Расчет искусственного освещения. Уличное освещение. Расчет освещения производственного помещения

В древние времена свет воспринимался людьми как явление, которое зависело от воли высших существ… Сегодня ни для кого не секрет, как можно управлять этим излучением, в чем его суть, как провести расчет искусственного освещения.

Недостаток световых лучей приводит к значительному уменьшению работоспособности, ухудшению самочувствия и к снижению настроения. В связи с этим важным моментом является правильное, с соблюдением гигиенических требований, размещение и подключение осветительных приборов. Для предприятий выгодным будет приобретение энергосберегающего оборудования как для внутренних помещений, так и для территории.

Характеристики освещения

В диапазоне волны длиной в 380-780 нм электромагнитное излучение оптического спектра становится видимым. Его можно охарактеризовать по следующим величинам:

1. Световой поток (это часть оптического излучения, воспринимаемая человеком как свет). Единицей измерения является люмен. При расчетах обозначается как Ф.

2. Сила света (это плотность светового потока в пространстве, лежащая в направлении оси телесного угла). Обозначается как I,

а измеряется в канделах.

3. Телесный угол (это часть пространства, которая расположена внутри конической поверхности). Измеряется в стерадианах. Обозначается в расчетах W.

4. Освещенность показывает значение поверхностной плотности светового потока. Единицей ее является люкс, а обозначается Е.

5. Яркость представляет собой поверхностную плотность силы света поверхности, которая лежит в данном направлении. Этот поток измеряется в канделах на квадратный метр и обозначается L.

6. Показатель ослепленности (Р) является критерием слепящего действия световых приборов.

7. Критерий пульсации освещенности (Кп), измеряемый в процентах, служит для оценки относительной глубины колебаний освещенности.

8. Показатель дискомфорта (М) используется в качестве критерия оценки дискомфортной блескости, которая вызывает ощущение рези в глазах при неоднородном размещении ярких пятен в поле зрения.

Приборы измерения

Для определения освещенности используются различные люксметры. Например, прибор «Ю-116» позволяет рассчитать этот параметр, создаваемый лампой накаливания и естественным светом. Люксметр применяется для контроля над освещенностью в сельском хозяйстве, на транспорте, в промышленности и в других сферах.

Для измерения других величин, например, яркости, коэффициента пульсации, используются аналого-цифровые приборы. Примером их служит пульсометр-люксметр «АРГУС-07». Принцип его действия - в преобразовании светового потока, который создается протяженными объектами, в электрический непрерывный сигнал, пропорциональный освещенности. Далее он преобразуется в цифровой код, проявляемый на электронном табло.

Виды освещения в производстве

Если помещение озаряется только лампами, торшерами, светильниками, то есть искусственным светом, то такое освещение называется искусственным. Оно необходимо для создания комфортных условий труда, нормальной работы зданий и территорий. Его можно разделить на следующие типы:

1. Рабочее.
2. Охранное.
3. Аварийное.
4. Дежурное.

Первое используется для освещения офисов, мест выполнения работ вне здания. Второй и четвертый тип освещения включается в нерабочие часы, и третий выделяет эвакуационные выходы, различные безопасные моменты. Искусственное освещение может быть общим, при котором лампы размещены равномерно в верхней зоне офиса, или комбинированным. Во втором случае к общему прибавляется местное освещение, которое создается лампами, находящимися вблизи рабочего места.

Следующим видом производственного освещения является естественное. Здесь тоже можно выделить несколько типов: боковое, верхнее, комбинированное. Первый – это когда солнечный свет проникает в помещение через световые проемы в наружных стенах. При втором свет проходить через проемы в стенах в местах перепада высот здания или через фонари. Третий тип сочетает в себе верхнее и боковое освещение. Этот вид освещения особенно необходим в помещениях с постоянным присутствием большого количества людей.

Совмещенный вид освещения является комбинацией естественного и искусственного. Оно применяется в особых случаях, когда выполняются работы с первого по третий разряды, если необходимы объемно-планировочные решения для строительства или когда технико-экономическая целесообразность подтверждена расчетами.

