Освещение – важная часть жилого или производственного помещения, не только с точки зрения дизайна, но и с точки зрения пользы для человека. Метод коэффициента использования светового потока – это способ расчета системы освещения. Расчет нужно производить заблаговременно, его результаты повлияют на конечный вид помещения, электрические схемы осветительной части, расположение и количество источников света. Давайте рассмотрим, как им пользоваться и что это вообще такое!
Охрана труда и безопасность жизнедеятельности
При расчетах освещенности нужно решить ряд вопросов:
- Выбрать систему освещения (общую, местную или комбинированную).
- Определить количество необходимого света.
- Материалы покрытия стен и полотков, их размеры и высоту.
- Определиться с типом и количеством светильников.
- От типа светильника зависит возможность его эксплуатации во взрывоопасных и жарких помещениях, а также в местах с повышенной вибрацией от работающего оборудования.
- Выбрать тип количеств ламп, а также уточнить допустимый коэффициент пульсации.
- Проверить подходит ли это решение для условий эксплуатации в конкретном случае и прочее.
Такой тщательный подбор вызван тем, что при неправильном освещении вероятность получить травму повышается. Ее причиной может стать, как недостаточная освещенность в целом так и неправильно подобранное решение в конкретном месте.
Производственное освещение. Расчет искусственного освещения
На производстве выполнить требования к освещению еще более важно, чем в быту. Дело в том, что ошибки, допущенные на стадии проектировки, могут принести не только неудобства, но и повлечь за собой плачевные последствия.
Например:
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
Если освещение пульсирует, может наблюдаться стробоскопический эффект. Тогда движущиеся механизмы кажутся неподвижными. Работник может получить травму.
Общее освещение – эффективно, но экономически невыгодно. Главный недостаток и в то же время достоинство этого решения – свет, равномерно распределен по всему пространству. С одной стороны – это повышает безопасность, так как человеку будет комфортнее, он вряд ли споткнется обо что-то или получит неудобства из-за тусклого света. С другой стороны – нужно больше светильников и ламп, что влечет за собой как повышение первоначальных вкладов на установку оборудования, так и дальнейшее вложение средств на его эксплуатацию (ремонт и замена источников света, плата за потребляемую электроэнергию).
Комбинированная схема освещения – более экономична, и в то же время позволяет осветить рабочее место настолько, сколько необходимо. При этом остальное пространство вокруг рабочего места освещается гораздо меньшим количеством светильников, оно получается темнее, чем рабочая зона. В итоге нужно меньше электроэнергии для ее функционирования.
Общая схема освещения – все помещение освещено согласно требованиям, равномерно по яркости.
Комбинированная схема – все помещение освещено не слишком ярко, но рабочее место освещено дополнительными светильниками до соответствующей Emin.
Типы и нормы освещения описаны в документе СНиП II-4-79.
к содержанию ↑
Метод расчета освещенности
Норма освещенности выбирается согласно СНиП II-4-79, на нее влияют:
- характеристика зрительной работы;
- размер деталей, с которыми работает человек на своем рабочем месте;
- цвет детали, ее контраст с фоном (например, цветом рабочего стола);
- цвет фона (темный, средний, светлый).
На основании этого определяют освещенность в люксах (Лк). На упаковке от лампы вы могли видеть такую характеристику, как световой поток, он указан в люменах (Лм), так вот 1 Лк, это 1 люмен на 1 м2.
Отсюда следует, что чем больше площадь, тем больше люменов от светильника нам нужно. Кроме площади, на это влияет и высота подвеса источника света, и цвет потолка и стен. Здесь действует правило обратных квадратов – при увеличении расстояния в 2 раза, освещенность падает в 4 раза. Энергия света распределена по поверхности сферы. То есть по квадрату радиуса.
Темный потолок и стены плохо отражают свет, это ведет к увеличению количества светильников, позже мы убедимся в этом исходя из приведенных формул.
Обозначения:
- ЛН – лампа накаливания;
- ЛЛ – люминесцентная;
- LED – светодиодная;
- ДРЛ – дугоразрядная ртутная;
- ДРИ – дугоразрядная ртутно-йодидная;
- ДНаТ – натриевая высокого давления, трубчатая.
