Как рассчитать освещение в комнате: параметры и методы

Метод коэффициента использования

Данный метод заключается в определении значения коэффициента использования h, который определяется как отношение светового потока, падающего на рассчитываемую поверхность, к полному световому потоку осветительного прибора. Тут необходимо помнить, что h=hсhп, где hс – КПД прибора, а hп – КПД помещения. Значения коэффициентов использования находят из справочных таблиц, в которых дана связь размеров помещения с их оптическими характеристиками и КСС (кривая силы света) источников.

В этом случае находят так называемый индекс помещения и коэффициенты отражения пола, потолка и стен. Индекс помещения (i) определяется исходя из формулы:

где a,b,h – размеры помещения.

Световой поток каждого источника равен

где E – заданная освещенность (лк); K – коэффициент запаса; S – освещаемая площадь (м2); z – величина, равная EсрЄEmin (соответственно средняя и минимальная выбираемые освещенности); N – число реальных источников (намеченное до расчета). По значению Ф находится оптимальная лампа из таблиц для определенного типа ламп (галогеновая, накаливания или разрядная той или иной фирмы), коэффициенты z и K также табличные данные. И, опять-таки, учитываются, световые потоки светильников в верхнюю или нижнюю полусферу и по специальным таблицам находят значения h. Подобный процесс довольно непростой и требует долгой и кропотливой работы.

В представленных методах, при всей их строгости, достаточно допущений, кроме того, они разработаны с учетом существующих нормативов СНиП для стандартных объектов и не принимают во внимание специфику интересующих нас объектов шоу-индустрии. Любые методы расчета были бы неполными без определения еще некоторых величин

К ним относятся: цилиндрическая освещенность; коэффициент пульсации; показатель дискомфорта

Любые методы расчета были бы неполными без определения еще некоторых величин. К ним относятся: цилиндрическая освещенность; коэффициент пульсации; показатель дискомфорта.

Коротко остановимся на этих понятиях. Цилиндрическая освещенность, характеризующая насыщенность помещения светом, определяется как средняя плотность светового потока на поверхности вертикально расположенного цилиндра, радиус и высота которого стремятся к нулю. Аппроксимационная формула для расчета силы света элементарного осветительного элемента (Ia) в этом случае выглядит следующим образом

где значение m можно рассчитать по формуле

здесь Фн – световой поток осветительного прибора в нижнюю полусферу, а I0 – сила света источника. Чтобы перейти к значению искомой освещенности, надо снова воспользоваться специальными таблицами. При определении цилиндрической освещенности пользуются следующими допущениями:

• поверхности выше усредненной плоскости принимаются равнояркими, диффузными;
• вся совокупность источников света принимается равнояркой, и каждый элемент имеет светораспределение выбранного источника.

Перейдем к понятию коэффициента пульсации. Он характерен для разрядных ламп, создающих пульсацию с частотой 100 Гц, которая может вызвать нежелательное воздействие на наблюдателя. По нормативам коэффициент пульсаций Кп не должен превышать значения 10 – 30%. Чтобы выбрать устраивающий коэффициент, используют таблицы, а перед этим определяют освещенность от каждого источника, включенного в отдельную фазу.

Понятие показателя освещенности тесно связано с психофизическим воздействием светового излучения на человека. Данный показатель рассчитывается по формуле:

где К – коэффициент, зависящий от яркости и спектра излучения, L – максимальная яркость источника; Ig – сила света элементарного направления к глазу наблюдателя; Ji – угол направления i – того источника; li – расстояние от выбранного источника до глаза наблюдателя; Lрп – яркость рабочей поверхности (кд/м). В этом, равно как и в других случаях, коэффициент рассчитывается по приведенной формуле или по таблицам из справочной литературы.

И последнее, выражение для показателя дискомфорта выглядит следующим образом:

где Lc – яркость светильника в направлении наблюдателя; w – телесный угол; r – индекс позиции; Lад – яркость адаптации (кд/м2). Методы расчетов аналогичны. Показатель дискомфорта имеет смысл в тех освещаемых зонах, где деятельность человека связана с длительной напряженной работой для глаз.

А теперь рассмотрим особенности освещения объектов шоу-индустрии среднего звена, т.е. клубов, дискотек, развлекательных комплексов и т.п.

Размеры помещения.

Итак, что же необходимо знать, для выполнения элементарного светотехнического расчёта? Ну, во-первых, необходимо определить геометрические параметры помещения, в частности площадь, обозначим её буквой S.

