Примеры расчета производственного освещения

Практическое занятие

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Расчет естественного освещения

Основной задачей светотехнических расчетов для естественного освещения является определение необходимой площади световых проемов.

Для обеспечения нормированного значения КЕО (СНиП 23-05 - 95) площадь световых проемов (м²) определяется по формуле:

- при боковом освещении

,                                     (2.2)

 

- при верхнем освещении

,                                        (2.3)

где е_п – нормированное значение КЕО, % (табл. А.1, приложение А); η₀ и η_ф – свето­вая характеристика окна и фонаря (табл. А.5 и А.7, приложение А); S_n – площадь пола, м²; К_зд– коэффициент, характеризующий затемнение окна от противостоящих зданий (табл. А.4, приложение А); К₃ – коэффициент запаса (табл. А.6, приложение А); τ₀ – общий коэффици­ент светопропускания; r₁ – коэффициент, учитывающий повыше­ние КЕО от отраженного света, r₁ ≈ 1,5…3,0, большее значение – при боковом одностороннем освещении, меньшее – при боковом двустороннем.

Нормированные значения КЕО, е _n, для зданий, располагаемых в различных районах следует определять по фор­муле

e_n = е ∙ m,                                             (2.4)

где n – номер группы обеспеченности ес­тественным светом по табл. А.2 и А.3, приложение А;

е – значение КЕО (табл. А.1, приложение А);

т – коэффициент светового климата (табл. А.2 и А.3, приложение А).

Общий коэффициент светопропускания определяется по формуле:

,                              (2.5)

где τ₁ – коэффициент светопропускания материала, определяемый по табл. А.9, приложения А;

τ₂ – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, определяемый по табл. А.9, приложения А;

τ₃ – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, определяемый по табл. А.8, приложения А (при боковом освещении τ₃=3);

τ₄ – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, определяемый по табл. А.8, приложения А;

τ₅ – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимаемый равным 0,9;

По рассчитанной необходимой площади световых проемов определяют их размеры и число.

При выбранных светопроемах действительные значения коэффициента естественной освещенности для различных точек помещения рассчитывают с использованием графоаналитического метода Данилюка по СНиП 23-05-95.

 

 

Расчет искусственного освещения

 

При проектировании искусственного освещения необходимо выбрать тип источника света, систему освещения, вид светильника; наметить целесообразную высоту установки светильников и размещения их в помещении; определить число светильников и мощность ламп, необходимых для создания нормируемой освещенности на рабочем месте, и в заключение проверить намеченный вариант освещения на соответствие его нормативным требованиям.

Для расчета искусственно­го освещения используют в основном три метода.

Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности основным являет­ся метод светового потока (коэффициента использова­ ния), учитывающий световой поток, отраженный от по­толка и стен.

Световой поток лампы Ф_л (лм) при лам­пах накаливания или люминесцентных лампах рассчитывают по формуле:

,                                   (2.6)

где Е _n – нормируемая минимальная освещенность по СНиП 23-05-95, лк (табл. А.1, приложение А);

S – площадь освещаемого помещения, м²;

z – коэффициент неравномерности освещения, который зависит от типа ламп (табл. Б.1, приложение Б);

k – коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и снижение светоотдачи в процессе эксплуатации, зависящий от вида технологического процесса, выполняемого в помещении и типа применяемых источников света, обычно принимается равным 1,3 – 1,8 (табл. Б.2, приложение Б);

n – число ламп в светильнике;

N – число светильников в помещении, определяется по формуле:

,                                       (2.7)

где L – расстояние между опорами светильников, м (L = 1,75h _р);

M – расстояние между параллельными рядами, м (M ≥ 0,6h _р);

h _р – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м;

η – коэффициент использования светового потока ламп.

Коэффициент использования светового потока, давший название методу расчета, определяют по СНиП 23-05-95 (табл. Б.3 и Б.4, приложение Б) в зависимости от типа светильника, отражательной способности стен и потолка (табл. Б.6, приложение Б), размеров помещения, определяемых индексом помещения по формуле 2.8.

