Розрахунок штучного освітлення.

Загальні положення розрахунку. Завдання світлотехнічного розрахунку системи штучного освітлення полягає у визначенні потужності джерел світла за заданою освітленістю, або у визначенні за заданим розміщенням світильників і відомій потужності джерел світла освітленості на розрахунковій площині і розподілу яскравості в полі зору.

Вирішення як першого, так і другого завдань, які часто в світлотехніці називаються прямим та перевірочним розрахунками, вимагає в загальному випадку як розрахунку розподілу світлових потоків, що безпосередньо падають від світильників на розрахункову площину, стелю, стіни, так і розрахунку потоків світла, що багаторазово відбиваються між поверхнями, які обмежують освітлюване приміщення.

Сумарна освітленість у заданій точці розрахункової площини (Е_р) може, в загальному вигляді, розглядатись, як сума двох доданків:

де (Е_р)_пр— пряма складова освітленості; (Е_р)_в— відбита складова освітленості.

Розподілення відбитої складової освітленості на розрахунковій площині, як правило, вважається рівномірним, розподілення ж прямої складової освітленості може бути суттєво нерівномірним, оскільки залежить як від світлорозподілу так і від розміщення світильників у просторі, що освітлюється.

Якщо обидві складові освітленості (пряма та відбита) розподіляються майже рівномірно, то для розрахунку середньої освітленості прийнято користуватись коефіцієнтом використання світлового потоку, під яким розуміють відношення світлового потоку, що падає на розрахункову площину (F_p) до сумарного світлового потоку джерел світла:

де Р_л— світловий потік джерела світла (лампи), лм; п — кількість джерел світла.

Коефіцієнт використання освітлювальної установки, визначає ефективність використання світлового потоку джерела світла. Його величина залежить від багатьох факторів, основними з яких є світлорозподіл та розміщення світильників в приміщенні, ККД світильників, співвідношення розмірів приміщення і відбиваючих властивостей поверхонь, що обмежують приміщення.

В тих випадках, коли умови рівномірності розподілення прямої складової освітленості не витримується, або коли необхідно проаналізувати фактичне розподілення освітленості на розрахунковій площині, виникає необхідність у окремих розрахунках прямої та відбитої складових освітленості.

Для розрахунку прямої складової освітленості використовують різноманітні методи, які визначаються, в основному, типом світильників і їх розміщенням у просторі, що освітлюється.

Вибір методу розрахунку. Для розрахунку штучного освітлення використовують, в основному, три методи: світлого потоку (коефіцієнта використання), точковий та питомої потужності.

Метод світлового потоку, як правило, використовують для розрахунку потужності освітлювальної установки при рівномірному розміщенні світильників загальногоосвітлення над горизонтальною площиною, коли відсутні крупногабаритнізатінюючі предмети. При розрахунку за цим методом враховується як пряме так і відбите світло. Перехід від середньої освітленості до мінімальної здійснюється в цьому методі наближено.

Метод питомої потужності використовується в тих же випадках, що і метод світлового потоку. Цей метод вважається наближеним, оскільки простота розрахунку досягається за рахунок деякої втрати точності.

Загальне локалізоване освітлення, а також загальне рівномірне при наявності суттєвих затінень повинні розраховуватись за точковим методом. Цей же метод використовується при розрахунку освітленості похилих площин та відкритих просторів, а також місцевого освітлення. Відбита складова освітленості у точковому методі враховується наближено.

Метод світлового потоку. Основне розрахункове рівняння методу світлового потоку, за яким можна визначити світловий потік лампи світильника, має такий вигляд:

де Е— нормована освітленість, лк;

S— площа приміщення, що освітлюється, м²;

К₃— коефіцієнт запасу, що враховує зниження освітленості в результаті забруднення та старіння ламп (табл. 3.2);

Z— коефіцієнт нерівномірності освітлення (Z = 1,15 для ламп розжарювання та ДРЛ; Z= 1,1 для люмінесцентних ламп, якщо відношення L/hне перевищує встановлених значень);

N — кількість світильників;

n— кількість ламп у світильнику;

— коефіцієнт використання світлового потоку.

Нормована освітленість Е приймається відповідно до СНиП ІІ-4-79, або розроблених на їх основі галузевих норм.

Коефіцієнт визначається за світлотехнічними таблицями залежно від показника приміщення і, коефіцієнтів відбиття стін та стелі. Показник приміщення і вира­ховується за формулою:

де а і b— довжина і ширина приміщення, м;

h— висота світильника над робочою поверхнею, м.

При величині показника приміщення і >5 коефіцієнт використання приймається як при і = 5.

Значення коефіцієнтів використання для найбільш розповсюджених типів світильників наведені в табл. 3.3 і 3.4.

Визначивши світловий потік лампи Ф_л, за таблицею вибирають найближчустандартну лампу (табл. 3.5, 3.6), причому її світловий потік не повинен відрізнятисьвід розрахункового більше ніж на (- 10) - (+ 20)%. При неможливості вибрати лампуз таким наближенням коректується кількість ламп у світильнику (п), або ж кількість світильників (N). Якщо вже є відомим вид світильника та кількість і тип ламп в ньому,тобто відомий світловий потік світильника, то розрахунок зводиться до визначення N.

Коди як джерела світла використовуються люмінесцентні лампи, то їх доцільно розташовувати рядами. Оскільки довжина цих ламп значна необхідно порівнювати сумарну довжину ряду світильників з люмінесцентними лампами з довжиною приміщення. При цьому можливі такі випадки:

- сумарна довжина світильників, що розташовані в ряд перевищує довжину приміщення: необхідно застосовувати більш потужні лампи, у яких світловий потік на одиницю довжини більший, або збільшувати кількість рядів, чи компонувати ряди із подвоєних, потроєних і т. д. світильників;

- сумарна довжина ряду світильників рівна довжині приміщення: необхідно встановити неперервний ряд світильників;

- сумарна довжина ряду світильників менша довжини

Таблиця 3.2

Значення коефіцієнта запасу К₃залежно від характеристики приміщення

Примітка. Ф_нп— світловий потік світильника у нижню півсферу; Ф_вп— світловий потік світильника у верхню півсферу.

Таблиця 3.6