Первая формула выглядит так:
Ф= (Emin*k*S*Z)/(N*n*η)
Описывает световой поток, который вы получите от расчетной установки.
Вторая формула помогает найти количество светильников для обеспечения светового потока и освещенности:
N=(Emin*k*S*Z)/(Ф*N*n)
- Ф – это количество Люмен или световой поток.
- Emin – минимальная освещенность, нормированная величина, о которой мы сказали в начале этого раздела;
- k – коэффициент запаса, зависит от типа используемых ламп, где ЛН – 1,15, ДРЛ и ДНаТ – 1,3, ЛЛ и LED – 1,1. Вводят для того, чтобы учесть, насколько упадет количество света от светильника в процессе эксплуатации. Уменьшение светоотдачи происходит как по причине деградации источника света (износ люминофорного покрытия люминесцентных ламп и деградация кристаллов светодиодных);
- S – площадь освещаемого пространства;
- Z – Коэффициент неравномерности освещения, для ЛЛ – 1,15, для остальных – 1,1;
- N – количество светильников;
- n – количество ламп в светильнике;
- η – коэффициент использования светового потока.
Рассчитать сколько всего мощности потребляют все светильники можно по простой формуле:
Pобщ=Pлампы*N*n
Порядок действий при расчете:
- Определить схему освещения.
- На основании указанных выше норм и правил определить нормированную освещенность.
- Выбрать тип источников света.
- Выбрать тип светильников.
- Проанализировать условия работы светильников и определить k и Z на основании анализа.
- В соответствии с покрытием стен и потолка, оценить коэффициент отражения поверхностей (r).
- Индекс помещения i.
- Вычислить η.
- Рассчитать N и Ф.
- Выполнить схему расположения источников света с указанием типа светильников, ламп, их количества, которые обеспечат Emin.
После того как вы определили нормы освещенности, нужно выбрать тип ламп в зависимости от удобства обслуживания и надежности работы в конкретных условиях, а также по количеству люмен на 1 Вт мощности. Лампы накаливания выдают 7–20 лм/Вт, люминесцентные – около 75 лм/Вт, светодиодные – 100 лм/Вт, ДРЛ – 90 лм/Вт.
Коэффициент запаса k
На самом деле коэффициент снижения светового потока k зависит в большей степени не от типа используемых ламп, а от условий окружающей среды.
Коэффициент неравномерности Z
Коэффициент неравномерности Z зависит от симметричности расположения светильников, как отношения L/h (расстояние между светильниками/высота подвеса)
h=H-hсв-hр,
где H – высота потолка, hсв – высота от потолка до нижней части светильника, hр – высота от пола до освещаемой плоскости (станка, рабочего стола и пр.), например, для светильников, расположенных по углам прямоугольника Z находится в пределах от 1,4 до 2, в шахматном порядке – 1,7–2,5. Если светильники расположены в ряд можно использовать те значения, что даны в описании формулы. При общей схеме освещения на потолке расположено достаточно много светильников, что может слепить персонал, поэтому такую схему рекомендуется применять, если есть возможность подвеса источников света на высоте 2,5 и выше.
Коэффициент использования светового потока
Коэффициент использования светового потока, зависит как от цвета стен и потолка (коэффициент отражения света) в таблице это вторая и третья строки (рП и рС), так и от формы излучения светильников (первый ряд в таблице). Форму излучения можно узнать из технической документации к конкретному прибору или сравнить со схематическими изображениями типовых пучков света. В итоге определяется по таблице:
Как вы могли заметить, нам осталось определить i – индекс помещения. Это вычислить ее можно по формуле:
i= (AB)/(h*(A+B)),
где A и B – длина и ширина помещения, h – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.
к содержанию ↑
Пример расчета
Допустим, у нас есть помещение размерами 10 м на 20 м, с потолками высотой 4,2 м, высота расчетной плоскости hР=0,8 м. Пыли в нем выделяется мало. Стены у нас серые, по оттенку ближе к темному, тогда рС=30%, потолок бетонный, тоже серый, но светлее чем стены, поэтому рП=50%, расчетная рабочая плоскость темная – рР=10%. В плане указано, что планируется освещать светильниками типа «Астра» с лампами накаливания, нужно создать освещенность в 50 Лк. Светильники будут подвешены на расстоянии 0,5 м от потолка. k запаса в малозапыленном помещении для ламп накаливания равен 1,3
Тогда:
hр=4,2-0,8-0,5=2,9 м.
