Как найти искусственную освещенность

Искусственное
освещение нормируется согласно СНиП
23-05-95.
Освещенность рабочих поверхностей мест
работ вне зданий нормируется в зависимости
от характера работы по разрядам зрительной
работы от IX (точные работы — отношение
наименьшего размера объекта различения
к расстоянию до глаз не менее 0,005) и до
XIII (различение крупных предметов).

Наружное
освещение должно иметь управление,
независимое от управления освещением
внутри здания. СНиП нормирует и высоту
установок наружного освещения для
ограничения их слепящего действия.

Расчет
искусственного освещения сводится к
решению следующих вопросов:

• выбор
  системы освещения,

• типа
  источников света, нормы освещенности,

• типа
  светильников,

• расчета
  освещенности на рабочих местах,

• уточнение
  размещения и числа светильников,

• определение
  потребной одиночной мощности ламп.

Методы расчета необходимого искусственного
освещения можно вести к двум основным:
точечному и методу светового потока,
иначе называемому коэффициентом
использования.

Точечный методпредназначен для
нахождения освещенности в расчетной
точке, он служит для расчета освещенности
произвольно расположенных поверхностей
при любом распределении освещенности.
Дополнительная освещенность светом,
отраженным от стен, потолка при этом не
учитывается. Точечный метод используется
при расчете осветительных установок
с весьма неравномерным распределением
освещенности (например, локализованное
освещение), а также при расчете освещения
наклонных поверхностей светильниками
прямого света, освещения открытых
пространств и местного освещения.

В основе точечного метода лежит уравнение освещенности

где е– условная освещенность,

I_А –
сила света, заданная для условной лампы
со световым потоком 1000 лм;

h— высота подвеса
светильника,

 = I_ACos³
— освещенность точки А при высота
подвеса светильника.

Перед проведением расчета необходимо
задаться числом светильников, расположить
их на плане помещения. Потребный световой
поток определяется, исходя из суммы
условных освещенностейев точке А
от всех источников из выражения

,

где К – коэффициент запаса (К = 1,3…1,5), — коэффициент, учитывающий дополнительное
освещение от удаленных источников и
отраженного светового потока, принимается
в пределах 1,1…1,2.

Величина условной освещенности еопределяется по так называемым кривым
относительной освещенности для конкретных
типов светильников или по другим кривым
—пространственным изолюксам,
которые выражают связь условной
горизонтальной освещенности с высотойhи расстояниемdот проекции светильника на горизонтальную
плоскость, в которой расположена точка
А до этой точки (см. рис.1).

Метод коэффициента использования
светового потокапредназначен для
расчета общего равномерного освещения
поверхностей. При расчете этим методом
с помощью специального коэффициента
учитывается как прямой, так и отраженный
свет (отсюда и название метода). Метод
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.

По
нормативному значению освещенности,
взятому из таблиц, размерам помещения,
высоте подвеса светильника, отражательной
способности стен и потолка, характеристике
светильника, называемой кривой силы
света (КСС), и числу ламп в нем, задаваясь
числом светильников, получают значение
потребного светового потока в люменах
[лм], а затем по таблице выбирают подходящую
лампу.

Основное уравнение метода

(1)

где F — световой поток лампы, лм;

E_Н — минимальная
нормируемая освещенность;

К — коэффициент запаса, учитывающий
снижение освещенности вследствие
старения ламп, запыления и загрязнения
светильников (К=1.2…1.5);

S — площадь помещения;

Z — отношение средней освещенности
к минимальной; для люминесцентных ламп
принимаетсяZ = 1.1;

N — число светильников;

n — число ламп
в светильнике;

 — 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 помещенияi,
коэффициентов отражения потолка и стен_Пи_С,
а также типа светильника (см. таблицу
1) по формуле

(2)

где h — расчетная высота подвеса
светильника над рабочей поверхностью,
м;

aи b — основные размеры (длина и
ширина) помещения, м.

