Выбор типа светильников, высоты подвеса и схем их размещения

2.3 Выбор типа светильников, высоты подвеса и схем их размещения

2.3.1 Назначение, характеристика и типы светильников

Светильники являются осветительными приборами ближнего действия и предназначены они для рационального перераспределения светового потока ламп, а также защита глаз от чрезмерной яркости, предохраняют источников света от загрязнения и механических повреждений. Конструктивно они состоят из корпуса-отражателя и (или) рассеивателя, патрона и крепящего устройства.

Все светильники в зависимости от соотношения светового потока, излучаемого в нижнюю полусферу (Ф) ко всему световому потоку светильника (Ф_св) подразделяются на следующие пять классов:

П – прямого света

Н – преимущественно прямого света

Р – рассеянного света

В – преимущественно отраженного света

О – отраженного света

.

Каждый из светильников может характеризоваться одной из семи типовых кривых силы света: концентрированной (К), глубокой (Г), косинусной (Д), полуширокой (Л), широкой (Ш), равномерной (М) и синусной (С). Типовые кривые приведены на рис. 2.1.

Соотношение световых потоков и кривые светораспределения являются важнейшими светотехническими характеристиками светильника, определяющими распределение его светового потока в пространстве, окружающем светильник.

Рис. 2.1. Типовые кривые силы света светильников

По конструктивному исполнению в общем случае светильники делятся на:

открытые – лампа не отделена от внешней среды;

защищенные – лампа защищена от механических повреждений;

закрытые – защищены от проникновения пыли и механических повреждений лампы;

пыленепроницаемые – защищены от проникновения тонкой пыли;

влагозащищенные – противостоят воздействию влаги;

взрывозащищенные – противостоят появлению взрыва (В – взрывонепроницаемые, Н – повышенной надежности против взрыва).

Аналогично с классификацией электрического оборудования по конструктивному исполнению, которая определяет одновременно степень защиты оборудования от попадания внутрь них твердых посторонних тел (в частности пыли), степени защиты персонала от соприкосновения с находящимися под напряжением частями, расположенными внутри оболочки изделий и степени защиты от влаги, для светильников также установлена международная система защиты, состоящая из букв IP (International Protection) и двух цифр, обозначающих степень защиты. Первая цифра определяет защиту лампы от пыли. Существует шесть следующих классов защиты светильников от пыли:

незащищенные (открытые – 2, перекрытые – 2');

пылезащищенные (полностью – 5, частично – 5');

пыленепроницаемые (полностью – 6, частично – 6'),

и семь следующих классов защиты от влаги:

0 – водонезащищенный – защита отсутствует;

2 – каплезащищенный – защита от капель, падающих сверху под углом к вертикали 15^о;

3 – защищенный – защита от капель или струй воды, падающих сверху под углом к вертикали 60^о;

4 – брызгозащищенный – защита от попадания капель или брызг под любым углом;

5 – струезащищенный – защита от попадания воды при обливании струей под любым углом;

7 – водонепроницаемый – защита от попадания воды при кратковременном погружении в воду;

8 – герметичный – защита от попадания воды при неограниченно долгом погружении в воду.

Если указана цифра со "штрихом" буквы IP в обозначении защиты не указываются, например 6'3.

Защита светильников от пыли, воды и агрессивных сред обеспечивается, как правило, конструкционными и светотехническими материалами, различной степенью герметизации внутреннего объема светильника или его отдельных полостей, токоведущих элементов и (или) электрических контактов.

Кроме этого, основными характеристиками светильников являются:

коэффициент усиления (К_у), представляющий отношение максимальной силы света светильника (I_макс) к средней сферической силе света (I_ср.сф.):

, (2.3)

где .

Коэффициент усиления характеризует увеличение силы света светильника в заданном направлении;

коэффициент полезного действия (h):

, (2.4)

где Ф_св – световой поток светильника;

Ф_л – световой поток источника света;

защитный угол (g) – определяет степень защиты глаза от воздействия ярких частей источника света.

На рис. 2.2 приведена структура обозначения и маркировка светильников в соответствии с ГОСТ 13828-74.

Х Х Х ХХ–Х ´ Х–ХХХ–ХХ

Тип источника света (одна буква на первом месте в шифре): Н – лампа накаливания; И – галогенные; Л – люминесцентные лампы; Р – ДРЛ; Г – металлогалогенные; Ж – натриевые; Б – бактерицидные; К – ксеноновые. Основной способ установки светильника: С – подвесные; П – потолочные; Б – настенные; Н – настольные; Т – напольные; В – встраиваемые; К – консольные; Р – ручные. Основное назначение светильника: П – для промышленных предприятий; Р – для рудников и шахт; О – для общественных зданий; Б – для жилых (бытовых) помещений; У – для наружного освещения; Т – для телевизионных студий. Номер серии, к которой принадлежит светильник (две цифры); Количество ламп в светильнике: Мощность ламп, Вт: Номер модификации светильника (трехзначное число): Обозначение климатического исполнения и категории размещения.

