Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Параметры КСС и относительного расположения светильников

Рис. 1 Типовые кривые силы света

2. Выбор освещенности

Нормирование освещенности производится в люксах. Шкала нормированных значений освещенности выглядит так: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 7; 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 5000.

Согласно СниП 23–05–95 минимальные значения освещенности при искусственном освещении выбираются в зависимости от минимального размера объекта различения d (в мм) при расстоянии от предмета различения до глаз l менее 0,5 м или отношения d/l при l >0,5 м, контраста объекта различения с фоном, характеристики фона и системы освещения. Все зрительные работы разделяются на 8 разрядов. Разряды I–V и VIII разделяются на подразряды. В разряде VIII деление на подразряды обусловлено характером наблюдения за ходом технологического процесса: а) постоянное, б) периодическое при постоянном пребывании людей в помещении и в) периодическое при периодическом пребывании людей в помещении. В разрядах I-V деление на подразряды обусловлено сочетанием качественных характеристик контраста и фона и определяется по табл. 1. Минимальные значения освещенности принимаются по табл. 2.

Таблица 1

Подразряд зрительной работы	Контраст объекта различения с фоном	Характеристика фона

а	Малый	Темный
б	Малый	Средний
	Средний	Темный
в	Малый	Светлый
	Средний	Средний
	Большой	Темный
г	Средний	Светлый
	Большой	Светлый
	Большой	Средний

Таблица 2

Минимальные значения освещенности при искусственном освещении по СниП 23–05–95

Характеристика зрительной работы	Наименьший эквивалентный размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	Подразряд зрительной работы	Контраст объекта с фоном	Характеристика фона	Искусственное освещение
Освещенность, лк	Сочетание нормируемых величин показателя ослепленности и коэффициента пульсации
При системе комбинированного освещения	При системе общего освещения
Всего	в том числе от общего освещения
Р	%

Наивысшей точности	Менее 0,15	I	а	Малый	Темный		–
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой //	Светлый // Средний
Очень высокой точности	От 0,15 до 0,30	II	а	Малый	Темный		–
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой //	Светлый Светлый Средний
Высокой точности	От 0,30 до 0,50	III	а	Малый	Темный
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой //	Светлый // Средний
Средней точности	Свыше 0,5 до 1,0	IV	а	Малый	Темный
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой //	Светлый // Средний	–	–
Малой точности	Свыше 1 до 5	V	а	Малый	Темный
б	Малый Средний	Средний Темный	–	–
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	–	–
г	Средний Большой //	Светлый // Средний	–	–
Грубая (очень малой точности)	Более 5	VI		Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	–	–
Работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах	Более 0,5	VII		Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	–	–
Общее наблюдение за ходом производственного процесса: постоянное периодическое при постоянном пребывании людей в помещении периодическое при периодическом пребывании людей в помещении общее наблюдение за инженерными коммуникациями		VIII	а	Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	–	–
б	Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	–	–
в г	Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	–	–		–	–
Независимо от характеристик фона и контрастности объекта	–	–		–	–

При использовании ламп накаливания нормированное значение освещенности Е_н следует снижать на одну ступень: в системах комбинированного освещения при Е_н>750 лк, в системах общего освещения для разрядов I–V и VIII, при этом освещенность, создаваемая лампами накаливания, не должна превышать 300 лк. Для разрядов VI и VIII значения Е_н снижаются на две ступени.

Величину Е_н следует повышать на одну ступень:

если работа I–IV разрядов выполняется в течение полной смены;

при повышенной опасности травматизма;

при работе и производственном обучении подростков, если Е_н<300 лк для систем общего пользования.

При работе со светящимися объектами размером менее 0,5 мм их следует относить к подразряду “в” соответствующих разрядов.

В системах комбинированного освещения доля общего освещения должна составлять не менее 10% от Е_н. При этом значение максимальной и минимальной освещенности от светильников общего освещения должны составлять соответственно 750 и 150 лк для люминесцентных ламп, 300 и 50 лк – для ламп накаливания.