Для расчета задаются числом светильников
N в соответствии с размерами помещения
и условием равномерности освещения=L/h1,3.
Затем из таблицы нормативов определяют
значение требуемой освещенности и по
формуле (1) подсчитывают требуемый
световой поток лампы. Затем по таблице
2 подбирают ближайшую стандартную лампу,
обеспечивающую этот поток (значения
светового потока даются на момент
времени после 100 ч. горения). Расчет
искусственного освещения, носит, таким
образом, проектный характер.

Значения коэффициента использования
светового потока (%) в таблице находятся
на пересечении соответствующих строк
(значения индекса помещения i)
и столбцов (коэффициенты отражения_П,
_С).

В практике допускаются отклонения
светового потока выбранной лампы от
расчетного до -10 и +20%.

Следует отметить, что иногда на практике
необходимо бывает произвести проверочный
расчет освещения на основании уже
имеющихся в помещении источников. В
этом случае, на основе данных о количестве,
мощности светильников, расстоянии между
ними определяются освещенность на
рабочем месте или удельная мощность.

Часто используются упрощенные варианты
расчета освещенности с помощью
коэффициента использования. К ним
относится расчет освещенности по
удельной мощности, который и будет
применен при выполнении данного задания.

Расчет освещенности по удельной
мощности. Удельной мощностью называют
частное от деления общей мощности
установленных в помещении ламп на
площадь помещения (Вт/м²).

(3)

где P_л — мощность одной
лампы, Вт,n — число ламп,S — площадь
помещения.

Удельная мощность является важнейшим
энергетическим показателем осветительной
установки, используемым как для
предварительного определения световой
нагрузки, так и так и для оценки
экономичности решений. Метод удельной
мощности допускается применять для
расчета освещения в помещениях с
равномерной освещенностью, например,
для торговых залов.

Искусственное освещение должно быть
спроектировано так, чтобы освещенность
поверхностей E[лк] соответствовала
нормативнойE_н(СНиП 23-05-95).
Нормативное значение для удельной
мощности, таким образом, определяется
по формуле

, (4)

где К_З —коэффициент
запаса, учитывающий снижение светового
потока светильника со временем
(запыленность, износ), для помещений
общего пользования обычноК_З
= 1,3; z — коэффициент, характеризующий
неравномерность освещения. Для
люминесцентных ламп z = 1,15;- коэффициент использования светового
потока, =Ф_л
/Р_л [лм/Вт]
световая отдача лампы.

На
основании СНиПов (Строительных Норм и
Правил) Российской Федерации разрабатываются
отраслевые нормы освещения, в частности,
нормативные значения удельной мощности,
учитывающие специфические особенности
технологического процесса м строительных
решений зданий и сооружений отрасли.
Значение удельной мощности указано в
таблицах справочников по светотехнике
с учетом: типа светильника, высоты его
подвеса, площади пола и требуемой
освещенности.

Следует
отметить, что иногда на практике
необходимо бывает произвести проверочный
расчет освещения на основании уже
имеющихся в помещении источников. В
этом случае, на основе данных о количестве,
мощности светильников, расстоянии между
ними определяются освещенность на
рабочем месте или удельная мощность.

Грамотный расчет искусственного освещения необходим при обустройстве любого помещения. Если произвести его правильно, получится сделать пространство максимально комфортным для жизни, безопасным и привлекательным. Сегодня есть специальные формулы для расчета, которыми могут воспользоваться все желающие. Или же доверить это ответственное дело специалисту.

Зачем нужен расчет искусственного освещения?

Невозможно угадать, сколько светильников должно быть в помещениях для их комфортного использования. Особенно если они имеют большую площадь. Оптимальное количество определяется точными расчетами освещения. Только с их помощь удастся определить, сколько и каких светильников понадобится для каждой отдельной комнаты. 

Если освещения окажется недостаточно или оно будет слишком ярким, это может привести к:

• Напряжению глаз и быстрой их утомляемости. Неправильно организованное общее освещение с яркими лампами в итоге может даже ухудшить зрение. Особенно если часто находится, работать в таких условиях.
• Ощутимому психологическому дискомфорту. Человек в таком помещении чувствует себя неуютно. Это может в дальнейшем негативно отразиться на общем состоянии здоровья.
• Искажению цветов. Это особенно значимо в квартирах и офисах, где много внимания уделяется оформлению интерьера, подбору оттенков материалов отделки, мебели, текстиля.

