Расчет освещения

Оглавление

Два метода расчета количества светильников

Существует 2 способа определить количество светильников для нормального освещения комнаты:

  1. По электрической мощности.
  2. По световой мощности.

Первый вариант считается простым, но не таким точным. Во втором случае прибегают к аналогичному алгоритму расчета, но в формуле используют люмены.

Метод расчета по электрической мощности

Сколько ватт на квадратный метр? Нормой считается 20 Вт*м. кв. Для расчета освещенности используют следующую формулу: S*N/W, где S — площадь помещения, N — норма освещения, W — электрическая мощность лампы.

Пример

Имеется детская комната, площадью 17 кв. м. Этот тип помещений оборудуют светодиодными лампами, мощностью 60 Вт. Какое число осветительных приборов понадобится для создания комфортных условий проживания ребенка?

Расчет светильников:

17*20 = 340 Вт

340/60 = 5,6 ламп.

Электрики рекомендуют проводить округление в высшую сторону. Поэтому необходимо купить 6 светодиодных ламп.

Метод расчета по световой мощности

Расчет в люменах — более точный вариант при подборе осветительных приборов. Последовательность действий аналогична алгоритму расчета по электрической мощности. Единственное, в чем заключается разница — используют не Вт, а Люмены.

К примеру, для коридора в 10 кв. м. потребуется 500 Люменов (10 кв. м.*50 Люксов). Если вы планируете использовать приборы со световой мощностью 300 Люменов, то вам понадобится купить 2 светильника (500/300=1,7).

Как выбрать светодиодные светильники для помещения?

Светодиодное освещение помещений должно ориентироваться на следующие показатели:

  1. Рассеивание света.
  2. Цветовая температура.
  3. Величина светового потока.

К примеру, при выборе матового света достигается мягкое рассеянное освещение (подходит для кабинета и небольших площадей), а прозрачное распределение света более актуально для больших помещений. Теплый свет больше подойдет лаундж-зоне, нейтральный белый — для подсветки рабочих поверхностей, а холодный — освещения складов.

Виды точечных светильников

Существует множество вариантов точечного освещения. Точечные светильники могут быть накладными (прикрепляться к стенам или потолку) и встраиваемыми. В зависимости от типа регулировки бывают поворотные и неповоротные приборы, даунлайты, стопы, карданные светодиоды и выдвижные приборы.

Как рассчитать освещение светодиодной лентой?

Светодиодная лента предназначена для декорирования помещения. Методика расчета основывается на интенсивности светового потока на 1 пог. м. ленты. Конечно же, можно выбрать мощные светодиоды. Но они более подходят для уличного освещения — фасадов, неоновых вывесок и щитов. Для домашнего оформления помещений вполне достаточно 6,5-24 Вт лампы.

Сравнительная характеристика лампы накаливания и светодиодной

Разница «в возрасте» этих типов ламп составляет почти сотню лет. Тем не менее, «старушка» с вольфрамовой нитью в колбе до сих пор остается самой востребованной на рынке.

Светодиодные лампы Navigator Filament

Давайте проведем небольшой сравнительный анализ основных технических характеристик двух типов ламп – накаливания и светодиодной. Ведь не только мощностью отличаются равные по световому потоку изделия.

Светоотдача

Светоотдача лампы определяется как отношение светового потока к мощности. Измеряется этот параметр в Лм/Вт. Светоотдача лампы накаливания колеблется в пределах 8-10 Лм/Вт. Ее светодиодный сородич имеет диапазон 90-110 Лм/Вт. Следовательно, эффективность последнего явно выше.

Цветовая температура

При проектировании освещения дома или офиса специалисты рекомендуют руководствоваться следующей таблицей:

Площадь помещения, кв. м

Требуемая мощность лампы, Вт

Накаливания

Светодиодная

Менее 6 150 18
10 250 28
12 300 33
20 500 56
30 700 80

Теплоотдача

Не менее важной характеристикой, подлежащей сравнению, является теплоотдача от изделия. Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов. Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов

Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов.

Правда, в основном этот параметр держится в пределах 170 градусов.

Разогретая стеклянная колба является потенциальным источником пожара, поэтому при монтаже осветительной сети в деревянном доме использовать традиционную лампочку не рекомендуют.