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, определяется по табл. 3.

Таблица 3

Значения освещенности, создаваемой светильниками общего искусственного освещения в системе комбинированного освещения

Разряд зрительной работы	Освещенность, лк
при газоразрядных лампах	при лампах накаливания
Iа
Iб, IIа
Iв, IIб
Iг
IIв, IIIа
IIг, IIIб,
IIIв, IIIг,
IV, Vа, Vб

3. Светотехнические расчеты

Светотехнические расчеты могут выполняться методами: методом коэффициента использования светового потока, точечным методом и др.

3.1. Расчет общего освещения методом коэффициента использования светового потока

Коэффициент использования светового потока h равен отношению светового потока, падающего на расчетную поверхность, ко всему потоку осветительной установки. Он определяется геометрией помещения, коэффициентами отражения потолка r_п, стен r_с, расчетной поверхности r_р, типом КСС источника света.

Геометрия помещения учитывается индексом помещения

, (1)

где а и b – длина и ширина помещения, м;

h – расчетная высота (высота подвеса над расчетной поверхностью), м.

Значение коэффициентов использования в зависимости от характеристик помещения приведены в табл. 5.

При расчете общего освещения следует выбрать тип КСС светильника, размещение по площади потолка и общее количество светильников (ламп). При большой расчетной высоте и малых значениях r_п и r_с следует отдавать предпочтение КСС типа Г, К и Д. Для малых высот предпочтительнее светильники с КСС типа М и Л, создающие более равномерное освещение. Учитывая требования равномерности освещения, размещать светильники необходимо исходя из значений предельных отношений l/h, где l – расстояние между светильниками. Максимально допустимые значения l/h приведены в табл. 4.

Таблица 4

Параметры КСС и относительного расположения светильников

Тип КСС	М	Д-1	Д-2	Г-1	Г-2	Г-3	Г-4	К-1	К-2
l₀	159,2	233,4	333,5	377,3	503,0	670,7
h		0,78	1,04	1,10	1,29	1,51	1,76	2,04	2,37
l/h	1,4	1,3	0,96	0,91	0,77	0,66	0,57	0,49	0,42

Таблица 5

Значения коэффициентов использования светового потока в процентах

r_п	r_с	r_р	i	Тип КСС
М	Д-1	Д-2	Г-1	Г-2	Г-3	Г-4	К-1	К-2
0,7	0,5	0,3	0,6
0,8
1,25



0,7	0,3	0,1	0,6
0,8
1,25



0,5	0,5	0,3	0,6
0,8
1,25



0,5	0,3	0,1	0,6
0,8
1,25



0,3	0,1	0,1	0,6
0,8
1,25

Необходимый поток каждого светильника (лампы) определяется по формуле

, (2)

где Е – нормативное значение освещенности, определяемое по табл. 1, 2;

S – площадь помещения, м²;

К_З – коэффициент запаса, учитывающий снижение светового потока за счет запыленности светильника;

z – коэффициент неравномерности (Е_ср/Е_min);

N – число светильников (ламп);

h – коэффициент использования светового потока.

Величину z принимают равной 1,1 для люминесцентных ламп и 1,5 для ламп накаливания и ДРЛ. Величина К_З для светильников с люминесцентными лампами выбирается равной 1,7 для литейного и плавильного производства, ковочных и полировочных изделий, 1,6 – для гальванических и модельных отделений, 1,5 – для цехов обработки металлов резанием, слесарных и разметочных отделений, 1,8 – для сварочных и окрасочных отделений.

Значения К_З для светильников с лампами накаливания и ДРЛ снижают на 0,2 по сравнению с вышеуказанными значениями.

При выборе освещенности к разряду Iв следует относить разметочные отделения, IIб – полировальные работы, IIIа – слесарные и модельные отделения, сборочные цеха, IIIб – литейные цеха, IIIв – малярные отделения, IIIг – заготовительные отделения, IVа – плавильные отделения, IVв – диспетчерские пульты.

