Будь-розрахунок передбачає як мінімум калькулятор. Ну, або рахунки з логарифмічною лінійкою. По крайней мере, ми так звикли думати. Однак розумне слово «інсоляції», деякі розрахунки поставило з ніг на голову, і розрахунок освітленості квартири (або приватного будинку) став жертвою простого питання - як розрахувати освітлення кімнати? Або хоча б чим? І взагалі, навіщо потрібен розрахунок освітлення, якщо є лампочка? Давайте не будемо робити вигляд, що ми генії оптики, а подивимося, чого нам не вистачає в кімнаті, в якій багато лампочок, але все рано темнувато.
Чим відрізняється освітленість від яскравості світіння, і чому не всі лампочки однаково корисні?
Так чому ж одна і та ж сірник не здатна дозволити нам прочитати текст в книзі, дозволяючи оглянути дуже темне приміщення?
Відповідь ховається в розумному слові «акомодація». Ми не станемо розливатися думками по древу, як говорив Аристотель, в спробах приховати просту істину заумним стилем. (С)
Акомодація - це властивість людського ока адаптувати сприйняття візуальної інформації, незалежно від того, яке освітлення в будинку працює в цей момент.
Сподіваємося, що використання нами термінів не викликало в Вас нетравлення шлунка, оскільки тепер ми перейдемо до математики, що трохи складніше.
Але спочатку відповідь на питання підзаголовка. Чим вище ми піднімемо лампу, тим більша площа буде освітлена. Але при цьому освітленість всієї площі не дозволить розрізняти деталі, не напружуючи зору. Ми замінимо лампу більш яскравою, це дозволить нам розрізняти деталі на цій площі. Площа освітлення, до речі, теж збільшиться. Але при цьому, в районі лампи, очі почнуть швидко втомлюватися через надмірну яскравості.
Цих три фактори і враховує розрахунок освітлення приміщення. Висота розташування світильника, освітлювана площа і яскравість світла, яка дозволяє бачити деталі, які не втомлюючи зір. Тому для освітлення великої площі з великої висоти не використовують лампи розжарювання, застосовуючи денне світло. Тепер перейдемо до розрахунків.
Способи та застосування розрахунку освітленості приміщень.
Формула розрахунку проста. І оскільки нас цікавить кількість світильників (а інакше, навіщо робити розрахунок освітлення?), З нього і почнемо:
де N - необхідна кількість світильників. Зверху дробу ми визначили освітленість, а знизу яскравість ламп освітлення. Чи не правда, все дуже просто? Отримали кількість ламп. Залишилося уточнити, які значення увійшли в цю формулу:
- E - задається в люксах, це величина освітленості горизонтальній площині. Довідкова величина, яка відрізняється для різних приміщень (дитяча, спальна, робочий кабінет і т.д.);
- S - площа приміщення, вона нам відома;
- Kr - коефіцієнт запасу. Надлишок тут передбачений для двох ситуацій - виходу з ладу кількох ламп, і перестановки в приміщенні (наприклад, пересунули робочий стіл). Для будинку зазвичай береться рівним 1.2.
Друга частина формули містить:
- U - коефіцієнт використання приладу освітлення (в одному приладі може бути багато ламп);
- n - кількість ламп в цьому приладі;
- Fl - світловий потік однієї лампи, також вимірюється в люменах.
Як цим користуватися? Припустимо, нам хочеться в кімнаті використовувати три світильника. При цьому приміщення робоче (кабінет, наприклад). Тоді ми отримаємо рівняння: 3 = E (робочий кабінет) * площа * 100 * 1,2 (приміщення звичайне, стелі стандартні). Залишилося поділити на те, які лампи ми бажаємо застосувати. Для цього нам потрібен параметр U - коефіцієнт використання.
А як розрахувати освітлення, якщо ми не знаємо U. звідки його отримати? Для розрахунку U необхідний індекс приміщення і облік матеріалів стін і стелі (відображає здатність). Розрахувати індекс приміщення просто:
Площа вже знаємо, залишилося виміряти висоту підвісу світильника h1 і висоту робочого столу h2 (в загальному випадку h2 - це та площина, освітленість якої нам потрібна). a і b відповідно довжина стін (половина периметра приміщення, якщо воно не прямокутне). Отримавши значення φ. нам залишилося уточнити індекси відбивної здатності матеріалів, які будуть використані для обробки стелі і стін (також довідкові величини), і ми отримаємо решту дані для розрахунку. Чим світліше стіни, тим нижче буде значення U. Підставами його в формулу, ми дізнаємося, все, що нам потрібно, і отримаємо відповідь на питання як розрахувати освітлення. Наприклад, якщо ми хочемо три світильника, то нам знадобляться такі, які б відповідали результату:
Цей приклад взятий з життя, і за результатами розрахунку освітлення було прийнято рішення розмістити в приміщенні 12 вбудованих в стелю окремих ламп, відмовившись від трьох світильників на 4 лампи кожен.
