Название: Технология проектирования электрического освещения - Учеб. пособие. (Павлюченко Д. А., Хохлова С. В)

Жанр: Технические

Просмотров: 1049


2.2.5. расчет электрического освещения

Задача светотехнического расчета при проектировании осветительных установок состоит в определении мощности отдельной лампы и установленной мощности всей установки. При расчете вначале определяется световой поток, необходимый для создания заданной освещенности, а затем по световому потоку выбираются стандартные лампы.

Светотехнические расчеты выполняются следующими методами: а) методом коэффициента использования; б) точечным методом; в) методом удельной мощности.

Метод коэффициента использования. Данный метод применим и дает достаточные для практики результаты при расчете общего равномерного освещения. При этом определяется освещенность поверхности с учетом как светового потока, падающего непосредственно на освещаемую поверхность, так и отраженного от стен, потолков и самой освещаемой поверхности.

Как известно, на рабочую поверхность падает не весь световой поток установленных ламп, так как некоторая часть его поглощается осветительной арматурой, стенами и потолком. Следовательно,

,                                        (2.12)

где n – число ламп, Фл – световой поток одной лампы.

Коэффициентом использования светового потока осветительной установки называется отношение светового потока, подающего на поверхность, равную площади помещения, к суммарному световому потоку всех источников света

.                                        (2.13)

Для определения коэффициента использования можно воспользоваться выражением

,                                       (2.14)

где ηс – КПД светильника, ηп – коэффициент использования помещения, определяемый по светотехническому справочнику с учетом коэффициентов отражения ρпот – потолка, ρст – стен, ρр – расчетной поверхности, а также индекса помещения

,                                   (2.15)

где a и b – длина и ширина помещения.

Средняя освещенность поверхности определяется выражением

.                               (2.16)

Нормативные документы устанавливают наименьшие величины освещенности. Поэтому при расчете необходимо обеспечить минимальную освещенность. Для этого вводится поправочный коэффициент

.                                       (2.17)

Значение z можно принять для ламп накаливания и ДРЛ равным 1.15, для люминесцентных ламп – равным 1.1.

Также в выражение вводится коэффициент запаса kз для компенсации снижения освещенности от осветительной установки с течением времени. С учетом вышесказанного получаем

.                                (2.18)

Тогда основное выражение для определения светового потока отдельной лампы будет следующим:

.                             (2.19)

Порядок расчета в соответствии с полученными выражениями следующий:

выбирают тип светильника, намечают высоту его подвеса и наивыгоднейшее число светильников;

устанавливают минимальный нормируемый уровень освещенности;

определяют коэффициент использования осветительной установки;

определяют по справочным данным значения поправочного коэффициента и коэффициента запаса;

рассчитывается световой поток лампы;

по расчетному потоку подбирается ближайшая стандартная лампа, поток которой не должен отличаться от требуемого расчетом более чем на –10 и +20 \%. При невозможности выбрать лампу, поток которой лежит в указанных пределах, изменяется число светильников.

Точечный метод. Данный метод применим для определения освещенности любой точки на рабочей поверхности как при равномерном, так и при локализованном расположении светильников. Также точечный метод используется для проверочных расчетов. Недостатком его является то, что он не учитывает освещенность, создаваемую отраженным световым потоком.

Расчет ведется для наименее освещенной (наихудшей) точки в пределах поверхности, на которой должна быть обеспечена нормированная освещенность. В ряде случаев для этого следует определить значение суммы освещенности для нескольких точек, которые можно считать характерными, но чаще всего можно ограничиться немногими точками, в которых наиболее вероятен минимум освещенности, нередко даже одной точкой. При общем равномерном освещении крупных помещений основными контрольными точками являются центр углового поля и середина его длинной стороны. Эти точки и некоторые другие случаи показаны на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Контрольные точки

Поток одной лампы  в данном методе  определяется по формуле

,                                (2.20)

где Σе – сумма условных освещенностей от всех светильников, определенных по изолюксам; μ – коэффициент дополнительной освещенности, учитывающий отраженную составляющую освещенности и принимаемый равным 1.0…1.2.