Для того чтобы определить значение площади прямоугольного помещения, нужно длину в метрах умножить на ширину в метрах, искомая величина измеряется в квадратных метрах (м). Высоту помещения обозначим буквой h, для её измерения необходимо измерить расстояние между полом и потолком, данная величина измеряется в метрах (м).

Теперь, когда мы определились с размерами комнаты, можно переходить к освоению двух базовых понятий – освещенность и световой поток.

Охрана Труда

Расчёт освещения

Метод коэффициента использования

Метод коэффициента использования даёт возможность опреде­лить световой поток ламп, необходимый для создания заданной средней освещённости при общем равномерном освещении с учётом света, отражённого стенами и потолком.

Расчётные формулы:

где F —световой поток ламп, лм;

Е — минимальная освещённость, лк;

k — коэффициент запаса;

η — коэффициент использования светового потока ламп (в долях единицы), т. е. отношение потока, падающего на расчётную поверхность, к суммарному световому потоку всех ламп;

S —площадь помещения, м2;

z — отношение средней освещённости к минимальной (коэффи­циент z вводится только при расчёте минимальной осве­щённости);

п — число светильников.

Коэффициент использования зависит от характеристики светиль­ника (светораспределения и к. п. д.), размеров помещения и коэф­фициентов отражения стен и потолков.

Значения коэффициентов использования для различных све­тильников с лампами накаливания находятся по таблицам, имею­щимся в каталогах на осветительные приборы.

Коэффициенты, отражения стен ρc и потолка ρn приведены в следующей таблице:

Размеры помещения характеризуются следующим показателем (индексом) помещения:

где h — расчётная высота подвеса светильника над рабочей по­верхностью, м;

S —площадь помещения, м2;

А и В — стороны помещения, м.

Величина коэффициента z зависит от типа светильника и отно­шения L к h; L — расстояние между светильниками, м; h — расчётная высота подвеса светильника, м.

Значения коэффициента z

Расчёт освещения но методу коэффициента использования про­изводится в следующем порядке:

1) находим по таблице нормативную освещённость для данного помещения;

2) выбираем тип и число светильников;

3) определяем индекс помещения i и коэффициенты отражения потолка (ρп ) и стен ( ρс).

4) находим коэффициент z (только при расчёте на минималь­ную освещённость);

5) определяем коэффициент использования светового потока для принятого типа светильника;

6) вычисляем световой поток F одной лампы в лм и по нему выбираем лампу, световой поток которой близко подходит к рас­чётному.

Пример расчёта

Дано: конторское помещение площадью 20 × 6 м, высотой 3,2 м; потолок побелённый, стены светлые, окна без штор.

Расчётная высота подвеса светильника h=2 м, напряжение се­ти 220 в; коэффициент запаса k=1,3.

1) Для конторского помещения E = 75 лк.

2) Берём 16 светильников типа «Люцетта» цельного стекла, рас­полагаемые в два ряда; расстояние между светильниками равно 3 м.

3) Находим индекс помещения

По таблице определяем коэффициенты отраже­ния потолка и стен: ρп =70%; ρс=50%.

4) При отношении L : h = 1,6 коэффициент z = 1,2.

5) Зная i, ρn и ρс находим для светильника «Люцетта» коэффи­циент использования η = 0,5.

6) Определяем световой поток одной лампы

По таблице выбираем лампу накаливания мощ­ностью 150 вт, имеющую световой поток 1845 лм.

Метод удельной мощности

Метод удельной мощности — наиболее упрощённый способ рас­чёта освещения.

Удельная мощность, т. е. мощность ламп, отнесённая к единице площади, вт /м2 — важный показатель осветительной установки, он может служить, в однотипных условиях, критерием для определе­ния мощности ламп.

Инженером Кноррингом были составлены таблицы значений удельной мощности в зависимости от освещённости, типа светильни­ка, высоты подвеса и площади помещения для напряжения сети 220 в и коэффициента запаса k=1,3.

Пользуясь таблицами, можно подсчитать установленную мощ­ность осветительной установки, для чего значение удельной мощно­сти (р), найденное для конкретных условий, необходимо умножить на площадь помещения.

Мощность каждой лампы находят делением общей установлен­ной мощности на принятое количество ламп.

Точечный метод

Точечный метод расчёта, основанный на известном соотноше­нии между освещённостью Е и силой света I, довольно кропотлив и применяется в основном только для определения минимальной освещённости локализованного и местного освещения, для опреде­ления освещённости ответственных помещений и для проверочные расчётов.

Другие виды освещения

Аварийным называется то освещение, назначение которого — обеспечить возможность продолжения работы в случаях перебоев с электроэнергией. Оно устанавливается в местах, где в отсутствие света возможен пожар, взрыв, отравление либо нарушение технологии. Это относится к котельным, компрессорным, печным отделениям и т. д.