Светильник «Астра» имеет косинусное распределение света. Форма распределения света влияет на количество светильников исходя из таблицы
Оптимальным относительным расстоянием между светильниками в этом случае является 1,6
Тогда L = 2,9*1,6= 4,64 м.
Чтобы посчитать число рядов светильников нужно разделить ширину помещения на расстояние L:
Na=10/4,64=2,15, округлим до ближайшего число – 2 ряда.
Число светильников в ряде – делим длину помещения на L:
Nb=20/4,64=4,31, округляем до целого – 4 светильника в два ряда.
Итого 8 светильников, чтобы их разместить нужно:
A=10, B=20
L0=4,6м,
(10-4,6)/2=2,7 метра – расстояние от длинной стены до светильника.
Так как у нас 4 светильника в ряд на расстоянии 4,6 метра:
(20-18,4)/2=0,8 расстояние от короткой стены до светильника.
Индекс помещения:
I=(10*20)/2,9*(10+20)=2,29
Из таблицы выбираем значение светового потока, при наших коэффициентах отражений – это 0,6
Ф=50*1,3*1,15*200/8*0,6=3115 Лм – нужно получить от одной лампы.
Это значит, что каждый светильник должен быть порядка 250–300 Вт, если установлены лампы накаливания и порядка 30–35 Вт, если установлены светодиоды.
Предыдущая
ОсвещениеМетоды измерения светового потока
Следующая
ОсвещениеКак организовать освещение в ванной комнате
Коэффицие́нт
отраже́ния —
безразмерная физическая
величина,
характеризующая способность тела
отражать падающее на него излучение.
В качестве буквенного обозначения
используется греческая 
или
латинская 
[1].
Количественно
коэффициент отражения равен отношению потока
излучения, отраженного телом, к потоку,
упавшему на тело[1]:
Сумма
коэффициента отражения и
коэффициентов поглощения,пропусканияирассеянияравна
единице. Это утверждение следует
иззакона
сохранения энергии.
В
общем случае значение коэффициента
отражения тела зависит как от свойств
самого тела, так и от угла падения,
спектрального состава и поляризацииизлучения.
Вследствие зависимости коэффициента
отражения поверхности тела от длины
волны падающего на негосветавизуально
тело воспринимается как окрашенное в
тот или иной цвет.
Коэффицие́нт
поглоще́ния — безразмерная
физическая величина,
характеризующая способность тела
поглощать падающее на него излучение.
В качестве буквенного обозначения
используется греческая 
[1].
Численно
коэффициент поглощения равен
отношению потока
излучения
,
поглощенного телом, к потоку излучения
,
упавшего на тело[1][2]:
В
общем случае значение коэффициента
поглощения тела зависит как от свойств
самого тела, так и от угла падения,
спектрального состава и поляризации излучения..
Коэффицие́нт
пропуска́ния —
безразмерная физическая
величина, равная отношениюпотока
излучения
,
прошедшего через среду, к потоку
излучения
,
упавшего на её поверхность[1]:
В
общем случае значение коэффициента
пропускания 
[2] тела
зависит как от свойств самого тела, так
и от угла падения, спектрального состава
и поляризацииизлучения.
Коэффициент
пропускания связан с оптической
плотностью
соотношением:
20.Устройство и принцип действия оптронов. Структурная схема оптронов.
Оптронами
называют такие оптоэлектронные приборы,
в которых имеются источник и приемник
излучения (светоизлучатель и фотоприемник)
с тем или иным видом оптической и
электрической связи между ними,
конструктивно связанные друг с другом.
Принцип
действия
оптронов любого вида основан на следующем.
В излучателе энергия электрического
сигнала преобразуется в световую, в
фотоприемнике, наоборот, световой сигнал
вызывает электрический отклик.