Для глаз человека идеальным освещением является естественное природное. Лучше всего — не слишком яркое, утреннее, вечернее или солнечный свет сквозь облака. Поэтому и при организации искусственного освещения помещения нужно всеми возможными способами постараться максимально приблизить его к естественному. 

Искусственным светом называют тот, которым человек может управлять. К нему относится и электрический. Для его получения электрическая энергия преобразовывается в электромагнитное излучение, воспринимающееся глазами человека как свет. Весь этот процесс преобразования автоматически происходит внутри ламп в люстрах, светильниках, торшерах и прочих подобных устройствах.

Какие данные нужны для расчета?

Есть два простых способа расчета оптимального количества светильников для любой комнаты. Первый — по световой мощности, второй — по электрической. Между собой они отличаются единицами измерения. Для первого варианта используются люмены, для второго — Ватты. 

Чтобы произвести правильный расчет искусственного освещения, потребуются следующие данные:

• Точные параметры помещения, в котором планируется организовывать освещение. Это обязательно ширина и длина комнаты. Они умножаются между собой, чтобы вычислить площадь.
• Желаемую (или требуемую правилами) мощность освещения помещения.
• Высоту потолков в помещении. Она редко бывает выше 2,7 м. Если все же значение превышает отмеченный показатель, то применяется коэффициент.
• Отражаемую способность стен и пола, других поверхностей.

Как рассчитать оптимальное количество светильников?

Первым делом замеряются все основные параметры помещения. Например, длина комнаты составляет 20 м, ширина 14 м, а высота потолков в ней получилась 2,4 м. Планируется выбрать для помещения люминесцентные источники света с коэффициентом использования светового потока в 49%. Нормируемая освещенность для комнаты 300 лк.

Отражательная способность стен в комнате 0,4, потолка — 0,7, а рабочей поверхности — 0,3. Другие коэффициенты, которые нужно учитывать: неравномерности освещения — 1,1, запаса — 1,75. Отдельно нужно учитывать высоту рабочей поверхности (например, 1 м) и высоту свеса — 0,15 м. 

Когда все нужные данные учтены, можно приступать к расчетам. Начинать с площади комнаты: 20х14=280 кв. м. Далее высчитывать индекс помещения. Для этого складывается длина и ширина комнаты (20+14=34) и умножается на высоту потолков с вычтенной из нее высотой рабочей поверхности (2,5-1=1,5). Получается 51 (34х1,5). Далее на итоговое число делится высчитанная выше площадь комнаты: 280/51=5,4. Чтобы высчитать коэффициент использования, нужно: 100%-49%=51.

Остается только определиться с оптимальным количеством светильников. Для этого: (300х280х1,75х100)/(51х4х1350)= 53,376

Умножается нормируемая освещенность с площадью комнаты, коэффициентом запаса и 100%. Во вторых скобках умножается коэффициент использования площади, количество ламп в светильнике и световой поток в них. Полученное число округляется. Для офисного помещения понадобится 53 светильника, чтобы все рабочие поверхности были качественно равномерно освещены. 

Указанные нормы условны. Точное количество необходимых источников света будет зависеть от качества естественного освещения в комнатах, стороны здания, специфики использования помещения. Например, больше качественного света понадобится для издательств и офисов, в которых работают программисты. Специалисты будут уделять пристальное внимание цветам в своих проектах. При неправильном освещении выполнить работу качественно им просто не удастся. Так, холодные люминесцентные лампы способны сильно искажать цвета, выделяя сине-серые оттенки. 

Важно учитывать и особенности планировки здания. Если помещение большое и уходит вглубь постройки (на далеком расстоянии от окна), свет не достигает его дальних уголков, лучше монтировать потолочные лампы сразу в несколько рядом. В итоге их может потребоваться больше, чем предполагалось изначально для потолка, стен.

Полезным возле каждого рабочего места будет и отдельный индивидуальный светильник, кроме общего освещения. Это поможет избежать теней от самого человека. 

Интересно, что на качество и степень освещения влияет даже цвет отделки в комнате. Светлое матовое покрытие рассеивает свет или солнечные лучи, а темное, наоборот, поглощает. 

