ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Методика расчета общего освещения помещений

В практике проектирования внутреннего освещения прежде всего возникает задача определения числа светильников, необходимого для об­щего освещения помещения того или иного назначения.

Исходные данные

1. Габариты помещения: а - длина (м); b - ширина, (м); S - площадь (м ); Н - высота (м).

2. Коэффициенты отражения поверхностей: потолка (p1); стен (р2); пола (p3).

3. Нормируемый уровень горизонтальной освещенности (Ен, люкс) для данного вида помещения выбирается в соответствии с международны­ми или национальными нормами (СНиП 23-05-95, введены с 01.01.96 г.), см. разд. 12.8.

Затем по каталогам фирм-изготовителей определяется тип светиль­ника и ламп в соответствии с рекомендациями, имеющимися в справочни­ках по проектированию освещения или на основе опыта инженера - проектировщика.

Расчет требуемого числа светильников (Nc) для обеспечения норми­руемой Ен (лк) проводится методом коэффициента использования осве­тительной установки (Uoy) [40].

Исходная формула метода:

лг Ен ■ кз ■ S

N = 1 . (12.1)

» ■ Ф л • U оу

где N; - искомое число выбранных для освещения светильников, шт.; Ен - нормируемая освещенность, лк; к3 - коэффициент запаса, учитывающий старение ламп и запыление светильников во время эксплуатации (кз = = 1,25 - 1,5 в зависимости от характера воздушной среды); S - площадь помещения, м ; n - количество ламп в одном светильнике, шт.; Фп - свето­вой поток одной лампы, лм (из каталога); иоу - коэффициент использова­ния осветительной установки (из таблиц).

В общем виде коэффициент использования определяется как иоу = Фр. п/!Фл, где Фрп - световой поток, вышедший в помещение от всех светильников и установившийся на расчетной плоскости (например, на уровне 0,8 м от пола) после многократных отражений от стен, пола и по­толка; ИФл - суммарный световой поток всех ламп, установленных в све­тильниках данного помещения.

Из приведенных соотношений следует, что чем больше величина иоу, тем меньше светильников и соответственно ламп требуется для дос­тижения нормы Ен в данном помещении. Другими словами, иоу характери­зует энергетическую эффективность осветительной установки.

Величина коэффициента использования иоу зависит:

• от КПД светильника;

• формы его кривой силы света;

• геометрических пропорций освещаемого помещения, характери­зуемых индексом помещения i;

• сочетания величин коэффициентов отражения потолка, стен и по­ла (р1/р2/Рз).

Индекс помещения прямоугольной формы рассчитывается:

a ■ b

(12.2)

hp(a + b)

где a, b - длина и ширина помещения, м; Ир - расчетная высота, м, - рас­стояние по вертикали от плоскости расположения светильников до расчет­ной (рабочей) плоскости помещения (рис. 12.21).

Для потолочных и встраиваемых светильников расчетная высота оп­ределяется в соответствии с рис. 12.21 как разность высоты помещения и уровня расчетной плоскости: hp « Н - 0,8 м.

В случае подвесных светильников необходимо учесть длину свеса: hp « Н - (Ис+0,8 м). Это справедливо, когда Ен нормируется на том или ином уровне от пола. Когда Ен нормируется на полу: для потолочных и встраиваемых светильников h « Н, для подвесных - h = Н - h^

Рис. 12.21. Расчетная схема для определения индекса помещения

Для оценки коэффициентов отражения р поверхностей помещения можно руководствоваться следующими данными:

Краски

р

Строительные и отде­лочные материалы

р

Белая......................

0,7 - 0,8

светлый паркет

0,30

светло-серая

0,4 - 0,6

темный паркет

0,10

«средне-серая»...

0,25 - 0,35

светлый мрамор....

0,6 - 0,7

темно-серая...........

0,10 - 0,15

темный мрамор........

0,30

светло-синяя...........

0,4 - 0,5

гранит...........................

0,20 -

темно-синяя............

0,15 - 0,20

цемент, бетон...............

