Примеры расчета производственного освещения
Практическое занятие
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Расчет естественного освещения
Основной задачей светотехнических расчетов для естественного освещения является определение необходимой площади световых проемов.
Для обеспечения нормированного значения КЕО (СНиП 23-05 - 95) площадь световых проемов (м2) определяется по формуле:
- при боковом освещении
, (2.2)
- при верхнем освещении
, (2.3)
где еп – нормированное значение КЕО, % (табл. А.1, приложение А); η0 и ηф – световая характеристика окна и фонаря (табл. А.5 и А.7, приложение А); Sn – площадь пола, м2; Кзд– коэффициент, характеризующий затемнение окна от противостоящих зданий (табл. А.4, приложение А); К3 – коэффициент запаса (табл. А.6, приложение А); τ0 – общий коэффициент светопропускания; r1 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО от отраженного света, r1 ≈ 1,5…3,0, большее значение – при боковом одностороннем освещении, меньшее – при боковом двустороннем.
Нормированные значения КЕО, е n, для зданий, располагаемых в различных районах следует определять по формуле
en = е ∙ m, (2.4)
где n – номер группы обеспеченности естественным светом по табл. А.2 и А.3, приложение А;
е – значение КЕО (табл. А.1, приложение А);
т – коэффициент светового климата (табл. А.2 и А.3, приложение А).
|
|
Общий коэффициент светопропускания определяется по формуле:
, (2.5)
где τ1 – коэффициент светопропускания материала, определяемый по табл. А.9, приложения А;
τ2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, определяемый по табл. А.9, приложения А;
τ3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, определяемый по табл. А.8, приложения А (при боковом освещении τ3=3);
τ4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, определяемый по табл. А.8, приложения А;
τ5 – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимаемый равным 0,9;
По рассчитанной необходимой площади световых проемов определяют их размеры и число.
При выбранных светопроемах действительные значения коэффициента естественной освещенности для различных точек помещения рассчитывают с использованием графоаналитического метода Данилюка по СНиП 23-05-95.
Расчет искусственного освещения
При проектировании искусственного освещения необходимо выбрать тип источника света, систему освещения, вид светильника; наметить целесообразную высоту установки светильников и размещения их в помещении; определить число светильников и мощность ламп, необходимых для создания нормируемой освещенности на рабочем месте, и в заключение проверить намеченный вариант освещения на соответствие его нормативным требованиям.
|
|
Для расчета искусственного освещения используют в основном три метода.
Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности основным является метод светового потока (коэффициента использова ния), учитывающий световой поток, отраженный от потолка и стен.
Световой поток лампы Фл (лм) при лампах накаливания или люминесцентных лампах рассчитывают по формуле:
, (2.6)
где Е n – нормируемая минимальная освещенность по СНиП 23-05-95, лк (табл. А.1, приложение А);
S – площадь освещаемого помещения, м2;
z – коэффициент неравномерности освещения, который зависит от типа ламп (табл. Б.1, приложение Б);
k – коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и снижение светоотдачи в процессе эксплуатации, зависящий от вида технологического процесса, выполняемого в помещении и типа применяемых источников света, обычно принимается равным 1,3 – 1,8 (табл. Б.2, приложение Б);
|
|
n – число ламп в светильнике;
N – число светильников в помещении, определяется по формуле:
, (2.7)
где L – расстояние между опорами светильников, м (L = 1,75h р);
M – расстояние между параллельными рядами, м (M ≥ 0,6h р);
h р – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м;
η – коэффициент использования светового потока ламп.
Коэффициент использования светового потока, давший название методу расчета, определяют по СНиП 23-05-95 (табл. Б.3 и Б.4, приложение Б) в зависимости от типа светильника, отражательной способности стен и потолка (табл. Б.6, приложение Б), размеров помещения, определяемых индексом помещения по формуле 2.8.
, (2.8)
где a , b – длина и ширина помещения в плане, м;
hп – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м, определяется по формуле:
,
где H – геометрическая высота помещения, м;
hс – свес светильника, м;
hp – высота рабочей поверхности, м (рисунок 2.3)
Рис. 2.3 Пояснение к расчету высоты подвеса светильника над рабочей поверхностью
|
|
По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 2239-79*(2003) и ГОСТ 6825-91 (табл. Б.5, приложение Б) выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют необходимую электрическую мощность. При выборе лампы допускается отклонение светового потока от расчетного в пределах от минус 10% до плюс 20 %.
