Задачи для самостоятельного решения

Задача 1.13. Рассчитать площадь световых проемов в цехе кондитерской фабрики. Помещение цеха имеет следующие размеры: длина 100 м, ширина 30 м, высота 4 м. Здание расположено в г. Москве, стены ориентированы на север и юг, оконные переплеты деревянные двойные с ленточным вертикальным остеклением. Средневзвешенный коэффициент отражения внутренних поверхностей помещения соответствует  = 0,4.

Задача 1.14. Для цеха машиностроительного завода требуется определить соответствие естественной освещенности на рабочих местах требованиям норм при одностороннем боковом освещении, необходимую площадь оконных проемов и их количество. Исходные данные по вариантам представлены в таблице 10, ориентация окон по сторонам света – север и северо-восток.

Таблица 10

Варианты заданий к задаче 1.14

Вариант	Наименование цеха	Место расположения объекта	Размеры цеха, м	Коэффициенты						Угловая высота q, град
				xбок, %	t0	r	Кзд	xзд, %	R
1	Механический	Москва	90х24х6	2,0	0,3	3	1	1,1	0,05	15
2	Металлопокрытий	Рязань	72х18х8	1,9	0,25	2	1,1	1,3	0,1	30
3	Инструментальный	Орел	90х30х8	2,1	0,2	4	1,2	1,5	0,2	45
4	Малярный	Брянск	60х18х8	1,8	0,25	2	1,3	1,7	0,3	60
5	Сварочный	Барнаул	72х24х8	2,3	0,3	3	1,4	1,9	0,4	45
6	Деревообрабатывающий	Ярославль	66х18х8	2,2	0,4	4	1,5	2,0	0,25	30
7	Термический	Мурманск	60х24х8	2,0	0,25	3	1,6	1,8	0,35	15
8	Литейный	Ростов	84х42х10	2,4	0,2	2	1,7	1,6	0,4	60
9	Сборочный	Саратов	40х20х6	2,5	0,3	4	1,6	1,4	0,15	45
10	Кузнечно-прессовый	Тверь	90х40х10	1,9	0,4	2	1,5	1,2	0,1	30

1.3 Методы расчета искусственного освещения

Расчет искусственного освещения включает определение:

– мощности ламп, необходимой для получения заданной освещенности при выбранном типе, расположении и числе светильников;

– числа и расположения светильников, необходимых для получения заданной освещенности при выбранном типе светильников и мощности ламп в них;

– расчет освещенности при известном типе, расположении светильников и мощности ламп в них.

Метод удельной мощности применяется только при ориентировочных расчетах для оценки экономичности проектных решений, для предварительного определения осветительной нагрузки, ориентировочной оценки уровня освещенности действующих установок.

При известном количестве светильников необходимая мощность лампы Р_л, Вт, определяется по формуле [11]:

, (22)

где w – удельная мощность осветительной установки относительно установленной мощности источников света к освещаемой площади, Вт/м²;

S – площадь пола, м²;

N – число светильников;

n – количество ламп в одном светильнике.

Значения удельной мощности приводятся в таблицах в зависимости от требуемой освещенности Е, лк, площади пола освещаемого помещения, расчетной высоты подвеса светильников H_p, типа светильника и сочетания коэффициентов отражения r потолка, стен и пола.

В таблице 11 [7] приведены значения удельной мощности осветительной установки при равномерном размещении открытых светильников типа ОД с люминесцентными лампами белого цвета (ЛБ) мощностью 30 и 40 Вт при значении коэффициента запаса к_з = 1,5. При других значениях коэффициентов запаса величины удельной мощности из таблицы определяются пропорциональным пересчетом.

Расчетная высота подвеса светильников H_p, м, определяется по формуле:

, (23)

где Н – высота помещения, м;

Н_с – высота свеса светильника (Н_с = 0 при Н < 5 м, Н_с = 0,5…0,7 м при Н > 5 м);

Н_п – высота рабочей поверхности (Н_п = 0,8…1 м).

После подстановки в формулу (22) известных значений определяют расчетную мощность лампы. Затем выбирают стандартную лампу мощностью на 10…20 % больше расчетной, так как погрешность метода составляет ±15 %.

Установочная мощность осветительной установки W_уст, Вт:

. (24)

Точечный метод применяется для расчета местного, общего локализованного и равномерного освещения, при необходимости определения освещенности наклонных поверхностей или проведения анализа распределения освещенности по площади без учета отраженного света.

Сущность метода заключается в определении освещенности точки световым потоком, падающим от излучателя света, который может быть разнообразной формы: точка, линия, поверхность.

