Необхідний потік кожного світильника (лампи) визначається за формулою
де Е - нормативне значення освітленості, яке визначається по табл. 1, 2;
S - площа приміщення, м 2;
КЗ - коефіцієнт запасу, що враховує зниження світлового потоку за рахунок запиленості світильника;
z - коефіцієнт нерівномірності (Еср / Еmin);
N - число світильників (ламп);
h - коефіцієнт використання світлового потоку.
Величину z приймають рівною 1,1 для люмінесцентних ламп і 1,5 для ламп розжарювання і ДРЛ. Величина КЗ для світильників з люмінесцентними лампами вибирається рівною 1,7 для ливарного і плавильного виробництва, кувальних та полірувальних виробів, 1,6 - для гальванічних і модельних відділень, 1,5 - для цехів обробки металів різанням, слюсарних і розмічальних відділень, 1, 8 - для зварювальних і фарбувальних відділень.
Значення КЗ для світильників з лампами розжарювання і ДРЛ знижують на 0,2 в порівнянні з вищевказаними значеннями.
При виборі освітленості до розряду Iв слід відносити розмічальні відділення, IIб - полірувальні роботи, IIIа - слюсарні та модельні відділення, складальні цехи, ІІІб - ливарні цехи, IIIв - малярні відділення, IIIг - заготівельні відділення, IVa - плавильні відділення, IVв - диспетчерські пульти .
Розрахувавши за формулою (2) світловий потік лампи, в додатку 1, 2 вибирають найближчу стандартну лампу. Допускається відхилення потоку обраної лампи від розрахункового до -10% і + 20%. В іншому випадку необхідно змінити планування світильників. Визначивши тип лампи і її потужність, в додатку 3-5 вибирають тип світильника. Для люмінесцентних ламп загальний потік світильника вибирається з урахуванням кількості ламп. При виборі типу світильника необхідно враховувати вимоги їх вибухонебезпечності
3.2. Розрахунок освітленості при наявності світять ліній
Випромінювачі (наприклад, ряд світильників з люмінесцентними лампами), довжина яких перевищує половину розрахункової висоти, розглядаються як світять лінії. Якщо в лінії є розриви довжиною l, то лінія розглядається як безперервна при l<0,5h.
Для розрахунків вводиться поняття щільності потоку Ф ':
де x - довжина світильника, м
N - число світильників,
L - габаритна довжина лінії, м
Ф - світловий потік одного світильника, лм.
Для протяжних ліній з розривами використовується перша частина рівняння з довжиною розриву l.
Розрахунок освітленості проводиться для контрольних точок, обраних по середині між рядами світильників (при загальному рівномірному освітленні). При наявності розривів або на кінцях лінії розрахунок проводиться в точках навпаки решт світять ліній.
Для розрахунку залучаються графіки відносної освітленості e, яка є освітленістю, створюваної світильником зі світловим потоком Ф = 1000 лм при висоті розташування світильника над площиною освітлення h = 1 м.
Розрахунок щільності світлового потоку здійснюється за формулою:
де m - коефіцієнт, що враховує відбите світло. Приймається рівним 1,1 ... 1,15;
Схема (а) і криві рівної освітленості для розрахунку світиться лінії зі світильниками, які мають КСС типів М (б); Д-1 (в); Д-2 (г); Г-1 (д); Г-2 (е).
За планами ділянки обміряються розміри p і L (p - відстань від проекції світиться лінії до контрольної точки по перпендикуляру), знаходяться відносини р '= p. h, L '= L. h. Для точки з координатами p 'і L' на графіках визначається значення e. Підсумовування значень e від найближчих рядів або їх частин, які висвітлюють контрольну точку, дає åe. Щільність світлового потоку, визначена за формулою (4), дозволяє вибрати не тільки тип лампи, а й число ламп в світильнику.
Приклад розрахунку 1.
Необхідно розрахувати освітлювальну установку, показану на рис. 3, на найменшу освітленість Е = 300 лк при КЗ = 1,5. світильники ЛДР з лампами ЛБ, h = 4 м.
Мал. 3. Схема розташування світять ліній на ділянці.
1 ... 6 світять напіврядом ліній, А - контрольна точка.
Точка А висвітлюється шістьма напіврядом ліній, зазначених цифрами 1-6. Значення р, L, p ', L' і певні значення умовної освітленості вказані нижче:
Напіврядом р L p 'L' e
1 і 2 2,7 4 0,67 1 2'87
4 і 5 2,7 23 0,67 ¥ 2'115
6 8,1 23 2,0 ¥ 14
Беручи m = 1,1, знаходимо
У кожному ряду повний потік ламп повинен скласти 3850'27 = 104000лм, що відповідає 104000: (2'2850) = 18 світильників 2'40 Вт, які добре вписуються в ряд, заповнюючи його без розривів. Якщо вибрати лампи великої потужності, то можуть вийти розриви.