Рис. 2.2. Структура обозначения и маркировка светильников

Примеры обозначений светильников:

НСП05´500-016-У3 – светильник с лампой накаливания мощностью 500 Вт, общего назначения, подвесной для промышленных предприятий, серии 05, модификации 016, климатическое исполнение У, категория размещения 3;

ЛС02-2´40-005-У3 – светильник с двумя люминесцентными лампами мощностью по 40 Вт, подвесной, для общественных зданий, серии 02, модификации 005, климатическое исполнение У, категория размещения 4;

РКУ08´400-014-ХЛ1 – светильник с ртутной лампой типа ДРЛ мощностью 400 Вт, консольный, уличный, серии 08, модификации 014, климатическое исполнение ХЛ (холодный климат), категория размещения 1.

Наряду с приведенным условным обозначением светильникам могут присваиваться собственные имена, например: "Глубокоизлучатель". Кроме того, действуют еще более ранние ГОСТы, а также обозначения, присваемые заводом изготовителем. Все это создает определенные трудности в расшифровке условного обозначения светильников.

При существующем многообразии светильников основными отличительными особенностями их являются тип источника света, его мощность, конструктивное исполнение с определенной защитой от воздействия окружающей среды, светораспределение.

В табл.2.1 приведены основные параметры некоторых типов светильников, применяемых для общего освещения производственных помещений и помещений общественных зданий.

Таблица 2.1 Номенклатура и основные параметры некоторых светильников

Тип, серия светильника	Количество и мощность, Вт		Степень защиты	КСС/ Класс светораспределения по ГОСТ 17677-82	КПД, %	Способ установки	Способ монтажа
Светильники с ртутными лампами высокого давления
РПП01	50, 80, 125		IP54	Д1/П	65	П	4
ГПП01	125		IP54	Д2/П	60	П	4
ЖПП01	70, 100		IP54	Д3/П	60	П	4
РПП05	80, 125		IP54	М/П	55	П	2, 4
РСП05	250-1000		IP20	Д2/П	75	С	1; 2; 3
РСП08	250, 400		IP20	Д3/П	75	С	1
РСП11	400		IP52	Д1/П	72	С	1
РСП12	700		IP52	Д3/П	62	С	1
РСП13	400,700,1000		IP53	Д3/П	70	С	1; 2
ГСП15	400		IP52	Г1/П	72	С	1; 2; 3
ГСП18	250,400,700		IP20	Г1/П	75	С	1; 2
Светильники с люминесцентными лампами
ЛСП02	2´40(2´36)		IP20	Д2/П	70	С	2; 3; 5
ЛВП02	4´80		IP20	Д1/П	50	В	5
ЛВП06	5´65(5´58)		IP20	Д1/П	52	В	5
ЛСП13	2´40(2´36)		IP20	Ш1/П	75	С	2; 3; 8
ЛДОР	2´40,2´80		IP20	Д2/Н	75	С	5; 6
ПВЛП1	2´40		IP54	Д1/П	65	С	2; 5
ПВЛМ	2´40			М/Н	85	С	5; 6
ЛСР01-20	20		IP54	М/Р	70	С	7
ЛСР01-40	40		IP54	М/Р	70	С	7
ЛСП29	2´18,2´36		IP54	Д1/Р	65	С	1; 7
Светильники с лампами накаливания
НСР01		100, 200	IP54	Г/П	75	С	1; 3
НСП02		100	IP52	Н/М	75	С	3
НСП03М		60	IP54	-/Н	85	С	4
НПП04		60	IP20	М/Р	55	Н, Б, Д	5; 6
НСП17		200-1000	IP20	Ш1,Г2/П	75	С	1; 2; 3
НСП20		500, 1000	IP52	Д2/П	77	С	1; 2
Н4БН		150	IP54	Д1/П	55	С	1
Н4Б-300МА		300	IP54	Д1/П	50	С	1; 2
ВЗГ/В4А200		200	IP54	Д1/П	50	С	1
ПСХ 60М		60	IP54	Ш1/П	60	С	1;2;3;4

Примечания:

Способ монтажа для светильников с ртутными лампами: 1 – на трубу с резьбой 20 мм; 2 – на монтажный профиль; 3 – на крюк; 4 – на опорную поверхность; 5 – специальное крепление.

