1.1. Точечный метод расчета освещенности
Точечный метод, главным образом, применяется для определения минимальной освещенности, регламентируемой нормами.
Точечный метод дает возможность определить в любой точке помещения освещенность как в горизонтальной, так и в вертикальной или наклонной плоскостях.
В основном точечный метод расчета освещения применяется при расчете локализованного и наружного освещения в случаях, когда часть светильников закрывается расположенным в помещении оборудованием, при освещении наклонных или вертикальных поверхностей, а также для расчета освещения производственных помещений с темными стенами и потолком (литейные, кузнечные цехи, большинство цехов металлургических заводов и т.п.).
1.2. Метод коэффициента использования светового потока
Метод коэффициента использования предназначен для определения средней освещенности. Средняя освещенность может быть рассчитана на как угодно расположенной поверхности, но наиболее употребительные формы этого метода предназначены для расчета только горизонтальной освещенности. Этот метод целесообразен во всех случаях, когда расчет ведется по средней освещенности и, в частности, для расчета общего равномерного освещения административных помещений, а также общего равномерного освещения производственных помещений светильниками, не относящимися к классу прямого света.
Имеются случаи, при которых ни один из указанных методов расчета в отдельности не дает точных результатов. К таким случаям относится, например, расчет освещения наклонных поверхностей в помещениях светильниками, не относящимися к классу прямого света. В этом случае прямая составляющая освещенности определяется точечным методом, а отраженная — методом коэффициента использования.
2. Методика расчета освещенности постоянных рабочих мест при искусственном освещении (точечным методом) [2]
В соответствии с заданными геометрическими размерами помещения и расположением осветительных приборов определяем высоту их подвеса над освещаемой поверхностью (рис. 2.1)
где Н – высота помещения, hp – расстояние от рабочей поверхности до пола, hc – расстояние от потолка до центра источника света.
Рис. 2.1. Определение расчетной высоты подвеса светильника
По заданному (рассчитанному) количеству светильников и количеству рядов составляется схема равномерного расположения светильников в освещаемом помещении.
Намечаем места расположения контрольных точек А и В. Точка А расположена на равном удалении от четырех рядом расположенных светильников. Точка В расположена на расстоянии 1 м от стены помещения и равноудалена от рядом расположенных источников света. Пример расположения контрольных точек приведен на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Схема размещения светильников
Для каждого из источников находим угол αj (рис. 2.3).
где dj – расстояние от расчетной точки до светильника.
Рис. 2.3. Схема для определения угла α
Используя характеристику светораспределения, определяемвеличины силы света Iαj в направлении заданного угла αj. (рис. 2.4, рис. 2.5).
Рис. 2.4. Характеристика светораспределения
светильника НСП01 (УПМ-15)
Рассчитываем освещенность в контрольной точке от каждого светильника:
(2.3)
Рис. 2.5. Характеристика светораспределения
светильника ЛСП13 (1 – ЛСП13-2х40(65)-02У3; 2 – ЛСП13-2х40(65)-06У3; 3 – ЛСП13-2х40(65)-04У3; сплошная линия – в поперечной плоскости,
пунктирная линия – в продольной)
Суммарная освещенность в контрольной точке от каждого светильника устанавливается как сумма освещенности от каждого из светильников с учетом коэффициента m, учитывающего тип конкретного источника света:
(2.4)
(2.5)
(2.6)
Фл – световой поток одного светильника, определяемый в зависимости от его типа и номинальной мощности Рл (Вт), лм (табл. 2.3);
Кз – коэффициент запаса, доли ед.
Для выполнения расчетов принять коэффициент запаса Кз = 1,5.
Лампы накаливания общего назначения на напряжение 220 В
Расчет освещения точечным методом.
Точечный метод расчета освещения применяется для расчета общего равномерного и локализованного освещения, местного освещения независимо от расположения освещаемой поверхности при светильниках прямого света.Согласно данной методики освещенность определяется в каждой точке рассчитываемой поверхности, относительно каждого источника освещения. Не сложно догадаться, что трудоемкость данного метода просто огромная! Точность находится в прямой зависимости от добросовестности инженера, проводящего расчет.
Используют для расчета неравномерного освещения: общего локализованного, местного, наклонных поверхностей, наружного. Необходимый световой поток осветительной установки определяют исходя из условия, что в любой точке освещаемой поверхности освещенность должна быть не меньше нормированной, даже в конце срока службы источника света.
