Проектирование освещения. Решение задач при расчете освещения второго вида производится, если мощность ламп точно задана, например необходимо применить светильники с люминесцентными лампами мощностью 80 Вт
 Скачать 208.83 Kb.
|
|
Так как максимум излучения ламп накаливания расположен в инфракрасной части спектра излучения и в целом у них высокое значение энергетического КПД Фл /Рл = 0,7...0,9, то они также находят широкое применение для различных целей инфракрасного нагрева. У специальных инфракрасных ламп температура тела накала меньше, чем у обычных осветительных. Поэтому их срок службы в 6-10 раз больше, чем у осветительных, для которых номинальный срок службы (средняя продолжительность горения) составляет 1000 ч. Рис. 6. Спектральные характеристики типовых видов электрических источников излучения: 1 - разрядного (в ксеноне); 2 - теплового. Для уменьшения отрицательного влияния распыления вольфрамовой нити накала на показатели лампы накаливания внутрь стеклянной колбы вводят в ряде случаев небольшое количество йода или брома. Такие лампы называют галогенными. Внешнее отличие галогенных осветительных ламп накаливания состоит в том, что их колба выполнена из кварцевого стекла в виде цилиндрической трубки малого объема, у которой на концах имеются выводы для подключения. Вольфрамовая спираль на поддержках вытянута по оси трубки. Поэтому для нормальной работы галогенные лампы устанавливают только в горизонтальном положении. Галогенные лампы накаливания по сравнению с лампами накаливания общего назначения имеют большую световую отдачу: 20... 35 лм/Вт против 8...20 лм/Вт. Их номинальный срок службы в 2 раза больше. Световой поток к концу срока службы у галогенных ламп снижается всего на 2% вместо 20% у ламп накаливания общего назначения. Существенные преимущества ламп накаливания -- простота устройства, удобство в эксплуатации и относительно малая стоимость. Отклонения питающего напряжения от номинального значения существенно влияют на характеристики ламп накаливания и, прежде всего, на их срок службы. Например, повышение температуры нити накала всего на 1% увеличивает распыление вольфрама почти в 2 раза. Учитывая это обстоятельство, лампы накаливания выпускают на определенные диапазоны питающего напряжения: 125...135, 215...225, 220...230 В и т. д. Мощность ламп накаливания общего назначения от долей ватта до 1000 Вт, галогенных -- до 20 кВт. Обозначение ламп накаливания общего назначения состоит из одной или нескольких букв: В -- вакуумная, Г -- газонаполненная (86% аргон, 14% азот); БК -- биспиральная криптоновая (86% криптон, 14% азот) и т. д. Цифры после буквенного обозначения показывают диапазон уровней питающего напряжения в вольтах, далее номинальную мощность лампы в ваттах и затем порядковый номер разработки. Например, Г-215-225-200 -- лампа накаливания газонаполненная моноспиралная на диапазон напряжений 215...225В номинальной мощностью 200Вт при среднем расчетном напряжении питания 220В. 4.2 Разрядные источники света. Разрядные источники оптического излучения, в том числе светового, работают по принципу преобразования в оптическое излучение энергии дугового электрического разряда. Тихий и тлеющий электрические разряды из-за крайне малого КПД излучения для целей освещения и облучения не используют. В зависимости от давления внутри разрядной колбы различают лампы: низкого (0,1...104 Па), высокого (3104…106 Па) и сверхвысокого (более 106 Па) давления. От значения рабочего давления в колбе зависят КПД и спектр излучения разрядной лампы. У разрядных ламп низкого давления энергетический КПД (Фл/Рл) высокий, а световой КПД потока излучения (Фс/Фл) мал, так как значительная часть их излучения сосредоточена в невидимой УФ-зоне спектра. Для разрядных ламп высокого давления наоборот: энергетический КПД меньше, а световой КПД больше. Так как эффективный световой КПД лампы (Фс/Рл) равен произведению КПД энергетического (Фл/Рл) и светового (Фс/Фл), то это обусловило равноценную применимость обоих типов ламп. В отличие от ламп накаливания, имеющих сплошной спектр излучения, разрядные лампы обладают ступенчатым или полосовым спектром, состав излучения которого зависит от состава газа и паров металла, наполняющих разрядную колбу (рис. 7). Рис. 7. Устройство (а) и типовая стартерная схема включения (б) трубчатой разрядной лампы низкого давления: 1 - колба; 2 - стеклянная ножка; 3 - спиральный электрод; 4 - цоколь; 5 - штыревые токоподводы Разрядные лампы низкого давления имеют разрядную колбу 1 в виде стеклянной трубки, на концах которой в цоколь 4 вмонтированы штыревые токоподводы 5 (рис.7 а). В оба цоколя 4 лампы через стеклянные ножки 2 впаяны оксидированные электроды 3, выполненные в виде моноспирали из вольфрама. У осветительных ламп внутренняя часть колбы из обычного стекла, которое не пропускает УФ-излучение, покрыта слоем люминофора. У ламп для УФ-облучения колбы выполняют из специального кварцевого или увиолевого стекла, которое имеет высокий коэффициент пропускания УФ-излучения соответствующей зоны УФ-спектра. Внутренний