В случае точечного круглосимметричного излучателя условная освещенность Е_усл, лк, на основе закона квадратов расстояний в общем виде равна [7]:

(25)

где I_a– сила света по направлению a, кд;

a – угол, определяющий направление силы света в расчетную точку Х (рис. 4, 5, 6);

Н_р – расчетная высота подвеса светильника по формуле (23), м;

q – угол наклона расчетной плоскости по отношению к горизонтальной поверхности (для горизонтальной плоскости q = 0, для вертикальной плоскости q = p/2), град;

d – расстояние от точки до проекции светильника на горизонтальную поверхность, м

Таблица 11

Значения удельной мощности осветительной установки

для светильников ОД (r_п = 50 %, r_с = 30 %, r_р = 10 %)

с лампами ЛБ 30 или ЛБ 40

Высота подвеса Нр, м	Площадь пола S, м2	Освещенность Е, лк
		75	100	150	200	300	400	500
2…3	10…15	6,5	8,7	13	17,4	26	35	43
	15…25	5,5	7,3	11	14,6	22	29	37
	25…50	4,5	6	9	12	18	24	30
	50…150	3,7	5	7,5	10	15	20	25
	150…300	3,3	4,4	6,6	8,8	13,2	17,6	22
	>300	3,1	4,1	6,2	8,2	12,4	16,4	21
3…4	10…15	8,4	11,2	16,8	22,5	33	45	56
	15…20	7,2	9,6	14,4	19,2	29	38	48
	20…30	6,4	8,5	12,8	17	25,5	34	42
	30…50	5,5	7,3	11	14,6	22	29	36
	50…120	4,3	5,8	8,7	11,6	17,4	23	28
	120…300	3,7	4,9	7,4	9,8	14,8	19,6	25
	>300	3,4	4,5	6,8	9	13,6	18	23
4…6	10…17	10,6	14,2	21	28,5	42	57	71
	17…25	8,9	11,8	17,8	23,5	36	47	59
	25…35	7,8	10,4	15,6	21	31	42	52
	35 – 50	6,9	9,2	13,8	18,4	27,5	37	46
	50…80	5,9	7,9	11,8	15,8	23,5	32	40
	80…150	4,9	6,6	9,8	13,2	19,8	26,5	33
	150…400	4	5,3	8	10,6	16	21	26
	>400	3,4	4,6	6,9	9,2	13,8	18,4	23

Рис. 4. Схема расчета освещенности на горизонтальной плоскости

Рис. 5. Схема расчета освещенности на вертикальной плоскости

Рис. 6. Схема расчета освещенности от линейного источника

Угол наклона q отсчитывается от неосвещенной стороны наклонной плоскости и может быть больше или меньше 90°. Минус в формуле (25) соответствует такому положению наклонной плоскости, когда ее освещенная сторона не видна из проекции излучателя на горизонтальную плоскость (рис. 7).

1 2 3 4 5 6 7

d₃ d₄

d₂ d₅

d₁ d₆

d₇

Рис. 7. Схема определения освещенности наклонной плоскости

Из рисунка 7 следует, что расстояние от проекции светильника d₁, d₂, d₃ на горизонтальную плоскость принимается со знаком "плюс" от светильников 1, 2, 3, со знаком "минус" – от светильников 4, 5 (d₄, d₅), а светильники 6 и 7 не освещают плоскость с углом наклона q.

Величину силы света определяют по графикам пространственных изолюкс или по таблицам светораспределения (таблицы 12, 13).

Таблица 12

Светотехнические характеристики светильников

с лампами накаливания

Угол a, град.	У, УПМ	Уз	Гс	Н4Б-300	ВЗБ-200
	Сила света в канделах
0 5 15 25 35 45 55 65 75 85 90	238 229 215 204 195 164 145 122 76 7 3	185 183 175 167 154 133 108 84 55 19 8	610 597 510 454 322 186 76 16 5	240 270 298 248 172 132 105 70	138 146 168 147 124 104 78 76 15
КПД, %	75	60	84	60	46
Защитный угол, град.	15	15	30	15	15

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

Для упрощения расчетов освещенности горизонтальной поверхности точечным методом при известных значениях Н_р и d можно пользоваться графиком пространственных изолюксов.

Кривые равной освещенности (изолюксы) для светильников прямого света и люминесцентных ламп показаны на рис.8.

Условная освещенность Е_усл, лк по графику (рис. 8, а) обеспе-чивается лампой со световым потоком Ф_усл = 1000 лм. Для определения фактической освещенности от заданной лампы со световым потоком Ф_л пользуются методом пропорционального пересчета.