При наявності розривів у лінії, лінія подумки добудовується до суцільної, ділянку розриву вважається як і суцільний, але з тією лише різницею, що сума відносних освітленостей проводиться як алгебраїчна, т. Е. Значення відносної освітленості віднімаються.
При виборі кроку розташування світильників з люмінесцентними лампами треба враховувати їхню довжину. Для ламп потужністю 20 Вт вона становить 0,7 м, 40 Вт - 1,3 м, 80 Вт - 1,6 м. Відстань між світять лініями вибирається залежно від прийнятого КСС з урахуванням співвідношення l / h (табл. 3).
3.3. Точковий метод.
Точковий метод застосовується для розрахунку загального, місцевого і зовнішнього освітлення. освітленість точки може бути визначена за формулою:
де - сила світла в напрямку променя,
cos a - косинус кута нахилу напрямку променя.
Вираз в чисельнику може розглядатися як самостійна функція і при значеннях висоти підвісу світильника h = 1 м можна отримати освітленість на умовній площині, яка відступає від світильника на 1 м (рис. 4, 5). Якщо прийняти початкову силу світла I0 = 100 кд, то можна побудувати графік умовної горизонтальної освітленості для цілого ряду світильників з різними типовими КСС. Значення I0. h, l / h для типових КСС наведені в табл. 3.
Сумарна дія найближчих світильників створює в контрольній точці освітленість å e. Дія інших джерел світла враховується коефіцієнтом m = 1,1 ... 1,2. Тоді для отримання в даній точці заданої освітленості Е світловий потік кожного світильника визначається за формулою:
Мал. 4. Просторові ізолюкси умовної горизонтальної освітленості
Мал. 5. Схема відносного розташування світильника і контрольної точки (а), то ж на плані (б)
За величиною Ф проводиться вибір світильника.
Формула (6) може бути використана для розрахунку освітленості Е при відомому Ф. Зазвичай в якості контрольної точки при розрахунку загального освітлення вибирають центр кутового поля або середину його довгої сторони (точка А, Б на рис. 5б).
Точковий метод дозволяє визначити характеристики і провести вибір світильників місцевого освітлення в системі комбінованого. У цьому випадку величина Е у формулі (6) визначається як різниця нормативної освітленості для комбінованого освітлення (табл. 1) і освітленості, створюваної світильниками загального освітлення (табл. 2). Розрахункова точка розташовується на краю робочого поля. Вимога рівномірності освітлення досягається вибором раціональної висоти підвісу, виходячи з типу КСС світильника місцевого освітлення і відношення розміру робочої зони до висоти l / h (табл. 3).
Приклад розрахунку 2.
У приміщенні, частина якого показана на рис. 5б, потрібно забезпечити освітленість Е = 50 лк при КЗ = 1,3. Світильники УПД підвішені на висоті 3 м. Розміри полів 6'4 м.
Відстань d визначаємо обміром щодо масштабного плану, розрахунок зводимо в таблицю 5.
Найгіршою виявляється точка Б, по освітленості якої визначаємо необхідний потік, приймаючи m = 1,1 (формула 6):
По таблиці Додатка 1 вибираємо лампу 200 Вт.
При розрахунку зовнішнього освітлення лінійними джерелами (освітлення смуги дороги, комунікацій і т. П.) Також може бути застосований точковий метод з використанням просторових изолюкс.
Приклад розрахунку 3.
Смуга шириною b = 10 м висвітлюється встановленими по її краю на висоті 8 м світильниками СПО-2-200 з лампами 200 Вт 2800 лм. Визначити проліт L, при якому на протилежному краю смуги створюються Е = 0,5 лк при КЗ = 1,4 (рис. 6).
З виразу (6) знаходимо
Контрольна точка на протилежній стороні смуги висвітлюється принаймні двома світильниками, отже, значення умовної освітленості необхідно розділити навпіл.
За графіком на малюнку 4 знаходимо, що значення e = 0,125 лк при висоті підвісу 8 м відповідає значенню d = 17 м. Значення d є гіпотенузою в трикутнику, величину r знаходимо за теоремою Піфагора:
Отже, відстань між опорами підвісу дорівнює 30 м.
3.4. прожекторне освітлення
Зовнішнє освітлення може бути виконано за допомогою прожекторів світла, що заливає типу ПЗС.
Розрахунок прожекторного освітлення проводиться на горизонтальну освітленість, крім випадків, коли потрібно освітлення тільки вертикальних поверхонь, і здійснюється найчастіше шляхом компонування изолюкс або за методом віяла прожекторів.
