Расчет освещения

Цель работы:

Изучить характеристики и виды освещения и световой среды

Задание:

1. Ознакомиться с видами и характеристиками освещенности.

2. Проанализировать влияние искусственных источников света.

3. Провести исследование нормируемых световых характеристик в лабораториях кафедры (по заданию преподователя).

4. Проверить соответствие полученных данных СНиП 23-05-95.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Искусственное освещение. Основным методом расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверх­ности является метод светового потока (коэффициента исполь­зования). Необходимый световой поток Фл (лм) от одной лампы накаливания или группы ламп светильника при люминесцент­ных лампах рассчитывают по формуле:

(7.1)

где Еп - нормированная минимально-допустимая освещенность (лк), которая определяется нормативом (см. табл. 7.1);

S - пло­щадь освещаемого помещения (м²);

z - коэффициент неравно­мерности освещения, который зависит от типа ламп (для ламп накаливания и дуговых ртутных ламп - 1,15, для люминесцент­ных ламп - 1,1);

k - коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и снижение светоотдачи в процессе экс­плуатации, зависящий от вида технологического процесса, вы­полняемого в помещении и рекомендуемый в нормативах СНиП 23-05-95 (обычно k= 1,3...1,8);

Nc - число светильников в помещении;

γ - коэффициент затенения, который вво­дится в расчет только при наличии крупногабаритного оборудо­вания, затеняющего рабочее пространство;

η - коэффициент использования светового потока ламп, учитывающий долю об­щего светового потока, приходящуюся на расчетную плоскость, и зависящий от типа светильника, коэффициента отражения потолка ρ_П и стен ρ_С, высоты подвеса светильников, размеров помещения, определяемых индексом / помещения.

Индекс помещения определяется по формуле:

(7.2)

где А и В - длина и ширина помещения, м;

Нс - высота подве­са светильников над рабочей поверхностью.

Коэффициент использования светового потока ламп η опре­деляют по таблицам, приводимым в СНиП 23-05-95 в зависи­мости от типа светильника, ρ_П, ρ_С и индекса i. Некоторые значе­ния η представлены в табл. 1 Приложения 3. По полученному в результате расчета по формуле (7.1) свето­вому потоку по ГОСТ 2239-79* и ГОСТ 6825-91 выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют ее необходимую мощность. Световые и электрические параметры некоторых наи­более широко используемых ламп приведены в табл. 2,3 Прил. 3. Умножив электрическую мощность лампы на количест­во светильников N_С, можно определить электрическую мощность всего освещения помещения.

Таблица 7.1 - Нормы освещенности при искусственном освещении по СНиП 23-05-95

Характеристика зрительной работы	Наименьший эквивалентный размер объекта, мм	Разряд зрительной работы	Подраздряд зрительной работы	Контраст объекта с фоном	Характеристика фона	Освещение, E min, лк
При системе комбинированного освещения	При системе общего освещения
всего	В том числе от общего
Наивысшей точности	Менее 0,15	I	а	малый	темный			-
б	малый средней	средний темный
в	малый средней большой	светлый средний темный
г	средней большой большой	светлый светлый средний

При выборе типа лампы допускается отклонение от расчет­ного светового потока лампы Ф_Л до -10 % и +20 %. Если такую лампу не удалось подобрать, выбирают другую схему расположе­ния светильников, их тип и повторяют расчет.

Расчет освещения от светильников с люминесцентными лам­пами целесообразно выполнять, предварительно задавшись ти­пом, электрической мощностью и величиной светового потока ламп. С использованием этих данных необходимое число све­тильников определяют по формуле:

(7.3)

где Np - число принятых рядов светильников.

Для проверочного расчета общего локализованного и комби­нированного освещения, освещения наклонных и вертикальных поверхностей и для проверки расчета равномерного общего ос­вещения горизонтальных поверхностей, когда отраженным све­товым потоком можно пренебречь, применяют точечный метод. В основу точечного метода положена формула (расчетная схема изображена на рис. 7.1):

(7.4)

где Iа - сила света в направлении от источника света к расчет­ной точке А рабочей поверхности, кд (определяется по светотех­ническим характеристикам источника света и светильника); Н - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м; γ - угол между нормалью к рабочей поверхности и направлением светового потока от источника.

При необходимости расчета освещенности в точке, создавае­мой несколькими светильниками, подсчитывают освещенность от каждого из них, а затем полученные значения складывают. Должно выполняться условие Е_Н ≤ Е_∑.