Способ монтажа для светильников с люминесцентными лампами: 1 – на трубу с резьбой 20 мм; 2 – на шинопровод; 3 – на штангах; 5 – на потолок; 6 – на стержнях; 7 – на крюк; 8 – на монтажный профиль.

Способ монтажа для светильников с лампами накаливания: 1 – на трубу с резьбой 20 мм; 2 – на монтажный профиль; 3 – на крюк; 4 – на потолок; 5 – на горизонтальную опорную поверхность; 6 – на наклонную опорную поверхность.

Основными факторами, определяющими выбор светильников являются:

а) условия окружающей среды (наличие пыли, влаги, химической агрессивности, пожароопасных и взрывоопасных зон);

б) строительная характеристика помещения (размеры помещения, в том числе его высота, наличие ферм, технологических мостиков, размеры строительного модуля, отражающие свойства стен, потолка, пола и рабочих поверхностей);

в) требования к качеству освещения.

Выбор конкретного типа светильника осуществляется по конструктивному исполнению, светораспределению и ограничению слепящего действия, экономическим соображениям.

Конструктивное исполнение светильника в значительной степени определяется уровнем защиты его от воздействия окружающей среды.

От конструктивного исполнения светильников зависит их надежность и долговечность в данных условиях среды помещения, безопасность в отношении пожара, взрыва и поражения электрическим током, а также удобство обслуживания.

В нормальных сухих и влажных помещениях допускается применения всех типов незащищенных (IP20) светильников.

В сырых помещениях также допускается применение незащищенных (IP20) светильников, но при условии выполнения корпуса патрона из изоляционных и влагостойких материалов.

В особо сырых помещениях и в помещениях с химически активной средой рекомендуется применение светильников со степенью защиты не ниже IP22, в пыльных помещениях – не ниже IP44.

В жарких помещениях – не ниже IP20, причем в светильниках с люминесцентными лампами рекомендуется применение амальгамных ламп.

В пожароопасных зонах применяются светильники с минимальными допустимыми степенями защиты, указанными в табл. 2.2.

Таблица 2.2 Минимальные допустимые степени защиты светильников в зависимости от класса пожароопасной зоны

Источники света, устанавливаемые в светильниках	Степень защиты светильников для пожароопасной зоны класса
	П-I	П-II	П-IIa	П-III
Лампы накаливания	IP53	IP53	2'3	2'3
Лампы ДРЛ	IP53	IP53	IP23	IP23
Люминесцентные лампы	5'3	5'3	IP23	IP23

Примечание. Допускается изменять степень защиты оболочки от проникновения воды (2-я цифра обозначения) в зависимости от условий среды, в которой устанавливаются светильники.

Во взрывоопасных зонах могут применяться светильники при условии, что уровень их взрывозащиты или степень защиты соответствует табл. 2.3 или является более высокими.

Таблица 2.3 Допустимый уровень взрывозащиты светильников в зависимости от класса взрывоопасной зоны

Класс взрывоопасной зоны	Уровень взрывозащиты
B-I	Взрывобезопасные
B-Ia, B-Iг	Повышенной надежности против взрыва
В- Iб	Без средств взрывозащиты. IP53
В-II	Повышенной надежности против взрыва
В-IIа	Без средств взрывозащиты. IP53

В [1, 12 и др.] приведены подробные рекомендации выбора светильников по конструктивному исполнению.

Если существующая номенклатура светильников представляет возможность применения в помещении не единственного, а нескольких возможных по конструктивному исполнению светильников, из них почти всегда целесообразно выбрать тот, который обладает наиболее высокой эксплуатационной группой [2] (табл. П7), характеризующей способность светильника сохранять в процессе работы высокие светотехнические качества. Такой подход позволяет в определенных условиях [2, табл. 3] принять меньшие значения коэффициентов запаса, это в свою очередь приводит к снижению установленной мощности источников света, уменьшению расхода электроэнергии.

Правильный выбор светильника по светораспределению обуславливает экономичное использование светового потока источника света, приводит к снижению установленной мощности осветительной установки. При равных условиях предпочтительнее выбирать светильники с более высоким КПД, несмотря на их более высокую стоимость. Эти дополнительные затраты окупаются за счет экономии электроэнергии.

В производственных помещениях с низкими коэффициентами отражения стен, потолков целесообразно применение светильников прямого света класса П со светораспределением типа К (концентрированная) при высоких потолках (более 6-8 м), с меньшей высотой потолков – со светораспределением типа Д (косинусная), реже Г (глубокая). С увеличением высоты помещения применяемый светильник должен иметь большую степень концентрации светового потока (К, Г) и наоборот, в низких помещениях рекомендуется использовать светильники с более широким светораспределением (Д, Г).