объем колбы заполняют аргоном и вводят небольшое количество ртути. Электрический разряд в лампе начинается в атмосфере инертного газа аргона, а затем по мере испарения ртути продолжается в её парах. В люминесцентных разрядных лампах преобразование электрической энергии в видимое излучение происходит в два этапа. На первом этапе электрический разряд в парах ртути сопровождается УФ-излучением в виде двух монохроматических потоков с длинами волн 253,7 и 184,9 нм, которые сами по себе являются мощными источниками бактерицидного излучения. На втором этапе возникающее коротковолновое УФ-излучение преобразуется в слое люминофора колбы в видимое. То есть, в излучение с большей длиной волны и с меньшей энергией фотонов, так как что часть энергии фотонов теряется в слое люминофора на втором этапе преобразования. Изменяя состав люминофора, изменяют спектральный состав видимого излучения лампы. Маркировка люминесцентных ламп низкого давления содержит буквенное обозначение, начинающееся с буквы Л (люминесцентная) и второй буквы, раскрывающей особенности ее спектра излучения: Б -- белая, ТБ -- тепло-белая, ХБ -- холодно-белая, Д -- дневная, Е -- естественная, БЕ -- белая естественная, ХЕ -- холодная естественная. Ц -- с повышенной цветопередачей, УФ -- ультрафиолетовая, Ф -- фотосинтезная, Р -- рефлекторная, У -- U - образная, К - кольцевая. После буквенного обозначения следуют цифры, указывающие мощность лампы в ваттах, и через дефис -- номер разработки. Например, ЛБР-80 -- лампа люминесцентная белая рефлекторная мощностью 80 Вт. 4.3 Светильники Электрические источники оптического излучения, и в частности света, используют в комплекте с устройствами, которые предназначены для установки и подключения к электропитанию самих источников излучения, для перераспределения их потока излучения и для защиты источников от механических повреждений и неблагоприятных воздействий окружающей среды. Такие устройства, перераспределяющие свет в больших телесных углах до 4 стерадиан, называют светильниками, а внутри малых углов - прожекторами. В общем случае эти устройства принято называть - световые приборы. Основные признаки, по которым классифицируют световые приборы, — это назначение, характер светораспределения и эксплуатационные условия. По назначению световые приборы подразделяют на производственные, бытовые, транспортные, для общественных помещений, для наружного освещения и др. Основная светотехническая функция светильников и прожекторов - перераспределять световой поток источников, так как они излучают свет практически во всех направлениях пространства. Исключение составляют лишь лампы с зеркальным напылением на внутренней поверхности колбы. Поэтому для изменения направления светового потока в нужном направлении, что является экономически целесообразным, в прожектор или светильник устанавливают отражатель. Лампу, а иногда и отражатель, как правило, защищают от внешних воздействий светопропускающим элементом, который в ряде случаев дополнительно защищают от возможных механических повреждений - защитной сеткой, (рис.8). Поверхность светопропускающего элемента светильника при необходимости выполняют рифлёной или матированной, что снижает яркость свечения источника света и, соответственно слепящее воздействие от него. Кроме того, он может быть выполнен в виде цветного светофильтра для коррекции спектра излучения источника и снижения от него слепящего действия. Защитный угол светильника (рис. 8) как и его светопропускающий элемент также имеет важное значение для ограничения слепящего действия от источника света. Круглосимметричные светильники характеризуются одним значением угла. Светильники с трубчатыми люминесцентными светильниками характеризуются двумя значениями защитного угла: в поперечной и продольной плоскостях. Для обеспечения равенства указанных защитных углов в таких светильниках устанавливаются затеняющие продольные и поперечные планки, образующие затеняющую решётку. Ограничение ослеплённости, создаваемой светильниками, достигается соответствующей высотой их подвеса, наименьшее значение которой, регламентируется «Строительными нормами и правилами» (СниП), согласно которых эта высота подвеса зависит от типа светильника, значения его защитного угла и мощности применяемой лампы. Если в светильнике применяется лампа накаливания с колбой из матированного стекла, то регламентируемая наименьшая высота подвеса светильника может быть снижена на 0,5 м. Если светильник с лампой накаливания имеет защитный угол 100, то такие светильники без светопропускающего элемента в виде рассеивателя не применяются. Светильники с лампами накаливания мощностью до 60 Вт, у которых колба лампы из матированного стекла или матированный светопропускающий элемент, не имеют ограничений по высоте подвеса. Высота подвеса светильников с лампами типа ДРЛ должна быть не менее 6 м при мощности лампы 400 Вт и более и не менее 4 м при мощности лампы менее 400 Вт. Источник света, отражатель и светопропускающий элемент составляют оптическую систему светового прибора. 