Таблица 13

Светотехнические характеристики светильников

с люминесцентными лампами

Угол a, град.	ОД		ОДР, ПВЛ-6		ОДОР		ПВЛ-1		НОГЛ
	продольная	поперечная	продольная	поперечная	продольная	поперечная	продольная	поперечная	продольная	поперечная
	Сила света I в канделах
0 5 15 25 35 45 55 65 75 85 90 95 105 115 125 135 145 155 165 175	242 241 230 215 190 158 119 76 40 10 72	242 241 241 237 216 183 139 93 40 10	246 244 233 211 181 142 106 68 35 10 65	246 244 238 227 210 171 126 86 35 10	208 205 192 173 148 118 82 50 25 10 0 25 40 38 48 47 30 15 5 68	208 208 208 209 198 157 104 70 25 10 0 25 40 38 48 47 30 15 5	144 144 138 128 112 98 75 52 26 10 6 6 3 68	144 144 141 138 131 118 108 92 72 59 52 46 39 33 28 20 13 6	179 179 171 158 139 114 85 54 25 5	179 178 175 167 155 138 117 61 14 5
КПД, %	72		65		68		68		55
Защитный угол, град. в плоскости: поперечной продольной	15		15 15		15 15				15

Необходимый световой поток лампы Ф_л, лм, для обеспечения нормируемой освещенности определяют по формуле [23]:

, (26)

где Е_н – нормируемая освещенность, лк;

к_з – коэффициент запаса (для люминесцентных ламп к_з = 1,3...2, для ламп накаливания к_з = 1,15...1,7);

m – коэффициент дополнительной освещенности, создаваемой удаленным светильником и отраженным светом (m = 1...1,2);

– условная освещенность контрольной точки X от суммарного действия ближайших светильников (в качестве контрольной выбирают точку с минимальной освещенностью поверхности);

Е_{усл i} – условная освещенность от i-го светильника, лк, определяемая по формуле (25) или рис. 8;

m – количество ближайших к точке светильников.

Необходимый световой поток Ф^¢, лм, люминесцентных ламп [18]:

(27)

где åe – суммарная относительная освещенность, создаваемая ближайшими рядами светильников, лк;

к_з – коэффициент запаса (к_з = 1,3...2).

Для определения условной освещенности e используют графики линейных изолюкс (рис. 8, б) в функции следующих параметров [18]:

(28)

где L – габаритная длина линии светильников, м;

Р – расстояние точки А до проекции освещающей ее светящейся линии, м;

Н_р – расчетная высота подвеса светильников, м.

Рис. 8. Изолюксы светильников

Относительная освещенность e создается светильниками при линейной плотности светового потока Ф^¢ = 1000 лм и высоте расположения светильников Н_р = 1м.

Умножая Ф¢ на длину каждого ряда светильников, находят полный световой поток ламп ряда, на основании чего подбирается число и мощность ламп: Ф_л = Ф¢×L.

Если расстояние между соседними светильниками не превышает 0,5Н_р, ряды светильников рассматривают как непрерывные. При больших разрывах e¢ от каждого светильника находят отдельно.

При выбранном типе светильников и известном световом потоке ламп Ф_л, установленных в светильниках, расстояние между центрами соседних светильников в ряду b = Ф_л/Ф¢, м.

Когда b меньше длины светильника, следует принять светильники с большим числом ламп или сдвоенные, либо увеличить число рядов светильников.

Основные характеристики светильников для люминесцентных ламп представлены в таблице 14 [7].

Метод светового потока (метод коэффициента использования) предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупного затеняющего оборудования.

Необходимый световой поток от каждого светильника, Ф_с, лм [7]:

, (29)

где Е_Н – нормируемая минимальная освещенность, лк;

S_n – площадь помещения;

k_з – коэффициент запаса, зависит от запыленности помещения. При концентрации пыли С > 10 мг/м³ k_з = 1,8; при С = 5…10 мг/м³ k_з = 1,6; если С < 5 мг/м³ k_з = 1,5; в помещении с особым режимом по чистоте k_з = 1,3;

z – коэффициент неравномерности освещения, зависящий от отношения расстояния между светильниками к высоте подвеса z = l_а/H_p. Для линий люминесцентных светильников z = 1,1 при расположении светильников по вершинам квадратных полей z = 1,15;

h – коэффициент использования светильников, % (определяется по индексу помещения i и коэффициентам отражения (таблица 15));

N – количество светильников.

Таблица 14