Где лучше покупать приборы для искусственного освещения?

Самые качественные осветительные изделия на рынке СНГ сегодня покупателям предлагает компания «Лунга». Завод производителя располагается в г. Набережные Челны, но продукцию его можно заказать во все российские регионы. Готовые изделия могут использоваться для освещения улиц, дорог, парков, открытых территорий промышленных предприятий, офисов и других мест, где требуется организовать качественный свет.

Все товары предлагаются покупателям с необходимыми документами: от паспорта и схемы сборки до сертификатов качества, безопасности. Компания изготавливает аналоги продукции ведущих мировых производителей, но по более доступным российским ценам.

Готовые осветительные изделия в ассортименте «Лунга» — результат самых современных дизайнерских. Также команда опытных инженеров и конструкторов компании принимает заявки на заказы по индивидуальным проектам.

Заключение

Правильно произведенный расчет искусственного освещения помогает определить, какое количество светильников и каких именно стоит устанавливать в каждом помещении, чтобы оно получилось светлым и комфортным для работы или отдыха. В процессе нужно учитывать много дополнительных параметров вроде мощности приборов, напряжения, их цветовой температуры, светового потока. Последние два должны получиться максимально приближенными по характеристикам к естественному свету. Чтобы добиться таких результатов, осветительные изделия стоит покупать только у проверенного надежного производителя. Например, в компании «Лунга».

Если матчасть знакома: коэффициенты поглощения и отражения света, индекс цветопередачи, почему высота потолка ― это важно и т. д., то сразу переходите к пункту 5. Там мы собрали быстрые способы расчета освещенности. Если незнакомые слова все же встретились, то потратьте 30 минут на знакомство с темой сейчас, чтобы не потратить сверх бюджета на ремонт потом. 

Почему это важно? Не говоря уже о том, что тусклый свет портит зрение, а слишком яркий нервирует, освещение ― это еще и вдохновитель пространства. Представьте, вы две недели выбираете диван определенного алебастрового оттенка. Еще две недели ждете доставку, потому что на складе такого дивана, разумеется, нет. Наконец, диван дома. Вы доводите последние штрихи: вкручиваете лампочку в торшер возле дивана, включаете его. И тут ваш алебастровый диван превращается в пятно цвета грязной лужи.

Шаг 1. План освещения

Лист бумаги, ручка и примерный план, где и как будет стоять (или уже стоит) мебель ― достаточно для плана освещения. Начните с того, что в каждой комнате должно быть три вида освещения: 

1. общее ― равномерно освещает все пространство. 
2. рабочее ― над рабочей поверхностью, столом и т. д. С таким светом не нужно щуриться, когда моешь посуду или режешь овощи. 
3. декоративное ― подсветка карнизов, ступеней и т. д. Такой свет делает атмосферу в пространстве.

Теперь вопрос, почему именно 3 вида ― разве одной люстры в центре мало. Возьмем например, гостиную, место многофункциональное ― кто-то читает книжку, кто-то собирает лего, а кто-то моет пол. Это все разные сценарии освещения. 

Теперь вернемся к одной люстре в центре комнаты ― ни в одном случае этого света не хватит. Люстра подсветит центр гостиной, но при этом создаст тени в углах, особенно если гостиная большая. При любом сценарии все будут щуриться и напрягать зрение. А если заранее нарисовать примерный план, станет понятно, что у вольтеровского кресла нужно поставить торшер (рабочее освещение), потому что в нем обычно проводят время за книгой. Над журнальным столиком собирают лего ― значит тоже нужна акцентная люстра. Сценариев множество.

Тут же нужно помнить, что такие сценарии освещения у каждого свои в зависимости от образа жизни. Возможно, вам хватит только встроенных светильников и торшера. Но в любом случае продуманный план освещения перед походом в магазин поможет понять,  где конкретно в вашем случае нужен свет, где его будет мало или наоборот много и т. д.

