Расчет  искусственного освещения

     Расчет  электрического освещения выполняют  при проектировании осветительных установок для определений общей установленной мощности и мощности каждой лампы или числа всех светильников.

     При проектировании осветительной установки  необходимо решить следующие основные вопросы:

• выбрать систему освещения и тип источника света;
• установить тип светильников;
• произвести размещение светильников;
• уточнить количество светильников.

     При этом следует учитывать, что освещенность любой точки внутри помещения имеет две составляющие 6 прямую, создаваемую непосредственно светильниками, и отраженную, которая образуется отраженным от потолка и стен световым потоком.

Исходными данными для светотехнических расчетов являются:

1. нормируемое значение минимальной или средней освещенности;
2. тип источника света и светильника;
3. высота установки светильника;
4. геометрические размеры освещаемого помещения или открытого пространства;
5. коэффициенты отражения потолка, стен и расчетной поверхности помещения.

     Существуют  различные методы расчета искусственного освещения, которые можно свести к двум основным: точечному и методу коэффициента использования светового потока.

     Точечный  метод предназначен для нахождения освещенности в расчетной точке, он служит для расчета освещения  произвольно расположенных поверхностей при любом  распределении освещенности. Отраженная  составляющая освещенности в этом методе учитывается приближенно. Точечным методом рассчитывается общее локализованное освещение, а также общее равномерное освещение при наличии существенных затенений.

     Наиболее  распространенным в проектной практике является метод расчета искусственного освещения по методу коэффициента использования светового потока.

   Расчет  освещения по методу коэффициента использования 

   светового потока

     Освещаемый  объем помещения ограничивается ограждающими поверхностями, отражающими значительную часть светового потока, попадающего на них от источников света. В установках внутреннего освещения отражающими поверхностями являются пол, стены, потолок и оборудование, установленное в помещении. В тех случаях, когда поверхности, ограничивающие пространство, имеют высокие значения коэффициентов отражения, отраженная составляющая освещенности может быть также большое значение и ее учет необходим, поскольку отраженные потоки могут быть сравнимы с прямыми и их недооценка может привести к значительным погрешностям в расчетах.

     Рассматриваемый метод позволяет производить  расчет осветительной установки (ОУ) с учетом прямой и отраженной составляющих освещенности и применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей, равновеликих полу, при светильниках любого типа.

     Под коэффициентом использования светового  потока (при осветительной установки) принято понимать отношение светового  потока, падающего на расчетную плоскость, к световому потоку источников света.

     Коэффициент использования ОУ, характеризующий эффективность использования светового потока источников света, определяется, с одной стороны, светораспределением и размещением светильников, а с другой – соотношением размеров освещаемого помещения и отражающими свойствами его поверхностей.

     По  рассчитанному значению светового  потока Ф и напряжению сети выбирается ближайшая стандартная лампа, поток которой не должен отличаться от Ф больше чем на –10 - +20%. При невозможности выбора с таким приближением корректируется N.

   Суммарная длина N светильников сопоставляется с длиной помещения, причем возможны следующие случаи:

1. суммарная длина светильников превышает длину помещения: необходимо или применить более мощные лампы (у которых поток на единицу длины больше), или увеличить число рядов;
2. суммарная длина светильников равна длине помещения: задача решается устройством непрерывного ряда светильников;
3. суммарная длина светильников меньше длины помещения: принимается ряд с равномерно распределенными вдоль него разрывами между светильниками. Рекомендуется, чтобы не превышало примрно 0,5 расчетной высоты (кроме случая использования многоламповых светильников в помещениях общественных и административных зданий).

Виды  искусственного освещения

     В зависимости от назначения существуют следующие виды искусственного освещения:

1. рабочее – освещение, необходимое для нормальной работы;
2. аварийное – на случай аварии – не менее 2 лк;
3. специальное – делится  на охранное, дежурное, эвакуационное, эритемное и бактерицидное;
4. охранное – вдоль границ охраняемой территории;
5. дежурное – во внерабочее время;
6. эвакуационное – для эвакуации людей после аварии – не менее 0,5 лк;
7. эритемное – делается в помещениях, где недостаточно солнечного света – подземные и крайний север;
8. бактерицидное – обеззараживает воздух, питьевую воду и продукты питания (избыток ультрофиалета).

     Искусственное освещение по конструктивному использованию  может двух видов – общее и  комбинированное.