Назначение эвакуационного освещения ясно из его названия. Устанавливается оно в предназначенных для прохода местах, на лестничных клетках и в прочих зонах эвакуации.

Охранное освещение используется в ночное время для слежения за территорией. Обычно в качестве него бывает задействована часть светильников аварийного или рабочего освещения.

Методы расчета наружного освещения

Сегодня на практике используется три метода светотехнического расчета наружного освещения:

·Точечный – суть метода заключается в вычислении показателей для каждого устанавливаемого источника света. Его преимущество – в возможности рассчитать неравномерный свет. А его главный недостаток – в трудоемкости. Этот ручной способ требует особого внимания и педантичности проектировщика.

·С коэффициентом светового потока – еще более трудоемкий метод, берущий во внимание отражаемость предметов, распределение излучения, использование светового потока. Чаще используется для проектирования внутреннего света

·Метод удельных мощностей – наиболее популярный среди ручных способов благодаря своей простоте (относительно предыдущих двух вариантов). С его помощью можно найти требуемое количество осветительных приборов, базируясь на нормативных показателях и простых исходных данных.

В зависимости от поставленной задачи можно использовать различные формулы. Математические вычисления нужны не только для того, чтобы в итоге соблюсти нормы освещенности, но и использовать необходимое число осветительных приборов. Ведь каждый лишний элемент – это не только затраты на его покупку, но и издержки на установку и обслуживание.

Пример светотехнического расчета наружного освещения территории детской площадки у дома

Допустим, вы планируете переезд в таунхаус, где есть свободных 150 квадратных метров для игровой площадки, осталось только ее оборудовать и установить определенное количество фонарей. Но какое?

Рассчитаем по формуле:

L = E*S*N*K / (F*X), где

L – искомое количество осветительных приборов.

E – освещенность (лк). Сразу подсмотрим в СНиП и возьмем число 10.

S – площадь, которая по условию равна 150 м.кв.

N – коэффициент неравномерной освещенности. По сути, это отношение максимальной освещенности к минимальной. Для разных типов ламп установлены его различные значения: 1,15 для ламп накаливания, 1,1 – люминесцентных, 1 – зачастую используют для светодиодных.

K – еще один полезный коэффициент, помогающей учесть уменьшение яркости лампы из-за загрязнения, запыления или затертости стекла при длительной эксплуатации. Значение зависит от многих факторов, начиная от типа ламп и заканчивая степенью запыленности пространства. Предположим, что таунхаус находится в чистом районе, тогда K будет равен: 1,5 для ламп накаливая, 1,4 для газоразрядных, 1 для светодиодных. Значение этого коэффициента – еще один повод выбрать светодиодный вариант. Ведь итоговое количество будет меньшим, а значит и затраты на установку тоже ниже. Хорошим вариантом станут светильники для улиц Ziverd.

F – световой поток одного светильника. Это числовое выражение количества излучаемого света, измеряется в Люменах (лм). Обычно указывается в технической документации к прибору. Если не можете найти это значение, можно умножить мощность лампы на коэффициент светимости. В нашем случае показатель указан производителем и равен 3735 лм.

X – коэффициент, который определяется, исходя из отражающей способности объектов и строений на территории обустраиваемой площадки. Для его поиска можем обратиться все к тому же СНиПу. Предположим, что равномерности распределения света будет мешать лишь фасад дома, оформленный розовым силикатным кирпичом. В таком случае на место «X» подставим 0,3.

Данные известны, переходим к расчету освещения уличным светильником детской площадки:

L = 10*150*1*1 / (3735*0,3) = 1,34.

Таким образом, можно установить один светильник указанной мощности, либо два меньшей мощности.

Требования и нормы

Рассмотрим требования и нормы к уровню естественной освещенности. Нормы такого освещения помещений разработаны как для бокового, так и верхнего размещения окон. Норма одностороннего бокового освещения определяется минимальной величиной КЕО на расстоянии одного метра от стены, которая в большей степени удалена от окна, а норма двустороннего освещения определяется внутри помещения цехов.

На естественное освещение производственных цехов влияет уровень загрязнения стекол световых проемов, так сильно загрязненные окна снижают коэффициент пропускания света, а загрязненные стены и потолочные перекрытия снижают коэффициент отражения.

Назначение света соответствующих участков солнечного спектра влияет по-разному на психологическое состояние человека. Холодные синие и фиолетовые оттенки спектра влияют угнетающе на состояние организма, желтовато-зеленый цвет действует успокаивающе, а оранжево-красные оттенки создают чувство тепла, и действуют стимулирующе.