Рассчитав по формуле (2) световой поток лампы, в приложении 1, 2 выбирают ближайшую стандартную лампу. Допускается отклонение потока выбранной лампы от расчетного до –10% и +20%. В противном случае необходимо изменить планировку светильников. Определив тип лампы и ее мощность, в приложении 3-5 выбирают тип светильника. Для люминесцентных ламп общий поток светильника выбирается с учетом количества ламп. При выборе типа светильника необходимо учитывать требования их взрывоопасности.

3.2. Расчет освещенности при наличии светящих линий

Излучатели (например, ряд светильников с люминесцентными лампами), длина которых превышает половину расчетной высоты, рассматриваются как светящие линии. Если в линии есть разрывы длиной l, то линия рассматривается как непрерывная при l<0,5h.

Для расчетов вводится понятие плотности потока Ф':

, (3)

где x – длина светильника, м

N – число светильников,

L – габаритная длина линии, м

Ф – световой поток одного светильника, лм.

Для протяженных линий с разрывами используется первая часть уравнения с длиной разрыва l.

Расчет освещенности производится для контрольных точек, выбранных по середине между рядами светильников (при общем равномерном освещении). При наличии разрывов или на концах линии расчет производится в точках напротив концов светящих линий.

Для расчета привлекаются графики относительной освещенности e, которая является освещенностью, создаваемой светильником со световым потоком Ф=1000 лм при высоте расположения светильника над плоскостью освещения h=1 м.

Расчет плотности светового потока производится по формуле:

, (4)

где m – коэффициент, учитывающий отраженный свет. Принимается равным 1,1 … 1,15;

åe – сумма значений относительной освещенности, определенных по графикам, приведенным на рисунке 2.

а б

в г

д е

Рис. 2

Схема (а) и кривые равной освещенности для расчета светящей линии со светильниками, имеющими КСС типов М (б); Д-1 (в); Д-2 (г); Г-1 (д); Г-2 (е).

По планам участка обмеряются размеры p и L (p – расстояние от проекции светящей линии до контрольной точки по перпендикуляру), находятся отношения р'=p: h, L'=L: h. Для точки с координатами p' и L' на графиках определяется значение e. Суммирование значений e от ближайших рядов или их частей, освещающих контрольную точку, дает åe. Плотность светового потока, определенная по формуле (4), позволяет выбрать не только тип лампы, но и число ламп в светильнике.

Пример расчета 1.

Необходимо рассчитать осветительную установку, показанную на рис. 3, на наименьшую освещенность Е=300 лк при К_З=1,5. светильники ЛДР с лампами ЛБ, h=4 м.

Рис. 3. Схема расположения светящих линий на участке.

1…6 светящие полуряды линий, А – контрольная точка.

Точка А освещается шестью полурядами линий, отмеченных цифрами 1-6. Значения р, L, p', L' и определенные значения условной освещенности указаны ниже:

Полуряд р L p' L' e

1 и 2 2,7 4 0,67 1 2´87

3 8,1 4 2,0 1 7

4 и 5 2,7 23 0,67 ¥ 2´115

6 8,1 23 2,0 ¥ 14

å e = 425

Принимая m = 1,1, находим

лм/м.

В каждом ряду полный поток ламп должен составить 3850´27=104000лм, что соответствует 104000:(2´2850)=18 светильников 2´40 Вт, которые хорошо вписываются в ряд, заполняя его без разрывов. Если выбрать лампы большой мощности, то могут получиться разрывы.

При наличии разрывов в линии, линия мысленно достраивается до сплошной, участок разрыва считается как и сплошной, но с той лишь разностью, что сумма относительных освещенностей производится как алгебраическая, т. е. значения относительной освещенности вычитаются.