Шаг 2. Коэффициент поглощения света (анализ интерьера)

Оранжевый, красный, темно-коричневый и черный цвета поглощают свет. Так, если в интерьере синие стены, серая половая доска, красный яркий диван, то высчитывая необходимое кол-во света ― закладывайте коэффициент поглощения света. Как его применять в формуле рассказали в пункте 5. Если без формулы, то предусмотрите в таком помещении на парочку светильников больше и торшер про запас.

Шаг 3. Характеристики на упаковках ламп

Цветовая температура света ― K

Для глаз приятнее всего значение от 2600 до 3600 К (тепло-белый свет). Такая температура подойдет для общего освещения. А показатель от 3600 до 5500 K (нейтрально-белый свет) подойдет для функционального света, например, над рабочей поверхностью. Все, что более 6600 К ― очень холодное освещение и чаще используется для офисов.

Люмены, люксы и ватт ― Лм, Лк, Вт

Сначала разберемся в чем разница.

Теперь подробнее, чем отличаются Люксы от Люменов? Грубо говоря, 100 люменов направленных на 1 кв.м. будут равны 100 люксам, в то время как 100 люменов направленных на 10 кв.м. будут равны 10 люксам. Другими словами ― поверхность освещенности (Лк) с увеличением площади становится меньше, в то время как яркость света (Лм) остается неизменной.

Индекс цветопередачи ― Ra или CRI

Эта величина на упаковке лампочки характеризует настолько точно освещаемый предмет будет сохранять свои естественные оттенки. Чем ниже это значение, тем хуже цветопередача. Например, ваш алебастровый диван с цветопередачей Ra ― 52 будет смотреться блеклым пятном. Также для наглядности, вспомните парковку в ночное время ― все машины кажутся серыми, потому что цветопередача лампочек в фонарях низкая.

Индекс энергоэффективности ламп ― A-G

Этот показатель поможет снизить расходы на электричество. 

Всего существует 7 классов энергоэффективности: «A», «B», «C», «D», «E», «F», «G».

Самый высокий класс – это «А», самый низкий – «G».

Класс «А» и «В» ― это энергосберегающие, люминесцентные, а также светодиодные лампы. 

Класс «C» и «D» ― галогенные лампы. 

Класс «E», «F», «G» ― лампы накаливания. 

Тут важно понимать, что лампа накаливания ― самая дешевая из всех (от 42 рублей), но живет она всего 1000 часов. В то время как светодиодная в 3 раза дороже (от 250 рублей), зато срок службы у нее 50000 часов.

Шаг 4. Нормы освещенности жилых помещений

Существует стандарт по нормам освещенности в жилых и нежилых помещениях ― СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Нормы освещенности указываются в Люксах (Лк). Эти нормы понадобятся нам в след. пункте для расчета освещенности.

Шаг 5. Расчет освещенности

Самостоятельный расчет освещенности ― это всегда примерная цифра. Нюансов в этом деле много: форма помещения, высота потолка, цвет интерьера, зонирование пространства светом, личное восприятие, тип выбранных светильников и т. д. Так, покупая лампочки или светильники лучше перестрахуйтесь и уточните правильность расчетов у консультанта в магазине. И не забудьте взять с собой план комнаты и примерный план освещения в ней. 

Про самостоятельный расчет освещения по площади комнаты мы рассказали в нашем материале о люстрах (см. пункт 3). Там же вы найдете информацию, как пересчитать количество ламп накаливания на галогенные и люминесцентные лампы.

Быстрая прикидка «на глаз»

Способ 1. Если комната стандартная по размерах и зонированию, а потолки привычные 2,7 м, то используйте примерную формулу ― на 1 кв. м – одна лампочка мощностью 25 Вт. Практика показывает такая формула дает нормальную степень освещенности ― не тускло и не ярко. 

Способ 2. Консультанты в магазинах светотехники советуют рассчитывать освещенность комнаты с учетом 400-500 люмен на квадратный метр. Так, если гостиная занимает 15 кв.м умножаем площадь на 500 и получаем 7500 Лм. Теперь берем лампочку, например, на 1247 люменов делим это значение: 7500/1247 и получаем примерно 6 светильников. Именно столько нужно, чтобы в комнате 15 кв.м было комфортно. 