 ,                                     (2.8)

где a , b – длина и ширина помещения в плане, м;

h_п – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м, определяется по формуле:

                                            ,                                                             

где H – геометрическая высота помещения, м;

h_с – свес светильника, м;

h_p – высота рабочей поверхности, м (рисунок 2.3)

 

Рис. 2.3 Пояснение к расчету высоты подвеса светильника над рабочей поверхностью

 

По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 2239-79*(2003) и ГОСТ 6825-91 (табл. Б.5, приложение Б) выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют необходимую электрическую мощность. При выборе лампы допускается отклонение светового потока от расчетного в пределах от минус 10% до плюс 20 %.

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:

,                                       (2.9)

где Е – освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке, лк;

I_а – сила света в направлении от источника на данную точку рабочей поверхности, кд;

 Α  – угол между нормалью рабочей поверхности и направлением светового потока от источника;

r  – расстояние от светильника до расчетной точки, м.

Для практического использования метода в формулу 2.9 вводится коэффициент запаса К и заменяется r на , откуда освещенность, лк:

,                                    (2.10)

При необходимости расчета освещенности в точке, создаваемой несколькими светильниками, подсчитывают освещенность, создаваемую каждым из них, а затем полученные значения складывают.

Рассчитанное значение E сравнивают с нормированным (СНиП 23-05-95 табл. А.1, приложение А) или, наоборот, задавшись E_n, подсчитывают I_a и по этой характеристике подбирают подходящий светильник.

Потребный световой поток определяется, исходя из суммы условных освещенностей e в точке А от всех источников из выражения:

,                                        (2.11)

где К – коэффициент запаса (табл. Б.3, приложение Б);

μ – коэффициент, учитывающий дополнительное освещение от удаленных источников и отраженного светового потока (μ = 1,1…1,2).

Величина условной освещенности e определяется по кривым относительной освещенности для конкретных типов светильников или по другим кривым – пространственным изолюксам (рис. Г.1–Г.8, приложение Г), которые выражают связь условной горизонтальной освещенности с высотой h и расстоянием d от проекции светильника на горизонтальную плоскость, в которой расположена точка А до этой точки.

Простейший способ светотехнического расчета – метод удельной мощности (пригоден для расчета общего равномерного освещения помещений, дли­на которых не более чем в 2,5 раза превышает ширину). Метод широко распространен, потому что удельная мощность является важным энергетическим показателем осветительной установки, используемым для оценки экономич­ности решений и определения осветительной нагрузки на начальных стадиях проектирования. Мощность и число ламп определяют по рекомендуемым таблицам удельной мощности. Указанный метод нельзя использовать при проектировании осветительных установок производственных помещений со слож­ной зрительной задачей, классов I и II, а также осветительных установок, требующих высокого качества освещения и правильной цветопередачи. Не следует рассчитывать по таблицам удельной мощности также освещение и таких, по существу, локализованных помещений, как гардеробы и санузлы.

Удельная мощность осветительной установки – частное от деления общей мощности установленных в помещении ламп на площадь помещения, кВт/м²:

,                                         (2.12)

где Р_л – мощность одной лампы, Вт; п – число ламп; S – площадь помеще­ния, м².

При расчете по методу удельной мощности для освещаемого помещения сначала выбирают тип светильника и расчетную высоту его подвеса; при све­тильниках с лампами накаливания или ДРЛ намечают наивыгоднейшее число светильников N ; в зависимости от величины нормируемой освещенности E _п, площади освещенного помещения S и расчетной высоты h находят по справочникам удельную мощность Р_уд(табл. Б.7–Б.9, приложение Б). Затем определяют мощность одной лампы:

,                               (2.13)

Для люминесцентных светильников порядок расчета несколько изменяется: сначала намечают число рядов N и находят общую необходимую мощность всех ламп:

,                           (2.14)

а затем число светильников [4, 6, 10].

Расчетную мощность освещения Р_р.о. определяют с учетом потерь мощности  в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА):

,                             (2.15)

где Р _ном.о – номинальная (установленная) мощность осветительной сети, определяется по формуле 2.13.

k_ПРА – коэффициент, учитывающий потери в ПРА.

,                                 (2.16)

где N – число ламп; Р_ном.i – номинальная мощность одной лампы); k_ПРА – значения коэффициента, учитывающего потери в ПРА, принимаются: для ламп типов ДРЛ и ДРИ k_ПРА = 1,1; для ЛЛ со стартерными схемами включе­ния k_ПРА = 1,2; для ЛЛ с бесстартерными схемами включения k_ПРА = 1,3 – 1,35.