При высоких отражающих свойствах стен и потолков производственных помещений (светлые потолки и стены) целесообразно применение светильников преимущественно прямого света класса Н.

При высоких отражающих свойствах пола или рабочих поверхностей преимущество получают светильники класса П, поскольку в этом случае за счет отражения в верхнюю полусферу попадает достаточно светового потока для создания приемлемого зрительного комфорта.

Светильники преимущественно прямого света класс П и рассеянного света класса Р с кривыми светораспределения Д (косинусная) и Л (полуширокая) целесообразно применять для освещения административных, учебных помещений, лабораторий и т.п.

Светильники классов В (преимущественно отраженного света) и О (отраженного света) применяют для создания архитектурного освещения производственных помещений, гражданских зданий. Для наружного освещения – светильники с кривой силы света Ш (широкая).

Учет при выборе светильников слепящего их действия осуществляется по показателю ослепленности, который нормируется [2] и сравнивается с фактическим показателем ослепленности. Расчет этого показателя приведен в [11], но на практике при проектировании осветительных установок в связи с трудностью расчета этого показателя эта характеристика учитывается косвенно минимально допустимой высотой подвеса светильников.

Выбор светильников по критерию экономичности выполняется по минимуму приведенных затрат. Однако учитывая, что основной составляющей годовых эксплуатационных расходов являются затраты на электроэнергию, можно с некоторым приближением оценивать экономичность светильника по критерию энергетической экономичности (Э_э). Под энергетической экономичностью понимается отношение нормируемой (минимальной) освещенности (Е_min) к удельной мощности Р_уд:

,  (2.5)

где Р_уд – удельная мощность, равная отношению установленной мощности ламп к площади освещаемого помещения.

Рост энергетической экономичности в соответствии с выражением (2.5), является следствием уменьшения удельной установленной мощности источников света, необходимой для создания заданной освещенности.

Было установлено, что энергетическая экономичность является функцией комбинированного аргумента , где Е_min – освещенность по нормам, К_з – коэффициент запаса, Н_р – расчетная высота подвеса светильников над рабочей поверхностью (см. рис. 2.3).

Это позволяет определить области, целесообразного с экономической точки зрения, использования различных типов светильников. В [13] для некоторых типов светильников приведены наибольшие и наименьшие мощности ламп и соответствующие им значения аргумента _. Если при проектировании фактическое значение аргумента  будет меньше нижнего предела для данного светильника, то применять его не рекомендуется. При фактических значениях аргумента, больших верхнего предела для данного светильника, применение его может быть допущено при условии отсутствия другого, более экономичного светильника.

Как видно из аргумента энергетическая экономичность светильников в значительной степени зависит от принимаемой при проектировании расчетной высоты подвеса светильников (Н_р); которая в определенной степени зависит от высоты помещения.

При малой высоте (до 6 м) добиться качественных показателей, таких как минимальная неравномерность освещения, допустимая пульсация и ослепленность, возможно только с помощью большого числа светильников с относительно малой единичной мощностью источника света (ЛН и ЛЛ). В высоких помещениях экономически выгодней применять мощные источники света (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) и малое число светильников, каждый из которых должен иметь оптимальное светораспределение для конкретного варианта.

Поэтому выбор типа светильников выполняется одновременно с выбором их схем размещения на плане освещаемого помещения.

Высота освещаемого помещения определяет и экономичный тип светораспределения светильников.

Для каждой типовой кривой силы света (типа светильника) существует наивыгоднейшее относительное расстояние между светильниками , при которой обеспечивается наибольшая равномерность распределения освещенности, а также наивыгоднейшее относительное расстояние между светильниками при которой обеспечивается максимальная энергетическая экономичность. Под относительным расстоянием между светильниками понимается отношение расстояние между ними (L) к расчетной высоте подвеса светильников над рабочей поверхностью (Н_р) (табл. П.8, П.9).

Выбранные светильники должны быть расположены и установлены таким образом, чтобы обеспечивалось [6]:

а) безопасность и удобный доступ к светильникам для обслуживания;

б) создание нормированной освещенности наиболее экономичным путем;

в) соблюдение требований к качеству освещения (равномерность освещения, направление света, ограничение вредных факторов: теней, пульсаций освещенности, прямой и отраженной блескости;

г) наименьшая протяженность и удобство монтажа групповой сети;

д) надежность крепления светильников.