В этом плане светодиодная ламп находится в более выигрышном положении: она может нагреться не выше 50 градусов. Следовательно, никаких ограничений в ее применении не существует.

В этой статье речь идет об общих случаях. Для помещений категории повышенной взрыво-пожароопасности выпускаются соответствующая продукция, имеющая высокую степень защищенности.

Срок службы

Светодиодные лампы характеризуются отменной живучестью. Производители утверждают, что прослужить их изделие может более 50 тысяч часов. Лампы накаливания живут намного меньше – всего 1000 часов. Поэтому гораздо выгоднее один раз купить дорогую лампочку, которая прослужит несколько лет, чем каждые 3 месяца менять дешевую.

Типы светодиодных ламп

Однако долговечность светодиода не отражает одного прискорбного факта: со временем интенсивность его свечения снижается. Примерно через 4000 часов работы свет от него заметно потускнеет.

Деградация светодиода тем выше, чем ниже его качество. Много нареканий в этом плане возникает у потребителей к китайской продукции.

КПД

Коэффициент полезного действия ламп освещения говорит о том, какой процент потребленной электроэнергии превращается в свет, а какой – в тепловую энергию. КПД светодиодов составляют примерно 90%, лампа накаливания может похвастаться лишь семью-девятью процентами.

Thomson Filament — светодиодные лампы нового поколения

Цена

В интернете бурно спорят противники и сторонники светодиодов. Предмет их спора – стоимость. Ведь стоят светодиодные лампы более чем в 10 раз выше обычных. В пользу первых говорит малая мощность, а, следовательно, низкое энергопотребление.

Для наглядности сведем показатели экономичности ламп разного типа в таблицу:

Наименование показателя Лампа накаливания Люминесцентная  Светодиодная 
Мощность, Вт 60 12 5
Стоимость изделия, руб. 30 150 300
Энергопотребление за год, кВт*ч 175 35 14
Стоимость потребленной энергии*, руб./год 526 105 44

Таблица составлена на основе следующих исходных данных: в среднем лампочка горит около 8 часов в сутки или 8 х 365 = 2920 часов; стоимость 1 кВт*ч принята за 3 рубля.

Из таблицы видно, что даже без учета долговечности ламп светодиодная по сравнению с лампой накаливания занимает явно выигрышное положение.

Прочие характеристики

  • силе тока;
  • механической прочности;
  • цветовой температуре и некоторым другим показателям.

Давайте сравним две лампы:

  • светодиодную мощностью 9 Вт;
  • накаливания на 60 Вт.

Результаты сравнения сведем в таблицу:

Наименование параметра Светодиодная, 9 Вт Накаливания, 60 Вт
Сила тока, А 0,072 0,27
Эффективность светоотдачи, Лм/Вт 53,4 10,3
Световой поток, Лм 454,2 612
Цветовая температура, К 5500-7000 2800
Рабочая температура, С 70 180
Чувствительность к низким температурам отсутствует Присутствует у некоторых ламп
Чувствительность к влажности отсутствует Присутствует у некоторых
Механическая прочность Высокая – можно трясти Низкая – при сотрясении может оборваться нить или лопнуть стекло
Тепловое излучение, БТЕ/ч 3,4 85

Все вышеприведенные таблицы позволяют составить общее представление о преимуществах и недостатках светодиодов и лампочек накаливания.

Небольшой нюанс, о котором следует помнить

При оценке такого показателя, как эффективность следует различать, что есть эффективность светодиодов и отдельно осветительных приборов. Рост эффективности LED-светильников непрерывно увеличивается в связи с повышением эффективности самих светодиодов.

Но при этом следует помнить, что плафон и драйвер осветительного прибора вносит определённую долю потерь. Об этом часто забывают люди при выборе источника света под определённые типы осветительных приборов. Поэтому выбирая лампочку под конкретный тип прибора, следует обязательно помнить о таких потерях. Иначе выбранная модель, даже при одинаковой мощности с заменяемой, может давать световой поток меньшего значения. В результате этого освещение помещения будет некачественным и не станет отвечать нормам, прописанным в регламентирующих этот вопрос документах. При детальном рассмотрении эффективности, как отношения светового потока к потребляемой мощности, можно быстро определить степень эффективности применения LED как выгодного заместителя старых источников света (накаливания, галогеновые и люминесцентные лампочки).