Рис. 7.1 - Схема расчета точечным методом

Естественное освещение. Целью расчета естественного осве­щения является аналитическое определение значения КЕО. Это необходимо для правильной расстановки оборудования, опреде­ления положения рабочих мест. Расчет производят также для оп­ределения достаточности размеров оконных проемов для обеспе­чения минимально допустимого значения КЕО. Для расчета ес­тественной освещенности могут применяться аналитические методы, но на практике определение значения КЕО в расчетной точке помещения осуществляют с использованием графиков и номограмм.

При использовании графических зависимостей расчет КЕО при боковом освещении осуществляют в следующей последова­тельности:

1) определяют непосредственным измерением или по строи­тельным чертежам площадь Sc (м²) световых проемов, площадь Sn (м²) освещаемой части пола помещения и находят их отноше­ние Sc / Sn;

2) определяют глубину hn (м) помещения от световых про­емов до расчетной точки, высоту h₀ (м) верхней грани световых проемов (окон) над уровнем рабочей поверхности и находят их отношение hn / h₀;

3) с использованием графика, изображенного на рис. 7.2, по значениям отношения 5С / Sn и hn / h₀ находят значение КЕО.

Рис. 7.2 - Определение КЕО по значению площади светового проема и освещаемой площади пола

Для определения размеров оконных проемов, обеспечиваю­щих требуемое по условиям трудовой деятельности значение КЕО, можно использовать график, изображенный на рис. 7.2. По графику на пересечении вычисленного значения hn / h₀ (точка А) и необходимой величины КЕО (точка Б) определяют тре­буемое значение Sc / Sn (точка В), выраженное в процентах. Да­лее вычисляют требуемую площадь световых проемов Sc.

Графики, приведенные на рис. 7.2, 7.3, построены для окон с двумя слоями листового оконного стекла в спаренных металлических открывающихся переплетах. Если проектом пре­дусмотрены другие типы заполнителей световых проемов, то найденное по графику рис. 7.2 значение КЕО необходимо ум­ножить на поправочный коэффициент kn, значения которого для наиболее распространенных заполнителей световых проемов представлены в табл. 7.2.

Рис. 7.3 - Определение КЕО по глубине помещения и высоте световых проемов

Для определения значения КЕО может также применяться графический метод А. М. Данилюка, пригодный при легкой сплошной освещенности, т. е. при диффузном распространении светового потока. Метод сводится к тому, что полусферу небо­свода разбивают на 10 000 участков равной световой активности и подсчитывают, какое число этих участков видно из расчетной точки помещения через световой проем, т. е. графически опре­деляют, какая часть светового потока от всей небесной полусфе­ры непосредственно попадает в расчетную точку.

Таблица 7.2 - Значения поправочного коэффициента k_n

Тип остекления	kn
Однослойное остекление в стальных одинарных глухих переплетах	1,26
То же в открывающихся переплетах	1,05
Один слой оконного стекла в деревянных открывающихся переплетах	1,05
Два слоя оконного стекла в стальных открывающихся переплетах	0,75
Пустотелый стеклянные блоки	0,70

Число видимых через световой проем участков небосклона находят при помощи двух графиков (рис. 7.4), представляющих собой пучок проекций лучей, соединяющих центр полусферы небосвода с участками равной световой активности по высоте (график I) и по ширине (график II) светового проема.

Рис. 7.4 – Схема для расчета естественного освещения по методу А.М. Данилюка

Для расчета по методу А. М. Данилюка на листе бумаги вы­полняют разрезы помещения - поперечный разрез и в плане - и масштабе, соответствующем масштабу графиков. Затем накла­дывают график I на поперечный разрез так, чтобы основание графика совпадало со следом расчетной плоскости рабочей по­верхности, а полюс графика с расчетной точкой М, и определя­ют число n1, лучей, проходящих через контур светового проема. График II накладывают на план помещения так, чтобы его осно­вание было параллельно плоскости расположения светового проема и было расположено от нее на расстоянии, равном рас­стоянию от расчетной точки до середины светового проема по высоте на поперечном разрезе. При этом полюс графика должен находиться на пересечении его основания с горизонтальной ли­нией, проведенной на плане помещения через расчетную точку. Подсчитывают число n2 лучей, проходящих через контур свето­вого проема по ширине. Значение КЕО в расчетной точке (в %) помещения определяют как: KEO = 0,01∙n1∙n2.