Как найти коэффициент запаса освещения

В процессе эксплуатации осветительной установки возможен спад создаваемой ею освещенности. Для компенсации этого спада при проектировании ОУ вводится коэффициент запаса (КЗ). Нормированные значения освещенности должны быть обеспечены в течение всего времени эксплуатации осветительной установки. Однако, в связи с тем, что период эксплуатации имеет место постоянное уменьшение освещенности, начальная освещенность должна быть принята больше нормированной, а именно, равна последней, умноженной на коэффициент запаса, значения которого регламентированы нормами. Этот коэффициент учитывает снижение светового потока источников света к концу срока службы, запыление светильников, старение последних, т.е. ухудшение характеристик, не восстанавливаемых очисткой, и снижение коэффициентов отражения стен и потолка помещения.

Необходимый коэффициент запаса зависит от количества и характера пыли в воздухе, степени старения данного типа источников света (в связи с чем для газоразрядных ламп коэффициент запаса повышается), типа светильников, и, конечно периодичности очистки последних. В зависимости от указанных обстоятельств значение коэффициента запаса может находиться в пределах 1-2.

Самое интересное, что данный коэффициент необходимо учитывать при светотехнических расчетах, но существует проблема — коэффициент запаса абсолютно для всех типов светильников не выведен для программы DIALux.

В программе учитывается только коэффициент эксплуатационных затрат. Получается, что на данный момент многие расчеты не учитывают коэффициент запаса, что в результате приводит к серьезным неточностям. Мало того, деградация традиционных источников света (ламп) происходит быстрее, нежели чем светодиодов. Теперь давайте разберемся, что такое коэффициент запаса.

Для искусственного освещения

Коэффициент учитывает снижение освещенности и яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие загрязнения и не восстанавливаемого изменения отражающих и пропускающий свойств оптических элементов осветительных приборов, спада светового потока и выхода из строя источников света, а также загрязнения поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы.

Для естественного освещения

Расчетный коэффициент учитывает снижение КЕО в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижения отражающих свойств поверхностей помещения.

(КЕО — коэффициент естественной освещенности) (данные СНИП 23-05-2010). Для учета снижения освещенности и КЕО в процессе эксплуатации систем освещения вводится коэффициент запаса.

Значение КЗ, регламентируемые СНИП, колеблются в пределах 1,3-2 для промышленных ОУ и 1,3-1,5 для ОУ общественных зданий. Для светодиодных светильников точный коэффициент не указаны и не выведен, ссылаться необходимо на опыт эксплуатации светодиодный светильников в течении гарантийного срока, не менее 3-5 лет.

Также будем учитывать результаты замеров освещенности, произведенные конечными потребителями. Также будем полагаться на практический опыт и данные ведущих производителей светодиодов и других материалов.

Компания Nichia (Япония), создана в 1956 г., 90 % рынка люминофоров, 40% рынка продаж светодиодов.

Компания Cree (США), мировой лидер в производстве мощных светодиодов и кристаллов.

Компания «ФОКУС» (Россия), дата создания 2004 г., 15 % рынка продаж светодиодных светильников. Компания «ФОКУС» обладает свое собственной современной лабораторией, специализирующей на исследования в области светодиодов, электроники и готовых изделий. Помимо собственных измерений, исследования светильников проводятся также и в аккредитованных.

Коэффициент запаса

В системах искусственного освещения в течение времени эксплуатации происходит снижение освещенности в результате:

1. спада светового потока ламп вследствие их старения (ресурс);
2. выхода из строя ламп в течение срока эксплуатации;
3. загрязнения оптической системы светильников;
4. загрязнения светопропускающих поверхностей источников света;
5. спада КПД светильников вследствие старения светоотражающих и светопропускающих (УФ воздействие на полимеры) материалов;
6. изменения температуры окружающей среды (необходимо учитывать для светодиодов, компактных люминесцентных ламп, и люминесцентных ламп. (Раньше этот показатель в литературе не указывался, потому что эти типы источников света для улицы не допускались, а в помещении перепад температур значительно меньше).

