Метод удельной мощности освещения

2.4.3 Метод удельной мощности освещения

Удельная мощность освещения представляет собой отношение суммарной мощности всех источников света к площади освещаемого ими помещения - Р_уд [Вт/м²].

Для различных типов светильников составлены таблицы удельной мощности [10] в зависимости от нормируемой освещенности, площади помещения и высоты подвеса светильников. Причем, каждая таблица соответствует определенному сочетанию коэффициентов отражения потолка, стен и рабочей поверхности.

Для некоторых типов светильников в упрощенной форме значения удельных мощностей освещения приведены в табл. П12.

Расчет данным методом сводится к следующему:

а) по одной из таблиц [10] или П12 наиболее близко отвечающей заданным условиям принимается величина удельной мощности;

б) определяется установленная мощность источников света в помещении:

Р=Р_уд×S, (2.12)

где S – площадь освещаемого помещения;

в) составляется схема (сетка) размещения светильников (см. п. 2.3.3) и подсчитывается их количество n;

г) определяется мощность светильника (источника света):

(2.13)

Если значения освещенности и коэффициента запаса отличаются от указанных в таблицах, допускается пропорциональный пересчет значений р_уд.

Если освещение выполнено светильниками с люминесцентными лампами, то по установленной мощности Р определяется мощность одного ряда и далее осуществляется компоновка его светильниками.

2.4.4 Точечный метод расчета

Точечный метод расчета освещения является обязательным для расчета освещенности негоризонтальных поверхностей, общего локализованного, эвакуационного, местного и наружного освещения. Он позволяет рассчитывать световой поток источника света, светильника, ряда светильников.

Существуют две интерпретации метода:

а) точечный метод с использованием пространственных изолюкс. Применяется для расчета освещения от точечных источников света (ЛН, ДРЛ, ДРИ и т.п.); люминесцентных ламп, длина которых не превышает 0,5Н_р;

б) точечный метод с использованием линейных изолюкс. Применяется для расчета освещения от светящих линий.

Точечный метод с использованием пространственных изолюкс. Пространственные изолюксы или кривые значений освещенности составлены для стандартных светильников с условной лампой 1000 лм в прямоугольной системе координат [10] в зависимости от высоты подвеса светильника Н_р и расстояния d проекции светильника на горизонтальную поверхность до контрольной (характерной) точки.

Порядок расчета данным методом следующий:

а) на плане помещения с известным расположением светильников намечается одна или две контрольные точки, в которых ожидается наименьшая освещенность. Например т. А (рис. 2.5);

б) определяются расстояния от контрольной точки до ближайших светильников, т.е. расстояния d₁, d₂, … d₆;

в) в зависимости от типа светильников по кривым пространственных изолюкс [10] для каждого значения Н_р и d находятся условные освещенности в люксах, т.е. соответственно е₁, е₂, …, е₆. Значения е в большинстве случаев определяются путем интерполирования между значениями, указанными у ближайших изолюкс.

Рис. 2.5. Фрагмент плана помещения с расположением светильников и контрольной точки А

Если заданные Н_р и d выходят за пределы шкал на графиках в ряде случаев возможно обе эти координаты увеличить (уменьшить) в n раз, так чтобы точка оказалась в пределах графика и определенное по графику значение е увеличить (уменьшить) в n² раз. При отсутствии изолюкс для данного светильника можно воспользоваться графиком для излучателя, имеющего по всем направлениям силу света 100 кд (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности. Сила света светильника по всем направлениям 100 кд

Значение условной освещенности e₁₀₀ определяется по координатам Н_р и d, одновременно по радиальным лучам находится значение a и по кривой силы света светильников I_a, тогда

; (2.14)

г) находится общая условная освещенность контрольной точки:

; (2.15)

д) определяется потребный световой поток лампы в одном светильнике по формуле:

 (2.16)

где Е_min – нормируемая освещенность, лк;

К_з – коэффициент запаса;

m - коэффициент, учитывающий освещенность от удаленных источников света, принимается равным 1,1…1,2;

е) по полученному расчетному световому потоку выбирают мощность стандартной лампы.

При выборе контрольной точки на вертикальной или наклонной плоскости освещенность ее может быть определена по следующей исходной формуле:

, (2.17)

где I_a - сила света излучателя по направлению т. А (рис. 2.7);

a - угол между направлением к расчетной точке осью симметрии светильника;

q - угол наклона расчетной плоскости по отношению к плоскости, перпендикулярной оси симметрии светильника (горизонтальная плоскость). Знак "-" принимается при условии .