В большинстве справочников (учебников) расчетную мощность по (2.15) оп­ределяют с введением коэффициента спроса k_с. Однако для расчета группо­вой сети освещения здания и всех звеньев и сети аварийного освещения, а так­же для расчета сети наружного освещения следует принимать k_с = 1 [4].

Примеры расчета производственного освещения

Пример 1: Произвести расчет общего люминесцентного освещения методом коэффициента использования светового потока в помещении размером 20х12 м. Характеристика помещения: небольшая запыленность; стены, оклеенны светлыми обоями; потолок светлый свежепобеленный. Принять, что наименьший размер объекта различения 0,45 мм, контраст объекта различения с фоном – средний, характеристика фона – средний, высота подвеса светильника над рабочей поверхностью 3 м.

Решение:

1. Определяем разряд и подразряд зрительной работы, нормы освещенности на рабочем месте.

По СНиП 23-05-95 (табл. А.1, приложение А) определяем:

Характеристика зрительной работы – высокой точности.

Разряд зрительной работы – III.

Подразряд зрительной работы – В.

Минимальная нормируемая освещенность на рабочем месте E_n при общем равномерном освещении – 300 лк.

2. Рассчитываем число светильников

Площадь помещения, S = A · B = 12 ∙20 = 240 м².

Расстояние между опорами светильников, L = 1,75· h_p =1,75·3 = 5,25 м.

Расстояние между параллельными рядами, M ≥ 0,6· h_p ,

M ≥ 0,6 ·3 = 1,8 м

По формуле 2.7: N = 240 / (5,25 · 1,8) = 26 шт.

 

3. Расчетный световой поток:

Коэффициент неравномерности освещения Z = 1,1 (табл. Б.1, приложение Б);

Коэффициент запаса k = 1,8 (табл. Б.2, приложение Б);

Коэффициент использования светового потока ламп для светильника ЛСП-01  = 0,36 (табл. Б.3, приложение Б), определяется по рассчитанному по формуле 2.8 показателю помещения и коэффициенту отражения потолка и стен (табл. Б.6, приложение Б):

i = (12·20)/[3(12+20)] = 2,5

Выбран светильник с 4 лампами (n = 4) подвесной открытый сверху, с решетчатым затемнителем.

Рассчитывается световой поток от одной лампы по формуле 2.6:

Исходя из расчетного светового потока по ГОСТ 2239-79*(2003) и ГОСТ 6825-91 (табл. Б.5, приложение Б) выбирается ближайшая стандартная лампа ЛДЦ 80 (люминесцентная лампа дневного света с улучшенной цветопередачей, мощностью 80 Вт), Ф_{л.табл ..}= 3740лм (допускаемое отклонение светового потока лампы от расчетного в пределах от минус 10% до плюс 20% соблюдается).

4. Потребляемая мощность осветительной установки, Вт

Расчетная мощность осветительной системы Р_р.о. по формуле 2.16:

Р_р.о. = 26 · 4 · 80 · 1,2 = 9984 Вт.

Пример 2: Произвести расчет искусственного освещения рабочего места А точечным методом, в помещении 3х4х3м (высота подвеса светильника 1,4 м). На рабочем месте требуется обеспечить освещенность не менее 300 лк.

Схема расположения светильников представлена на рисунке:

 

Решение:

1. Выбирают тип светильника УДП, задаются числом светильников и располагают их так, чтобы коэффициент пространственной неравномерности освещения λ удовлетворял условию λ = L \ h ≤ 1,3, где L – максимальное расстояние между светильниками, м, h – высота подвеса, м.

2. Определяется расстояние d от проекции светильников на горизонтальную плоскость, расположенную на уровне т. А рабочего места.

3. По пространственным изолюксам горизонтальной освещенности (рис. Г.1, приложение Г) определяется условная освещенность e от каждого светильника.

Светильник 1: по кривой изолюксы светильника УДП (рис Г.1, приложение Г) для d = 0; h = 1,4, e = 58 лк;

Светильник 2: для d ₂ =1; h =1,4, e =40 лк;

Светильник 3: для d ₃ =2; h =1,4, e =17 лк;

Светильник 4: для d ₄ = =2,24; h =1,4, e =15 лк;

Сумма условных освещенностей в т. А: ∑ e = 130 лк.

