Расчет искусственного освещения

Обычной задачей расчета освещенности является определение числа и мощности светильников, необходимых для обеспечения заданного значения освещенности.

Все применяемые приемы расчета основаны на двух формулах, связывающих освещенность с характеристиками светильников и ламп:

Е_ср = Ф₀ з / A; E = I_б cos³ б / (h² k),.

где Е_ср — средняя освещенность, лк; Ф₀ — световой поток всех установленных источников света, лм; з — коэффициент использования установки; А — освещаемая поверхность, м²; Е — освещенность в расчетной точке; I_б — сила света источника в направлении расчетной точки, кд; h — высота установки светильников, м; k — коэффициент запаса.

Принципиальная разница между приведенными формулами состоит в том, что первая из них определяет среднюю освещенность поверхности, а вторая — освещенность конкретной точки на поверхности.

Метод, основанный на первой формуле, носит название метода светового потока или коэффициента использования и позволяет обеспечить среднюю освещенность поверхности. Метод, основанный на второй формуле, точечный, позволяет обеспечить заданное распределение освещенности на поверхности.

Соответственно этим Особенностям метод коэффициента использования применяют для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей, а также для расчета наружного освещения в случаях, когда нормирована средняя освещенность. Точечный метод используют для расчета местного освещения при любом расположении освещаемых поверхностей.

Освещенность по методу коэффициента использования определяют по формуле:

E_ср = Ф_л з / (lbk).

и соответственно пролет между опорами для создания заданной освещенности.

l = Ф_л з / (E_ср kb),.

где Ф_л — световой поток всех ламп, устанавливаемых на опоре, лм; E_ср — средняя нормируемая освещенность, лк; b — ширина освещаемой площади, м.

Необходимое число светильников N, располагаемых равномерно по периметру больших площадей:

N = E_ср Ak / з Ф_л

где, А — площадь освещаемой территории, м².

Коэффициент использования з определяют по отношению b/h = 5.

Минимально допустимая высота установки светильников (прожектёров):

h = v I_max / C.

или.

h = m v I_max

где m = 1 /v C; С — отношение осевой силы света светильника (прожектора) к квадрату высоты их установки.

При расчете прожекторной осветительной установки конечной целью является определение: а) числа прожекторов, необходимых для создания на освещаемой площадке заданной расчетной освещенности; б) мест установки прожекторных мачт и прожекторов;/ в) высоты установки прожекторов над освещаемой поверхностью; г) углов наклона прожекторов в вертикальной плоскости; д) углов поворота прожекторов в горизонтальной плоскости.

Ориентировочное определение необходимого числа прожекторов и общей мощности установки прожекторного освещения можно вести упрощенным способом по методу удельной мощности.

Необходимое число прожекторов при расчете по методу светового потока определяют:

N = Eп A k / (Фл зп зz),.

где N — определяемое число прожекторов; з_п — КПД прожектора в долях единицы; з — коэффициент использования светового потока прожекторов; z — коэффициент неравномерности освещения, равный E_min /E_ср.

Для упрощения расчета приведенную формулу можно представить в виде:

N = Е_РА/Ф_лС,.

где С =з_п зz, Е_р = E_п k.

От полученного уравнения, определяющего число прожекторов, легко перейти к выражению удельной мощности прожекторного освещения на 1 м² площади.

Удельная мощность прожекторного освещения, (Вт/м²).

P = P₀ / A.

где P₀ — общая мощность ламп всех прожекторов, установленных для освещения площади A, Вт.

Принимая число прожекторов N = 1, получим:

P = E_р P_л /(C Ф_л),.

где P_л — мощностьлампы принятого типа прожектора.

Формулу для удельной мощности можно представить в виде:

P = m E_ср,.

где m = 1 / (зп з z в); в — световая отдача применяемых ламп, лм/ Вт.

Определив значение m, рассчитывают удельную мощность P, находят общее потребное число прожекторов для создания на расчетной площади заданной освещенности.

Далее, исходя из параметров освещаемой площади, ее особенностей и назначения, определяют число и место расположения прожекторных мачт (рис. 10.5). Этим, самым также определяется и число прожекторов, подлежащих установке на каждой из них. Расстояние между мачтами принимают, исходя из высоты прожекторных мачт, назначения и особенностей освещаемой территории. Оно не должно превышать 15-кратной высоты мачт.

Рис. 10.5. Освещение открытых складов: а — сыпучих материалов; б — с разгрузочной галереей; в— с мостовыми гранами; 1 — прожекторная мачта; 2 — разгрузочная галерея; 3 — светильник; 4 — прожектор; 5 — кран

Для достижения равномерности освещения площади расчет производят по способу компоновки изолюкс (рис. 10.6). Для этого на территории прежде всего намечают возможные места размещения прожекторных мачт. Далее, применяя заранее изготовленные шаблоны, имеющие форму выбранной изолюксы, с учетом высоты установки прожектора и угла наклона и, намечают наиболее выгодное размещение шаблонов на территории.

Рис. 10.6. Компоновка изолюкс (М-мачта). Рис. 10.7. Построения при расчете освещенности в точке А

Оптимальным углом наклона прожектора и называют такой угол, при котором площадь, ограниченная кривой одинаковой освещенности, соответствует требованиям норм; эта величина имеет наибольшее значение. Установлено, что наивыгоднейшее значение угла наклона и одиночного прожектора, соответствующее требуемой горизонтальной освещенности, совпадает с тем значением угла наклона, при котором создается на освещенной поверхности средняя освещенность Е_ср = Е_г. Поэтому искомый угол при освещении им горизонтальной поверхности (рис. 10.7) равен:

и = a rcsin 0,01 vm + n (e h²)^2/3

где m, n— постоянные, которые зависят от углов рассеяния прожектора в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

m = sin² в_в;

Для освещения вертикальных поверхностей наивыгоднейший угол наклона прожектора и = a rc sin vI₀ / (E h²),.

где I₀— осевая сила света, кд; Е — освещенность (для данной кривой одинаковой освещенности), лк.

Рис. 10.8. График для определения силы света прожекторов: а — кривые равных значений силы свети прожектора ПЭС-35 с лампой 500 Вт 210 В; б — кривые равных значений силы света прожектора ПЭС-45 с лампой 100 Вт 220 В

Силу света прожектора в направлении точки, А определяют по графику (рис. 10.8) и по значениям углов в_г, и в_в. Угол в_в представляет собой разность углов в_в = ±90 — б₀ — и, где б₀ — угол наклона в вертикальной плоскости, определяемый из выражения tg б₀ = L₀ / h, где L₀ — расстояние от основания прожекторной мачты до освещаемой зоны.

Угол в_г определяют по графику (рис. 10.9). Угол в горизонтальной плоскости б определяют из выражения tg б = L / h.

Наименьшая высота установки прожектора h = vI₀ / 300 м.

При установке прожекторов на мачте с углом наклона и у подножия мачты остается неосвещенная зона, которая увеличивается с уменьшением угла и. Расстояние неосвещённой зоны.

l = h tg (45° — и),.

где h — высота установки прожектора.

При необходимости расчета освещенности в точке, создаваемой несколькими светильниками, подсчитывают освещенность от каждого из них, а затем вычисляют арифметическую сумму освещенностей.

Рис. 10.9. График для определения значений угла в_г: I — угол г в зависимости от L и а; II — значение в_г в зависимости от г