Особенности использования светодиодных ламп

Лидирующее место занимают LED-лампы, применяемые в современном освещении. В конструкцию входят от одного до нескольких светодиодов сразу. На первый взгляд это обычная лампа, но наличие электрической схемы и светоизлучающих элементов в сочетании с оптической системой обеспечивает иное качества излучения света. Изменяя количество светодиодов, можно менять мощность, применение разных оптических решений линзы позволяет фокусировать или рассеивать поток.

LED-лампы обладают рядом достоинств:

  • отсутствие ультрафиолетовой части спектра;
  • пульсация некоторых моделей менее 1%;
  • экономичность;
  • низкая теплоотдача;
  • срок службы 100 000 ч.;
  • минимальные размеры;
  • мгновенное включение в полноценный режим.

К недостаткам можно отнести следующие пункты:

  • стоимость;
  • спектр излучения требует тщательного подбора;
  • деградация кристалла;
  • нейтральный и холодный оттенки в некоторых случаях влияют на регуляцию сна.

Параметры дешёвых китайских изделий нарушают все допустимые нормы качества освещения. При выборе ЛЭД-ламп следует тщательно изучить характеристики и приобретать изделия проверенных производителей.


Светодиодные лампы

Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

При расчетах освещенности нужно решить ряд вопросов:

  1. Выбрать систему освещения (общую, местную или комбинированную).
  2. Определить количество необходимого света.
  3. Материалы покрытия стен и полотков, их размеры и высоту.
  4. Определиться с типом и количеством светильников.
  5. От типа светильника зависит возможность его эксплуатации во взрывоопасных и жарких помещениях, а также в местах с повышенной вибрацией от работающего оборудования.
  6. Выбрать тип количеств ламп, а также уточнить допустимый коэффициент пульсации.
  7. Проверить подходит ли это решение для условий эксплуатации в конкретном случае и прочее.

Такой тщательный подбор вызван тем, что при неправильном освещении вероятность получить травму повышается. Ее причиной может стать, как недостаточная освещенность в целом так и неправильно подобранное решение в конкретном месте.

Производственное освещение. Расчет искусственного освещения

На производстве выполнить требования к освещению еще более важно, чем в быту. Дело в том, что ошибки, допущенные на стадии проектировки, могут принести не только неудобства, но и повлечь за собой плачевные последствия

Например:

Общее освещение – эффективно, но экономически невыгодно. Главный недостаток и в то же время достоинство этого решения – свет, равномерно распределен по всему пространству. С одной стороны – это повышает безопасность, так как человеку будет комфортнее, он вряд ли споткнется обо что-то или получит неудобства из-за тусклого света. С другой стороны – нужно больше светильников и ламп, что влечет за собой как повышение первоначальных вкладов на установку оборудования, так и дальнейшее вложение средств на его эксплуатацию (ремонт и замена источников света, плата за потребляемую электроэнергию).

Комбинированная схема освещения – более экономична, и в то же время позволяет осветить рабочее место настолько, сколько необходимо. При этом остальное пространство вокруг рабочего места освещается гораздо меньшим количеством светильников, оно получается темнее, чем рабочая зона. В итоге нужно меньше электроэнергии для ее функционирования.

Общая схема освещения – все помещение освещено согласно требованиям, равномерно по яркости.

Комбинированная схема – все помещение освещено не слишком ярко, но рабочее место освещено дополнительными светильниками до соответствующей Emin.

Типы и нормы освещения описаны в документе СНиП II-4-79.

Световой поток и яркость – не одно и то же

Обращаясь к определению яркости L, измеряемой в канделах на квадратный метр (Кн/м²), видно, что это количество отражённого поверхностью света.

Таблица мощности энергосберегающих ламп

Яркость источника – это соотношение силы его свечения и величины этой силы, приходящейся на единицу площади поверхности источника, которую видит глаз. Сила света измеряется в канделах, потому яркость обозначается буквой L и измеряется в Кн/м².