Данные характеристики солнечного спектра применяют для обеспечения комфортных условий освещенности в эстетическом плане оформления помещения, окраске оборудования и поверхности стен.

Критерии выбора светильников

Светильники для производственных помещений должны размещаться и устанавливаться так, чтобы обеспечивались следующие условия:

1. Безопасная и удобная доступность светильников для смены, вышедших из строя ламп;
2. Обеспечивалась нормированная освещенность самым экономным способом (например, использование энергосберегающих ламп, светодиодных светильников);
3. Соблюдались требования к качеству освещенности (одинаковый световой поток, направление света, исключение пульсаций света, блескости);
4. Минимальная протяженность и удобный монтаж групповой сети;
5. Высокое качество крепления потолочных светильников.

На выбор светильников влияют такие условия окружающей среды как содержание пыли, влажности, химически агрессивной среды, пожаро- и взрывоопасных участков, строительные характеристики здания (различная перепланировка, высота помещения, отражающие характеристики стен, потолочных перекрытий, пола и рабочих мест), указания к качественным характеристикам освещенности.

Подбор того или иного светильника производится на основании конструктивного исполнения, распределения светового потока и снижения слепящего эффекта, экономической обоснованности.

Потолочные диодные светильники промышленного назначения производители изготавливают без декоративных излишеств, такие лампы имеют строгую форму. Эти энергосберегающие светильники подходят для производственных помещений и торговых центров, масштабных по площади, и для промплощадок, открытых территорий.

Делаем правильный расчет

Правильный расчет производственного освещения обеспечивает повышение уровня эффективности производства, влияет положительно на психологическое состояние персонала, создает более безопасные условия труда, уменьшает уровень получения травм в ходе осуществления производственного процесса.

Таблица расчета освещенности

Самым часто встречающимся способом расчета искусственной освещенности считается способ расчета коэффициента использования светового потока. После расчета необходимого светового потока лампы по справочникам подбирают подходящую стандартную лампу и определяют, каково отклонение светового потока лампы от выполненного расчета. В случае если приближение по справочным данным не выполняется, то меняется количество осветительных приборов и схема их размещения.

Заключение

Существуют следующие виды производственного освещения: естественное, искусственное, комбинированное. Диодные потолочные светильники и применение энергосберегающих ламп предусматривают в помещениях, в которых не хватает естественных источников освещенности.

Расчет норм естественного освещения разработан для бокового и верхнего размещения окон. Норма одностороннего бокового освещения определяется минимальным значением КЕО на расстоянии одного метра от стены, которая в большей степени удалена от окна.

Для расчета искусственной освещенности чаще используется способ расчета коэффициента использования светового потока. После расчета которого по справочникам осуществляют подбор ламп.

Промышленные диодные светильники изготавливаются без излишнего декоративного оформления, форма ламп – строгая. Это пока единственная достойная альтернатива галогенному освещению и лампам накаливания.

Задача №1 – расчёт мощности светильника

Я столкнулся c первой задачей. То есть я решил, каким образом будут располагаться светильники и для осуществления моей задумки, я расположил девять светильников в виде буквы «П»:

Соответственно мне необходимо было определить, каким световым потоком должен обладать светильник, чтобы обеспечить требуемую освещённость на кухне, а по световому потоку выбрать марку и модель светильника.

Для расчёта требуемого количества светильников нам необходимо знать нормативную освещённость, которая устанавливается СНиП 23-05-95* – «Искусственное и естественное освещение». Согласно данного СНиПа для кухни Ен=150 лк

Площадь моей кухни равна 5 кв.м, S=5

Количество светильников: N=9

Теперь осталось разобраться с коэффициентами:

К

– коэффициент запаса, также как и нормативная освещённость принимается по СНиП 23-05-95 (для жилых помещений 1,4 – 1,5), я принял К=1,4

Z

– коэффициент неравномерности, принимается в зависимости от типа ламп и находится в пределах 1,0-1,2, для светодиодных светильников допускается принять Z=1,0

η

– коэффициент использования светового потока, зависит от индекса помещения, отражающих поверхностей и типа ламп. Вообще данный коэффициент принимается по специальным таблицам, их можно найти на сайтах производителей ламп. На данный момент, я смог найти таблицы только для люминесцентных и ртутных ламп, всё-таки светодиодные лампы только набирают обороты, и информации для расчётов практически нет, но при всём этом, одну из таких таблиц активно используют сайты, продающие светодиодное оборудование: вот один из них – https://diode-system.com/kak-rasschitat-kolichestvo-svetilnikov.html А если используют профессионалы, то почему бы не воспользоваться и нам?