Значения коэффициента запаса для осветительных установок искусственного освещения могут быть снижены в зависимости от эксплуатационных групп светильников. Эксплуатационная группа светильника определяется конструктивно-светотехнической схемой светильника, типом материала или покрытия отражателя и рассеивателя светильника, типом используемого источника света.

1. Светодиодные светильники производятся компанией «ФОКУС» серийно с 2004 года. За это время практическую наработку более 6 лет имеют уже свыше 7000 серийных изделий, причем эксплуатация их продолжает сегодня. Были проведены замеры освещенности светильников в начале эксплуатации на объектах различного применения. Применяемые в светильниках высокачественные светодиоды Nichia (Япония) не подверглись деградации и сохранили свои технические параметры, соблюдены все условия эксплуатации их в готовых изделиях. Специально разработанные конструкции светильников обеспечивают необходимый теплоотвод светодиодов, что еще существенно повышает их ресурс. Данное снижение освещенности у светодиодных светильников УСС отсутствует, это доказано практически и подтверждено исследованиями многочисленных лабораторий.

Тип лампы	Параметры освещенности лк, потери
1 год	2 год	3 год
ДРЛ	— 30 — 50 %	— 50 -90%
ДНАТ	— 20%	— 10 — 30 %
Светодиодный модуль	Отсутствуют	Отсутствуют	отсутствуют

Результаты исследований за 3 года работы

2. Практически доказано, у светодиодных светильников отсутствует выход из строя светодиодного модуля, ресурс модуля более 23 лет. Выход из строя ламп (светодиодов) в течение срока эксплуатации у светодиодных светильников отсутствует, соответственно это при расчетах учитывать не надо.

3. Загрязнение оптических систем у традиционных светильниках и у светодиодных существует. Этот параметр необходимо учитывать. Для светодиодных светильников важно качество оптического поликарбоната и оптики на светодиодах. Загрязнение пылью и грязью происходит только поликарбоната, оптика светодиодов защищена и находится под стеклом. Также есть светильники без оптики, у которых потери будут ниже. Для расчетов падения на оптических системах для светодиодных светильников следует учитывать только загрязнение защитного стекла. Опять же загрязнение зависит от места и условий эксплуатации светильников.

4. Загрязнения светопропускающих поверхностей источников света у светодиодных светильников отсутствует.

5. Спад КПД светодиодных светильников вследствие старения светоотражающих материалов отсутствует. Были произведены измерения освещенности на объектах после 3 лет работы. Параметры остались на уровне трехлетней давности, в диапазоне погрешности измерений нее более 5%.

Из данного сравнения видно, что для светодиодных светильников нужно убрать некоторые параметры падения светового потока, в следствии чего этот коэффициент уменьшится от традиционных значений.

В зарубежных нормах и стандартах для учета данного фактора используется коэффициент эксплуатации MF. С отечественным коэффициентом запаса он связан соотношением МF= 1/Кз.

Из практики, для светодиодных светильников следует брать коэффициент запаса равным 1 — 1,1 для программы DIALux.

Внимание: Данный коэффициент выведен только для светильников компании «ФОКУС».

Для изделий других производителей светодиодных светильников, пониженный коэффициент не известен.

Для определения коэффициента необходимо учитывать: токи на светодиодах (степень разгона светодиодов, если это существует); температуры кристаллов; наличие радиаторов; наличие защитного стекла; степень защиты от пыли и влаги; место эксплуатации.

Конструирование, применение и эксплуатация.