4.4 Нормирование, виды и системы освещения При выполнении расчёта электроосвещения придерживаются следующей последовательности: Выбирают источник света, систему и вид освещения, нормируемую освещенность Ен , коэффициент запаса Кз, тип светового прибора, размещают светильники в освещаемом помещении, рассчитывают мощность осветительной установки, проверяют фактическую освещенность в контрольных точках и составляют светотехническую ведомость. Тип источника излучения выбирают в зависимости от нормируемой освещенности и характеристики источников света, которые должны соответствовать условиям освещаемого объекта (техническим требованиям, особенностям эксплуатации, стоимостным показателям и др.). Лампы накаливания в сельском хозяйстве предпочтительны при низких и средних уровнях освещенности (не более 50 лк), в светильниках местного освещения при общем освещении люминесцентными лампами, переносных светильниках, в помещениях с частыми включениями и отключениями ламп. Высокие эксплуатационные показатели ламп накаливания особенно важны для надежной работы осветительных установок в тяжелых условиях сельскохозяйственного производства, при значительных снижениях напряжения, высокой влажности и пониженных температурах воздуха, в среде агрессивных газов. Люминесцентные лампы сохраняют номинальные параметры, при температуре окружающего воздуха 20 ... 25°С. Учитывая благоприятный спектр излучения, высокую световую отдачу и срок службы, люминесцентные лампы следует использовать в помещениях с напряженной зрительной работой, при недостатке или полном отсутствии естественного излучения, в общественных и административных зданиях, а в сельском хозяйстве также при благоприятном влиянии их излучения на продуктивность животных, птицы и урожайность растений. В производственных условиях при отсутствии повышенных требований к правильной цветопередаче, а также для наружного освещения целесообразно применять лампы высокого давления ДРЛ, ДнаТ, ДРИ, ДРВ. Учитывая, что разрядные лампы (РЛ) имеют более высокую световую отдачу и больший срок службы СНиП 11-4-79 «Естественное и искусственное освещение» и «Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений» рекомендуют использовать эти источники для общего освещения производственных помещений и только в тех случаях, когда это невозможно или нецелесообразно, допускается использовать лампы накаливания (ЛН). ЛН рекомендуется использовать для освещения вспомогательных помещений (коридоры, лестницы, санузлы и др.), а также складских помещений. Также следует учитывать, что расход электрической энергии РЛ по сравнению с ЛН меньше на 40-70%. Светильник выбирают в зависимости от характера окружающей среды, требований к светораспределению, ограничению слепящего действия, их стоимости и экономичности. К светильникам, устанавливаемым в сухие отапливаемые помещениях, не предъявляют специальных требований. Сельскохозяйственные помещения могут относиться к сухим, влажным, сырым, особо сырым, пыльным, с химически активной средой, жарким, пожароопасным. Поэтому при выборе светильников нужно учитывать степень защиты светильников от окружающей среды помещения. Светораспределение потока и форма кривой силы света (КСС) являются основными показателями качества освещения и энергетической экономичности установки. Для освещения помещений, стены и потолок которых имеют невысокие отражающие свойства, целесообразно использовать светильники прямого света (П), при высоких отражающих свойствах стен и потолков -- светильники преимущественно прямого света (Н). Для такого типа помещений используются светильники с типовыми КСС К, Г или Д. Для административных, общественных и жилых помещений используются светильники рассеянного, преимущественно отраженного или отраженного светораспределения с типовыми КСС М, Л, или Ш. Для высоких помещений с точки зрения минимальной установленной мощности источников света наиболее выгодны светильники с типом КСС К, а по мере уменьшения высоты КСС типа Г и Д, но применение светильников с такими типами КСС приводит к уменьшению расстояния между ними и к увеличению капитальных затрат. Для сельскохозяйственных помещений чаще всего выбирают светильники с типом КСС Ш, Д, М, реже Г. Для освещения территорий ферм, выгульных площадок и дорог применяют светильники с типом КСС Ш. СНиП различают две системы освещения - общее и комбинированное (местное и общее освещение). При любой системе освещения допускаются отклонения расчетной освещенности от нормированной в любой точке поверхности не более чем на +20…-10%. В сельскохозяйственных и животноводческих помещениях, где нормированная освещенность, как правило, не превышает 50 лк для ЛН и 150 лк для РЛ, рекомендуется использовать общее освещение. При выборе общего освещения предпочтение отдают локализованному, которое обеспечивает повышенную освещенность в главных точках рабочей поверхности, таких как кормовые и навозные проходы, кормушки, стеллажи, верстаки и др. На остальных участках рабочей поверхности помещения освещенность не должна быть меньше 75% от