Практически
распространение получили лишь оптроны,
у которых имеется прямая оптическая
связь от излучателя к фотоприемнику и,
как правило, исключены все виды
электрической связи между этими
элементами.
По
степени сложности структурной схемы
среди изделий оптронной техники выделяют
две группы приборов. Оптопара (говорят
также «элементарный оптрон»)
представляет собой оптоэлектронный
полупроводниковый прибор, состоящий
из излучающего и фотоприемного элементов,
между которыми имеется оптическая
связь, обеспечивающая электрическую
изоляцию между входом и выходом.
Оптоэлектронная интегральная микросхема
представляет собой микросхему, состоящую
из одной или нескольких оптопар и
электрически соединенных с ними одного
или нескольких согласующих или
усилительных устройств.
Таким
образом, в электронной цепи такой прибор
выполняет функцию элемента связи, в
котором в то же время осуществлена
электрическая (гальваническая) развязка
входа и выхода.
В
структурной схеме на рис. 1 входное
устройство служит для оптимизации
рабочего режима излучателя (например,
смещения светодиода на линейный участок
ватт-амперной характеристики) и
преобразования (усиления) внешнего
сигнала. Входной блок должен обладать
высоким КПД преобразования, высоким
быстродействием, широким динамическим
диапазоном допустимых входных токов
(для линейных систем), малым значением
«порогового» входного тока, при
котором обеспечивается надежная передача
информации по цепи.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
При расчете по методу коэффициента использования потребный поток ламп в каждом светильнике Ф находится по формуле
где Е — заданная минимальная освещенность, лк; k — коэффициент запаса; S — освещаемая площадь, м2; z — отношение Еср:Емин; N — число светильников (как правило, намечаемое до расчета); η — коэффициент использования в долях единицы.
В таких помещениях, как конторы, чертежные и некоторые другие, где положение работающего строго фиксировано и создает частичное затенение, следует вводить в знаменатель формулы (5-1) коэффициент затенения около 0,8, но пока это еще не общепринято.
По Ф выбирается ближайшая стандартная лампа, поток которой не должен отличаться от Ф больше чем на -10…+20% . При невозможности выбора с таким приближением корректируется N. При однозначно заданном Ф (люминесцентные светильники, предназначенные для определенных ламп, маломощные светильники, использование которых целесообразно с лампами наибольшей возможной мощности) формула решается относительно N. При всех заданных других величинах формула может быть использована для определения ожидаемой Е.
При расчете люминесцентного освещения чаще всего первоначально намечается число рядов и, которое подставляется в (5-1) вместо N. Тогда под Ф следует подразумевать поток ламп одного ряда.
При выбранном типе светильника и спектральном типе ламп поток ламп в каждом светильнике Ф1 может иметь всего 2-3 различных значения. Число светильников в ряду N определяется, как
Суммарная длина N светильников сопоставляется с длиной помещения, причем возможны следующие случаи:
а. Суммарная длина светильников превышает длину помещения: необходимо или применить более мощные лампы (у которых поток на единицу длины больше), или увеличить число рядов, или компоновать ряды из сдвоенных, строенных и т. д. светильников.
б. Суммарная длина светильников равна длине помещения: задача решается устройством непрерывного ряда светильников.
в. Суммарная длина светильников меньше длины помещения: принимается ряд с равномерно распределенными вдоль него разрывами λ между светильниками.
Из нескольких возможных вариантов на основе технико-экономических соображений выбирается наилучший.
Рекомендуется, чтобы λ не превышало примерно 0,5 расчетной высоты (кроме многоламповых светильников в помещениях общественных и административных зданий).
Входящий в (5-1) коэффициент z, характеризующий неравномерность освещения, является функцией многих переменных и в наибольшей степени зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (L:h), с увеличением которого сверх рекомендуемых значений z резко возрастает. При L:h, не превышающем рекомендуемых значений, можно принимать z равным 1,15 для ламп накаливания и ДРЛ и 1,1 для люминесцентных ламп при расположении светильников в виде светящих линий. Для отраженного освещения можно считать z=1,0; при расчете на среднюю освещенность z не учитывается.
Для определения коэффициента использования η находится индекс помещения i и предположительно оцениваются коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка — 
, стен — 
, расчетной поверхности или пола — 
(см. табл. 5-1).