В области конструирования, применения и эксплуатации световых приборов для наружного освещения стало возможным:

• создание корпусных светильников без отражателя и защитного стекла c отличной светопропускаемостью;
• создание корпуса светильника с более повышенной степенью защиты от пыли и воды;
• применение более устойчивых к агрессивной среде материалов для корпусов светильников;
• применение источников света с высокими параметрами эффективности лм/вт;
• применение светодиодов и электронных компонентов с более высоким ресурсом жизни, свыше 50 тыс. час.;
• создание и применение оптики с высоким кпд и ресурсом работы;
• отказ от ремонта светильника на опоре;
• отказ от замены в светильнике ламп и ПРА (применение светодиодных модулей и электронного драйвера, с повышенным сроком жизни);
• замена блока или светильника целиком на исправный.

Проектирование

• Снижение установленной мощности и количества опор;
• снижение коэффициента запаса при проектировании до 1-1,15;
• оптимизация установок по светотехническим параметрам за счет использования ламп-светильников с различным светораспределением.

Экономика

• Снижение потребления электроэнергии на цели наружного освещения (до 50%);
• сокращение капитальных и эксплуатационных затрат на осветительные установки (в 1,5-2 раза);
• снижение металлоемкости и потребления дорогих материалов на производство светильников;
• отказ от утилизации и хранении ртутосодержащих ламп

Коэффициент запаса k учитывает запыленность помещения, снижение светового потока ламп в процессе эксплуатации. Значения коэффициента k приведены в таблице.

Таблица Значения коэффициента k

Помещения	Примеры помещений	Коэффициент запаса k
		Газоразрядные лампы	Лампы накаливания	Светодиодные светильники УСС
Запыленность свыше 5 мг/м3	Цементные заводы, литейные цеха и т. п.	2	1,7	1,5
Дым, копоть 1-5 мг/м3	Кузнечные, сварочные цеха и т. п.	1,8	1,5	1,3
Менее 1 мг/м3 Значительная концентрация паров кислот и щелочей	Инструментальные, сборочные цеха Цеха химических заводов, гальванические цеха	1,5 1,8	1,3	1,1 1,5
Запыленность значительно менее 1 мг/м3, отсутствие паров кислот и щелочей	Жилые, административные и офисные и т.п. помещения	1,4	1,5	1

Источник: www.axiomasveta.com
Автор: Прохоров Игорь

Вход

Коэффициент запаса kучитывает запыленность помещения,
снижение светового потока ламп в процессе
эксплуатации. Значения коэффициентаkприведены в таблице3.1

Таблица 3.1 Значения коэффициента k

Помещения	Примеры помещений	Коэффициент запаса k
Газоразрядные лампы	Лампы накаливания
Запыленность свыше 5 мг/м3	Цементные заводы, литейные цеха и т. п.	2	1,7
Дым, копоть 1-5 мг/м3	Кузнечные, сварочные цеха и т. п.	1,8	1,5
Менее 1 мг/м3	Инструментальные, сборочные цеха	1,5	1,3
Значительная концентрация паров кислот и щелочей	Цеха химических заводов, гальванические цеха	1,8	1,5
Запыленность значительно менее 1 мг/м3, отсутствие паров кислот и щелочей	Жилые, административные и офисные и т.п. помещения	1,2	1,1

3.3.6 Коэффициент минимальной освещенности z

Коэффициент минимальной освещенности
Z характеризует неравномерность
освещения. Он является функцией многих
переменных, точное его определение
затруднительно, но в наибольшей степени
он зависит от отношения расстояния
между светильниками к расчетной высоте
(L / h) (рис3.1).

При расположении светильников в линию
(ряд), если выдержано наивыгоднейшее
отношение L / h, рекомендуется принимать
Z = 1,1 для люминесцентных ламп и Z = 1,15 для
ламп накаливания и ДРЛ.

h_св

h

h

h_р

B

L

А

Рис.3.1
Схема расположения светильников в
помещении

1. Коэффициент использования светового потока 

Для определения коэффициента использования
светового потока находят индекс помещенияiи предполагаемые коэффициенты отражения
поверхностей помещения: потолка_п,
стен_с, пола_р.