В частном случает при горизонтальном расположении поверхности q = 0:

. (2.18)

Рис. 2.7. К расчету освещенности от точечного источника света

Освещенность наклонной плоскости, выраженная через освещенность горизонтальной плоскости:

. (2.19)

Освещенность вертикальной поверхности:

 (2.20)

или

. (2.21)

Пример 1. Определить освещенность в контрольной точке А (рис. 2.5). Для освещения помещения применены светильники типа НСП17 с лампами накаливания мощностью 200 Вт. Расчет производился методом коэффициента использования светового потока при нормируемой освещенности 200 лк.

Решение. Определим расстояние (в метрах) d проекции каждого светильника до точки А. По кривым равной освещенности (изолюксам) для светильника типа НСП17 находим значения условных освещенностей [10] и заносим в табл. 2.4.

Таблица 2.4 Значения условных освещенностей

Номер светильника	Расстояние от проекции d, м	Условная освещенность, лк
1	2,1	15
2	2,1	15
3	4,7	2
4	2,1	15
5	2,1	15
6	4,7	2

Сумма условных освещенностей от светильников 1-6 для расчетной точки А составит:

Определяем действительную расчетную освещенность в точке А:

,

принимаем m = 1,1.

.

Точечный метод с использованием линейных изолюкс применяется для расчета освещения от светящих линий. Светящей линией является непрерывный ряд светильников с люминесцентными лампами или ряд с разрывами между светильниками (l) при условии, если l<0,5Н_р, или отдельный излучатель (светильник), если его длина превышает 0,5Н_р.

Для расчета освещения от светящих линий применяются линейные изолюксы светильников, составленные при плотности светового потока  и расчетной высоте Н_р = 1м в координатах  и  (см. рис. 2.8).

Рис. 2.8. Светящая линия (L) с указанием размеров, определяющих положение ее по отношению к контрольной точке; Н_р – расчетная высота подвеса светильников; р – расстояние от контрольной точки в плоскости перпендикулярной светящей линии до перпендикуляра, опущенного на расчетную плоскость от светящей линии

На рис. 2.9-2.12 приведены линейные изолюксы для некоторых типов светильников с люминесцентными лампами.

Рис. 2.9. Линейные изолюксы для светильников ПВЛМ с 2 лампами ЛБР

Рис. 2.10. Линейные изолюксы для светильников группы 1

Рис. 2.11. Линейные изолюксы для светильников группы 2

Рис. 2.12. Линейные изолюксы для светильников группы 3

Расчет светового потока всех ламп в ряду выполняется в следующей последовательности:

а) на плане помещения с указанием светящих линий отмечают расчетную точку в конце ряда светильников и лежащую посередине между параллельными рядами. Находят ее относительные координаты, т.е. р^' и L^';

б) по кривым линейных изолюкс ([10] или рис. 2.9-2.12) определяют относительную освещенность e по найденным р^' и L^'.

в) потребный световой поток ламп в ряду рассчитывают по следующей формуле:

, (2.22)

где m - коэффициент, учитывающий освещенность от удаленных источников света, m=1,1;

 - сумма относительных освещенностей от ближайших рядов (части рядов) светильников.

г) по Ф_р подбирается число и мощность ламп в ряду.

По формуле 2.22 может быть решена задача определения Е в контрольной точке А. При этом, если контрольная точка не находится напротив конца светящей линии, поступают следующим образом. Линия либо разделяется условно на две части, относительные освещенности от которых суммируются (рис. 2.13, а), либо дополняется воображением отрезком, освещенность которого затем вычитается (рис. 2.13, б).

Рис. 2.13. Схема расчета относительной освещенности для точек, не лежащих в конце светящей линии

Пример 2. Освещение помещения производственного участка, имеющего размеры 15´6 м, выполняется светильниками типа ПВЛМ 2´40 Вт. Подвешены они на высоте 4 м над освещаемой поверхностью. Светильники располагаются в два непрерывных ряда (рис. 2.14).

Определить освещенность в точке А (рис. 2.14).

Решение. Точка А освещается четырьмя полурядами, обозначенными цифрами от 1 до 4. Определяем относительные величины р^' и L' для каждого отрезка ряда светильников, а по кривым линейных изолюкс для светильника типа ПВЛМ (рис. 2.9) находим значения относительной освещенности и заносим в табл. 2.5.