. 0,2 -

светло-зеленая

0,45 - 0,50

кирпич красный..........

. 0,1 -

темно-зеленая

0,15 - 0,20

кирпич белый...............

0,4

светло-желтая

0,60 - 0,70

коричневая..............

0,20 - 0,30

розовая.....................

0,45 - 0,55

темно-красная..........

0,15 - 0,20

Значения Uoy рассчитаны для каждого конкретного типа светильника и, как правило, приводятся в каталогах фирм-изготовителей.

Пример расчета иоу для промышленного светильника типа РАХ фирмы V-LUX (Бельгия) приведен в табл. 12.4. В светильнике установлены две люминесцентные лампы по 36 Вт; световой поток каждой ЛЛ равен Фл = 2500 лм, КПД светильника - 73 %. Защитный колпак из бесцветного по - лиметилметакрилата, степень защиты от пыли и воды - ІР65.

Таблица 12.4

Коэффициенты использования светового потока для 2-ламповых

Индекс поме­щения i

светильников типа РАХ[3]

Коэффициенты отражения

0,8

0,8

0,7

0,7

0,7

0,7

0,5

р1 ( потолок)

0,5

0,5

0,5

0,5

0,3

0,3

0,5

р2 (стены)

0,3

0,1

0,3

0,1

0,3

0,1

0,3

рэ(пол)

Коэффициенты использования U

°у

0,6

0,31

0,30

0,30

0,29

0,24

0,23

0,28

0,8

0,38

0,36

0,37

0,35

0,30

0,29

0,34

1,0

0,45

0,41

0,43

0,40

0,36

0,34

0,40

1,25

0,51

0,46

0,48

0,45

0,41

0,39

0,45

1,50

0,55

0,50

0,53

0,49

0,46

0,43

0,49

2,00

0,62

0,56

0,60

0,54

0,53

0,49

0,55

2,50

0,67

0,59

0,64

0,58

0,58

0,53

0,59

3,00

0,71

0,62

0,68

0,60

0,62

0,56

0,62

4,00

0,76

0,66

0,72

0,64

0,68

0,60

0,66

5,00

0,79

0,68

0,75

0,66

0,71

0,63

0,68

Примеры расчета освещения помещений с применением таблиц ко­эффициентов использования.

1. Определить количество потолочных светильников типа РАХ 2x36 Вт с люминесцентными лампами белого света, имеющими единичный све­товой поток Фл = 2500 лм, для обеспечения средней освещенности Ен = 300 лк на уровне 1 м от пола в производственном помещении со следующими параметрами: длина а = 30 м; ширина, b = 5 м; S = 150 м ; высота Н = 4 м.

Коэффициенты отражения: потолок р1 = 0,7; стены р2 = 0,5; пол р3 =

= 0,1.

Воздушная среда - со средней степенью запыленности (коэффициент запаса к3 * 1,3). Светильники монтируются непосредственно на потолке, т. е. расчетная высота h = Н - 1 м = 3 м. Находим индекс помещения по формуле (12.2):

• 30 • 5 15

г =--------------------------------------------------- *1,5.

3(30 + 5)

Из приведенной выше табл. 12.4 для г = 1,5 и р1/р2/р3 = 0,7/0,5/0,1 оп­ределяем искомое значение коэффициента использования иоу = 0,49.

Итак, для расчета необходимого числа светильников (Ыс) при задан­ных условиях имеем все требуемые данные:

Ен = 300 лк; к3 = 1,3; S =150 м2; п = 2; Фл = 2500 лм; иоу = 0,49.