Для поверочного расчета местного освещения, а также для расчета освещенности конкретной точки наклонной поверхности при общем локализованном освещении применяют точечный метод. В основу точечного метода положено уравнение:
, (2.9)
где Е – освещенность горизонтальной поверхности в расчетной точке, лк;
Iа – сила света в направлении от источника на данную точку рабочей поверхности, кд;
Α – угол между нормалью рабочей поверхности и направлением светового потока от источника;
r – расстояние от светильника до расчетной точки, м.
Для практического использования метода в формулу 2.9 вводится коэффициент запаса К и заменяется r на , откуда освещенность, лк:
, (2.10)
При необходимости расчета освещенности в точке, создаваемой несколькими светильниками, подсчитывают освещенность, создаваемую каждым из них, а затем полученные значения складывают.
Рассчитанное значение E сравнивают с нормированным (СНиП 23-05-95 табл. А.1, приложение А) или, наоборот, задавшись En, подсчитывают Ia и по этой характеристике подбирают подходящий светильник.
Потребный световой поток определяется, исходя из суммы условных освещенностей e в точке А от всех источников из выражения:
, (2.11)
где К – коэффициент запаса (табл. Б.3, приложение Б);
μ – коэффициент, учитывающий дополнительное освещение от удаленных источников и отраженного светового потока (μ = 1,1…1,2).
Величина условной освещенности e определяется по кривым относительной освещенности для конкретных типов светильников или по другим кривым – пространственным изолюксам (рис. Г.1–Г.8, приложение Г), которые выражают связь условной горизонтальной освещенности с высотой h и расстоянием d от проекции светильника на горизонтальную плоскость, в которой расположена точка А до этой точки.
Простейший способ светотехнического расчета – метод удельной мощности (пригоден для расчета общего равномерного освещения помещений, длина которых не более чем в 2,5 раза превышает ширину). Метод широко распространен, потому что удельная мощность является важным энергетическим показателем осветительной установки, используемым для оценки экономичности решений и определения осветительной нагрузки на начальных стадиях проектирования. Мощность и число ламп определяют по рекомендуемым таблицам удельной мощности. Указанный метод нельзя использовать при проектировании осветительных установок производственных помещений со сложной зрительной задачей, классов I и II, а также осветительных установок, требующих высокого качества освещения и правильной цветопередачи. Не следует рассчитывать по таблицам удельной мощности также освещение и таких, по существу, локализованных помещений, как гардеробы и санузлы.
Удельная мощность осветительной установки – частное от деления общей мощности установленных в помещении ламп на площадь помещения, кВт/м2:
, (2.12)
где Рл – мощность одной лампы, Вт; п – число ламп; S – площадь помещения, м2.
При расчете по методу удельной мощности для освещаемого помещения сначала выбирают тип светильника и расчетную высоту его подвеса; при светильниках с лампами накаливания или ДРЛ намечают наивыгоднейшее число светильников N ; в зависимости от величины нормируемой освещенности E п, площади освещенного помещения S и расчетной высоты h находят по справочникам удельную мощность Руд(табл. Б.7–Б.9, приложение Б). Затем определяют мощность одной лампы:
, (2.13)
Для люминесцентных светильников порядок расчета несколько изменяется: сначала намечают число рядов N и находят общую необходимую мощность всех ламп:
, (2.14)
а затем число светильников [4, 6, 10].
Расчетную мощность освещения Рр.о. определяют с учетом потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА):
, (2.15)
где Р ном.о – номинальная (установленная) мощность осветительной сети, определяется по формуле 2.13.
kПРА – коэффициент, учитывающий потери в ПРА.
, (2.16)
где N – число ламп; Рном.i – номинальная мощность одной лампы); kПРА – значения коэффициента, учитывающего потери в ПРА, принимаются: для ламп типов ДРЛ и ДРИ kПРА = 1,1; для ЛЛ со стартерными схемами включения kПРА = 1,2; для ЛЛ с бесстартерными схемами включения kПРА = 1,3 – 1,35.