При выборе шага расположения светильников с люминесцентными лампами надо учитывать их длину. Для ламп мощностью 20 Вт она составляет 0,7 м, 40 Вт – 1,3 м, 80 Вт – 1,6 м. Расстояние между светящими линиями выбирается в зависимости от принятого КСС с учетом соотношения l/h (табл. 4).

3.3. Точечный метод.

Точечный метод применяется для расчета общего, местного и наружного освещения. освещенность точки может быть определена по формуле:

, (5)

где – сила света в направлении луча,

cos a – косинус угла наклона направления луча.

Выражение в числителе может рассматриваться как самостоятельная функция и при значениях высоты подвеса светильника h=1 м можно получить освещенность на условной плоскости, отстоящей от светильника на 1 м (рис. 4, 5). Если принять начальную силу света I₀=100 кд, то можно построить график условной горизонтальной освещенности для целого ряда светильников с различными типовыми КСС. Значения I₀, h, l/h для типовых КСС приведены в табл. 4.

Суммарное действие ближайших светильников создает в контрольной точке освещенность å e. Действие остальных источников света учитывается коэффициентом m=1,1 … 1,2. Тогда для получения в данной точке заданной освещенности Е световой поток каждого светильника определяется по формуле:

. (6)

Рис. 4. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности

а б

Рис. 5. Схема относительного расположения светильника и контрольной точки (а), то же на плане (б)

По величине Ф производится выбор светильника.

Формула (6) может быть использована для расчета освещенности Е при известном Ф. Обычно в качестве контрольной точки при расчете общего освещения выбирают центр углового поля или середину его длинной стороны (точка А, Б на рис. 5б).

Точечный метод позволяет определить характеристики и провести выбор светильников местного освещения в системе комбинированного. В этом случае величина Е в формуле (6) определяется как разность нормативной освещенности для комбинированного освещения (табл. 2) и освещенности, создаваемой светильниками общего освещения (табл. 3). Расчетная точка располагается на краю рабочего поля. Требование равномерности освещения достигается выбором рациональной высоты подвеса, исходя из типа КСС светильника местного освещения и отношения размера рабочей зоны к высоте l/h (табл. 4).

Пример расчета 2.

В помещении, часть которого показана на рис. 5б, требуется обеспечить освещенность Е=50 лк при К_З=1,3. Светильники УПД подвешены на высоте 3 м. Размеры полей 6´4 м.

Расстояние d определяем обмером по масштабному плану, расчет сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Точка	Номера светильников	Расстояние, d, м	Условная освещенность, лк	Сумма
от одного светильника	от всех светильников
А	1,2,3,4	3,6	5,6	22,4
5,6	6,7	0,4	0,8
7,8	9,2	0,1	0,2	å e =23,4
Б	1,3		8,0
2,4		1,8	3,6
5,6	8,5	0,15	0,3
7,8		0,1	0,1	å e =20,0

Наихудшей оказывается точка Б, по освещенности которой определяем необходимый поток, принимая m=1,1 (формула 6):

лм.

По таблице Приложения 1 выбираем лампу 200 Вт.

При расчете наружного освещения линейными источниками (освещение полосы дороги, коммуникаций и т. п.) также может быть применен точечный метод с использованием пространственных изолюкс.

Пример расчета 3.

Полоса шириной b=10 м освещается установленными по ее краю на высоте 8 м светильниками СПО-2-200 с лампами 200 Вт, 2800 лм. Определить пролет L, при котором на противоположном краю полосы создаются Е=0,5 лк при К_З=1,4 (рис. 6).

Из выражения (6) находим

лк.

Контрольная точка на противоположной стороне полосы освещается по крайней мере двумя светильниками, следовательно, значение условной освещенности необходимо разделить пополам.

По графику на рисунке 4 находим, что значение e=0,125 лк при высоте подвеса 8 м отвечает значению d=17 м. Значение d является гипотенузой в треугольнике, величину r находим по теореме Пифагора:

м.

Следовательно, расстояние между опорами подвеса равно 30 м.