Обычно для светлых административно-
конторских помещений: _п= 70%,_с= 50%,

_р = 30%.

Для производственных помещений с
незначительными пылевыделениями: _п= 50%,

_с= 30%,_р
= 10%.

Для пыльных производственных помещений:
_п= 30%,_с= 10%,_р = 10%.

1. Индекс помещения I

Индекс помещения определяется по
следующему выражению:

,
(3.4)

где А, В, h – длина, ширина и расчетная
высота (высота подвеса светильника над
рабочей поверхностью) помещения, м (рис
3.1).

,
(3.5)

где H– геометрическая
высота помещения;

h_св– свес
светильника. Обычноh_св= 0,2 …0,8 м;

h_p– высота рабочей поверхности.h_p
= 0,8 …1,0 м.

Коэффициент использования светового
потока есть сложная функция, зависящая
от типа светильника, индекса помещения,
коэффициента отражения потолка стен и
пола. Для наиболее распространенного
светильника с люминесцентными лампами
коэффициент может быть определен из таблицы 3.2.

Промежуточные значения коэффициента
использования находятся методом
интерполяции.

Для сложных светильников этот коэффициент
может быть найден в специальной справочной
литературе [2], [3]и в
приложении к настоящему методическому
пособию.

При заданном Ф_Л,
т.е. известно какие лампы будут
использоваться, находимN,
т.е. сколько светильников надо применить.

При заданном Nилиn,определяем Ф_Л. По найденному Ф_Л
выбирают ближайшую, стандартную
лампу в пределах допусков – 10+20 %.

Таблица 3.2 Значение
коэффициента использованиядля светильников с люминесцентными
лампами, %

I	п, % 70 с, % 50 р , % 30	50 30 10	30 10 10
0,5	28	21	18
1,0	49	40	36
3,0	73	61	58
5,0	80	67	65

В таблице 3.3 приведены расчетные значения
светового потока наиболее распространенных
источников света Ф_Л

Таблица 3.3 Расчетные значения светового
потока наиболее распространенных
источников света Ф_Л.

Тип лампы	ФЛ, лм	Тип лампы	ФЛ, лм	Тип лампы	ФЛ, лм
ЛДЦ 40-4	1995	ЛДЦ80-4	3380	ДРЛ 80	3200
ЛД 40-4	2225	ЛД 80-4	3865	ДРЛ 250	11000
ЛХБ 40-4	2470	ЛХБ 80-4	4220	ДРЛ 1000	50000
ЛТБ 40-4	2450	ЛТБ 80-4	4300	ДРИ 250	18700
ЛБ 40-4	2850	ЛБ 80-4	4960	ДРИ 400	32000
ЛХБЦ 40-1	2000			ДРИ 1000	90000

№ Помещение Освещенность (лк) по российским нормам (СНиП 23-05-95) Освещенность (лк) по международным нормам (МКО) 1 Рабочие кабинеты, офисы 300 500 2 Проектные и конструкторские бюро 500 750 3 Кабинеты для работы с ПЭВМ 400 500 4 Учебные аудитории и классы 300 300 5 Кабинеты в медицинских учреждениях 300 300-500 6 Конференц-залы 200 500 7 Помещения общественного питания 200 200-300 8 Торговые залы магазинов 200-500 300-500 9 Спортивные залы 200 500 10 Коридоры 75 100

Поверхность Материал Коэффициент отражения, % Потолок Бетон 40 Штукатурка 73 Плитка подвесного потолка белая 70 Плитка подвесного потолка светло-серая 50 Стены Пластик светлый 60 Гипсокартон белый 80 Обои (желтые, бежевые, розовые) 50 Обои (голубые, светло-зеленые) 30 Обои (красные, коричневые) 20 Пол Плитка однотонная светлая 30 Паркетная доска светлая 20 Паркетная доска темная 10 Ламинат светлый (ясень) 30 Линолеум светло-серый 20 Ковролин однотонный серый 10

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.