Алгоритм расчета искусственного освещения

1. Задаются параметры помещения.

2. Определяется характер зрительной работы (объект различения, фон, контраст и т.п.).

3. Выбирается система освещения (общая или комбинированная).

4. Выбирается тип лампы, исходя из экономической или производственной необходимости; вид светильника.

5. Определение нормированной минимальной освещенности Е_норм для выполнения заданной зрительной работы.

6. Расчет необходимого светового потока Ф_расч ³ .

7. Уточненный выбор светильников, их расположение и количества ламп по Ф_расч.

8. Расчет фактической освещенности от выбранного светильника.

Расчет общего равномерного искусственного освещения горизон­тальной рабочей поверхности выполняется методомкоэффициента использования светового поток а. Световой поток (лм) одной лампы или группы люминисцентных ламп одного светильника

Ф_Л = ,

где E_н – нормируемая минимальная освещенность по СНиП 23-05-95, лк;

S – площадь освещаемого помещения, м²;

z – коэффициент нерав­номерности освещения является функцией многих переменных и в наибольшей степени зависит от соотношений D/H_p, с увеличением которого сверх рекомендуемых значений резко возрастает (см. табл.4 прил.1);

k_з – коэффициент запаса, зависящий от вида технологического процесса и типа применяемых источников света, (обычно k_з = 1, 3 - 1, 8), запыленности воздуха рабочей зоны и количества чисток в году (табл. 3 СНиП 23–05–95);

п – число светильников в по­мещении;

η _И – коэффициент использования светового потока.

Коэффициент использования светового потока, давший название методу расчета, определяют по справочнику Кнорринга Г.В. зависимости от типа светильника, отражательной способностистен и потолка, размеров помещения, определяемых индексом помещения

i=АВ/[Н_Р (А+В)],

где i — индекс помещения;

А, В — длина и ширина помещения в плане, м;

Н_Р — высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.

По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 2239-79* и ГОСТ 6825-91 выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют необходимую электрическую мощность. При выборе лампы допускается отклонение светового потока от расчетного в пределах 10...20 %.

Если Ф_л отличается от стандартного более чем на 10–20 %, то корректируется число светильников п.

Для поверочного расчета местного освещения, а также для расчета освещенности конкретной точки наклонной поверхности при общем локализованном освещении применяют точечный метод. В основу точечного метода положено уравнение

Е_А = J₀ cosα / r ²,

где Е_А – освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А, лк;

J₀ – сила света в направлении от источника к расчетной точке А, определяется по кривой распределения светового потока выбирае­мого светильника и источника света;

α – угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точку А;

r – расстояние от светильника до точки А, м.

Учитывая, что r = Н/cosa и вводя коэффициент запаса k_з, получим

Е_А = J₀ cos ³α / (Н² k_з).

Критерием правильности расчета служит нера­венство Е_А ≥ Е_н.

Пример 1. Освещение конторского помещения площадью S =12· 20 м²

и высотой Н = 4, 0 м запроектировано светильни­ками «Люцетта». Светильники размещены по углам квадрата со стороной 4, 0 м. Высота подвеса светильников Н_Р = 2, 5 м. Коэффи­циенты отражения потолка ρ _П = 0, 7; стен ρ _С = 0, 5; расчетной плоскости ρ _Р = 0, 3 (см. табл.5, прил.1). Рассчитать мощность источников света и сум­марную установленную мощность, если нормированная освещен­ность Е_Н = 75 лк. Напряжение сети U = 220 В, коэффициент запаса k = 1, 3.

Найдем индекс помещения:

i = АB /Н_Р(А + B) = 12-20 / 2.5(12+20) = 3, 0

Пользуясь табл. 5-3–8 прил.2, определяем коэффициент использования осветительной установки со светильниками «Лю­цетта» для найденного индекса помещения и заданных коэффициен­тов отражения:

η _И = 0, 7.

При заданном размещении светильников в рассматриваемом помещении их общее количество составляет 15 (три ряда по пять светильников).

Коэффициент z для заданного светильника равен 1, 2 (табл. 4, прил.1). При этом световой поток каждого источника света, необ­ходимый для обеспечения заданного уровня нормированной осве­щенности, определится из уравнения:

Ф_Л ³ ³ = 2 670лм.

Пользуясь табл. 2, прил.1, определяем необходимую мощность источ­ника света для заданного напряжения сети. Ближайший по световому потоку источник имеет мощность 200 Вт; его световой поток Ф_Л = 2800 лм, что несколько больше потребного. Определим факти­ческую освещенность:

E_Ф = E_ФН · Ф_Лстанд / Ф_Лрасч = 75·2800/2670 = 80 лк.

В заключение определим общую установленную мощность и удельную мощность осветительной установки:

Р_общ = пР_л = 15 · 200 = 3 000 Вт;

Р = Р_общ / S_Р = 3000/12 · 20 =12, 5 Вт/м^2.

2.3. Расчет искусственной освещенности методом удельной мощности. Стремясь к дальнейшему упрощению расчета освети­тельных установок, Г. М. Кнорринг провел анализ факто­ров, влияющих на коэффициент использования освети­тельной установки, и составил таблицы удельной мощности при равномерном размещении стандартных светильников общего освещения.

Значения удельной мощности приводятся в табл. 6, прил.1 в зависимости от уровня нормированной освещенности Ен, площади помещения S, высоты подвеса светильников Нр. Каждая таблица соответствует конкретному типу светиль­ника и определенному сочетанию коэффициентов отраже­ния потолка, стен и расчетной плоскости.

Знание удельной мощности позволяет выполнить весьма приближенный краткий расчет необходимого количества светильников заданной мощности.

Пример 2. Пусть требуется определить количество светильников мощностью 2х40 Вт для полос, расположенных на высоте Н_р =3, 5 м, для производственного помещения для сборки радиоаппаратуры площадью S = 120 м², если нормальное освещение должно быть Е_н = 200 лк, напряжение сети 220 В.

По табл. 3 СниП 23–05–95 определяем значение k_з: k_з = 1, 3.

Пользуясь табл.6 прил.1 определяем значение удельной мощности для напряжения 220 В и k_з = 1, 5:

р_табл = 11, 6 Вт/ м².

Введем поправку на определенный по СНиПу коэффициент запаса k_з = 1, 3:

р = 11, 6 =10, 05 Вт/ м².

Мощность осветительной установки определяется как

Р = р S = 10, 05 · 120 =1206 Вт.

Определим число светильников

n_св = =15 шт.

После освоения методики расчет может быть выполнен на ПК IBM совместимым по программе, содержащей расширенные данные о типах светильников и нормированных значениях Е_min.

Программа расчета имеется на каф. БЖДиООС.

ЛИТЕРАТУРА

1. Белов С.В. и др. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов. М.: Высш. щк. 1999 г.

2. Епанишников М.М. Электрическое освещение / Учеб. пособие для студентов. М.: Энергия, 1973 г

3. Фролов А.В., Новиков С.И. Практикум по охране труда. Новочеркасск, 1992 г.

4. Справочная книга для проектирования электрического освещения/ под ред. Кнорринга Г.М. М.: Энергоиздат, 1983 г.

5. СНиП 23-05-95 Строительные нормы и правила РФ. “Естественное и искусственное освещение“

6. Правил устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1984