В большинстве справочников (учебников) расчетную мощность по (2.15) определяют с введением коэффициента спроса kс. Однако для расчета групповой сети освещения здания и всех звеньев и сети аварийного освещения, а также для расчета сети наружного освещения следует принимать kс = 1 [4].
Примеры расчета производственного освещения
Пример 1: Произвести расчет общего люминесцентного освещения методом коэффициента использования светового потока в помещении размером 20х12 м. Характеристика помещения: небольшая запыленность; стены, оклеенны светлыми обоями; потолок светлый свежепобеленный. Принять, что наименьший размер объекта различения 0,45 мм, контраст объекта различения с фоном – средний, характеристика фона – средний, высота подвеса светильника над рабочей поверхностью 3 м.
Решение:
1. Определяем разряд и подразряд зрительной работы, нормы освещенности на рабочем месте.
По СНиП 23-05-95 (табл. А.1, приложение А) определяем:
Характеристика зрительной работы – высокой точности.
Разряд зрительной работы – III.
Подразряд зрительной работы – В.
Минимальная нормируемая освещенность на рабочем месте En при общем равномерном освещении – 300 лк.
2. Рассчитываем число светильников
Площадь помещения, S = A · B = 12 ∙20 = 240 м2.
Расстояние между опорами светильников, L = 1,75· hp =1,75·3 = 5,25 м.
Расстояние между параллельными рядами, M ≥ 0,6· hp ,
M ≥ 0,6 ·3 = 1,8 м
По формуле 2.7: N = 240 / (5,25 · 1,8) = 26 шт.
3. Расчетный световой поток:
Коэффициент неравномерности освещения Z = 1,1 (табл. Б.1, приложение Б);
Коэффициент запаса k = 1,8 (табл. Б.2, приложение Б);
Коэффициент использования светового потока ламп для светильника ЛСП-01 = 0,36 (табл. Б.3, приложение Б), определяется по рассчитанному по формуле 2.8 показателю помещения и коэффициенту отражения потолка и стен (табл. Б.6, приложение Б):
i = (12·20)/[3(12+20)] = 2,5
Выбран светильник с 4 лампами (n = 4) подвесной открытый сверху, с решетчатым затемнителем.
Рассчитывается световой поток от одной лампы по формуле 2.6:
Исходя из расчетного светового потока по ГОСТ 2239-79*(2003) и ГОСТ 6825-91 (табл. Б.5, приложение Б) выбирается ближайшая стандартная лампа ЛДЦ 80 (люминесцентная лампа дневного света с улучшенной цветопередачей, мощностью 80 Вт), Фл.табл ..= 3740лм (допускаемое отклонение светового потока лампы от расчетного в пределах от минус 10% до плюс 20% соблюдается).
4. Потребляемая мощность осветительной установки, Вт
Расчетная мощность осветительной системы Рр.о. по формуле 2.16:
Рр.о. = 26 · 4 · 80 · 1,2 = 9984 Вт.
Пример 2: Произвести расчет искусственного освещения рабочего места А точечным методом, в помещении 3х4х3м (высота подвеса светильника 1,4 м). На рабочем месте требуется обеспечить освещенность не менее 300 лк.
Схема расположения светильников представлена на рисунке:
Решение:
1. Выбирают тип светильника УДП, задаются числом светильников и располагают их так, чтобы коэффициент пространственной неравномерности освещения λ удовлетворял условию λ = L \ h ≤ 1,3, где L – максимальное расстояние между светильниками, м, h – высота подвеса, м.
2. Определяется расстояние d от проекции светильников на горизонтальную плоскость, расположенную на уровне т. А рабочего места.
3. По пространственным изолюксам горизонтальной освещенности (рис. Г.1, приложение Г) определяется условная освещенность e от каждого светильника.
Светильник 1: по кривой изолюксы светильника УДП (рис Г.1, приложение Г) для d = 0; h = 1,4, e = 58 лк;
Светильник 2: для d 2 =1; h =1,4, e =40 лк;
Светильник 3: для d 3 =2; h =1,4, e =17 лк;
Светильник 4: для d 4 = =2,24; h =1,4, e =15 лк;
Сумма условных освещенностей в т. А: ∑ e = 130 лк.