Коэффициент поглощения света и погрешности в таких способах закладывайте в количество светильников. Например, 6 светильников по 1247 люменов нужно комнате, чтобы ее осветить. Значит, добавьте еще пару бра или торшер. 

Однако, если хочется более вдумчивого подхода, то воспользуйтесь калькулятором ниже.

Онлайн-калькулятор для расчета общей освещенности в комнате

В видео мастер-классе разбор и ссылка на онлайн-калькулятор, который рассчитает примерную освещенность по нормам освещенности в Люкс. Подробную текстовую инструкцию, как пользоваться калькулятором оставили ниже.

• В поле длина и ширина укажите соответствующие параметры комнаты, в которой вы рассчитываете освещенность.
• Затем укажите точную высоту потолка. Это важно ведь высокие потолки «съедают» свет, поэтому мощность лампочек увеличивается на 1,5 раза от рекомендуемой стандартной мощности.
• Рабочая поверхность ― это поверхность, до которой вам важно, чтобы доходил свет. Для дивана, кресла, журнального столика стандартную величину ― 0,8 можно не менять.
• Коэффициент отражение ― это то насколько поверхности в интерьере отражают или, наоборот, поглощают свет. Например, для интерьера с белым потолком, серым стенами и темным полом выбирайте среднее значение ― 70 50 20. Для очень светлого интерьера ― белый потолок, светлые стены и слегка серый пол подойдет ― 80 80 30. В комнате с полностью темных интерьеров ― 30 30 10.
• Коэффициент запаса ― это, грубо говоря, закладка погрешностей. Например, в комнате маленькое окно или сомневаетесь в коэффициенте отражения ― заложите 1,4.
• Уровень освещенности ― это как раз нормы СНиП в люксах. Для гостиной, например, закладывайте 150 ― 250. Зависит также от вашего восприятия. 
• Дальше в правом верхнем углу нажимайте «+» и выбирайте тип освещения. Удобнее всего мерить освещенность в светодиодной ленте. Поэтому выбираем интерьерное освещение, затем светодиодную ленту, стандартная модель для жилого помещения по всем характеристикам ―  LED STRIP FLEXLINE 98/10.0/1050 3000K. 

Если открыть эту светодиодную модель в отдельной вкладке, то можно увидеть, что 1 метр этой ленты дает 1050 лм. Нажимаем «рассчитать». Т.е. если калькулятор посчитает, что таких светодиодных лент нам нужно 7, то 7*1000=7000 Лм необходимо чтобы осветить наше пространство. Отсюда подбираем кол-во лампочек и светильников под кол-во Лм.

z – коэффициент неравномерности освещения или минимальной освещенности, отношение Eср/Eмин. Eср определяют по СП 52.13330.2016, а Eмин (наименьшее значение освещенности в помещении). Согласно п. 7.9 СНиП 23-05-95*, значение z составляет 1,3 для работ I-III категории в случае применения люминесцентных ламп, 1,5 – для других источников света, а для работ IV-VII разрядов – 1,5 и 2,0 соответственно. Если светильники можно установить только на колоннах, стенах или площадках, то допускается принимать z, равное 3,0.

N – количество светильников. Рассчитывается на основе выбранной схемы освещения помещения по формуле N = R · LR.

Для начала необходимо определить число рядов светильников R:

R = (A – x)/L,

где A – ширина помещения, м;

x – расстояние от края помещения до светильников, м;

L – расстояние между лампами в рядах и между рядами, м.

L определяют, исходя из условий L/Hр=1,0 для люминесцентных ламп и L/Hр = 0,6 для ламп накаливания, ДРЛ и светодиодных светильников.

Hр здесь представляет собой расстояние от лампы до рабочей поверхности: Hр = H – (hс + hр), где H – высота помещения (м), hс – высота свеса лампы от потолка, hр – расстояние от рабочей поверхности до пола (м).

Число светильников в ряду LR определяют по формуле: LR = (B – y)/L, где B – длины помещения (м), y – расстояние от края ряда (м).

Ƞ – коэффициент использования светового потока (%). Отношение светового потока ламп к потоку, падающему на рабочую поверхность. Для определения коэффициента необходимо воспользоваться справочной литературой. Значения параметра приведены в таблице.