Таблица 2.5 Относительные величины р^' и L', е

Номер отрезка ряда светильников	р	L	р'	L'	е
1	1,7	1,5	0,475	0,375	50
2	1,7	1,5	0,475	0,375	50
3	1,7	13,5	0,475	3,375	100
4	1,7	13,5	0,475	3,375	100

Световой поток светильника ПВЛМ2´40 Вт – Ф_св=2´3200=6400 лм. Длина ЛЛ-40 Вт – 1199 мм. Коэффициент запаса К_з=1,5. m=1,1. Тогда освещенность в точке А составит:

.

Рис. 2.14. Схема к расчету освещенности в точке А

2.4.5 Учет отраженной составляющей освещения

Учет отраженной составляющей необходим в тех случаях, когда основной расчет выполняется точечным методом, а коэффициенты отражения потолка и стен достаточно велики и применяемые светильники не относятся к классу прямого света (П).

Потребный световой поток ламп с учетом отраженной составляющей () можно определить по выражению:

,  (2.23)

где Ф_л – световой поток ламп рассчитанный точечным методом;

h_п – коэффициент использования при заданных значениях r_п, r_с, r_р (определяется по табл. П11);

h_пч – коэффициент использования для «черного» помещения при r_п = r_с = r_р = 0 (табл. П11).

2.4.6 Рекомендации по оценке качественных показателей освещения

Как было указано в п. 2.2 в соответствии с CНБ2.04.05-98 качественными показателями освещения являются:

а) для производственных помещений – коэффициент пульсации освещенности (К_п), показатель ослепленности (r), коэффициент естественной освещенности (КЕО, е_н);

б) для жилых, общественных и административно-бытовых зданий – цилиндрическая освещенность (Е_ц), показатель дискомфорта (М), коэффициент пульсации освещенности (К_п), коэффициент естественной освещенности (КЕО, е_н).

Расчет качественных показателей освещения трудоемок, поэтому при проектировании осветительных установок практически не применяется. В справочной литературе [10, 11 и др] приведены таблицы, с помощью которых проверяется соответствие спроектированной установки требованиям норм.

Коэффициент пульсации освещения (К_п). В [14] описана методика расчета К_п в осветительных установках с источниками света массового назначения.

В проектной практике можно пользоваться таблицей П13, в которой приведены условия, при которых К_п не превышает нормируемых значений. Осветительные приборы с одиночными разрядными источниками света для уменьшения коэффициента пульсации включают на разные фазы трехфазной электрической сети. При этом относительное расстояние между светильниками не должно превышать предельных значений. Обычно К_п удовлетворяет требованиям норм, если принятое значение не превышает рекомендованных значений (табл. П8).

В случаях, не отраженных в табл. П13 производится проверка К_п по [11, табл. 8.12 – 8.14]. Для этого в расчетной точке определяется отдельно освещенность, создаваемая ОП каждой фазы. Наибольшая принимается за 100 %. Остальные две выражаются в долях этой величине.

Показатель ослепленности (r) определяется параметрами осветительной установки и характеристиками осветительного помещения.

В табл. 8.19 [11] приведены значения показателя ослепленности для ОУ с круглосимметричными ОП и лампами типа ДРЛ. В табл. 8.20 [11] – значения показателя ослепленности для ОУ выполненных линиями ОП с ЛЛ. Значения в таблицах приведены при коэффициенте отражения рабочей поверхности равным 0,1.

При коэффициенте отражения от рабочей поверхности r_р > 0,1 или при использовании в ОП таких ИС, для которых нет таблиц, расчет показателя ослепленности может быть выполнен упрощенно соответственно по выражениям 8.17, 8.18 [11].

Значение цилиндрической освещенности (Е_ц) определяется по графикам (рис. 8.30 [11]), составленным в зависимости от характеристики освещаемого помещения (r_п, r_с, r_р) с учетом классификации ОП.

Показатель дискомфорта (М). Для некоторых типов светильников в [10] приведены условия, при которых обеспечиваются нормированные значения М. При отсутствии данного типа светильников применяют табличный инженерный метод с использованием данных таблиц 8.21, 8.22 [11]. В табл. 8.23 [11] приведены значения индекса помещения i_т, при которых обеспечиваются регламентируемые значения М. При этом i_т должно быть больше фактического значения индекса помещения i.