4. Подставляя полученные значения в формулу 2.11, рассчитывается значение потребного светового потока одного светильника:
лм
5. Согласно рассчитанному значению светового потока по ГОСТ 2239-79*(2003) и ГОСТ 6825-91 (табл. Б.5, приложение Б) выбирается ближайшая стандартная лампа Г 125-135-150 (лампа накаливания газонаполненная с аргоновым наполнителем, диапазон напряжения, в котором рекомендуется эксплуатировать лампу 125-135 В, потребляемой электрической мощность 150 Вт), Фл.табл..= 2280 лм (при выборе лампы допускаемое отклонение светового потока от расчетного в пределах от минус 10% до плюс 20 % соблюдается).
Пример 3: Произвести расчет общего искусственного освещения лампами накаливания помещения размером 4х5 м, в котором выполняются зрительные работы малой точности (минимальная нормируемая освещенность 200 лк). Расчет произвести методом удельной мощности.
Решение:
1. Площадь помещения S = 4 · 5 = 20 м2
2. Выбирается тип светильника Г-2 с лампами накаливания, задается число светильников. Светильники располагаются так, чтобы коэффициент пространственной неравномерности освещения λ удовлетворял условию λ = L \ h ≤ 1,3, где L – максимальное расстояние между светильниками, h – высота подвеса светильника.
3. Наивыгоднейшее число светильников N = 1.
4. По табл. Б.7, приложения Б определяется удельная мощность Руд.= 15,2 Вт/м2.
5. Рассчитывается мощность одной лампы по формуле 2.14:
.
Для обеспечения рассчитанной мощности лампы подбираем две лампы мощностью 150 Вт, ближайшая стандартная лампа Г 215-225-150 (лампа накаливания газонаполненная с аргоновым наполнителем; диапазон напряжения, в котором рекомендуется эксплуатировать лампу 215-225 В; потребляемая электрическая мощность 150 Вт), установив один светильник с двумя лампами.
Пример 4: Сравнить расчетную площадь световых проемов бокового двустороннего естественного освещения с фактической, в помещении сборочного цеха (зрительная работа IV разряда). Площадь оконных проемов – 30 м2, площадь пола помещения –120 м2, ширина помещения – 6 м, длина помещения – 20 м, расстояние от окна до уровня рабочей поверхности – 2 м, отношение расстояния здания между рассматриваемым и противостоящего здания над подоконником рассматриваемого окна – 0,5, коэффициент учитывающие повышение КЕО от отраженного света равен 1,5. При строительстве предусматривается использовать переплеты для окон одинарные открывающиеся стальные, двойное стекло, убирающиеся регулируемые внутренние жалюзи и шторы. Ориентация световых проемов по сторонам горизонта света – З, В. Строительство производится в республике Башкортостан.
Решение:
1. По табл. А.1, приложение А определяется нормируемое значение коэффициента естественной освещенности. Для IV разряда зрительной работы, en=1,5%, с учетом коэффициента светового климата для республики Башкортостан (табл. А.2 и А.3, приложение А), значение коэффициента естественной освещенности составит (формула 2.4):
en = е ∙ m =1,5·1=1,5%.
2. По табл. А.5 и А.7, приложение А световая характеристика окна η0 = 9,6.
3. По табл. А.6, приложение А коэффициент запаса Кз=1,3.
4. Ппо табл. А.4, приложение А коэффициент, характеризующий затемнение окна от противостоящих зданий Кзд=1,7.
5. По табл. А.8 и А.9, приложения А:
- коэффициент светопропускания материала τ1= 0,8;
- коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема τ2= 0,75;
- коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях при боковом естественном освещении τ3 = 3;
- коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах τ4 = 0,6;
- коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями τ5 = 0,9.
6. По формуле 2.5 определяется общий коэффициент светопропускания τ0:
;
7. Коэффициент, учитывающий повышение КЕО от отраженного света при боковом двустороннем освещении r1=1,5;
8. По формуле 2.2 определяется площадь световых проемов:
Сравнивая рассчитанную площадь световых проемов с фактической, делается вывод о соответствии имеющихся оконных проемов проектным расчетам.
Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 60; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!