Расчет электрического освещения

Расчет электрического освещения заключается в определении мощности и числа ламп, необходимых для обеспечения установленного нормами уровня освещенности Е на рабочих местах внутри помещений или на открытых пространствах. Расчету предшествует выбор источников света, освещенности, коэффициентов запаса, системы освещения, типов светильников, их расположения и высоты подвеса. Для выбора этих параметров и последующего расчета требуются следующие исходные данные:

- планы и разрезы помещений и открытых пространств с размещением в них технологического оборудования;

- характеристика производственного оборудования и помещений или открытых пространств (отражательные свойства стен и потолков, размеры зданий, контраст между деталями и фоном);

- данные об источнике питания.

Выборы расположения и высоты подвеса светильников.Рациональное размещение светильников общего освещения зависит от высоты их подвеса и расстояния между ними: снижение высоты подвеса увеличивает среднюю освещенность помещения, но может увеличить неравномерность освещения и слепящее действие источников света. Размещение светильников производится с учетом величин, приведенных на рис. 5. Расстояние светового центра светильника от потолка h_c принимается в пределах 0,3-0,15 м, низший предел — для низких помещений. Для светильников рассеянного и прямого света при выборе этой величины учитывается равномерность освещения потолка; при малых значениях h_c потолок освещается неравномерно, в этом случае принимают отношение

Расчётной высотой h называется высота светильника над рабочей поверхностью, определенная по формуле

h = H – (h_p + h_c),

где Н – высота помещения, м;

h_p – высота рабочей поверхности над уровнем пола, м;

h_c – расстояние от потолка до светового центра светильника, м.

Рис. 5. Расположение светильников по высоте: Н — высота помещения; Н₀—расстояние от рабочей поверхности до потолка; h_c —расстояние от потолка до светового центра

светильника; h_p — высота рабочей поверхности над уровнем пола;

h_n — высота подвеса светильника; h —расчетная высота

Наиболее выгодное отношение расстояния между светильниками L к расчетной высоте h определяется из условия минимального расхода электроэнергии и минимальных капитальных затрат. Расстояние от стен до крайних светильников l принимают равным: при наличии у стен проходов l = 0,25-0,5 L; при наличии у стен рабочих мест l = 0,25-0,3 L.

Расчет освещения методом коэффициента использования светового потока.Общее освещение закрытых помещений при симметричном расположении светильников, как правило, рассчитывается методом коэффициента использования светового потока. Этот метод дает возможность определить световой поток ламп, которые необходимо установить в светильниках того или иного типа, чтобы получить на горизонтальной рабочей поверхности требуемую нормированную освещенность. Метод учитывает отражение света от стен и потолка. Этот метод непригоден для расчета локализованного, местного и наружного освещения, в других подобных случаях.

Расчетный световой поток лампы F_л определяется из соотношения

где Е_н — нормированное значение освещенности, лк;

п — количество установленных светильников;

S — площадь освещаемого помещения, м²;

К — коэффициент запаса;

Z — поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность распределения освещенности;

U_o_у— коэффициент использования светового потока осветительной установки.

Значения расчетных величин К, Z, Е_н, U_o_у, входящих в расчетную формулу, а также мощность ламп определяются из таблиц, приводимых в специальной справочной литературе.

Коэффициент запаса К учитывает старение ламп и загрязнение светильников в процессе эксплуатации, что приводит со временем к уменьшению светового потока ламп, а следовательно, и снижению освещенности. Согласно ПУЭ, К принимается равным 1,3 для помещений с незначительным выделением пыли и до 1,7 — для помещений со значительными производственными выделениями пыли, дыма, копоти.

Поправочный коэффициент:

зависит от расположения светильников и светораспределения соответствующего типа светильника. При увеличении отношения L : h сверх наивыгоднейших значений Z резко возрастает.

Под коэффициентом использования светового потока осветительной установки понимается

где — поток, попадающий на рабочую поверхность.

