

Светотехнические расчеты

Правильно спроектированная и выполненная осветительная установка должна обеспечивать надлежащие условия видения при минимальных затратах денежных средств и электрической энергии.

Освещение разделяется по видам: рабочее и аварийное.

Общее равномерное освещение применяется в помещениях:

· где выполняются относительно грубые работы, соответствующие
V разряду норм и более грубые;

· в которых рабочие места не фиксированы или расположены с большой плотностью;

· в общественных, учебных, офисных зданиях.

Общее локализованное освещение используется при неравномерном постоянном расположении рабочих мест. Создается освещенность не одинаковая, зависит от расположения рабочих мест.

Местное освещение – обеспечивает требуемый уровень освещенности только в пределах рабочей поверхности.

Применение только местного освещения в производственных помещениях запрещено.

Комбинированное освещение: общий и местный требуемый уровень освещенности – на рабочей поверхности, а по всей остальной площади – только общее равномерное освещение.

Система комбинированного освещения используется при неплотном и фиксированном расположении рабочих мест, и недоступности рабочих поверхностей для общего освещения из-за затенения их частями оборудования, если необходимо иметь высокий уровень освещенности, определенное или переменное направление светового потока.

Эффективность – правильное расположение светильников – наивыгодное значение относительного расстояния между ними , где l – расстояние между светильниками, h – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.

Оптимальные значения  и значения коэффициента неравномерности распределения освещения () следующие:

· светильники с лампами накаливания – ;

· светильники с люминесцентными лампами – .

При наличии рабочих мест вблизи стен расстояние от крайних рядов светильников до стен , в остальных случаях .

Методы расчета освещения:

1. Точечный метод

2. Метод коэффициента использования светового потока

3. Метод удельной мощности

Точечный метод расчета

Точечный метод расчета – позволяет определить световой поток ламп, необходимый для создания нормируемой освещенности () в любой точке произвольно расположенной плоскости при условии, что отраженный от стен и потолка световой поток не имеет большого значения.

Метод применяется при расчете локализованного, местного, наружного освещения, освещения негоризонтальных поверхностей.

Метод используется как для прямого расчета, так и для проверочного.

Сущность метода – требуемый световой поток осветительной установки определяют при условии, что в любой точке освещаемой поверхности освещенность не должна быть меньше нормированной .

На плане предварительно намечают точки, где освещенность может оказаться наименьшей. В каждой точке вычисляют  со световым потоком в 1000 лм. Точку с наименьшей освещенностью принимают в качестве расчетной.

Последовательность точечного метода расчета:

1. На плане помещения размещают светильники и на освещаемой поверхности намечают контрольные точки, освещенность которых может оказаться наименьшей.

2. Для каждой из намеченных точек определяют условную освещенность  для лампы со световым потоком 1000 лм.

 – условная сила света светильника с лампой 1000 лм в направлении освещаемой точки (определяется по кривым светораспределения светильников или по таблице), кд.

 – угол между осью светильника и направлением светового луча.

Если расчетная точка освещена несколькими светильниками, то освещенность в этой точке определяется:

 – условная сила света светильника в направлении освещаемой точки, определяется по кривой светораспределения.

 – угол между осью светильника и направлением .

Кривая светораспределения силы света (КСС) – графики пространственных изолюкс – семейство кривых, являющихся геометрическим методом точек с одинаковой горизонтальной освещенностью в координатах h и d при разных соотношениях.

Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности светильника «Астра»

3. Определяем расчетный световой поток лампы

 – определяется по СНиП;

 – коэффициент запаса;

 – коэффициент добавочной освещенности, учитывающий действие более далеких светильников и отражающую составляющую светового потока ().

Таблица 1 – Коэффициент запаса

№п/п	Наименование помещения			Расчетное число чисток светильника
		Л.Л.	Л.Н.
1	Территория предприятия	1,5	1,3	3 раза/год
2	Мастерские, животноводческие помещения, цеха	1,8	1,5	3 раза/месяц
3	Общественные помещения, офисы	1,5	1,3	2 раза/месяц
4	Склады, мельницы, кузницы	2,0	1,7	4 раза/месяц

4. По рассчитанному световому потоку Ф выбирают лампу соответствующей мощности.