Точечный метод базируется на основном законе светотехники, и в зависимости от светового прибора (точечный, линейный, прожектор) или характеристики объекта (закрытое помещение, улица, площадь) расчетные формулы различны.
где Iα — сила света в направлении от источника к точке, кд;
cos β — косинус угла падения луча на плоскость;
R — расстояние между источником и точкой, м.
Расчету освещенности должен предшествовать выбор типа осветительных приборов, а также определение расположения и высоты подвеса их в помещении (hр), определено нормируемое значение освещенности (Eн). Расчетная точка освещается практически всеми светильниками, находящимися в помещении, которые создают в расчетной точке относительную суммарную освещенность Σe, однако обычно учитывается действие ближайших светильников.
Трудно точно определить, какие светильники следует считать ближайшими и учитывать в Σe.
Во всех случаях при определении Σe не должны учитываться светильники, реально не создающие освещенности в контрольной точке из-за ее затенения оборудованием или самим рабочим при его нормальном фиксированном положении на рабочем месте.
В качестве контрольных выбираются те точки освещаемой поверхности, в которых Σe имеет наименьшее значение. Не следует выискивать самую малую освещенность (у стен или в углах): если в подобных точках есть рабочие места, задача обеспечения здесь нормируемых значений освещенности может быть решена увеличением мощности ближайших светильников или установкой дополнительных светильников.
Определение e для каждой контрольной точки производится с помощью пространственных изолюкс условной горизонтальной освещенности, на которых находится точка с заданным d и hр (прил. 6), (d, как правило, определяется обмером по плану помещения). Если расчетная точка не совпадает точно с изолюксами, то e определяется интерполированием между ближайшими изолюксами. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности от светильников с КСС типа Д-2 приводятся на рис. 1.
Рис.1. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности от светильников с КСС типа Д-2
Пусть суммарное действие светильников создает в контрольной точке условную освещенность Σe; действие более далеких светильников и отраженная составляющая приближенно учитываются коэффициентом μ. Тогда для получения в этой точке освещенности Е с коэффициентом запаса КЗ лампы в каждом светильнике должны иметь поток:
где 1000 лм — условный поток лампы;
КЗ — коэффициент запаса;
Ен — нормированная освещенность;
μ — коэффициент добавочной освещенности;
Σe — сумма относительных условных освещенностей от ближайших светильников, лк.
Последовательность расчета осветительной установки точечным методом:
- находят минимальную нормированную освещенность;
- выбирают типы источника света и светильника, рассчитывают размещение светильников по помещению;
- на плане помещения с указанными светильниками намечают контрольные точки, в которых освещенность может оказаться наименьшей;
- вычисляют условную освещенность в каждой контрольной точке и точку с наименьшей условной освещенностью принимают за расчетную;
- по справочным таблицам устанавливают коэффициенты запаса и добавочной освещенности;
- по формуле находят световой поток лампы;
- по световому потоку из таблиц выбирают ближайшую стандартную лампу, световой поток которой отличается от расчетного не более чем на −10 или +20 %, и определяют ее мощность;
- подсчитывают электрическую мощность всей осветительной установки.
Очень важно при вычислении светового потока ламп правильно выбрать расчетную точку. В качестве ее на освещаемой поверхности, в пределах которой должна быть обеспечена нормированная освещенность, берут точку с минимальной освещенностью. Такую точку следует брать в центре поля или посередине одной стороны крайнего поля — пространства, ограниченного четырьмя ближайшими светильниками.
Пример расчета точечным методом
Пример. Рассчитать точечным методом освещение помещения с рабочими поверхностями у стен светильниками УПД при следующих условиях: расчетная высота hр=4 м, нормированная освещенность Emin=75 лк, коэффициент запаса k=1,5 и коэффициент добавочной освещенности μ=1,2.
Решение. Поскольку в светильнике УПД глубокое светораспределение, то для него λ=1. Расстояние между светильниками берем L = 4м и размещаем их по вершинам квадратов 4 × 4 м2. Расстояние от крайних светильников до стен равно 0,25L=1 м. На плане помещения намечаем контрольные точки А и Б, в которых освещенность может оказаться наименьшей.
Расcчитываем расстояния d от этих точек до проекций ближайших светильников.
Рис .2. Расчетная схема
По кривым изолюкс для светильника УПД находим условные освещенности в контрольных точках от каждого ближайшего (учитываемого) светильника. Результаты для удобства представляем в виде таблицы.