В справочниках коэффициент для различных светильников дается в функции

коэффициентов отражения стен, потолков и индекса помещения i.Индекс помещения вычисляется по формуле:

где h — расчетная высота, м;

S — площадь помещения, м²;

А и В — стороны помещения, м.

Определив величины К, Z, , вычисляют F_л. По вычисленному световому потоку находят мощность одной лампы, пользуясь таблицей характеристик ламп накаливания.

При расчете люминесцентного освещения обычно задаются потоком одной лампы и находят по его значению необходимое количество ламп. При этом расчетная зависимость принимает вид

где п — число люминесцентных ламп;

— поток одной лампы.

Определив п, легко подобрать число светильников, исходя из архитектурных, монтажных и других соображений. Значение коэффициента Z для установок люминесцентного освещения ориентировочно принимают 1,1-1,2. Коэффициент К принимается в зависимости от выделения пыли равным 1,5-2. Значения коэффициента использования для различных типов светильников, применяемых при люминесцентном освещении, приводятся в справочниках.

Точечный метод расчета освещения.Точечный метод применяется в тех случаях, когда требуется определить значение освещенности в заданной точке горизонтальной, вертикальной или наклонной плоскости. При этом методе считается, что отраженный свет не влияет существенно на величину освещенности.

Освещенность горизонтальной плоскости в данной точке при данном размещении, высоте подвеса и мощности лампы определяется из уравнения

где — сила света в направлении рассматриваемой точки;

h — расчетная высота;

α— угол падения света (т.е. угол между лучом и нормалью к освещаемой поверхности).

Точечный метод рекомендуется в качестве проверочного, а также для расчета равномерности распределения освещенности ответственных помещений.

Основываясь на пропорциональности между освещенностью и световым потоком, определяют, что для создания в данной точке освещенности Е при коэффициенте запаса К в каждом светильнике должна быть установлена лампа с потоком

где − коэффициент, учитывающий влияние удаленных светильников и отраженного света;

— суммарная освещенность в заданной наиболее удаленной точке рабочей поверхности от ближайших светильников с условной лампой.

Выбор стандартной лампы производится так же, как при расчете по методу коэффициента использования осветительной установки.

Последнее выражение может быть решено и относительно Е, если известен световой поток F.

Расчет общего освещения методом удельных мощностей.Поскольку для определенных помещений или рабочих объектов значения удельной мощности довольно устойчивы, ими можно пользоваться для приблизительной оценки правильности законченного светотехнического расчета или для определения с приблизительной точностью необходимой мощности освещения для решения вопросов электроснабжения.

На основании учета факторов, влияющих на величину удельной мощности, для помещений различного назначения или открытых площадок составлены справочные таблицы удельной мощности, принятые в практике для определения мощности ламп при общем освещении. При пользовании этими таблицами в соответствии с исходными данными (тип светильника, Е, h, S) находится значение удельной мощности, умножением которого на площадь помещения определяется общая мощность ламп Р_общ; мощность отдельной лампы определяется делением на п.

При прожекторном освещении вертикальная освещенность на поверхностях, обращенных к прожекторам, обычно бывает выше горизонтальной. Поэтому ограничиваются расчетом горизонтальной освещенности. Расчет прожекторного освещения открытых пространств может быть произведен методом удельной мощности.

Количество прожекторов, необходимое для освещения данного участка, может быть определено по формуле

где Е_н — нормированное значение освещения;

S — освещаемая площадь;

т — коэффициент рассеяния, зависящий от конфигурации участка: для узких участков он равен 1,5, для широких — 1,15;

К— коэффициент запаса, равный 1,5;

Z — коэффициент неравномерности освещения, равный 1,3-1,5;

— к.п.д. прожектора, равный 0,52-0,6.

Для ограничения слепящего действия отношение осевой силы света прожектора к квадрату высоты его установки над уровнем земли должно быть не более 300, откуда