Светотехнический расчет освещения

2.4 Светотехнический расчет освещения

2.4.1 Общие рекомендации по светотехническим расчетам

Светотехнические расчеты позволяют выполнить следующее:

а) определить количество и единичную мощность источников света осветительной установки, обеспечивающей требуемую освещенность в помещении (на рабочей поверхности);

б) для существующей (спроектированной) осветительной установки рассчитать освещенность в любой точке поверхности освещаемого помещения;

в) определить качественные показатели осветительной установки (коэффициент пульсации, цилиндрическую освещенность, показатели ослепленности и дискомфорта).

Основной светотехнический расчет освещения заключается в решении задач по приведенным выше пунктам а) и б). Для этой цели применяются два метода расчета электрического освещения: метод коэффициента использования светового потока и точечный метод.

Метод коэффициента использования светового потока применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей, в основном для расчета светового потока источника (источников) света. Этот метод позволяет рассчитывать также среднюю освещенность горизонтальной поверхности с учетом всех падающих на нее потоков, как прямых, так и отраженных. Он не применим при неравномерном размещении светильников, расчете освещенности в характерных точках как негоризонтальных, так и горизонтальных поверхностей.

Упрощенной формой метода коэффициента использования светового потока является метод удельной мощности на единицу освещаемой площади. Применяется этот метод для ориентировочных расчетов общего равномерного освещения. Максимальная погрешность расчета по методу удельной мощности составляет ±20%.

Точечный метод расчета освещения позволяет определить освещенность в любой точке поверхности освещаемого помещения при любом равномерном или неравномерном размещении светильников. Он часто используется как поверочный метод для расчета освещенности в характерных точках поверхности. С помощью точечного метода можно проанализировать распределение освещенности по всему помещению, определить минимальную освещенность не только на горизонтальной, но и наклонной поверхности, рассчитать аварийное и местное освещение.

Основной недостаток точечного метода расчета заключается в неучете отраженного светового потока от стен, потолка и рабочей поверхности помещения.

В тех случаях, когда не может быть применим ни один из названных методов, например, при расчете неравномерного освещения помещения со значительными отражающими свойствами стен, потолка и рабочей поверхности, то используют оба метода, действуя комбинированным способом.

2.4.2 Метод коэффициента использования светового потока

Методом коэффициента использования светового потока рассчитывают общее равномерное освещение горизонтальных поверхностей.

По этому методу расчета освещенность на горизонтальной поверхности определяют с учетом светового потока, отраженного от стен, потолка и самой рабочей поверхности. Метод коэффициента использования применим для расчета освещения помещений светильниками с разрядными лампами и лампами накаливания.

Коэффициентом использования светового потока осветительной установки называется отношение светового потока, падающего на горизонтальную поверхность, к суммарному потоку всех ламп, размещенных в данном освещаемом помещении

h=(Ф_п+Ф_отр)/nФ_л=Ф_р/nФ_л, (2.9)

где Ф_п – световой поток, падающий от светильников непосредственно на освещаемую поверхность, лм;

Ф_отр – отраженный световой поток, лм;

Ф_л – световой поток лампы, лм;

Ф_р – результирующий световой поток, лм;

n – количество ламп в освещаемом помещении.

При расчете по методу коэффициента использования световой поток светильника, лампы, или ряда светильников необходимый для создания заданной минимальной освещенности определяется по формуле

Ф = Е_min k_з S z / n h, (2.10)

где Е_min – заданная минимальная (нормируемая) освещенность, лк;

k_з – коэффициент запаса (принимается по табл. П6);

S – площадь помещений, м²;

z – отношение Е_ср/Е_min (коэффициент неравномерности освещения, принимается 1,15 для ЛН и ДРЛ, 1,1 – для ЛЛ);

n – количество светильников, ламп или рядов светильников (как правило, принимается до расчета по сетке размещения светильников);

h - коэффициент использования светового потока, о.е.

В практике светотехнических расчетов значение h определяется из таблиц [10], связывающих геометрические параметры помещений (индекс помещения i) с их оптическими характеристиками – коэффициентами отражения (r_п – потолка, r_с – стен, r_р – рабочей поверхности или пола) и КСС конкретных типов светильников.

По мере того, как число типов светильников, применяемых в практике непрерывно возрастает, обращение к таблицам, рассчитанным для конкретных светильников, затрудняется. Такое положение привело к разработке [11] унифицированных таблиц значений коэффициента использования, применительно к классификационным КСС (табл. П11).

Тогда коэффициент использования светового потока определится по выражению:

h = h_с×h_п, (2.11)

где h_с – к.п.д. светильника, о.е.;

h_п – к.п.д. помещения – унифицированное значение коэффициента использования, принятое по табл. П.11.

Индекс помещения определяется по формуле:

, (2.12)

где А и В – соответственно длина и ширина помещения, м;

Н_р – расчетная высота подвеса светильников, м.

Для помещений с А/В ³ 10, можно считать i=В/Н_р.

Приблизительные значения коэффициентов отражения ((r_п, r_с, r_р) можно принять по следующим характеристикам помещения:

-  побеленный потолок и стены – 70%;

-  побеленный потолок, стены

окрашены в светлые тона – 50%;

-  бетонный потолок, стены оклеены

светлыми обоями, бетонные стены - 30%;

-  стены и потолок в помещениях

оштукатуренные, темные обои - 10%.

Если в формулу 2.10 в качестве n подставлялось значение, равное количеству ламп, то по рассчитанному световому потоку выбирается ближайший стандартный источник света (лампа) в пределах допустимых отклонений – -10…+20 %. Если такое приближение не выполняется, то корректируется число ОП.

Если в формулу 2.10 в качестве n подставляется количество рядов светильников, то расчетным световым потоком является световой поток одного ряда светильников (Ф_р). Тогда по найденному Ф_р выполняется компоновка ряда, т.е. определяется число и мощность светильников, при которых Ф_р близко к необходимому.

Определяются габаритные размеры светильников, и суммарную длину ряда светильников сопоставляют с длиной помещения. При этом возможны следующие случаи:

а) суммарная длина светильников превышает длину помещения – необходимо или применить более мощные лампы, или увеличить число рядов, или компоновать ряды из сдвоенных, строенных и т.д. светильников;

б) суммарная длина светильников равна длине помещения – задача решается путем устройства непрерывного ряда светильников;

в) суммарная длина светильников меньше длины помещения – принимается ряд с равномерными разрывами между светильниками.

По выражению 2.10 может решаться и обратная задача – по заданному световому потоку лампы, светильника для обеспечения нормируемой освещенности в помещении рассчитываться количеством источников света, светильников.