Освещенность негоризонтальной поверхности (вертикальной, наклонной).

 – кратчайшее расстояние от оси симметрии до линии пересечения наклонной или вертикальной плоскости со вспомогательной горизонтальной плоскостью, проведенной через расчетную точку А.

 – угол наклона расчетной плоскости к горизонтальной плоскости.

Для вертикальной плоскости , .

Метод коэффициента использования светового потока

Применяется при расчете общего равномерного освещения горизонтальной поверхности с учетом отраженных от стен и потолка световых потоков.

Метод коэффициента использования светового потока основывается на известном соотношении

 – средняя освещенность, лк;

 – световой поток, падающий на освещаемую поверхность, лм;

 – площадь освещаемой поверхности, м².

Очевидно, что световой поток, достигающий освещаемую поверхность, будет значительно ниже суммы потока ламп данной осветительной установки за счет различных потерь.

Сущность метода – при известном числе и типе светильников, равномерно расположенных в помещении, характеризуемых известными коэффициентами отражения стен, потолка и рабочей поверхности, определяется коэффициент использования светового потока.

 – световой поток, достигающий расчетной поверхности.

 – суммарный световой поток источника света осветительной установки.

Коэффициент использования светового потока прямопропорционален КПД светильника и зависит от:

· характера светораспределения светильника: чем уже КСС, тем выше ;

· коэффициентов отражения потолка (), стен () и рабочей поверхности ();

· высоты h: чем меньше h, тем выше ;

· площади S: чем меньше S отличается от квадрата, тем выше .

Влияние формы помещения определяется индексом помещения

S – площадь помещения;

h – расчетная высота подвеса светильника;

A - B – длины сторон помещения.

Таблица 2 – Средние коэффициенты отражения от стен и потолка

Характер отражаемой поверхности	%
1. Побеленный потолок, побеленные стены с окнами, закрытыми светлыми шторами	70
2. Побеленные стены при незавешанных окнах, побеленный потолок в сырых помещениях, чистый бетонный, светлый деревянный потолок	50
3. Бетонный потолок в грязных помещениях, деревянный потолок, бетонные стены с окнами, стены со светлыми обоями	30
4. Стены, потолок в помещении с большим количеством пыли, сплошное остекление без штор, стены из красного кирпича неоштукатуренные, стены с темными обоями	10

Обычно расчет проводят по .

 – по таблице 1 (1,3…2,0);

;

 – зависит от соотношения  и КСС (1,1…1,2);

 – число светильников;

 – по таблице справочника.

Таблица 3 – Коэффициент использования светового потока светильника с люминесцентной лампой

Параметры, от которых зависит	Тип светильника
	Л.Л. 2x40 или 2x80					1x40 или 1x80
	Коэффициент отражения
, %	70	70	50	30	0	70	70	50	30	0
, %	50	50	30	10	0	50	50	30	10	0
, %	30	10	10	10	0	30	10	10	10	0
Индекс помещения, i	Коэффициент использования светового потока , %
0,5	28	27	20	13	11	27	26	17	12	11
0,7	38	36	27	20	17	36	34	25	20	17
1,0	51	47	37	29	25	47	43	34	28	25
1,5	63	57	47	38	33	58	52	44	36	33
2,0	70	63	53	44	38	64	58	49	42	38
2,5	76	68	57	49	42	69	63	53	47	41
3,0	80	71	60	52	44	73	65	56	50	44
3,5	82	73	62	54	46	75	67	58	52	46
4,0	85	75	64	56	48	78	69	60	54	47
5,0	90	79	69	61	52	82	72	64	58	51
Потолок нижней полусферы , %	66					66
Потолок верхней полусферы , %	19					19

Таблица 4 – Коэффициент использования светового потока светильника с лампой накаливания