Таблица 5-1 Приблизительные значения коэффициентов отражения стен и потолка
|
Характер отражающей поверхности |
Коэффициент отражения, % |
|
Побеленный потолок; побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами |
70 |
|
Побеленные стены при незавешенных окнах; побеленный потолок в сырых помещениях; чистый бетонный и светлый деревянный потолок |
50 |
|
Бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные стены с окнами; стены, оклеенные светлыми обоями |
30 |
|
Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; сплошное остекление без штор; красный кирпич не оштукатуренный; стены с темными обоями |
10 |
Индекс находится по формуле
где А — длина помещения; В — его ширина; h — расчетная высота.
Для помещений практически неограниченной длины можно считать i=B/h.
Для упрощения определения i служит табл. 5-2. В одной из трех верхних строк, в зависимости от глазомерно оцениваемого отношения А:В, находится значение h, ближайшее к заданному; движением вида но столбцу находятся два значения площади, между которыми заключено заданное значение, и движением вправо до столбца «индексы» находится значение i.
Например, если А=20 м, В=10 м и h=4,3 м,то для интервала А:В=1,5…2,5, двигаясь вправо между значениями S=157 м2 и S=219 м2, находим i=1,5.
Во всех случаях i округляется до ближайших табличных значений; при i> 5 учитывается i = 5.
Значения коэффициентов использования для светильников с лампами накаливания (для примера) приводится в табл. 5-3.
Таблица 5-2 Таблица для определения индекса помещения
Таблица 5-3 Коэффициенты использования светового потока. Светильники с лампами накаливания
Так как число типоразмеров светильников для люминесцентных ламп за последние годы во много раз возросло, представилось невозможным давать для каждого светильника отдельную таблицу. Светильники со сходными светотехническими характеристиками объединены в группы, для каждой из которых даны усредненные значения коэффициентов использования.
Приводимые таблицы коэффициентов использования не охватывают всей номенклатуры светильников. При необходимости более точного определения коэффициентов использования следует пользоваться методом их расчета, изложенным в разделе.
В большинстве случаев, в особенности для светильников для общественных зданий, достаточен приближенный расчет h с помощью табл. 5-19 и 5-20, выполняемый по схеме: по форме кривой силы света в нижней полусфере определяется ее тип: пo каталожным данным светильника определяются, в процентах от потока лампы, потоки нижней (Ф1) верхней (Ф2) полусфер; первый умножается на значение коэффициента использования по табл. 5-19, второй — по табл. 5-20; сумма произведений дает общий полезный поток, делением которого на поток лампы обычно 1000 лм) находится коэффициент использования.
Пример 1. Определить коэффициент использования при i = 1,5, 
подвесного светильника. По каталогу завода Ф1=0,64 и Ф2=0,80-0,64=0,16.
Кривая силы света в нижней полусфере по форме наиболее близка к кривой Д.
Пользуясь таблицами, находим
Пример 2. В помещении, для которого выше определен индекс, установлено 12 светильников ППР и требуется обеспечить Е=30 лк при k=1,5. Задано 
.
При указанных данных и i=1,5 по табл. (как таб. 5-3) находим η=0,32, откуда
Выбираем лампу 200 Вт, 2800 лм.
Пример 3. В том же помещении установлено три продольных ряда светильников ЛДОР с лампами ЛБ и требуется обеспечить Е=300 лк при k=1,5. В табл. (как таб. 5-3) находим η=0,44. Поток ламп одного ряда
Если принять светильники с лампами 2Х40 Вт (с общим потоком 5700 лм), то в ряду необходимо установить 75 000:5700 = 13 светильников; светильники с лампами 2 X 80 Вт (с потоком 9920) — 8 светильников. Так как длина ряда около 20 м, то в обоих случаях светильники вмещаются в ряд.
Некоторые преимущества имеет первый вариант, при котором разрывы между светильниками меньше.
Таблица 5-19 Коэффициенты использования светового потока светильников с типовыми кривыми силы света, излучаемого в нижнюю полусферу
Таблица 5-20 Коэффициенты использования светового потока светильников (любого типа), излучаемого в верхнюю полусферу