3.4. Прожекторное освещение

Наружное освещение может быть выполнено с помощью прожекторов заливающего света типа ПЗС (рис. 7).

Расчет прожекторного освещения производится на горизонтальную освещенность, кроме случаев, когда требуется освещение только вертикальных поверхностей, и осуществляется чаще всего путем компоновки изолюкс или по методу веера прожекторов.

Рабочей характеристикой прожектора является изолюкса на условной поверхности, перпендикулярной оси и удаленной от прожектора на 1 м. Таким образом расчет прожекторного освещения сводится к применению метода изолюкс.

Пусть прожектор установлен на высоте h и его ось наклонена на угол q к горизонту (рис. 8).

Координаты точек М (на горизонтальной поверхности) и m (на условной поверхности) и их освещенности е и e связаны соотношениями:

(7)

(8)

Координата x, так же как входящие в формулу значения r и r³, определяются по таблице 7 в функции отношения x: h и угла q. Если изолюксы на условной плоскости даны для двух квадрантов, то для сочетания параметров, слева от жирной линии (табл. 7) следует пользоваться нижним квадрантом.

Построение изолюкс горизонтальной освещенности е при заданных или выбранных q и h производится в следующем порядке.

Задается x, кратное высоте мачты или подвеса прожектора x, и выписываются значения x, r, r³ (табл. 7). Находится e по формуле (8). По графику изолюкс на условной поверхности находится h как абсцисса точки, ордината которой равна x, а освещенность e. Вычисляется y по формуле (7), что дает пару точек изолюксы, симметрично расположенной относительно оси x. Последовательно повторяются операции до значения x, при котором необходимая освещенность e, больше ее максимального значения на графике (рис. 9-18).

Строится изолюкса в масштабе освещаемой территории.

Основные схемы расположения прожекторов на строительных объектах.

Рис. 7.

Схема к построению изолюкс

Рис. 8

Таблица 7

Таблица для расчета прожекторного освещения

q, град.	Значения x (верхнее число), r (среднее число), r³ (нижнее число) при значениях x: h
0,25	0,5	0,75	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	5,0	6,0
	2,47	1,46	1,01	0,75	0,49	0,34	0,25	0,19	0,14	0,11	0,06	0,03
0,39	0,63	0,88	1,13	1,6	2,1	2,6	3,1	3,6	4,1	5,1	6,1
0,06	0,25	0,68	1,42	4,2	9,5
	2,24	1,34	0,94	0,7	0,44	0,30	0,21	0,15	0,11	0,07	0,03
0,42	0,67	0,91	1,16	1,6	2,1	2,6	3,1	3,6	4,1	5,1
0,07	0,30	0,76	1,54	4,5	9,8
	2,05	1,25	0,87	0,65	0,40	0,25	0,18	0,12	0,07	0,04
0,45	0,70	0,94	1,19	1,7	2,2	2,6	3,1	3,6	4,1
0,09	0,34	0,84	1,66	1,7
	1,88	1,17	0,82	0,6	0,36	0,23	0,14	0,08	0,04
0,48	0,73	0,97	1,21	1,7	2,2	2,7	3,2	3,6
0,11	0,38	0,91	1,77	4,9
	1,73	1,09	0,76	0,56	0,32	0,19	0,10	0,04
0,53	0,79	1,00	1,24	1,7	2,2	2,7	3,2
0,14	0,43	0,99	1,89	5,1
	1,60	1,01	0,70	0,51	0,28	0,15	0,07	0,01
0,55	0,78	1,02	1,26	1,7	2,2	2,7	3,2
0,16	0,48	1,06	2,0	5,2
	1,48	0,87	0,65	0,47	0,25	0,12	0,04
0,58	0,81	1,05	1,28	1,8	2,2	2,7
0,19	0,53	1,14	2,1	5,3
	1,37	0,88	0,60	0,42	0,21	0,08
0,61	0,84	1,07	1,3	1,8	2,2
0,22	0,59	1,22	2,2	5,6