Робочою характеристикою прожектора є ізолюкси на умовній поверхні, перпендикулярній осі і віддаленій від прожектора на 1 м. Таким чином розрахунок прожекторного освітлення зводиться до застосування методу изолюкс.
Нехай прожектор встановлений на висоті h і його вісь нахилена на кут q до горизонту (рис. 7).
Координати точок М (на горизонтальній поверхні) і m (на умовній поверхні) і їх освітленості е і e зв'язані співвідношеннями:
Координата x, так само як входять в формулу значення r і r 3. визначаються за таблицею 6 до функцій відносини x. h і кута q. Якщо ізолюкси на умовній площині дано для двох квадрантів, то для поєднання параметрів, зліва від жирної лінії (табл. 6) слід користуватися нижнім квадрантом.
Побудова изолюкс горизонтальної освітленості е при заданих або обраних q і h проводиться в наступному порядку.
Здається x, кратне висоті щогли або підвісу прожектора x, і виписуються значення x, r, r 3 (табл. 6). Знаходиться e за формулою (8). За графіком изолюкс на умовній поверхні знаходиться h як абсциса точки, ордината якої дорівнює x, а освітленість e. Обчислюється y за формулою (7), що дає пару точок ізолюкси, симетрично розташованої щодо осі x. Послідовно повторюються операції до значення x, при якому необхідна освітленість e, більше її максимального значення на графіку (рис. 8-16).
Будується ізолюкси в масштабі освітлюваної території.
Мал. 7 Схема до побудови изолюкс
Таблиця для розрахунку прожекторного освітлення
Мал. 8. ізолюкси на умовній площині (кілолюкси).
Прожектор ПСМ-50-1 з лампою ДРЛ-700
Мал. 9. ізолюкси на умовній площині (кілолюкси).
Прожектор ПЗС-45 з лампою ДРЛ-700
Мал. 10. ізолюкси на умовній площині (кілолюкси).
Прожектор ПЗС-45 з лампою Г220-1000
Мал. 11. ізолюкси на умовній площині (кілолюкси).
Прожектор ПЗС-35 з лампою Г220-500
Мал. 12. ізолюкси на умовній площині (кілолюкси).
Мал. 13. ізолюкси на умовній площині (кілолюкси).
Мал. 14. ізолюкси на умовній площині (кілолюкси).
Прожектор ПЗР-250 з лампою ДРЛ-250
Мал. 15. ізолюкси на умовній площині (кілолюкси).
Освітлювальний пристрій Оксна-10000
Мал. 16. ізолюкси на умовній площині (кілолюкси).
Побудувати ізолюкси е = 1 лк горизонтальної освітленості з використанням таблиці 6 для прожектора ПЗС-45, потужність лампи тисячу Вт, висота прожектора h = 20 м, q = 20 °.
Зазвичай розраховується кілька (2-4) изолюкс для кутів q в межах 10-35 °.
Освітленість будь-якої точки поверхні може бути визначена накладенням на неї сімейства изолюкс або розрахована індивідуально.
Власне розрахунок прожекторного освітлення часто зводиться до компонуванні изолюкс. Заповнивши весь план освітлюваної поверхні ізолюкси е = Е. 2, де Е - нормована освітленість (ГОСТ 12.1.046-85), потрібно розрахувати число прожекторів, необхідних для освітлення майданчика.
Ізолюкси можна компонувати в віяла, т. Е. Розміщувати прожектора на одній щоглі (рис. 17). При цьому допускається деяке накладення изолюкс один на одного.
Прийнятним є вибір такого віяла, у якого точками дотику изолюкс є точки з найбільш широкими абсциссами. Допускається складання віяла з изолюкс з різним кутом нахилу оптичної осі до поверхні.
Практично при розрахунку намічається розташування щогл, вирізаються кальки ізолюкси для різних q, наколюють точками щогл в намічене місце щогли і шляхом повороту вибирається варіант, що забезпечує гарне заповнення площі при меншій кількості прожекторів.
Мал. 17. Приклад компонування изолюкс
1. Довідкова книга для проектування електричного освітлення / Под ред. Г. М. Кнорринга. Л. Енергія, 1976.-384 с. мул.
2. Тищенко Г. А. Освітлювальні установки: Підручник для учнів спеціальності "електроосвітлювальне прилади та установки". - М. Вища школа, 1984. - 247 с.
3. Довідкова книга з світлотехніки / Под ред. Ю. В. Айзенберга. - М. Енергоіздат, 1983, - 489 с.
4. СниП 23-05-95. Природне і штучне освітлення. Норми проектування. - М. Стройиздат, 1980.