Индекс помещения, i	Астра					ППД-160 ППД-200					ППР, МСР01,ПСП09
0,5	24	22	20	17	16	25	24	20	17	16	19	18	12	9	6
0,7	42	39	34	30	29	39	36	30	26	25	29	27	19	15	12
1,0	51	49	43	39	37	47	44	39	36	34	37	35	26	20	16
1,5	60	55	50	46	44	55	51	45	42	40	46	42	32	25	20
2,0	66	60	55	51	49	61	55	51	47	46	52	47	37	29	23
2,5	70	64	59	55	53	65	58	54	51	49	56	50	40	32	25
3,0	73	66	62	58	56	68	61	56	54	52	60	53	43	35	27
3,5	76	68	64	61	59	70	63	58	56	54	62	55	45	36	28
4,0	78	70	66	62	60	72	64	60	57	56	64	57	47	38	30
5,0	81	73	69	64	62	74	65	62	58	57	67	59	49	40	32
, %	75					68					47

Последовательность расчета методом коэффициента использования светового потока:

1. В соответствии с типом и назначением помещения определить величину .

2. Выбрать тип светильников, определить их расположение и число в соответствии с габаритами помещения и высоты подвеса светильника над рабочей поверхностью и с учетом отношения .

3. Определить коэффициенты отражения потолка (), стен (), рабочей поверхности () и индекс помещения (i).

4. По таблицам 3,4 определить коэффициент использования светового потока ().

5. Выбрать коэффициент запаса (  по таблице 1) и коэффициент неравномерности распределения освещенности (  – зависит от КСС и h).

6. Определить световой поток

.

7. Выбрать из каталога лампу, ближайшую по световому потоку Ф.

Световой поток должен быть не менее  и не более . Если это условие не выполняется, то принимают ближайшую по световому потоку лампу и вычисляют число ламп

.

Далее изменяют расположение светильников в соответствии с принятым количеством ламп.

8. Определяют суммарную мощность осветительных установок.

Метод удельной мощности

Удельная мощность – отношение общей установленной мощности светильников к площади освещаемого помещения.

Это упрощенная форма расчета метода коэффициента использования.

Применяется для расчета общего равномерного освещения незагроможденных помещений, длина которых не более чем в 2,5 раза превышает ширину, строго для тех данных, для которых составлена таблица 5.

Величина требуемой удельной мощности для облегчения заданного уровня освещенности зависит от типа и мощности ламп, типа светильников и их размещения, от характеристики освещаемого помещения.

В таблице 5 приводятся удельные мощности в зависимости от уровня нормированного освещения, площади освещаемой поверхности и расчетной высоты подвеса светильника при наиболее вероятном сочетании коэффициентов отражения потолка, стен, расчетной поверхности и при относительном расхождении между светильниками , близком к оптимальному.

Таблица составлена при , : Л.Н.=1,3; Л.Л.=1,5.

Таблица 5 – Значение удельной мощности () общего равномерного освещения

h, м	S, м2	E, лк
		5	10	20	30	50	75	100
2-3	10-15	2,8	5,2	9,2	12	19,3	26,5	34
	15-25	2,4	4,3	7,7	10,2	16,3	23,5	29
	25-50	2,0	3,5	6,4	8,6	13,8	19,5	24,5
	50-150	1,8	3,0	5,3	7,2	11,4	16,3	21
	150-300	1,6	2,7	4,7	6,4	10,2	13,6	18,5
	>300	1,5	2,6	4,6	6,1			17,5
3-4	10-15	3,4	5,9	10,3	14,7	22,5	31,0	40,0
	15-20	3,3	5,2	8,9	12,5	19,7	26,5	35,0
	25-50	2,7	4,4	7,7	10,6	17,3	24,0	30,0
	50-150	2,2	3,7	6,4	8,9	14,5	20,5	25,0
	150-300	1,9	3,2	5,5	7,6	12,0	17,0	21,5
	>300	1,6	2,7	4,7	6,6	10,2	14,0	18,0
	!!!	1,4	2,3	4,2	6,0	9,4	12,7	16,5

, ,

Последовательность расчета методом удельной мощности:

Так же как и по методу коэффициента использования светового потока определяют п. 1, 2, 3 (кроме индекса помещения).

4. По таблице 5 определить удельную мощность .

5. Определить расчетную мощность лампы

.

6. Выбрать ближайшую стандартную лампу, если , то производят пересчет количества светильников

.

 

 

Пример выполнения электротехнической части

1. Производственный объект – цех по ремонту трансформаторов.

Мощность всей осветительной установки

Р_оу = N·P = 12·250 = 3 кВт