За расчетную принимаем точку Б как точку с меньшей освещенностью. Значение Σe для точки Б подставляем в формулу расчета потока источника точечным методом по формуле и получаем необходимый световой поток лампы
Из таблицы выбираем ближайшую стандартную лампу Г21-235-200. Ее световой поток φ=2920 лм и отличается от расчетного на
что укладывается в пределы допустимых отклонений (от -10 до +20 %).
Расчетная таблица для определения условной освещенности (по рис. 2.)
Число светильников | Расстояние d, м | Условная освещенность, e, лк | Число светильников | Расстояние d, м | Условная освещенность, e, лк |
Для точки А | Для точки Б | ||||
4 | 2,83 | 30,0 | 2 | 2,00 | 24,0 |
2 | 6,32 | 2,4 | 2 | 4,47 | 8,0 |
2 | 6,32 | 2,4 | 1 | 6,00 | 1,5 |
1 | 8,50 | 0,3 | 1 | 7,20 | 0,6 |
Σе=35,1 | Σе=34,1 |
Расчет точечных светильников
При создании современных дизайнов интерьера специалисты используют особые приемы – сочетают отделочные материалы разных фактур, создают конструкции необычных геометрических форм, обыгрывают помещения с помощью оригинальных световых решений. В качестве осветительных приборов сегодня применяются различные устройства – настенные и точечные светильники, лампы и люстры. А какое их количество необходимо в ту или иную комнату, зависит от функционального назначения и площади помещения.
Расчет освещения точечным методом
Если с установкой люстры все понятно (одно устройство в центре потолка), то расчет точечных светильников на комнату требует определенных знаний. Здесь нужно учитывать: тип и мощность ламп для светильников; площадь и категорию помещения, где будет производиться монтаж осветительных приборов.
Расчет количества точечных светильников можно выполнить по упрощенной формуле А x В / С, где А – площадь помещения, В – удельная мощность светового потока, С – мощность одного осветительного прибора.
Но такой расчет точечных светильников дает лишь приблизительные результаты, так что лучший вариант – обратиться к специалистам, которые подберут нужное количество приборов для того или иного помещения.
Распределение светильников
Точечный метод расчета позволяет определить, сколько приборов понадобится в комнату, но важно еще и правильно расположить их на потолке, стенах или предметах обстановки. К примеру, в спальне можно совсем не устанавливать источники верхнего света – обозначьте встроенными светильниками гардероб, туалетный столик и зону для сна, и помещение приобретет особенно уютную и интимную атмосферу.
Ванная требует особенно яркого освещения. Установите светильники по периметру комнаты и около зеркала – этого будет достаточно для комфортного выполнения гигиенических процедур. Что касается ламп, то здесь лучше использовать светодиодные приборы, которые не нагреваются и не боятся повышенной влажности.
В прихожей точечная подсветка хорошо подойдет для декора полок, ниш и зеркал, а в качестве основного освещения можно использовать несколько потолочных светильников с мощными галогенными лампами.
В общем, экспериментируйте, но не забывайте о своем здоровье, ведь только оптимальное освещение позволяет долгие годы сохранять хорошее зрение.
Точечный метод расчета освещения
Точечный метод дает возможность определить в любой точке помещения освещенность как в горизонтальной, так и в вертикальной или наклонной плоскостях.
В основном точечный метод расчета освещения применяется при расчете локализованного и наружного освещения в случаях, когда часть светильников закрывается расположенным в помещении оборудованием, при освещении наклонных или вертикальных поверхностей, а также для расчета освещения производственных помещений с темными стенами и потолком (литейные, кузнечные цехи, большинство цехов металлургических заводов и т.п.).
В основу точечного метода положено уравнение, связывающее освещенность и силу света:
где: I α — сила света в направлении от источника на заданную точку рабочей поверхности ( определяют по кривым силы света или по таблицам выбранного типа светильника), α — угол между нормалью к рабочей поверхности и направлением силы света к расчетной точке, μ — коэффициент, учитывающий действие удаленных от расчетной точки светильников и отраженного светового потока от стен, потолка, пола, оборудования, падающего на рабочую поверхность в расчетной точке ( принимают в пределах μ = 1,05. 1,2), k — коэффициент запаса, hp — высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.
Перед началом расчета освещения точечным методом необходимо вычертить в масштабе схему размещения светильников для определения геометрических соотношений и углов.
Расчет точечным методом более сложен, чем расчет по удельной мощности и методом коэффициента использования. Расчет ведется по специальным формулам, номограммам, графикам и вспомогательным таблицам.
