Методы расчета общего искусственного освещения рабочих помещений

Расчет искусственного освещения в помещениях можно производить следующими методами: ватт (по таблицам удельной мощности), графическим и методом коэффициента использования светового потока.

Метод - ватт (по таблицам удельной мощности) является наиболее простым, но и менее точным из всех методов расчета освещения, поэтому применяется для ориентировочных расчетов. Этот метод дает возможность определить мощность каждой лампы (Вт) для обеспечения освещенности.

Рл = РS/N, где Рл - мощность одной лампы, Вт; Р - удельная мощность, Вт/м²; S - площадь помещения, м²; N - количество ламп в осветительной установке.

Удельная мощность зависит от величины нормативной освещенности, площади и высоты помещения, типа и размещения светильника и коэффициента запаса. Ее значения приводятся в таблицах и могут изменяться в больших пределах, например при освещенности до 200 лк - от 8 до 28 Вт/м².

Графический метод профессора А.А. Труханова дает наибольшую точность при расчете осветительных установок с направленным светом. Расчет по этому методу выдается по номограммам.

Метод светового потока (коэффициента использования) применяется при равномерном расположении светильников и при нормированной горизонтальной освещенности. С помощью этого метода рассчитывают среднюю освещенность поверхности. При этом наиболее целесообразно рассчитывать освещение для помещений со светлым потолком и стенами, особенно при рассеянном и отраженном свете. Световой поток ламп Фд (лм) для ламп накаливания или световой поток люминесцентных ламп светильника рассчитывают по формуле:

Ф_л = 100*Е*S_n*К*z/n_св*h

Е - минимальная нормированная освещенность (лк) принимаемая по СНиП 23-05-95 (приложение 1) и или отраслевым нормам; S_n - площадь освещаемого помещения, м; К - коэффициент запаса, принимаемый по СНиП 23-05-95 (1,4 - 1,7); 2-коэффициент минимальный освещенности, равный отношению Еср/Еmin. Его значения для ламп накаливания и ДРЛ - 1,15; для люминесцентных -1,1; nсв - число светильников в помещении; h - коэффициент использования светового потока (табл.2).

Таблица 2

Коэффициент использования светового потока

Светильник	"Астра" УПМ - 15	УПД	НСП - 07	ВЗТ - 200 отража-телем	ЛСП - 01	ПВЛ
Рп,%
Рс,%
i	Коэффициент использования, h
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0														л а 40
1,5
2,0
3,0
4,0
5,0						72			61

Он зависит от индекса помещения подвеса светильника Нсв и коэффициентов отражения стен (Р₀) и потолка (P_n).

Коэффициенты отражения оцениваются субъективно (табл.4).

Таблица 3

Значения коэффициентов отражения потолка и стен, %

Состояние потолка	Рп, %	Состояние стен	Рс, %
Свежепобеленный		Свежепобеленные с окнами закрытыми белым шторами
Побеленный, в сырых помещениях		Свежепобеленные с окнами без штор
Чистый бетонный		Бетонные с окнами
Светлый деревянный (окрашенный)		Оклеенные светлыми обоями
Бетонный грязный		Грязные
Деревянный неокрашенный		Кирпичные неоштукатуренные
Грязный (кузницы, слады)		С темными обоями

Индекс помещения который определяется по формуле:

где а и b - длина и ширина помещения, м; n_св - число светильников в помещении.

При одинаковом коэффициенте отражения потолка и стен, равным 0,7, коэффициент использования светового потока в зависимости от показателя помещения имеет следующие значения:

Показатель помещения...	0,5
Коэффициент использования h	0,22	0,37	0,48	0,54	0,54	0,61

 

Объекты различия согласно СН и П 23-05-95 классифицируется по размерам на шесть разрядов: от I наивысшей точности (<0,15мм) до VI - грубые работы (>5мм). Последние VII, VIII, IX разряды не учитывают размеры объекта различения, поскольку к ним относятся работы, требующие общего наблюдения за годом производственного процесса, а также работа с самосветящимися объектами.

Контраст объекта с фоном принято считать малым, если К<0,2, средним при 0,2<К<0,5 и большим при К>0,5. Рабочие поверхности являющиеся фоном, на котором объект зрительно обнаруживается и опознается, классифицируют их значению коэффициента отражения Р: если Р<0,2 - фон считается темным; если 0,2<Р<0,4 - средним; при Р>0,4 светлым.

Расчет общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности световым потоком (лм) лампы или группы люминесцентных ламп одного светильника

Ф_к = Е_н *S * z * К_з/(п*h),

где Е_н - нормируемая минимальная освещенность по СН иП 23-05-95, лк; S - площадь освещаемого помещения, м²; z - коэффициент неравномерного освещения, обычно z = 1,1... 1,2; К_З - коэффициент запаса, зависит от видового технологического процесса и типа применяемых источников света; обычно Кз = 1,3...1,8; n - число светильников в помещении; h - коэффициент использования световых потоков.

По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 2239-79 и ГОСТ 6825-91 выбирают стандартную ближайшую лампу и выделяют необходимую электрическую мощность. При выборе лампы допускается отклонение светового потока от расчетного, в пределах 10...20%.

Для проверочного расчета местного освещения, а также для расчета освещенности конкретной точки наклонной поверхности при общем локализованном освещении применяется точечный метод. В основу точечного метода положено уравнение

Е_а = I_a*cosa/r²,

где Е а - освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А, лк; I а - сила света (кд) в направлении от источника к расчетной точке А (рис. 2); определяется по кривой распределения световые потоки выбираемого светильника и источника света; a - угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка, и направлением вектора силы света в точку А; г- расстояние от светильника до точки А, м.

Учитывая, что r = Нсоsa, и выводя коэффициент запаса Кз, получим Е_А = I_aсоs³a/(НКз),

где E_а - освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке А (лк); I а - сила света в направлении от источника к расчетной точке А (кд); r - расстояние от светильника до точки А (м); Н - высота подвеса светильников (м); Кз - коэффициент запаса, (рис. 2).

Источник света

Горизонтальная поверхность

Рис. 2. Определение освещенности точечным методом.

Критерием правильности расчета служит неравенство Е_а > Ен, где еа - освещенность в расчетной точке А; Ен- нормируемая минимальная освещенность по СН и П 23 - 05 – 95/, (лк).

Приводятся примерные расчеты по определению светового потока и точечной освещенности люминесцентными лампами (приложение 3,4). Согласно нормам освещенности при искусственном освещении и коэффициента естественного освещения (СH и П 23-05-95) служит условие: зрительная работа высокой точности (размер объекта от 0,30 до 0,50 мм), разряд зрительной работы III, подразряд зрительной работы «а», контраст с фоном малый, фон средний.

Люминесцентная лампа ЛБ - 30, световой поток 2100 лм (табл.1). Фотоэлектрический люксметр (Ю - 16), угломер для определения освещенности плоскости на точке А.