Нормы видов освещения

При выборе значений параметров норм нужно опираться на СНиП «Естественное и искусственное освещение». При этом освещенность помещений регулируется ее минимальным разрешенным уровнем, исходя из характеристик и вида выполняемой зрительной работы (ЗР). Существуют три вида ЗР:

1. Первый включает в себя деятельность, при которой не нужно применять оптические приборы. Объект различения в этом случае может находиться на разных расстояниях от глаз.
2. Второй разрешает использование оптических приборов при выполнении работ. Причина кроется в очень маленьком размере рассматриваемого объекта, который не воспринимается глазом.
3. Третий включает работы, при которых необходимо воспринимать информацию с экранов. К этому виду применяются особые требования к организации освещения.

При согласованности со СНиП «Естественное и искусственное освещение» можно выделить следующие характеристики зрительных работ без использования оптики: разряд, подразряд. Первая формируется в связи с размером объекта различения, а вторая - от сочетания контраста и светлоты объекта различения с фоном. Для каждой характеристики нормируются освещенность, показатель освещенности, коэффициент пульсации и свои методы расчета искусственного освещения.

Если освещение в помещении естественное или совмещенное, то для разряда ЗР приводится коэффициент естественной освещенности. Он представляет собой отношение естественного света к установленной величине наружной горизонтальной освещенности, которая создается светом открытого неба.

Когда естественное освещение является боковым и односторонним, то возникает минимальное значение КЕО в точке, которая находится на пересечении вертикальной плоскости сечения помещения и условной функциональной поверхности на расстоянии 1 м от стены, дальше всех расположенной от световых проемов. Если освещение верхнее или комбинированное, то при расчетах берется среднее значение коэффициента в точках, находящихся на пересечении вертикальной плоскости разреза помещения и рабочей поверхности.

Расчет искусственного освещения

Первым пунктом в этом вопросе будет отбор типа источника света. Также необходимо определиться с системой освещенности и соответствующей нормой. Вторым пунктом станет размещение в офисе выбранного светильника и расчет освещенности в определенных точках. И, наконец, последним пунктом будет определение единичной мощности ламп. Выбор источника света проводится по следующему правилу: экономичные газоразрядные лампы используются в помещениях с температурой воздуха выше десяти градусов, с высокими требованиями к качеству цветопередачи и минимальной степенью травматизма. Если в офисе естественный свет отсутствует и выполняются точные работы, то применяется люминесцентное освещение. Если необходимо использовать и провести расчет светодиодного освещения, то здесь следует помнить о том, что светильники такого типа не несут стробоскопический эффект, то есть свет идет постоянно. Поэтому важно провести верный расчет коэффициента пульсации, чтобы исключить высокую яркость.

При определении системы освещения необходимо учитывать экономичность системы комбинированного света, а также его гигиеничность (равномерность и яркость светового потока). Когда оборудование в офисе расположено неравномерно, применяется локализованное освещение. К определению типа светильника необходимо подходить с учетом правил к рассредоточению яркости в поле зрения работников, а также в зависимости от состояния воздушной среды.

Для более ясного распределения света создается схема освещения. Она бывает нескольких видов: простая (подключение небольшого числа светильников, соединенных с одним выключателем), селекторная (подключение двух независимых групп источников света, которые контролируются в одной точке), двунаправленная (включение и выключение осуществляется с двух точек), коммутаторная (управление осуществляется двумя выключателями на два направления, и одного - на одно направление).

Расчет освещения цеха должен учитывать следующие параметры: определение типа световых источников и светильников, их подсчет и грамотное распределение в пространстве, определение их мощности и схемы питания. Помимо перечисленных пунктов, необходимо обратить внимание на виды зрительных работ, условия окружающей среды, на то, как расположено рабочее оборудование, на количество работников, аварийное освещение.

Метод удельной мощности

Расчет искусственного освещения данным способом позволяет провести ориентировочный расчет освещения производственного помещения при равномерном распределении светильников. Мощность одной лампы рассчитывается по формуле:

Pl = PyS/пл

Где Ру обозначает удельную мощность лампы, значение которой есть в справочниках. Удельная мощность зависит от типа и размещения ламп и светильников, характеристики освещаемого помещения, а также от высоты подвеса. Величина S показывает площадь пола, а пл – число ламп. Результаты обычно округляют в сторону большего значения.

Метод светового потока или коэффициента использования

Этим способом проводится расчет производственного освещения в случаях, когда освещенность рабочей поверхности задана. Метод не применяется для локализованного наружного и местного освещения, если рабочие поверхности не горизонтальные, а также при расчетах направленного сконцентрированного светового потока.