Наиболее простым является определение освещенности в горизонтальной плоскости от светильников с ЛН с помощью графиков пространственных изолюкс . Такие графики строятся для светильников каждого типа и имеются в справочных книгах по проектированию электроосвещения. «Изолюксой» называется линия, соединяющая точки с одинаковой освещенностью .
На рис.1 по вертикальной оси отложена высота установки светильника над расчетной поверхностью h в метрах, а по горизонтальной оси — расстояние d в метрах 30, 20, 15, 10, 7 . — у каждой кривой нанесена освещенность в люксах от светильника, имеющего лампу со световым потоком равным 1000 лм.
Чтобы понять назначение пространственных изолюкс и сущность расчета по ним, сделаем простой рисунок (рис.2). Пусть в помещении установлен светильник С на высоте h над расчетной поверхностью, например, над полом. Возьмем на полу точку А, в которой необходимо определить освещенность. Обозначим расстояние от проекции светильника на расчетную плоскость О до точка А через d.
Чтобы определить освещенность в точке А, необходимо знать величины h и d. Предположим, что h = 4 м, d = 6 м. Проведем на рис.2 горизонтальную линию от цифры 4 на вертикальной оси и вертикальную линию от цифры 6 на горизонтальной оси. Линии пересекаются в точке, через которую проходит кривая, обозначенная числом 1. Это означает, что в точке А светильник С создает условную освещенность е =1 лк.
Рис. 1. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности от светильника с матированным стеклом.
Рис. 2. К расчету освещения точечным методом. С — светильник, О — проекция светильника на расчетную плоскость, А — контрольная точка.
Рис. 3. К расчету освещенности точечным методом
Расчет освещенности точечным методом от светильников с симметричным светораспределением (рис.3) рекомендуется вести в такой последовательности :
1. По соотношению d / hp определяют tga и, следовательно, угол α и cos 3 α , где d — расстояние от расчетной точки до проекции оси симметрии светильника на плоскость, ей перпендикулярную и проходящую через расчетную точку.
2. По кривой силы света (или табличным данным) для выбранного типа светильников и угла a выбирают Ia.
3. По основной формуле подсчитывают горизонтальную освещенность от каждого светильника в расчетной точке.
4. Определяют суммарную освещенность в контрольной точке, создаваемую всеми светильниками.
5. Вычисляют расчетный световой поток (в люменах), который должен быть создан каждой лампой для получения в расчетной точке требуемой (нормированной) освещенности.
6. По найденному расчетному световому потоку подбирают лампу требуемой мощности.
Пример расчета освещения точечным методом
Помещение площадью 100 м2 высотой 5 м освещается четырьмя светильниками типа РСП113-400 с лампами ДРЛ мощностью 400 Вт. Светильники расположены по углам квадрата со стороной 5 м (рис. 2). Высота подвеса светильников над рабочей поверхностью hp = 4,5 м. Нормированная освещенность в контрольной точке А равна 250 лк. Определить, соответствует ли освещенность в контрольной точке требуемой норме.
1. Определяем tg α (рис. 3), α и cos 3 α , α =37°, cos 3 α =0,49.
2. Определяем Ia. По кривой силе света светильников РСП13 (ДРЛ) при условной лампе со световым потоком ФЛ = 1000 лм, находим силу света Ia при α = 37° (интерполируя между значениями силы света для угла α = 35° и 45°), Ia1000 = 214 кд.
Световой поток установленной в светильнике лампы ДРЛ мощностью 400 Вт равен 19000 лм. Поэтому Ia= 214 × (19000 / 1000) = 214 × 19 = 4066 кд.
3. Рассчитываем освещенность от одного светильника в горизонтальной плоскости в контрольной точке А. Принимая коэффициент запаса k = 1,5 для одного светильника и μ = 1,05 получим
Так как в расчетной точке каждый из четырех светильников создает одинаковую освещенность, то суммарная горизонтальная освещенность в точке А будет ∑ ЕА = 4 × 68,8 = 275,2 лк
Фактическая освещенность повышает нормированную (250 лк) примерно на 10%, что находится в допустимых пределах.
Для рационализации техники расчетов освещенности точечным методом используют справочные кривые пространственных изолюкс, построенные для каждого типа светильника.
Присоединяйтесь к нашему каналу в Telegram «Современное освещение» и погружайтесь в мир инновационных технологий и стильного дизайна света! Подписывайтесь, чтобы быть в курсе последних трендов: Современное освещение в Telegram
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: