Расчет освещения. Устройство и расчет искусственного освещения

• Название: Устройство и расчет искусственного освещения
• Дата: 23.05.2023
• Размер: 1.13 Mb.
• Имя файла: Расчет освещения.doc
• Тип: Учебное пособие; #1154834
• страница: 2 из 10

Рис. 1.2. Защитные углы светильников:

а) с лампой накаливания (с прозрачной колбой); б) с лампой накаливания (с колбой молочного стекла) или ДРЛ; в) с люминесцентными лампами без разделительного элемента (в поперечном сечении); г) с люминесцентными лампами при наличии разделительного элемента (в поперечном сечении); д) с люминесцентными лампами (в продольном сечении)

(сторона угла) проводится от нити накала или светящейся дуги (рис. 1.2, а). Если колба лампы не прозрачна (ДРЛ, ЛН с колбой молочного стекла), граничная линия проводится касательно к поверхности колбы (рис. 1.2, б). При определении α по общему правилу для светильников с точечными источниками разграничительной поверхностью будет конус.

Для светильников с протяженными люминесцентными лампами защитный угол определяется в двух плоскостях: в поперечной, т. е. перпендикулярной лампам, плоскости, (рис. 1.2, в и г), и, в случае наличия защитной решетки, – в продольной плоскости (рис. 1.2, д). Наличие защитного угла в поперечной плоскости препятствует ослепляющему воздействию лампы, если взгляд человека направлен перпендикулярно светильнику (ряду светильников). В многоламповых светильниках (а светильники с ЛЛ как правило имеют не менее двух ламп) при отсутствии разделительного отражающего элемента разграничительная линия проводится к краю отражателя от дальней лампы (рис. 1.2, в). При наличии разделительного отражающего элемента может оказаться, что защитный угол светильника имеет два разных значения – α₁ и α₂ на рис. 1.2, г (хотя это следует признать конструктивной недоработкой). В этом случае за защитный угол принимается меньший из них: на рис. 1.2, г α = α₂. Защитная решетка, состоящая из набора перпендикулярных лампам пластин, защищает от слепящего воздействия ламп, если взгляд человека направлен вдоль светильника (ряда светильников) – определение защитного угла в продольной плоскости показано на рис. 1.2, д. Заметим, что при определении α по общему правилу для светильников с ЛЛ разграничительными поверхностями будут плоскости.

Изложенные выше правила определения защитных углов относятся к открытым светильникам, у которых лампу можно увидеть в принципе (даже если для этого требуется посмотреть вверх). Для закрытых светильников, у которых лампы полностью закрыты снизу колпаком из светорассеивающего материала, защитный угол α условно принимается равным 90 º.

С точки зрения защиты глаз от слепящего воздействия ламп с уменьшением высоты подвеса следует использовать светильники с большей величиной защитного угла α – чем ниже расположены светильники, тем более вероятно их нахождение в поле зрения людей. Поэтому местные светильники (в том числе настольные) имеют как правило большой защитный угол. При выборе светильников общего освещения с точки зрения величины защитного угла следует учитывать и габариты помещения: чем больше расстояние до самых дальних светильников, тем под меньшим углом к горизонтали они находятся по отношению к глазу и тем больше вероятность их попадания в поле зрения.

С другой стороны, имеется существенная корреляция между величиной защитного угла светильников и характером КСС. В целом с увеличением α имеет место трансформация КСС от типа Д к типу К, т. е. ухудшение равномерности освещения горизонтальной рабочей поверхности (хотя на КСС существенно влияют еще и форма отражателя, а также коэффициент отражения его внутреннего покрытия). С этой точки зрения уменьшение высоты подвеса требует, наоборот, использовать светильники общего освещения с меньшим защитным углом. Налицо коллизия, требующая разрешения в каждом конкретном случае.

Важной характеристикой светильника является его коэффициент полезного действия (не путать с используемым далее в расчетах коэффициентом полезного действия всей осветительной установки). Осветительная арматура поглощает часть светового потока, излучаемого источником. Отношение фактического светового потока светильника к световому потоку помещенной в нем лампы (ламп) называется коэффициентом полезного действия светильника. В этом отношении более эффективны одноламповые светильники – лампы не светят друг на друга. Для повышения к. п. д. в многоламповых светильниках целесообразно устанавливать между лампами разделительные отражающие элементы (рис. 1.2, г), уменьшать защитный угол, а также использовать светлые отражающие и рассеивающие (полупрозрачные) поверхности. Для повышения к. п. д. в последнее время в конструкциях светильников стали применять зеркально отражающие поверхности. Однако это существенно увеличивает блескость источника света и его ослепляющее воздействие – даже при наличии защитных углов в поле зрения человека оказывается зеркальное отражение лампы, яркость которого практически равна яркости самой лампы.
1.6. Нормирование искусственного освещения
Основным (количественным) нормируемым показателем для искусственного освещения является минимальная освещенность рабочей поверхности. Согласно СНиП 23-05-95 [8] величина нормы освещенности Е_н прежде всего зависит от разряда зрительной работы. Установлено восемь разрядов зрительной работы (см. табл. П. 2). Зрительную работу относят к тому или иному разряду по ее точности, т. е. по величине наименьшего размера объекта различения (в мм) или эквивалентного размера объекта различения (с учетом расстояния до него). Для зрительной работы наивысшей точности (разряд I) размер объекта различения – менее 0,15 мм, для грубой работы (разряд VI) – свыше 5 мм (к разрядам VII и VIII относятся работы со светящимися объектами и общие наблюдения соответственно). Естественно, минимально необходимая освещенность Е_н с переходом к более точным работам (от низших разрядов к разряду I) возрастает. Кроме того, величина Е_н зависит от контраста объекта с фоном (малый, средний или большой) и характеристики фона (темный, средний или светлый). По сочетанию контраста объекта с фоном и характеристики фона работы для большинства разрядов делятся на подразряды – от «а» до «г» (по мере увеличения контраста и повышения коэффициента отражения фона; норма освещенности, соответственно, снижается). Наконец, величина Е_н зависит от системы освещения: при комбинированном освещении требуется большая освещенность, чем при общем.

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей объектов, требующих обслуживания в аварийном режиме, должна составлять не менее 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения при системе общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий.

Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность в помещениях на полу основных проходов и на ступенях не менее 0,5 лк, а на открытых территориях – не менее 0,2 лк.

Кроме освещенности нормируются и качественные характеристики искусственного освещения. Наиболее значимыми из них (внесены в основную таблицу нормативов СНиП 23-05-95) являются показатель ослепленности P и коэффициент пульсации освещенности К_п.

Значения показателя P не должны превышать: от 10÷20, для I-го разряда зрительной работы, до 40 – для разрядов, начиная с IV-го.

Величина К_п не должна превышать 10 % для зрительных работ I и II разрядов, 15 % – для разряда III и 20 % – в остальных случаях.

С целью равномерного освещения рабочих поверхностей ограничивается отношение максимальной освещенности к минимальной Е_макс/Е_мин (в разных местах рабочей поверхности). Оно не должно превышать:

– для работ I÷III разрядов – 1,3 при использовании люминесцентных (протяженных) ламп и 1,5 для других (точечных) источников света;

– для работ IV разряда и ниже – 1,5 и 2,0 соответственно.

С той же целью – равномерного освещения рабочих поверхностей – в рамках системы комбинированного освещения светильники общего освещения должны создавать не менее 10 % суммарной освещенности, а применение на производстве только местного освещения не допускается.

В связи с широким использованием на производстве и в быту персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ) следует отдельно остановиться на требованиях к искусственному освещению оборудованных ими рабочих мест (СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03 [9]).

В помещениях с ПЭВМ рекомендуется в общем случае система общего равномерного освещения (в случае преимущественной работы с документами следует применять комбинированное освещение). Особенностью является то, что нормируется не только минимальная, но и максимальная освещенность: на клавиатуре и поверхности стола в зоне размещения документа она должна быть в пределах 300÷500 лк (при слишком большой горизонтальной освещенности экран может казаться тусклым). А освещенность поверхности экрана не должна превышать 300 лк. Яркость светящихся поверхностей (светильники, окна, потолок) не должна превышать 200 кд/м², а яркость бликов на экране – 40 кд/м². Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ПЭВМ: соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования – 10:1. Следует ограничивать отраженную блескость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.). Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения должен быть не более 20 (для административно-общественных, а также дошкольных и учебных помещений нормируется рассчитываемый при проектировании показатель дискомфорта [8], предельные значения которого – не более 40 и 15 соответственно [9]). Для ограничения прямой и отраженной блескости в качестве источников света следует применять люминесцентные лампы и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), – а защитный угол светильников должен быть не менее 40 °. При устройстве отраженного общего освещения допускается применение точечных источников – металлогалогенных ламп. В местных светильниках допускается применение ламп накаливания, в том числе – галогенных.

Особенно жесткие ограничения работа с ПЭВМ накладывает на пульсацию освещенности: величина К_п не должна превышать 5 % (поэтому требуется использовать люминесцентные лампы типа ЛБ и ЛТБ (теплого белого света), а не ЛД или, тем более, ЛДЦ). Основным методом снижения пульсации является использование электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА), преобразующих частоту (реже – форму) питающего напряжения. При отсутствии светильников с ЭПРА необходимо применять трехфазное подключение ламп многоламповых светильников или рядом расположенных светильников общего освещения.

2. РАСЧЕТ ОСВЕЩЕНИЯ
2.1. Методика расчета
Для поверочного расчета местного освещения, а также для расчета освещенности в точке наклонной поверхности при общем локализованном освещении применяют точечный метод. В его основу положено уравнение Е_А = (J_λcosβ)/(r²k_з), где Е_А – освещенность в расчетной точке А, лк;J_λ – сила света в направлении от источника к расчетной точке А (определяемая по КСС выбираемого светильника), кд; β – угол между нормалью к рабочей поверхности и направлением вектора силы света в точку А; r – расстояние от светильника до точки А; k_з – коэффициент запаса. Для горизонтальных рабочих поверхностей, учитывая что r = H_р/cosβ (H_р – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м), получим Е_А = (J_λcos³β)/(H_р²k_з). При необходимости расчета освещенности, создаваемой несколькими светильниками, подсчитывают освещенность от каждого из них, а затем полученные значения складывают. Задача считается решенной при Е_А ≥ Е_н. Для расчета общего освещения (для огромного числа точек при большом числе светильников) метод вряд ли применим без создания соответствующих сложных программ для быстродействующих ЭВМ.

Наиболее проста расчетная формула метода удельной мощности (для системы общего освещения). Определяется электрическая мощность одной лампы Р_л, Вт: Р_л = (pS)/n, где p – удельная мощность, Вт/м²; S – площадь помещения, м²; n – число ламп в осветительной установке. Однако этот метод наименее точен и применяется для ориентировочных расчетов. К тому же его простота кажущаяся: требуется огромное число громоздких таблиц значений удельной мощности для разных типов ламп и светильников, рабочей высоты подвеса H_р, площади помещения S и др.

Основным методом расчета общего равномерного искусственного освещения является метод светового потока (другое название – метод коэффициента использования). Исходными данными для расчета являются габариты помещения (цеха): A×B×H (A – длина, B – ширина, H – высота). Кроме того, должны учитываться дополнительные условия: установленное оборудование, выделение пыли, водяных паров, пожароопасность, наличие химически активных сред и др. (при отсутствии в условии можно задать их самостоятельно).

В зависимости от высоты помещения предварительно выбирается тип ламп. Люминесцентные лампы (ЛЛ) следует применять при установке светильников на высоте менее 4 м. При этом лампы ЛД и ЛДЦ используются при повышенных требованиях к цветопередаче. Для большинства производственных помещений такие требования отсутствуют. Поэтому следует использовать лампы ЛБ, обладающие значительно большей световой отдачей. Для помещений с наличием вращающихся частей оборудования (к ним относятся все металлообрабатывающие производства) во избежание стробоскопического эффекта следует применять исключительно лампы ЛБ. При высоте установки светильников 4÷6 м могут применять как ЛЛ, так и дуговые ртутные люминесцентные лампы ДРЛ (допускается применение ламп ДРИ). При высоте более 6 м предпочтение должно отдаваться газоразрядным лампам высокого давления – ДРЛ и ДРИ (при меньших высотах подвеса – менее ярким лампам ДРЛ, при больших высотах – лампам ДРИ с большей световой отдачей).

Марка светильника выбирается в зависимости от условий среды в производственных помещениях и зонах (табл. П.1). В цехах металлообработки условия среды в большинстве случаев можно считать нормальными. Однако при наличии большого количества шлифовальных станков из-за больших скоростей шлифования и использования эмульсии помещение цеха может оказаться сырым, при большом объеме черновых операций или при обработке чугуна – пыльным, а при большом количестве зубообрабатывающих или протяжных станков (когда используется СОЖ на масляной основе) – пожароопасным. Гальванические цехи относятся к сырым, литейные цехи – к пыльным и жарким помещениям. В некоторых случаях следует применять закрытые светильники. Кроме того, при выборе марки светильника (с точки зрения величины защитного угла) учитывается высота подвеса и форма помещения в плане. Марка светильника определяет количество ламп в нем.

Принимается схема расположения светильников и рабочая высота их подвеса H_р. Светильники с ЛЛ обычно располагают рядами – непрерывными или прерывистыми, чаще вдоль длинной стороны помещения. При этом выбор схемы размещения может быть связан с наличием или отсутствием у светильника защитного угла в продольной плоскости (см. пример 1, решения 1 и 2). Точечные источники (с лампами ДРЛ и ДРИ) располагают по углам квадрата (прямоугольника), реже – в шахматном порядке. Выбирается рабочая высота подвеса H_р (которая в любом случае меньше высоты помещения). Как для административных помещений, так и для большинства цехов рабочей поверхностью является горизонтальная плоскость на высоте 0,8 м от пола (Г-0,8). Поэтому в случае монтажа светильников на максимальной высоте (на потолке), учитывая габариты самого светильника, H_р = H – 1 (м). Светильники с лампами ДРЛ и ДРИ, можно дополнительно опускать (например, на тросовых растяжках), увеличивая тем самым эффективность осветительной установки. С точки зрения удобства обслуживания и безопасности высоту подвеса нежелательно увеличивать свыше 4÷5 м. Однако при выборе H_р следует учитывать и технологические аспекты – наличие в цехе мостовых кранов, кран-балок и др.

Световой поток одной лампы рассчитывается по формуле:
F_расч = 100 %, (2.1)
где E_н – норма освещенности, создаваемой светильниками общего освещения;

S = AB – площадь помещения;

k_з – коэффициент запаса;

z – коэффициент, учитывающий неравномерность освещения;

N – количество светильников;

n – количество ламп в светильнике;

η – коэффициент использования осветительной установки, %.

Норма освещенности E_н в общем случае определяется из СНиП 23-05-95 [8] (табл. П.2). Однако в большинстве случаев удобнее пользоваться специальными рекомендациями для конкретных производственных помещений и работ (табл. П.3).

Из той же табл. П.3 или, в случае отсутствия информации в последней, из табл. П.4 выбирается величина коэффициента запаса k_з, учитывающего снижение освещенности вследствие загрязнения светильников.

Коэффициент z принимается равным: 1,1 – для ЛЛ, 1,15 – для точечных источников (с лампами ДРЛ и ДРИ).

Для определения коэффициента использования η необходимо определить коэффициенты отражения поверхностей помещения – потолка ρ_п, стен ρ_с и рабочей поверхности (пола) ρ_р. Их ориентировочные величины для различных помещений представлены в табл. П.5. Можно руководствоваться следующей приблизительной оценкой (последовательно указаны ρ_п, ρ_с и ρ_р): сборочные цехи, а также обрабатывающие цехи в точном машиностроении и приборостроении – 70, 50 и 10 %; металлообрабатывающие цехи в общем машиностроении – 50, 30 и 10 %; цехи металлообработки при наличии большого объема черновых операций или чугунных деталей, а также литейные, кузнечные, сварочные и малярные цехи – 30, 10 и 10 %; помещения управления, конструкторских и технологических бюро (оснащенные персональными ЭВМ) – 70, 50 и 30 % [9].

Кроме того, для определения η рассчитывается индекс (показатель) формы помещения:
i = = (2.2)
Зная марку светильника, коэффициенты отражения ρ_п, ρ_с и ρ_р, а также величину индекса i, по табл. П.6 (для ЛЛ) или П.7 (для дуговых ламп) находят величину коэффициента использования осветительной установки η (возможно, с помощью интерполяции).

Предварительное количество светильников в помещении определяется следующим образом.

Для светильников с ЛЛ сначала исходят из непрерывного расположения светильников в ряду. При этом количество светильников в одном ряду (соответственно при расположении рядов вдоль длинной и короткой сторон помещения):
N_св = – (2÷4), N_св = – (2÷4), (2.3)
где l_м – монтажная длина светильника, м.

Светильники с ЛЛ имеют разную длину в зависимости от мощности ламп и марки светильника. За редким исключением длины светильников входят в следующие диапазоны: с лампами мощностью 18 и 20 Вт – от 615 до 650 мм, мощностью 30 Вт – от 920 до 950 мм, мощностью 36 и 40 Вт – от 1225 до 1270 мм, мощностью 58, 65 и 80 Вт – от 1525 до 1570 мм. Учитывая необходимость наличия небольших монтажных зазоров между светильниками даже при номинально непрерывном расположении в ряду, можно принять следующие значения монтажной длины l_м: для светильников с лампами мощностью 18 и 20 Вт – 0,7 м; мощностью 30 Вт – 1,0 м; мощностью 36 и 40 Вт – 1,3 м; мощностью 58, 65 и 80 Вт – 1,6 м. Вычитание от двух до четырех светильников в формулах (2.3) осуществляется для того, чтобы не устанавливать крайние в рядах светильники вплотную к стенам и не освещать тем самым стены вместо рабочей поверхности. Количество «отбрасываемых» светильников зависит от рабочей высоты подвеса: чем больше H_р, тем больше светильников вычитается. Разумеется, необходимо округлить полученное число N_св до ближайшего целого.

При определении количества рядов исходят из того, что расстояние между соседними рядами не может превышать величины L_max = 1,5H_р (в противном случае не обеспечивается достаточная равномерность освещения рабочей поверхности). В то же время из экономических соображений нежелательно чрезмерно уменьшать расстояние между рядами L. Поэтому иногда указывают оптимальный диапазон величины L: (1,4÷1,5)H_р. В связи с этим необходимо уточнить: раздвигать ряды дальше, чем на 1,5H_р, нельзя, а располагать ближе 1,4H_р – можно. Другим обязательным условием при определении количества рядов является соотношение расстояний от крайних рядов до стен L₁ и расстояния между соседними рядами L: L₁ = (0,3÷0,5)L. Это условие должно быть обеспечено в окончательном варианте расположения светильников. В противном случае либо, при L₁ > 0,5L, будет недостаточно освещена рабочая поверхность у стены, либо, при L₁ < 0,3L, будет «успешно» освещаться стена вместо рабочей поверхности.

Определить минимальное число рядов N_рmin можно так (уточним, что количество промежутков между рядами на один меньше, чем количество рядов). Если принять, что L₁ = 0,5L, то суммарная длина двух расстояний от крайних рядов до стен будет равна одному расстоянию между соседними рядами. Тогда, разделив ширину (или длину – в зависимости от ориентации рядов) помещения на максимальное расстояние между рядами L_max = 1,5H_р, можно определить минимальное количество рядов:
N_рmin = , N_рmin = (2.4)
Первая из формул (2.4) относится к расположению рядов вдоль длинной стороны помещения, вторая – вдоль короткой стороны. Разумеется, полученное по одной из формул (2.4) число рядов следует округлить до целого N_р, причем только в большую сторону – иначе расстояние между рядами окажется больше L_max, что недопустимо.

Изменившиеся (уменьшившиеся) в результате округления N_р расстояния L и L₁ следует уточнить (сначала при условии L₁ = 0,5L): L = 2L₁ = B/N_р или L = 2L₁ = A/N_р. После этого L и L₁ корректируются до более удобных («округлых») величин с проверкой соотношения L₁ = (0,3÷0,5)L, учитывая равенство (N_р – 1)L + 2L₁ = В(A).

После этого, умножая число рядов N_р на количество светильников в ряду N_св, получим общее количество светильников N = N_р∙N_св.

Для точечных источников (светильников с ГЛВД) используют размещение по углам квадрата или прямоугольника (в бытовой речи именуемое «квадратно-гнездовым»), или в шахматном порядке. В справочной литературе и в этом случае пользуются термином «ряд», понимая под рядом совокупность последовательно расположенных вдоль длинной стороны помещения светильников с расстоянием L_А между ними. Расстояние же между рядами в этом случае может быть обозначено как L_В. При размещении по углам квадрата (L_А = L_В) или прямоугольника (L_А ≠ L_В) светильники в соседних рядах расположены друг напротив друга (на расстоянии L_В). При шахматном расположении имеется смещение светильников в соседних рядах на половину расстояния L_А. При шахматном расположении уменьшается величина коэффициента пульсации освещенности (при трехфазном подключении).

Для общего освещения в составе комбинированного условиями обеспечения равномерности освещения будем считать: L_А ≤ L_max = 1,4H_р, L_В ≤ L_max = 1,4H_р. В случаях, допускающих применение только общего освещения (табл. П.2 и П.3), необходимо дополнительно уменьшать L_А и L_В для достижения нормативной величины коэффициента пульсации освещенности К_п. При этом обязательно подключение светильников на разные фазы трехфазной сети, а величина L_max равна: 0,9H_р – при условии К_п ≤ 20 %; 0,75H_р – К_п ≤ 15 %; 0,6H_р – К_п ≤ 10 % (данные приведены для L_А = L_В, при L_А ≠ L_В более сложные зависимости можно найти в [10]). Расстояния от крайних светильников в ряду (от крайних рядов) до стен и в этом случае должны находиться в пределах L_1А = (0,3÷0,5)L_А, L_1В = (0,3÷0,5)L_В.

Расчет количества светильников вдоль длинной стороны помещения (в ряду) N_A и вдоль короткой стороны (рядов) N_B производится подобно расчету количества рядов светильников с ЛЛ. Сначала по формулам, аналогичным (2.4), рассчитываются минимальные количества N_Amin и N_Bmin:
N_Аmin = , N_Вmin = (2.5)
Числа округляются до целого (только в большую сторону), после чего определяется общее число светильников N = N_A∙N_B. Уточняются уменьшившиеся в результате округления N_А и N_В расстояния L_А, L_В, L_1А и L_1В (при условии L₁ = 0,5L): L_А = 2L_1А = A/N_А и L_В = 2L_1В = В/N_В. Затем все расстояния корректируются до удобных величин с проверкой соотношений L_1А(В) = (0,3÷0,5)L_А(В), учитывая условия (N_А(В) – 1)L_А(В) + 2L_1А(В) = A(B).

После предварительного определения количества светильников N рассчитывается световой поток одной лампы по формуле (2.1) (как для ЛЛ, так и для дуговых ламп). По табл. П.8 (для ЛЛ) или П.9 (для ГЛВД) подбирают ближайшую стандартную лампу (следует напомнить, что выбирать люминесцентные лампы ЛД и, особенно, ЛДЦ из-за меньшей, по сравнению с ЛБ, световой отдачи и гораздо большего коэффициента пульсации освещенности крайне нежелательно). Проверяется отклонение стандартного светового потока выбранной лампы F_ст от расчетного F_расч:
ΔF = 100(F_ст – F_расч)/F_расч, % (2.6)
Если величина отклонения ΔF находится в пределах от – 10 до + 20 %, результат расчета можно считать удовлетворительным. Если световой поток выбранной лампы недостаточен (ΔF < – 10 %), увеличивают число светильников (для ЛЛ – количество рядов; для дуговых ламп – или число рядов, или число светильников в ряду, или и то и другое, обеспечив минимальное различие расстояний L_А и L_В) до получения необходимого результата. Если световой поток выбранной лампы чрезмерно велик (ΔF > + 20 %), поступают следующим образом. Для светильников с ЛЛ уменьшают число светильников, сделав их расположение в каждом ряду прерывистым (увеличив монтажные зазоры) или (и) берут светильники с лампами меньшей мощности (в этом случае расположение светильников в ряду также может стать прерывистым). При использовании ГЛВД уменьшать число светильников, увеличивая расстояния между ними, нельзя. Поэтому следует повторить заключительную часть расчета для ламп меньшей мощности, увеличив количество светильников и уменьшив расстояния между ними, – до получения необходимого результата.

В случае проведения корректировки количества светильников (рядов) следует заново пересчитать расстояния между ними.

Завершается расчет определением потребляемой осветительной установкой мощности:
P =P_лnN, (2.7)
где P_л – мощность, потребляемая одной лампой, Вт.
2.2. Примеры расчета
Пример 1. Рассчитать общее равномерное искусственное освещение для механического цеха (лезвийной обработки), расположенного в здании с габаритами 50256 м.

Решение 1. Учитывая небольшую высоту цеха, принимаем решение использовать светильники с люминесцентными лампами, расположив их непрерывными рядами вдоль длинной стороны здания. При этом из-за достаточно большой длины помещения (50 м) используем светильники ОДР с защитным углом 15 º не только в поперечном, но и в продольном сечении.

Для расчета воспользуемся методом светового потока. Определим параметры, входящие в формулу (2.1).

Норма освещенности, создаваемой светильниками общего освещения при комбинированной системе для механических цехов E_н = 200 лк (табл. П.3). Площадь цеха S = АВ = 50∙25 = 1250 (м²). Коэффициент запаса для металлообрабатывающих цехов k_з = 1,5 (табл. П.3). z = 1,1 – коэффициент для люминесцентных ламп. n = 2 – количество ламп в светильнике ОДР (табл. П.1).

Для определения коэффициента использования η рассчитаем индекс формы помещения по формуле (2.2): i = (A∙B)/(H_р(A + B)) = 50∙25/(5(50 + 25)) = 3,33. Здесь H_р = H – 1 = 6 – 1 = 5 (м) – рабочая высота подвеса светильников (светильники с ЛЛ закрепляют на потолке помещения).

Считаем, что коэффициенты отражения потолка ρ_п (чистый бетонный потолок), стен ρ_с (бетонные стены) и рабочей поверхности (пола) ρ_р равны соответственно 50, 30 и 10 % (табл. П.5).

По табл. П.6 определяем интерполяцией коэффициент использования. Для светильника ОДР при i = 3,0 η = 57,5 %, при i = 3,5 η = 59 %; тогда при i = 3,33 η = 57,5 +((59 – 57,5)/(3,5 – 3,0))(3,33 – 3,0) = 58,49 (%).

Для определения количества светильников N вычислим по формуле (2.3) количество светильников в ряду, ориентируясь на лампы мощностью 80 Вт (l_м = 1,6 м) и учитывая относительно небольшую высоту цеха: N_св = (A/l_м) – 2 = (50/1,6) – 2 = 29,25. Округляя до целого, получим N_св = 29.

Для предварительного определения числа рядов N_р примем, что расстояние от крайних рядов до стен L₁ максимально и равно половине расстояния между соседними рядами L: L₁ = 0,5L. Тогда при наибольшем допустимом расстоянии между рядами (2.4): N_рmin = B/L_max = B/(1,5H_р) = 25/(1,5∙5) = 3,3. Округляя (только в большую сторону), получим N_р = 4.

Тогда общее число светильников N = N_св∙N_р = 29∙4 = 116.

При округлении числа рядов до большего целого изменяются (уменьшаются) величины L и L₁. Определим их, по-прежнему считая, что L₁ = 0,5L: L = B/N_р = 25/4 = 6,25 (м); L₁ = 0,5∙6,25 = 3,125 (м). Назначаем более удобную величину расстояния между соседними рядами: L = 6,5 м. Тогда, из условия (N_р – 1)L + 2L₁ = В, расстояния от крайних рядов до стен L₁ = (B – (N_р – 1)L)/2 = (25 – (4 – 1)∙6,5)/2 = 2,75 (м). Удостоверяемся, что отношение L₁/L = 2,75/6,5 = 0,415 попадает в допустимый диапазон (0,3÷0,5).

Подставляя числовые значения всех параметров в формулу для F_расч, получим: F_расч = 100(200∙1250∙1,5∙1,1)/(116∙2∙58,49) = 3040 (лм).

При выборе лампы из таблицы П.8 учитываем, что для металлообрабатывающих цехов во избежание стробоскопического эффекта следует использовать лампы ЛБ. Ближайшая стандартная лампа ЛБ40 со световым потоком F_ст 3120 лм вполне подходит, так как отклонении ее светового потока от расчетного (2.6) не выходит за допустимые пределы (от – 10 % до + 20 %): ΔF = 100(F_ст – F_расч)/F_расч = 100(3120 – 3040)/3040 = 2,6 %. При этом, так как светильники с лампами мощностью 40 Вт имеют меньшую монтажную длину l_м = 1,3 м, расположение светильников в ряду будет прерывистым. Монтажный зазор увеличится на 30 см. Решение использовать 40-ваттные лампы вместо 80-ваттных имеет свои преимущества. В частности, у 40-ваттных ламп выше световая отдача, что обеспечит экономию электроэнергии на освещение.

Однако при использовании ламп мощностью 40 Вт почти вдвое большим будет количество светильников и самих ламп. Это резко увеличит как разовые затраты на создание осветительной установки, так и затраты на ее эксплуатацию. Поэтому принимаем решение использовать лампы мощностью 80 Вт, сократив количество светильников в ряду (сделав их расположение опять-таки прерывистым). Для получения F_расч, максимально приближенного к световому потоку стандартной лампы ЛБ80 (F_ст = 5220 лм – табл. П.8) новое число N_св определяем из пропорции: N_св(нов) = (N_{св(стар)}∙F_расч)/F_ст = (29∙3040)/5220 = 16,9. Принимаем N_св = 17. Тогда N = N_св∙N_р = 17∙4 = 68. При этом расстояние между светильниками увеличится примерно до Δ = l_м((N_{св(стар)} – N_св)/(N_св – 1)) = 1,6((29 – 17)/(17 – 1)) = 1,2 (м), что меньше, чем l_м, – равномерность освещения обеспечивается.

На рис. 2.1 представлена схема расположения светильников.