Таблица коэффициентов использования светового потока:

Теперь нужно понять, как ей пользоваться. Мы видим, что коэффициент использования светового потока зависит от индекса помещения и от коэффициентов отражения поверхностей потолка, стен и пола. Для коэффициентов отражения приведены наиболее распространённые варианты. Например: схема 0,7-0,5-0,3 (четвёртый столбик таблицы) соответствует помещению с белым потолком, светлыми обоями, и напольным покрытием, которое темнее обоев (это наиболее распространённый вариант)

Примерные коэффициенты отражения приведены в таблице ниже:

Согласно таблицы, для моей кухни подойдёт схема 0,7-0,5-0,3

Теперь рассчитаем индекс помещения

–i . Этот параметр напрямую зависит от габаритов помещения и высоты рабочей поверхности. Если рабочей поверхностью считают стол, то обычно hраб=0,8 м. Для кухни рабочей поверхностью является: стол, плита, столешница, мойка, а они, как правило, имеют высоту 0,8-1,0 м, поэтому я принимаю hраб=0,8 м

Что нужно учитывать при расчёте

Сосредоточимся на тех характеристиках, которые могут быть учтены самостоятельно. Это:

• тип помещения (гостиная, кухня, рабочий кабинет и т. д.);
• высота потолка;
• цвет напольного покрытия, мебели или стен;
• наличие или отсутствие зеркал.

Уровень освещённости разных типов комнат зависит от их целевого назначения. То, что в гостиной или кухне будет нормой — для спальни уже слишком ярко, и наоборот. Высота потолка тоже имеет определённое значение. Стандартом при вычислениях считается высота до 3 м. Если она находится в пределах от 3 до 4 м — все результаты нужно умножить на 1,5, если больше — на 2.

​

Учёт цветовой гаммы и наличия зеркал производится с помощью специальных коэффициентов и индексов. Если пытаться учесть абсолютно всё, то можно надолго застрять в этом процессе. В основном сложности возникают при выполнении зонирования помещения с помощью света. Но, с другой стороны, это больше касается сложных дизайнерских планировок, и такие данные входят в дизайн-проект. Постараемся дать рекомендации по расчётам, которые пригодятся в большинстве случаев.

Как производится расчет освещенности?

Существуют специальные методы расчета освещения:

• в Ваттах (по мощности электрической),
• в Люменах (по световой).

Для того чтобы произвести расчет по электрической мощности, потребуется знать:

1. площадь помещения,
2. необходимая мощность в расчете на метр квадратный.

Чтобы вычислить площадь, достаточно воспользоваться формулой:

S = a*b

После этого, рассчитывается требуемое количество Ватт на кв. м. Среднее значение — это 20 Вт, его и необходимо умножить на площадь. Формула будет иметь следующий вид:

P= S*p,

где Р это мощность общая, а р – необходимая для 1 кв. м.

После этих вычислений можно рассчитать необходимое количество лампочек для данного помещения. Для этого необходимо общую мощность разделить на мощность одной лампы. К примеру, при использовании лампочек в 60 ВТ, для помещения, где общая мощность необходима 300 Вт, вычисление будет выглядеть так: 300/60=5. То есть именно 5 лампочек потребуется для данной комнаты.

Конечно же, показатель в 20 Вт это усредненное значение. Для каждого отдельного помещения существуют свои нормы.

Для расчета по световой мощности необходимо, прежде всего, понимать, что измеряться будет не мощность в Вт, а непосредственно световой поток в Люменах. Здесь стоит отметить, что освещенность комнат измеряется уже в Люксах, где 1 Люкс приравнивается 1 Люмену на кв. м.

Далее же, расчет светодиодного освещения производится по тому же принципу. То есть, вся площадь умножается на требуемую освещенность 1 кв.м. Формула будет иметь следующий вид:

P=S*E,

где новый показатель Е, означающий освещенность 1 кв.м в Люксах.

Согласно строительным нормам и правилам, определены показатели освещенности для различных помещений.

Освещение офиса

Чтобы вычислить необходимое количество световых приборов, потребуется мощность разделить на световой поток от одного прибора. Формула имеет вид:

n= P/F

Для точных расчетов необходимо знать отношение мощности различных ламп к их световому потоку.

Светодиодные лампы

Похожие записи:

Datasheet microchip attiny13 Программа codevisionavr, описание, скачать бесплатно Типовой проект электрики Емкостные датчики: принцип работы, виды, применение Ms-dos и tasm 2.0. часть 7. данные Как правильно подключить стабилитрон д814