Особенности метода целесообразно рассмотреть при анализе алгоритма расчета:

выбирают тип светильника, намечают высоту его подвеса и наивыгоднейшее число светильников;

устанавливают минимальный нормируемый уровень освещенности;

определяют значения коэффициента дополнительной освещенности и коэффициента запаса;

определяют, измерив по плану, расстояния d от заданной точки до проекции каждого из ближайших светильников (рис. 2.5);

находят по графикам пространственных изолюкс значения условной освещенности – e, суммируя их, получают Σе. Графики изолюкс приводятся в светотехнических справочниках для конкретного типа светильника. Условная освещенность при этом определяется в зависимости от расстояния d и высоты подвеса светильника;

рассчитывается световой поток лампы;

по расчетному потоку подбирается  ближайшая стандартная лампа.

Метод удельной мощности. Этот метод является упрощенной формой расчета освещенности методом коэффициента использования. Расчет по удельной мощности применяется для определения мощности осветительной установки при общем равномерном освещении, а также для оценки правильности произведенного светотехнического расчета. Данный способ непригоден для расчета локализованного освещения, а также для расчета помещений, затененных громоздким оборудованием.

Удельной мощностью называется отношение общей установленной мощности ламп помещения к освещаемой площади:

,                                    (2.21)

где руд – удельная мощность, n – число ламп, Pл – мощность одной лампы, S – площадь помещения.

Таблицы значений удельной мощности приводятся в светотехнических справочниках в зависимости от заданной освещенности, типа светильника, высоты его подвеса и характеристик помещения.

Порядок расчета по данному методу следующий:

выбирают тип светильника, намечают высоту его подвеса и наивыгоднейшее число светильников;

находят по соответствующим таблицам удельную мощность руд ;

определяют установленную мощность ламп по формуле

;                                    (2.22)

определяют мощность одной лампы

.                                     (2.23)

2.2.6. Оценка качества освещения

К качественным показателям промышленных осветительных установок относятся: равномерность распределения освещенности; показатель ослепленности; коэффициент пульсации.

Равномерность распределения освещенности зависит от светораспределения светильников и их размещения в пространстве, определяемого относительным расстоянием. При выдерживании оптимальных значений относительного расстояния равномерность освещения находится в пределах нормы.

Слепящее действие осветительной установки точно также зависит от светораспределения светильников, относительного расстояния, а также характеристик освещаемого помещения, его размеров и коэффициентов отражения. При применении типовых светильников и при оптимальных отношениях значения показателя ослепленности находятся в пределах нормы.

Количественной мерой степени пульсации является отношение изменения светового потока или освещенности за период переменного тока к среднему значению этих величин.

Выражение для величины Кпи, характеризующей пульсации светового потока источников света или светильников, и Кп – характеризующей пульсации освещенности на рабочей поверхности, имеют вид

,                           (2.24)

.                              (2.25)

Коэффициент пульсации освещенности зависит от коэффициента пульсации светового потока источника света, светораспределения светильников, их размещения и от схемы включения в сеть трехфазного тока.

Нормами устанавливаются значения коэффициента пульсации в зависимости от точности зрительной работы. Основная таблица норм в зависимости от разряда зрительных работ устанавливает наибольшее значение Кп в пределах от 10 до 20 \% (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Нормированные значения коэффициента пульсации

Разряд зрительной работы

Система освещения

I, II

III

IV–VII

Система общего освещения

Система комбинированного освещения:

общее

местное

10

 

20

10

15

 

20

15

20

 

20

20

Если нормативные значения Кп не меньше, чем Кп.и лампы (или совокупности ламп в светильнике), то дополнительных мер для ограничения пульсаций не требуется, в противном же случае необходимое значение Кп достигается тем, что в освещении каждой точки рабочей поверхности участвуют светильники, присоединенные к различным фазам трехфазной сети. Для этого применяются двух- и трехфазные групповые линии, осуществляется определенный порядок присоединения светильников к разным фазам, а в некоторых случаях светильники сближаются или же в одной точке устанавливаются сдвоенные или строенные светильники.

В справочниках приводятся таблицы, в которых указано, при каких схемах фазировки и при каких расстояниях между светильниками обеспечиваются те или иные нормативные значения Кп. Например, все значения Кп, начиная от 10 \%, обеспечиваются при установке в одной точке трех ламп типа ДРЛ или при установке в светильнике трех люминесцентных ламп разных фаз.