     Систему общего освещения применяют в  помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные, гальванические цехи), а также в административных, конторских и складских помещениях, в классах и аудиториях учебных заведений. Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест) и общее локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).

     При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных, контрольных) в местах, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения внутри называют комбинированным освещением. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность производственного травматизма.

     По  функциональному назначению искусственное  освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное, которое может быть охранным, дежурным, эвакуационным, эритемным, бактерицидным и др.

     Рабочее освещение предназначено для  обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений. Аварийное освещение устанавливают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т.д. минимальная освещенность жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп.

     При организации производственного  освещения следует выбирать необходимый спектральный состав светового потока. Это требование особенно существенно для обеспечения правильности цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов. Оптимальный спектральный состав обеспечивает естественного освещение. Для создания правильной  цветопередачи применяют монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.

     Осветительные установки должны быть удобны и просты в эксплуатации, долговечны, отвечать требованиям эстетики, электробезопасности, а также не должны быть причиной возникновения взрыва или пожара. Обеспечение указанных требований достигается применением защитного зануления или заземления, ограничением напряжения питания переносных и местных светильников, защитой элементов осветительных сетей от механического повреждения и т.п.

     Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

     Требования к освещению в быту менее жесткие, чем на производстве. Согласно СниП 23-05-95 освещенность в жилых комнатах и на кухнях должна быть не менее 50 лк. На лестничных клетках допускается освещенность менее 100 лк. В качестве искусственных источников света в бытовых условиях широко применяются лампы накаливания.

     Конструктивные  системы искусственного освещения: общее – источники света распределены равномерно без учета расположения рабочих мест; общее локализованное для увеличения освещения посредством размещения ламп ближе к рабочим поверхностям; местное для освещения рабочего места (настольная лампа); применение одного местного освещения внутри производственных зданий запрещено, т.к. образуются резкие тени, зрение утомляется, создается опасность травматизма; комбинированное – включает общее и местное освещение. 

Нормирование  производственного  освещения

     Естественное  и  искусственное освещение в  помещениях регламентируется СНиП 23-05-95 в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объема с фоном. Характеристика зрительной работы определяется наименьшим размером объекта различения (например, при работе с приборами – толщиной линии градуировки шкалы, при чертежных работах – толщиной самой тонкой линии). В зависимости от размера объекта различение все виды работ, связанные со зрительным напряжением, делятся на восемь разрядов, которые в свою очередь в зависимости от фона и контраста объекта с фоном делятся на четыре подразряда.

     Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью) и качественными показателями (показателями ослепленности и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещенности). Принято раздельное нормирование искусственного освещения в зависимости от применяемых источников света и системы освещения.

     Нормативное значение освещенности для газоразрядных  ламп при прочих равных условиях из-за их большей светоотдачи выше, чем  для ламп накаливания. При комбинированном освещении доля общего освещения должна быть не менее 10 % нормируемой освещенности. Эта величина должна быть не менее 150 лк для газоразрядных ламп и 50 лк для ламп накаливания.

     Естественное  освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому в качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина – коэффициент естественной освещенности КЕО, не зависящей от вышеуказанных параметров. КЕО – это отношение освещенности в данной точке внутри помещения к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах.

Характеристики  искусственных (электрических) источников света

     Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы –  газоразрядные лампы и лампы  накаливания. Лампы накаливания  относятся к источникам света  теплового излучения. Видимое излучение  в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

     Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение (свет) в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити.

     В газоразрядных лампах видимое излучение возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов или паров металлов, которыми заполняется колба лампы. Газоразрядные лампы называют люминесцентными, т.к. изнутри колбы покрыты люминофором, который под действием ультрафиолетового излучения, излучаемого электрическим разрядом, светится, преобразуя тем самым невидимое ультрафиолетовое излучение в свет.

     Лампы накаливания наиболее широко распространены в быту из-за своей простоты, надежности и удобства эксплуатации. Находят они применение и на производстве,  организациях и учреждениях, но в значительно меньшей степени. Это связано с их существенными недостатками: низкой светоотдачей – от 7 до 20 лм/Вт (светоотдача лампы – это отношение светового потока лампы к ее электрической мощности); небольшим сроком службы – до 2500 часов; преобладанием в спектре желтых и красных лучей, что сильно отличает спектральный состав искусственного света от солнечного. В маркировке ламп накаливания буква В обозначает вакуумные лампы, Г – газонаполненные, К – лампы с криптоновым наполнением, Б – биспиральные лампы.