Расчеты проводятся по формуле:

F = En S Z K/ Nη

Где F – это световой поток; En – нормируемая освещенность; S – площадь пола; N – число ламп; Z – коэффициент минимальной мощности; K - коэффициент запаса; η – коэффициент использования световых лучей ламп.

По значению светового потока отбирается светильник, который может отличаться от расчетной величины в пределах от -10 до +20 процентов. Если же разница больше разрешенных границ, то регулируется число светильников.

Точечный метод

Способ применяется для определения световых лучей ламп в случаях, когда отраженный свет неважен. Метод используется при любом расположении освещаемой поверхности и светильников. Способ основан на соотношении зависимости освещенности поверхности (Е), которая создается точечным источником света, от расстояния до поверхности (r), угла падения луча (a) и силы света (I):

Е = I cos α/r²

Расчет освещения цеха, и конкретно осветительной установки, включает в себя несколько этапов:

1. Нахождение минимальной нормированной освещенности.

2. Отбор типа источника света. Определение вида светильников и их размещение по цеху.

3. Выделение контрольных точек с наименьшей условной освещенностью на плане офиса.

4. В контрольных точках проводят расчеты по условной освещенности. Последующий расчет освещения производственного помещения опирается на точку с наименьшей условной освещенностью.

5. С помощью справочных таблиц определяют коэффициенты добавочной освещенности и запаса.

6. Находят световой поток ламп. По результатам подбирают стандартную лампу.

7. Определяют мощность лампы и всей световой установки.

Пример расчета освещения приведем следующий: в задаче даны высота h=4 м, коэффициент запаса k=1,5, коэффициент добавочной освещенности u=1,2, нормированная освещенность Emin=75 лк. Необходимо определить освещение с рабочими поверхностями у стен лампами УПД.

Так как в светильниках данного типа глубокое светораспределение, то для них λ=1. Расстояние между световыми установками будет 4 м, а от крайних светильников до стен - 1 м. Размещаем на плане контрольные точки А, Б (с наименьшей освещенностью) и подсчитываем расстояние от них до проекций ближайших светильников (d). Следующим пунктом будет определение условной освещенности и нахождение точки с наименьшей освещенностью. По данным подсчитываем значение светового потока лампы, ее разницу со стандартным значением, а также находим освещение.

Расчет общего освещения при работе с компьютерами

Когда деятельность сотрудника связана с ПЭВМ, должны соблюдаться особые правила при установке освещения. В этом случае глаз испытывает двойную нагрузку, так как воспринимает отраженный свет от клавиатуры и документов, а также прямой от монитора.

Помещение должно иметь искусственное и естественное освещение, с коэффициентом КЕО не ниже 1,2%. Необходимо, чтобы рабочая поверхность с компьютерами была ориентирована боковой стороной к световым проемам для проникновения естественного света. Расчет искусственного освещения помещения осуществляется относительно системы общего равномерного падения света. Прямая блесткость ограничивается от источников освещения (яркость окон, ламп и других светящихся поверхностей не больше 200 кд/м² ), а отраженная регулируется за счет правильного выбора светильников и позиций функциональных мест в зависимости от основы света (яркость бликов на экране не больше 40 кд/м² ).

При искусственном освещении в качестве источников света нужно использовать люминесцентные и компактные люминесцентные лампы. Если помещения несут производственный или общественный характер, то можно применять металлогалогенные лампы. Светильники должны быть с экранирующими решетками и рассеивателями.

Решения освещения улиц

Уличное освещение несет важную задачу объединения внешних участков в единое целое, играет роль помощника безопасности и ориентации в пространстве, а также вносит эстетическую нотку в убранство городов. Световое оборудование для такого типа освещения необходимо подбирать в зависимости от особенностей и статуса объектов. Они могут включаться автоматически или с помощью диспетчера. Можно выделить несколько видов уличного освещения:

1. Заливающее. Суть метода - в установке и нацеливании прожекторов заливающего света. Его используют для иллюминации в охранных целях прилегающих территорий.
2. Общее. Этот способ включает в себя равномерное распределение светильников одного типа. Оно идеально подходит для освещения дорожек, парков, зон, где перемещаются люди и автомобили.
3. Маркировочное. При этом виде уличного освещения светильники располагаются вдоль выделенных линий и форм. Оно используется для создания визуальных контуров, подчеркивания рельефности, выделения направления автомобильных и пешеходных дорог.