Принципы расчета освещения

И светильников

Выбор источников освещения

В качестве источников света в настоящее время применяют лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Основными характеристиками источников света являются:

-электрические характеристики (напряжение, мощность);

-светотехнические характеристики (световой поток, сила света);

-экономические и эксплуатационные характеристики (светоотдача, срок службы);

-конструкционные характеристики (форма колбы лампы, форма тела накала, наличие и состав газа, заполняющего колбу, давление газа).

Светоотдача - это отношение светового потока лампы к ее электрической мощности (люмен на ватт).

Достоинства ламп накаливания – удобство в эксплуатации, простота изготовления, низкая стоимость, широкая номенклатура, отсутствие дополнительных устройств для включения в сеть. Недостатками ламп накаливания являются низкая светоотдача (от 7 до 20 лм /Вт), сравнительно малый срок службы (до 2000 ч), преобладание в спектре желтых и красных лучей, что приводит к искажению цветопередачи.

В газоразрядных лампах излучения оптического диапазона возникают в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явления люминесценции. Достоинством этих ламп является большая светоотдача (от 40 до 110 лм /Вт), большой срок службы (8000…15000 ч), возможность получения светового потока практически в любой части спектра. Недостатками газоразрядных ламп являются наличие пульсации излучения, необходимость применения сложных пусковых приспособлений, сильное загрязнение и сложность чистки.

Светильниками называют совокупность источника света и осветительной арматуры. Светильники обычно выполняют функции защиты источников света от механических и климатических воздействий, перераспределение светового потока, защиты глаз от прямого света источника большой яркости. В зависимости от характера перераспределения светового потока светильники бывают прямого света, рассеянного и отраженного света. В зависимости от уровня защиты от механических повреждений и климатических воздействий светильники бывают открытого, защищенного, пыленепроницаемого, влагозащищенного, взрывозащищенного и взрывобезопасного исполнения.

Для расчета освещения применяют 2 основных метода: точечный и метод светового потока. Преимуществом точечного метода является возможность рассчитать освещенность на наклонной и вертикальной рабочей поверхности, недостатком - большой объем расчетов, сложность расчета для неточечных источников света, игнорирование отраженного от стен и потолка светового потока. Преимуществом метода светового потока является простота расчета, учет отраженного светового потока, а недостатком - невозможность расчета освещенности, создаваемой местными светильниками и на наклонной плоскости.

Перед расчетом осветительных установок необходимо выбрать тип светильников, соответствующий условиям эксплуатации, их высоту подвеса и ориентировочное размещение в помещении.

Расчет методом светового потока ведется по формуле

F = Eн S z k / η n,

где F - световой поток одной лампы, лм;

Ен - нормированная минимальная освещенность, лк;

S - площадь освещаемого помещения, м²;

z - коэффициент неравномерности освещения (1,1...1,5);

k - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности из-за загрязнения и старения лампы (1,2...1,7);

η- коэффициент использования осветительной установки (0,2...0,7);

n - количество ламп или светильников.

По найденному значению светового потока подбирается лампа. Если ламп с требуемым световым потоком нет или они не могут быть установлены в выбранном светильнике, то необходимо изменить либо тип светильника, либо их расстановку и высоту подвеса. Например, использовать кустовое размещение светильников. Расчет считается законченным, если расчетное значение освещенности отличается от требуемого не более чем на 10 - 20 %.

В основе расчета освещенности точечным методом лежит уравнение

Е = I_α cos α / r²,

где I_α – сила света в направлении от источника света до данной точки рабочей поверхности, кд;

α – угол падения световых лучей, т.е.угол между световым лучом и нормалью к поверхности;

r –расстояние от источника света до расчетной точки, м.

При расчете естественного освещения определяют площадь световых проемов:

а) при боковом освещении -

S_о = е_н S h_o k_з k_зд / r₁ t_o 100;

б) при верхнем освещении -

Sф = ен S hф kз / r2 to 100,

где Sо, Sф - площадь окон и фонарей,м²;

е_н - нормированное значение коэффициента естественной освещенности, %;

S - площадь цеха (пола), м²;

ho - световая характеристика окон (8.0...15);

hф - световая характеристика фонаря (3.0...5.0);

kз - коэффициент запаса (1.5...2.0);

kзд - коэффициент, учитывающий затенение окон соседними зданиями (1...1.7);

tо - общий коэффициент светопропускания одного проема или фонаря с учетом затенения (0.15...0.6);

r₁, r₂ - коэффициенты, учитывающие повышение коэффициента естественной освещенности от отраженного света: r₁ = 1.5...3 (причем, большее значение - при одностороннем освещении, меньшее - при двухстороннем), r₂ = 11...1.4.

По рассчитанной площади световых проемов и фонарей определяют их размер и число.

Искусственное и естественное освещение может быть эффективно только при тщательном обслуживании входящих в состав системы узлов и устройств. Вследствие продолжительной эксплуатации ламп (накаливания и люминесцентных) их световой поток снижается соответственно на 10-15 и 20-25%. Тщательный и регулярный уход за осветительными установками имеет важное значение для создания рациональных условий освещения. Чистка стекол световых проемов должна производиться не реже 2 раз в год для помещений с незначительным выделением пыли и не реже 4 раз в год при значительном выделении пыли; для светильников - 4-12 раз в год (в зависимости от характера запыленности производственного помещения). Для различных предприятий устанавливаются конкретные требования, отражающие специфику данного производства.

Светильники общего и местного освещения, подвешенные ниже 2,5 м от уровня пола, должны иметь напряжение не выше 42 В. Переносные источники света должны иметь напряжение не выше 42 В, а при работах в особо опасных условиях (резервуары, канавы, колодцы, тоннели) - не выше 12 В. Конструкция переносного светильника должна исключать всякую возможность прикосновения к токоведущим частям. При эксплуатации осветительной установки необходимо периодически проверять: состояние изоляции проводов, уровень освещенности в контрольных точках производственного помещения (не реже одного раза в год после очередной чистки светильников и замены перегоревших ламп). Основной прибор для измерения освещенности - люксметр.