Коэффициент использования светового потока: таблица. Метод коэффициента использования

Коэффициент использования светового потока - важный параметр при проектировании осветительных установок. От него зависит выбор оптимального количества и мощности светильников. Давайте разберемся, что такое коэффициент использования и как его использовать при расчетах.

Понятие коэффициента использования светового потока

Коэффициент использования светового потока показывает, какая часть светового потока, испускаемого источником света (лампой), попадает на рабочую поверхность и участвует в создании освещенности. Он зависит от конструкции светильника, отражающих свойств поверхностей в помещении, геометрических размеров и других факторов.

Коэффициент использования светового потока рассчитывается по формуле:

η = Енорм * S * K * Z / (N * Фл * n)

где:

• η - коэффициент использования светового потока
• Е_норм - нормативная освещенность
• S - площадь освещаемого помещения
• K - коэффициент запаса
• Z - коэффициент неравномерности освещения
• N - число светильников
• Ф_л - световой поток одной лампы
• n - число ламп в одном светильнике

Таким образом, от коэффициента использования зависят основные параметры осветительной установки - количество и мощность светильников и ламп.

Таблицы коэффициентов использования светового потока

Для упрощения расчетов освещения используются таблицы типовых значений коэффициентов использования светового потока для различных светильников и ламп.

Такие таблицы, как правило, структурированы следующим образом:

• По строкам указывается индекс помещения
• По столбцам - коэффициенты отражения поверхностей (стен, потолка, пола)
• На пересечении строк и столбцов приводятся числовые значения коэффициентов использования

Существуют таблицы коэффициентов использования для светильников:

• с лампами накаливания

• коэффициент использования светового потока ламп таблица

• с люминесцентными лампами

• коэффициент использования светового потока таблица люминесцентные лампы

• со светодиодными лампами

• коэффициент использования светового потока таблица светодиодных ламп

Для использования таблиц коэффициентов при расчете конкретной осветительной установки нужно:

1. Определить тип светильника и ламп
2. Рассчитать индекс помещения
3. Оценить коэффициенты отражения поверхностей помещения
4. По таблице найти значение коэффициента использования
5. Подставить найденное значение в формулу расчета освещенности

Например, для офисного помещения с размерами 5x4 м и высотой 3 м с потолком, покрашенным в белый цвет, со светлыми стенами и серым линолеумным покрытием пола по таблице находим для светильников с люминесцентными лампами коэффициент использования ≈0,48. Это значение далее используем для расчета количества светильников.

Метод коэффициента использования светового потока

Метод коэффициента использования является одним из наиболее распространенных методов расчета общего равномерного искусственного освещения внутри помещений. Суть его заключается в следующем:

1. Задаемся необходимой нормированной освещенностью рабочей поверхности Енорм
2. Определяем геометрические размеры помещения и коэффициенты отражения поверхностей
3. По таблицам находим коэффициент использования светового потока η для данного типа светильника с учетом параметров помещения
4. По известной формуле рассчитываем необходимый световой поток каждого светильника F
5. Подбираем ближайшую стандартную лампу, удовлетворяющую полученному условию
6. Определяем число светильников исходя из выбранного типа лампы

Основная формула метода коэффициента использования для определения светового потока одного светильника:

F = (Eнорм * S * K * Z) / (N * η * n)

где:

• F - световой поток одного светильника, лм
• E_норм - нормируемая освещенность, лк (задается в нормативах)
• S - площадь освещаемого помещения, м²
• K - коэффициент запаса (на потерю светового потока в процессе эксплуатации)
• Z - коэффициент неравномерности освещения
• N - число светильников
• η - коэффициент использования светового потока (берется из таблиц)
• n - число ламп в одном светильнике

Рассмотрим на примере, как выполняется расчет освещения методом коэффициента использования для производственного цеха размерами 24x12 м и высотой 6 м. Требуется обеспечить освещенность 300 лк. Светильники примем с люминесцентными лампами мощностью 40 Вт. Коэффициенты отражения: потолка - 70%, стен - 50%, пола - 10%. Коэффициент запаса 1,5. Коэффициент неравномерности освещения 1,1.

1. S = 24 * 12 = 288 м2
2. Индекс помещения i = 288/(6-0) * (24+12) = 3,5
3. По таблице для светильника с люминесцентными лампами при заданных коэффициентах отражения и индексе i = 3,5 находим коэффициент использования η = 0,65
4. Поток одной лампы 40 Вт составляет Фл = 3000 лм
5. Подставляем значения в формулу:

   F = (300 * 288 * 1,5 * 1,1) / (N * 0,65 * 1) = 203410 лм

6. Требуемый поток одного светильника 203410 лм
7. Выбираем 2 лампы в светильнике по 40 Вт (n = 2). Их суммарный поток 2 * 3000 = 6000 лм
8. Тогда число светильников N = 203410 / 6000 = 34 шт

Таким образом, метод позволяет достаточно просто рассчитать основные параметры осветительной установки с помощью табличных данных коэффициентов использования.