Если наблюдать издалека два источника света, имеющих разную площадь поверхности, но с одинаковой силой света, то меньшая поверхность будет выглядеть ярче. Увеличение угла, под которым смотрят на световой источник, уменьшает воспринимаемую глазом яркость. Яркость максимальна, когда плоскость, в которой лежит излучатель, перпендикулярна глазу.

Величина яркости изменяется от вида поверхности:

  • светоотражающая поверхность увеличивает яркость;
  • светопоглощающая или рассеивающая поверхность уменьшают значение L.

Важно! Световые потоки – это вся энергия излучения источника, яркость – только та доля, которая поступает в глаз или на предмет. В частности, оптический проектор в своих технических характеристиках имеет обозначение не яркости, а величины СП


Оптический проектор

Метод коэффициента использования

Освещение > Расчет освещения по методу коэф-та использования и удельной мощности

МЕТОД КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

При расчете по методу коэффициента использования потребный поток ламп в каждом светильнике Ф находится по формуле

где Е – заданная минимальная освещенность, лк; k – коэффициент запаса; S – освещаемая площадь, м2; z – отношение Еср:Емин; N – число светильников (как правило, намечаемое до расчета); h – коэффициент использования в долях единицы.В таких помещениях, как конторы, чертежные и некоторые другие, где положение работающего строго фиксировано и создает частичное затенение, следует вводить в знаменатель формулы (5-1) коэффициент затенения около 0,8, но пока это еще не общепринято.

По Ф выбирается ближайшая стандартная лампа, поток которой не должен отличаться от Ф больше чем на -10. +20% . При невозможности выбора с таким приближением корректируется N. При однозначно заданном Ф (люминесцентные светильники, предназначенные для определенных ламп, маломощные светильники, использование которых целесообразно с лампами наибольшей возможной мощности) формула решается относительно N. При всех заданных других величинах формула может быть использована для определения ожидаемой Е.При расчете люминесцентного освещения чаще всего первоначально намечается число рядов и, которое подставляется в (5-1) вместо N. Тогда под Ф следует подразумевать поток ламп одного ряда.При выбранном типе светильника и спектральном типе ламп поток ламп в каждом светильнике Ф1 может иметь всего 2-3 различных значения. Число светильников в ряду N определяется, как

Суммарная длина N светильников сопоставляется с длиной помещения, причем возможны следующие случаи:а. Суммарная длина светильников превышает длину помещения: необходимо или применить более мощные лампы (у которых поток на единицу длины больше), или увеличить число рядов, или компоновать ряды из сдвоенных, строенных и т. д. светильников.б. Суммарная длина светильников равна длине помещения: задача решается устройством непрерывного ряда светильников.в. Суммарная длина светильников меньше длины помещения: принимается ряд с равномерно распределенными вдоль него разрывами l между светильниками.Из нескольких возможных вариантов на основе технико-экономических соображений выбирается наилучший.Рекомендуется, чтобы l не превышало примерно 0,5 расчетной высоты (кроме многоламповых светильников в помещениях общественных и административных зданий).Входящий в (5-1) коэффициент z , характеризующий неравномерность освещения, является функцией многих переменных и в наибольшей степени зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (L:h), с увеличением которого сверх рекомендуемых значений z резко возрастает. При L:h, не превышающем рекомендуемых значений, можно принимать z равным 1,15 для ламп накаливания и ДРЛ и 1,1 для люминесцентных ламп при расположении светильников в виде светящих линий. Для отраженного освещения можно считать z =1,0; при расчете на среднюю освещенность z не учитывается.Для определения коэффициента использования h находится индекс помещения i и предположительно оцениваются коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка – , стен – , расчетной поверхности или пола – (см. табл. 5-1).

Алгоритм определения количества светильников

Вычисляем площадь помещения: S = a × b .

Определение индекса помещения: φ = S / ( h — Кз ) * ( a + b ).

Определяем коэффициент использования осветительной установки по таблицам, приведенным для различных серий светильников, исходя из значений коэффициентов отражения и индекса помещения.

Определение требуемого количества светильников: N = ( E * S) / ( U * n * Фл * Кз)

Е – требуемая освещенность горизонтальной плоскости, Лк.

S – площадь помещения, м2

Кз– коэффициент запаса. Он учитывает снижение яркости свечения по причине износа и/или загрязнения элементов осветительного прибора, а также загрязнения поверхностей помещения.