 

4. Подставляя полученные значения в формулу 2.11, рассчитывается значение потребного светового потока одного светильника:

лм

5. Согласно рассчитанному значению светового потока по ГОСТ 2239-79*(2003) и ГОСТ 6825-91 (табл. Б.5, приложение Б) выбирается ближайшая стандартная лампа Г 125-135-150 (лампа накаливания газонаполненная с аргоновым наполнителем, диапазон напряжения, в котором рекомендуется эксплуатировать лампу 125-135 В, потребляемой электрической мощность 150 Вт), Ф_{л.табл..}= 2280 лм (при выборе лампы допускаемое отклонение светового потока от расчетного в пределах от минус 10% до плюс 20 % соблюдается).

 

Пример 3: Произвести расчет общего искусственного освещения лампами накаливания помещения размером 4х5 м, в котором выполняются зрительные работы малой точности (минимальная нормируемая освещенность 200 лк). Расчет произвести методом удельной мощности.

Решение:

1. Площадь помещения S = 4 · 5 = 20 м²

2. Выбирается тип светильника Г-2 с лампами накаливания, задается число светильников. Светильники располагаются так, чтобы коэффициент пространственной неравномерности освещения λ удовлетворял условию λ = L \ h ≤ 1,3, где L – максимальное расстояние между светильниками, h – высота подвеса светильника.

3. Наивыгоднейшее число светильников N = 1.

4. По табл. Б.7, приложения Б определяется удельная мощность Р_уд.= 15,2 Вт/м².

5. Рассчитывается мощность одной лампы по формуле 2.14:

.   

Для обеспечения рассчитанной мощности лампы подбираем две лампы мощностью 150 Вт, ближайшая стандартная лампа Г 215-225-150 (лампа накаливания газонаполненная с аргоновым наполнителем; диапазон напряжения, в котором рекомендуется эксплуатировать лампу 215-225 В; потребляемая электрическая мощность 150 Вт), установив один светильник с двумя лампами.    

 

Пример 4: Сравнить расчетную площадь световых проемов бокового двустороннего естественного освещения с фактической, в помещении сборочного цеха (зрительная работа IV разряда). Площадь оконных проемов – 30 м², площадь пола помещения –120 м², ширина помещения – 6 м, длина помещения – 20 м, расстояние от окна до уровня рабочей поверхности – 2 м, отношение расстояния здания между рассматриваемым и противостоящего здания над подоконником рассматриваемого окна – 0,5, коэффициент учитывающие повышение КЕО от отраженного света равен 1,5. При строительстве предусматривается использовать переплеты для окон одинарные открывающиеся стальные, двойное стекло, убирающиеся регулируемые внутренние жалюзи и шторы. Ориентация световых проемов по сторонам горизонта света – З, В. Строительство производится в республике Башкортостан.

 

Решение:

1.  По табл. А.1, приложение А определяется нормируемое значение коэффициента естественной освещенности. Для IV разряда зрительной работы, e_n=1,5%, с учетом коэффициента светового климата для республики Башкортостан (табл. А.2 и А.3, приложение А), значение коэффициента естественной освещенности составит (формула 2.4):

e_n = е ∙ m =1,5·1=1,5%.

2.  По табл. А.5 и А.7, приложение А свето­вая характеристика окна η₀ = 9,6.

3. По табл. А.6, приложение А коэффициент запаса К_з=1,3.

4. Ппо табл. А.4, приложение А коэффициент, характеризующий затемнение окна от противостоящих зданий К_зд=1,7.

5.  По табл. А.8 и А.9, приложения А:

- коэффициент светопропускания материала τ₁= 0,8;

- коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема τ₂= 0,75;

- коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях при боковом естественном освещении τ₃ = 3;

- коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах τ₄ = 0,6;

- коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями τ₅ = 0,9.

6.  По формуле 2.5 определяется общий коэффици­ент светопропускания τ₀:

;

7.  Коэффициент, учитывающий повыше­ние КЕО от отраженного света при боковом двустороннем освещении r₁=1,5;

8.  По формуле 2.2 определяется площадь световых проемов:

 

Сравнивая рассчитанную площадь световых проемов с фактической, делается вывод о соответствии имеющихся оконных проемов проектным расчетам.

 

 

---

Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 60; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!