Достоинства метода коэффициента использования

Метод коэффициента использования имеет ряд преимуществ:

• Простота. Не требуется сложных расчетов светового потока для каждого светильника. Достаточно табличных данных.
• Универсальность. Позволяет рассчитать осветительные установки с разными типами источников света и светильников.
• Точность. Обеспечивает достаточно высокую для практики точность расчетов.
• Учет особенностей помещения. Метод учитывает коэффициенты отражения поверхностей конкретного помещения.

Благодаря этому метод коэффициента использования получил наибольшее распространение при проектировании систем общего искусственного освещения различного назначения.

Недостатки метода коэффициента использования

В то же время у метода есть и некоторые недостатки:

• Невозможность учета неравномерного расположения светильников, наличия большого количества разрывов между ними.
• Приближенный характер расчета для помещений со сложной геометрией или неоднородными по светоотражающим свойствам поверхностями.
• Трудоемкость предварительного расчета или подбора коэффициентов использования для нестандартных светильников.

Область применения метода коэффициента использования

Исходя из особенностей метода, область его целесообразного применения:

• Расчет общего равномерного искусственного освещения
• Помещения относительно простой геометрической формы
• Типовые конструкции светильников (для которых имеются таблицы коэффициентов использования)
• Равномерное размещение светильников (без больших разрывов)

При выполнении этих условий метод коэффициента использования дает хорошие результаты. В сложных ситуациях следует применять более точные методы расчета (точечный, пространственный и др.).

Сравнение метода коэффициента использования с другими методами

Кроме метода коэффициента использования, для расчета осветительных установок применяют точечный, удельной мощности, люмен-метод и другие.

Таким образом, выбор метода зависит от поставленной задачи, требуемой точности, имеющихся исходных данных.

Рекомендации по применению метода коэффициента использования на практике

Для успешного применения метода коэффициента использования на практике рекомендуется:

1. Правильно определить область применения метода для конкретной задачи
2. Детально проанализировать исходные данные о параметрах помещения и осветительной установки
3. Использовать современные таблицы коэффициентов использования from разных производителей
4. При необходимости выполнить дополнительный расчет или моделирование в специализированных программах
5. Сравнить результаты, полученные по методу коэффициента использования, с данными измерений в натурных условиях и скорректировать расчет при необходимости

Составление таблицы коэффициентов использования для конкретных светильников

В тех случаях, когда для светильников отсутствуют таблицы коэффициентов использования или расчет требует более точных данных, выполняют составление собственной таблицы.

Для этого необходимо:

1. Знать точные геометрические размеры светильника и кривую силы света ламп
2. Задаться индексами помещения и коэффициентами отражения поверхностей для таблицы
3. С помощью специальных методов рассчитать значения коэффициентов использования светильника для каждой строки таблицы
4. Составить таблицу коэффициентов в нужном диапазоне изменения параметров

В более простых случаях возможно применение приближенных, упрощенных методик для определения коэффициента использования конкретного светильника.

Корректировка параметров осветительной установки по результатам испытаний

Так как метод коэффициента использования дает пока лишь расчетные, теоретические результаты, то на завершающем этапе проектирования осветительной системы необходима проверка в натурных условиях.

Для этого проводят измерения освещенности в контрольных точках уже установленных в помещении светильников. Полученные данные сравнивают с нормируемыми значениями.

В случае выявления отклонений производят корректировку расчета методом последовательных приближений:

• Уточняют значения коэффициентов
• Вводят поправочные коэффициенты на отражение бликов, тени и т.п.
• Изменяют количество, расположение или мощность ламп в светильниках

Такая доработка на заключительном этапе позволяет максимально точно обеспечить проектные параметры освещения помещения.

Автоматизация расчета освещения с коэффициентом использования

Для упрощения трудоемких ручных расчетов все чаще используется автоматизация на базе специализированного программного обеспечения для светотехнического проектирования.

Такие программы позволяют:

• Хранить большие базы данных светотехнической продукции разных производителей
• Автоматически подбирать необходимые типы светильников и ламп
• Производить расчет методом коэффициента использования в соответствии со светотехническими нормами
• Строить светотехнические модели и визуализировать размещение осветительных приборов

Это сокращает сроки проектирования, повышает точность расчетов и удобство внесения изменений на этапе корректировки проекта.