U – коэффициент использования осветительной установки.

Фл – световой поток одной лампы, Лм.

n — число ламп в одном светильнике.

Вспомогательные таблицы для расчета освещенности

потолок 0,8 0,7 0,7 0,5 0,5 0,5
стены 0,5 0,5 0,3 0,5 0,3 0,3
пол 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,1
Индекс помещения 0,60 0,33 0,32 0,25 0,3 0,24 0,24
0,80 0,41 0,39 0,32 0,36 0,3 0,29
1,00 0,47 0,45 0,38 0,42 0,35 0,34
1,25 0,53 0,51 0,44 0,47 0,41 0,39
1,50 0,58 0,55 0,48 0,51 0,45 0,43
2,00 0,65 0,62 0,56 0,57 0,52 0,49
2,50 0,7 0,67 0,61 0,61 0,56 0,53
3,00 0,64 0,71 0,65 0,64 0,6 0,56
4,00 0,79 0,75 0,7 0,68 0,64 0,6
5,00 0,83 0,78 0,74 0,71 0,68 0,62

Таблица коэффициентов отражения

Плоскость из материалов с высокой отражаемостью 0,8
Плоскость с белой поверхностью 0,7
Плоскость со светлой поверхностью 0,5
Плоскость с серой поверхностью 0,3
Плоскость с темной поверхностью 0,1

Нормы освещенности помещений в Люксах

Расчет освещения. Формула

Для правильной организации освещения дома недостаточно выбора мест, где будут расположены светильники. Нужно еще и правильно выбрать тип светильников и мощность ламп для них. Для этого выполняется расчет освещенности.

Существуют нормы для освещенности типовых помещений или освещаемых объектов в них. В читальном зале библиотеки, операционной, школьном кабинете света нужно больше, чем в коридоре, парадной или ванной. Для количественной оценки при расчетах используется физическая величина – освещенность, измеряемая в люксах.

Единица измерения освещенности – 1 (лк, lx). Второй физической величиной, используемой при расчетах освещенности, является световой поток, измеряющийся в (лм, lm). Они связаны друг с другом так: если на поверхность, площадью 1 м 2 падает световой поток в 1 лм, то ее освещенность будет равна – 1 лк.

Главная цель расчетов – создание комфортного для глаз уровня освещенности на рабочей поверхности. При недостаточной или избыточной освещенности глаза будут напряжены при работе, больше уставать и с годами зрение ухудшится.

Как сделать расчет необходимого уровня освещенности?

Приблизительно расчетную мощность источников света можно подсчитать по формуле:

P=pS/N, где

P (Вт/м 2 ) – удельная мощность освещения, зависящая от типов помещений и ламп. Наиболее часто используемые значения p приведены в таблице.

Тип помещения Лампа накаливания Галогенная лампа Лампа дневного света
Детская комната 30-90 70-80 18-22
Гостиная 10-35 25-30 7-9
Спальня 10-20 14-17 4-5
Коридор 10-15 11-13 3-4
Кухня 12-40 30-35 8-10
Ванная комната 10-30 23-27 6-8
Кладовая, гараж 10-15 11-13 3-4

S (м 2 )- площадь помещения;

N – количество светильников.

Из формулы видно, что большее количество светильников создают большую освещенность на той же площади при меньшей мощности ламп в них. Каждый источник света имеет свой световой поток. При одинаковой электрической мощности световой поток у ламп накаливания меньше, чем у люминесцентных, энергосберегающих, светодиодных, так как они работают на разных физических принципах. Этим и объясняется экономия электроэнергии: уровень освещенности, создаваемый лампой накаливания в 100 Вт, получается при использовании люминесцентной лампы 18 Вт.

Это – упрощенный вариант расчета, не учитывающий несколько важных факторов:

— расстояния от светильника до освещаемой поверхности. Освещенность уменьшается с квадратичной зависимостью от расстояния до светильника.

— конфигурации светильников. Некоторые светильники имеют отражатели, направляющие часть светового потока вниз. При отсутствии отражателей его функцию выполняет потолок. Чем больше его отражающая способность, тем большая часть светового потока будет перенаправлена.

— наличия естественного освещения. Чем больше оконных проемов, тем меньше нужно искусственного света.