средней. Светильники местного освещения устанавливают на рабочем месте или применяют переносной светильник. Применение только местного освещения в помещениях недопустимо. В сельскохозяйственных помещениях предусматриваются следующие виды освещения: рабочее освещение двух разновидностей - технологическое и дежурное, а также аварийное и ремонтное. Технологическое освещение обеспечивает нужную продуктивность животных, птицы, а также условия видения для выполнения обслуживающим персоналом производственных операций. Технологическое освещение располагают в зоне расположения животных. Рабочее освещение обеспечивает нормированную освещенность во всех точках рабочей поверхности, соответствующее качество, которое определяется отклонениями питающего напряжения, пульсацией светового потока, направлением и спектральным составом света, равномерность освещения и др. Включается только при выполнении персоналом работ в данном помещение. Дежурное освещение предназначено для наблюдения на объекте в ночное время с минимальной освещенностью. Светильники дежурного освещения выделяются из числа светильников общего освещения. В помещениях для содержания животных они составляют 10%, а в родильных отделениях 15% от общего числа светильников в помещении. Дежурное освещение располагается, как правило, равномерно по проходам производственных помещений. К дежурному освещению может относиться наружное освещение входов в помещение. Аварийное освещение предназначено для продолжения работ или эвакуации. Наименьшая освещенность рабочих поверхностей для продолжения работ принимается в пределах 5% от рабочей освещенности, но не менее 2 лк внутри помещения и 1 лк для наружных площадок. Аварийное освещение для продолжения работ устанавливают в том случае, если отключение освещения может привести к травматизму, нарушению технологического процесса или работы жизненно важных объектов (пожарная, медицинская службы и др.). В сельскохозяйственном производстве аварийное освещение для продолжения работ необходимо проектировать на следующих объектах: инкубаторы, электрические станции и подстанции, ветеринарные пункты, зернопункты, имеющие протравливатели, сушильные установки. Для эвакуации должна обеспечиваться освещенность на полу в основных проходах и на ступеньках помещений не менее 0,5 лк и 0,2 лк на открытых площадках. Для аварийного освещения можно использовать только лампы накаливания. Люминесцентные лампы допускается использовать при питании переменным током напряжением не ниже 90% номинального. Светильники аварийного освещения должны отличаться от светильника рабочего освещения окраской или типом. Аварийное освещение допускается выполнять от постоянного источника применением переносных электрических фонарей. 4.5 Выбор нормированной освещенности Нормированная освещенность — это наименьшая допустимая освещенность в «наихудших» точках рабочей поверхности перед очередной чисткой светильников. Значение нормируемой освещенности выбирается в зависимости от характера зрительной работы, размеров объекта различия, фона и контраста объекта с фоном, вида и системы освещения, типа источника света. Нормы освещенности приведены в СНиП 11-4-79, в отраслевых нормах освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий, сооружений. При выборе нормированной освещенности необходимо иметь в виду, что в общем случае при освещенности внутри помещения до 50 лк в качестве источников света следует использовать лампы накаливания, а свыше 50 лк - люминесцентные. Нормы освещенности для люминесцентного освещения из-за его специфики превышают нормы, установленные для ламп накаливания. Выбор коэффициента запаса и дополнительной освещенности. Снижение светового потока осветительной установки из-за загрязнения светильников и источников света и их старения при расчетах учитывают коэффициентом запаса Кз. Для ламп накаливания принимают Кз=1,15-1,7, для газоразрядных Кз = 1,3-2,1. Для сельскохозяйственных производственных помещений рекомендуется принимать для ламп накаливания Кз = 1,15, для газоразрядных Кз=1,3. При расчете освещенности в любой точке помещения учитывают световые потоки только ближайших светильников. Для учета действия удаленных светильников и отраженных потоков при расчете используют коэффициент дополнительной освещенности. Обычно его принимают равным 1,1-1,2. ВЫВОД Использование оптического излучения - важнейший фактор дополнительного совершенствования и повышения эффективности производства и улучшения быта. Необходимо уделять большее внимание энергетической и экономической эффективности осветительных электроустановок, на нужды которых в нашей стране затрачивается свыше 13% вырабатываемой электроэнергии. Основными путями повышения эффективности осветительных электроустановок являются: увеличение экономичности и срока службы источников света и светильников; применение автоматических устройств для регулирования искусственной освещённости в зависимости от значения естественной; рациональное проектирование и эксплуатация осветительных сетей и осветительных установок. |