Не лякайтеся докладної розповіді і зовнішньої складності математичного апарату таких обчислень. Довідкові матеріали по всім параметрам доступні в мережі, є багато типових розрахунків освітлення приміщень, на базі яких можна деталізувати їх для свого приміщення. Завдання залякати Вас складністю обчислень не було, тим більше розрахунки прості. Але звернемо увагу на важливість отриманих значень.
На цьому зображенні нижче приклад приміщення, в якому була змінена конфігурація, в порівнянні з проектом. Перерахунок освітлення не проводився. Після початку експлуатації кімнати, виявилося, що частина приміщення дуже темна, навіть в яскравий сонячний день з повністю включеним освітленням (як на фото). Переробляти нічого не стали, але на майбутнє розрахунками освітлення вже не нехтували.
Які ще є способи розрахунку освітлення приміщень
Метод розрахунку за питомою потужністю. Гідність методу в простоті (заснованої знову ж на довідкових матеріалах), а недолік в тому, що такі обчислення робляться з великим запасом, і тому погано сумісні з економією на витратах електроенергії для освітлення. Фактично це не розрахунок освітлення, а оцінка витрат енергії. При цьому якщо ми знаємо питому потужність освітлення для приміщення, то перемножуємо кількість ламп на потужність кожної і ділимо на площу. Отримане значення можна використовувати для визначення приблизної потужності ламп (і їх кількості), але застосовувати на перших етапах проектування електричних мереж.
Точковий метод розрахунку. Це варіант основної формули обчислень, що дозволяє деталізувати внесок кожного світильника в освітлення тієї, чи іншої точки приміщення. Тобто він дозволять уточнити розрахунок освітлення в кожній точці приміщення, звідки і назва методу. Для цього виготовляється план приміщення з розміщенням світильників, після чого вибирається розрахункова точка в приміщенні. Далі методом оцінки ізолюксових просторових кривих (ізолюкси - лінія з однаковою освітленістю від світильника, начебто ізобари або ізотерми), з урахуванням освітлення від всіх інших світильників, уточнюються значення освітленості. Це більш складний метод розрахунку, застосовується або для дизайнерських цілей, або для приміщень зі складними поверхнями стін і стель, або для інших цілей. З точки зору можливостей економії електроенергії найбільш точний спосіб.
Метод застосування прототипу. Це теж не зовсім розрахунок, але, тим не менше, згадаємо. В даному випадку використовується довідкова таблиця точних розрахунків типових приміщень. З точки зору точності, може, варто використовувати такі дані, а не думати, як розрахувати освітлення, особливо якщо такі розрахунки робилися не раз. Є і більш екзотичні способи розрахунку, але це область складних приміщень і доля експертів, для побутових цілей використовувати такі дорогі способи немає сенсу.
Чого не говорять, коли говорять про освітленість?
Всі обчислення освітлення і освітленості засновані на двох китах:
- Санітарні норми та інші вимоги з області гігієни.
- Будівельні і електротехнічні нормативи, порушувати які жоден будівельник не стане.
Але якщо ми говоримо про своєму будинку або квартирі, то має сенс думати про себе, а не про нормативи, які справді варто враховувати при розрахунках. Про що йде мова?
Наприклад, сходи в приватному будинку. Якщо почитати нормативи, то освітленість повинна бути не нижче, ніж у робочій зоні. Однак практика показала, що на фото нижче, п'яти світильників з лампами в 60Вт виявилося більш ніж достатньо для освітлення. Ніхто не спотикається, і жодного разу не впав. При цьому в стінах сходів замуровано ще 6 кабелів (прокладені на основі саме розрахунку освітлення), від яких було вирішено відмовитися. Тому, отримавши розрахунок, не поспішайте робити приховану проводку, може бути має сенс подумати, чи не буде цей запас зайвою витратою грошей?
Інша ситуація виникла, коли вирішено було з гостьової спальної зробити дитячу кімнату. З огляду на, що в цьому випадку знадобилося яскраве освітлення в районі статі, а можливості такої не було, освітлення було зроблено без запасу, довелося застосовувати місцеві світильники, що виявилося не дуже зручно.
Тому відповідь на питання як розрахувати освітлення, вкрай важливий саме на перших етапах проектування електромережі будинку або квартири, і якщо в процесі будівництва раптом щось вирішили змінити, обов'язково робіть перерахунок. І все одно, залишайте невеликий запас на можливість підключення додаткових світильників, хоча б як бра.
Довідкові величини для розрахунку освітленості
Нижче наведені значення величини освітленості горизонтальній площині для різних кімнат в будинку. Це значення U з первісної страшної формули.
Приклади коефіцієнта відображення поверхонь