— цвета и материала стен, напольных покрытий, влияющего на ощущения человеком освещенности.

Для упрощенных расчетов можно воспользоваться зависимостью освещенности от площади помещения, приведенной в таблице.

Площадь помещения Очень яркий свет Яркий свет Мягкий свет
кв.м. 500 лк 300 лк 150 лк
менее 6 150W 100W 90W
6-8 200W 140W 80W
8-10 250W 175W 100W
10-12 300W 210W 120W
12-16 400W 280W 160W
16-20 500W 350W 200W
20-25 600W 420W 240W
25-35 700W 490W 280W

Здесь уже подобраны оптимальные значения мощности ламп накаливания, установленных по центру помещения. Требуемую мощность нужно уменьшить в 5-7 раз при использовании люминесцентных ламп и в 10 раз — для светодиодных. Более точные значения можно определить по упаковке лампы, на которой производитель указывает, какой мощности лампы накаливания соответствует данный световой прибор.

Как измерить уровень освещенности?

Для измерения фактического уровня освещенности используют специальный прибор –люксметр. Он состоит из фотодатчика с набором светофильтров и измеряющего устройства. Принцип работы люксметра состоит в измерении сопротивления фотодатчика, изменяющегося при разном уровне освещенности. Светофильтры предназначены для изменения пределов измерений прибора.

Порядок измерений освещенности люксметром:

  1. Выбираем пределы измерений фотодатчика.
  2. Размещаем фотодатчик на поверхности, на которой требуется измерить освещенность.
  3. Включаем прибор.
  4. Снимаем показания
  5. Выключаем прибор

Применение люксметра позволяет узнать, соответствует ли фактический уровень освещенности требованиям, указанным, например, в . А при несоответствии – выработать меры для приведения освещенности в требуемые пределы.

Неточности и погрешности: с чем они связаны

Сложности возникают, когда в ходе планового ремонта производится замена одних ламп на другие, смена светильников, на потолок и стены монтируется новая отделка. Все это оказывает влияние на расчеты. Главная проблема – не учитывается коэффициент отражение поверхностей. На уменьшение светового потока влияет:

  1. Более темные обои.
  2. Ламинат, линолеум оттенка темнее, чем был до этого.
  3. Подвесной или натяжной потолок, его тип и отражающая способность.

Все эти моменты касаются общего освещения, так как локально, к примеру, в рабочей зоне за письменным столом света достаточно. Это понятно, ведь в таких участках чаще всего монтируются отдельные осветительные приборы.

Чтобы не ошибиться, следует иметь в виду, какой коэффициент отражения имеет каждый цвет. Так, белые поверхности отражают на 70%, другие светлые на 50%, серые – 30%, черные – 0%.

Часто при расчетах за ориентир берут СНиПы, но не стоит забывать, что они разрабатывались еще в советские времена. Для начала в тот момент не было современных источников света, второй момент – особой заботы о комфорте пребывания в помещении и состоянии глаз не было.

Помните, если ламп много, то уменьшить их количество можно, особенно если смонтировать для каждой группы освещения свой выключатель.

Как выбрать

Выбор освещения для помещения должен быть сделан, исходя из выбора системы освещения, определения по законодательным нормам количество света, материала настенных и напольных поверхностей, типа и числа осветительных устройств, коэффициента пульсации

Важно отметить, что итоговый результат будет зависеть от того, какой цвет имеют сами светильники. Кроме того, есть типы осветительных устройств, которые имеют плохую освещенность, это, например, лампы накаливания

Хорошим будет выбор в пользу люминесцентных и светодиодных приборов.

Обратите внимание! Сегодня в сети нашли большое распространение различные калькуляторы, в которые уже встроены необходимые формулы. Все, что нужно пользователям, это подставить свои значения или выбрать конкретный вид светильника, а затем нажать соответствующие клавиши

Еще одним альтернативным способом подсчета всех необходимых данных будет использование профессиональной помощи электрика, который не просто сможет подобрать по санитарным нормам освещенность, но и порекомендовать лампы, которые будут экономично тратить электроэнергию. В результате, пользователь получит не только грамотный расчет, но и дальнейшее экономное использование осветительного оборудования.


Требования санпин для жилых помещений