Пользуясь формулой (12.1), находим:

300-1,3 150

Nc =------------------------------------------ --------- * 24 шт

c 2 • 2500 • 0,49 ‘

2. В административном групповом бюро (офисе) площадью 30 м (а = 6 м, b = 5 м, Н = 3 м) рабочие места оснащены персональными компь­ютерами. В соответствии с нормами в плоскости столов должна быть обес­печена средняя Ен = 500 лк, а применяемые светильники должны иметь ог­раниченную яркость, чтобы исключить мешающие отражения в дисплеях. Помещение имеет светлую отделку ограждающих поверхностей: коэффи­циенты отражения: р1 = 0,8; р2 = 0,5; р3 = 0,3. Для освещения выбраны встраиваемые в подвесной потолок квадратные светильники типа INW фирмы V-LUX (Бельгия) с четырьмя люминесцентными лампами тепло­белого света по 18 Вт (Фл = 1050 лм) и зеркальными экранирующими ре­шетками, продольные и поперечные элементы которых имеют параболиче­ский профиль, что резко снижает яркость выходного отверстия светильни­ка под необходимыми углами наблюдения (тип решетки АВ/АВ - Аnadгzed Bright). КПД светильника равен 69 %.

По формуле (12.2) вычисляем индекс помещения, предварительно приняв расчетную высоту h = Н - 0,8 м = 2,2 м:

г =——— * 1,25 2,2(6 + 5) •

Коэффициент запаса для нормальных условий запыления воздушной среды принимаем равным к3 = 1,25.

Из специального каталога V-LUX, (с. 69) при г = 1,25 и р1/р2/р3 = = 0,8/0,5/0,3 находим для светильника INW 4x18 (АВ/АВ) значение коэффи­циента использования: иоу = 0,58.

По формуле (12.1) рассчитываем требуемое число светильников для обеспечения Ен = 500 лк:

TOC o "1-5" h z 500 -1,25 • 30 0

Nc =----------------------------------------------------- * 8

c 4 -1050 • 0,58 ‘

Таким способом можно рассчитать осветительную установку поме­щения прямоугольной формы с использованием любого типа светильника, для которого имеются таблицы коэффициентов использования. Рекомен­дации по оптимальному размещению рассчитанного числа светильников для достижения необходимой средней Ен и требуемой равномерности ос­вещения даются в светотехнической литературе и каталогах.

При заданной высоте расположения светильника h и по известной кривой силы света (в канделах) может быть рассчитана горизонтальная или вертикальная освещенность (в люксах) в любой точке освещаемой поверхности.

Для подобных расчетов используются весьма простые формулы: освещенность изменяется обратно пропорционально квадрату расстоя­ния от источника света до освещаемой точки (объекта, поверхности).

Схемы и формулы для расчета освещенности точечным методом [40] приведены на рис. 12.22 и 12.23.

Рис. 12.22. Геометрические соотношения и формулы для расчета горизонтальной Ег и вертикальной Ев освещенности точечным методом:

т'і і—’ Ia cos a I' cos а т 112

а - в точке Р Е =— = ——; , в точке Р Ег = I / h ;

г L h2 г o

т 2

г" ті пcos а • sin. т~»f 7—г 7 2

б - в точке Р Ев = —--------------------------- г---- ; в точке Р Ег = I / h.

в (h - h')2 г o

а б

Покажем на примере, как можно практически применить точечный метод расчета освещенности.

Задача. Промышленный светильник прямого света с концентриро­ванным светораспределением (кривая силы света типа К), зеркальным от­ражателем и лампой ДРЛ-250 Вт (например, типа РСП 05) подвешен на

высоте h = 6 м. Рассчитать горизонтальную освещенность Ег в точке Р, удаленной от проекции светильника по горизонтали на расстояние а = 5 м.

Рис. 12.23. Суммарная горизонтальная освещенность в точке от не­скольких светильников, расположенных в линию:

ИЕг(р) = Еі + Е2 + Ез + ••• + Еп

Кривая силы света (КСС) светильника в полярных координатах и в табличной форме приведена на рис. 12.24. В соответствии с рис. 12.22 для наших условий (а = 5 м, h = 6 м) определяем угол а = агс^ a/h « 40 °. Из приведенной на рис. 12.24 КСС находим силу света светильника под углом а = 40°: при условной лампе с Ф'л = 1000 лм она равна I'40° = 250 кд. Одна­ко реальная лампа ДРЛ-250 Вт, установленная в светильнике, имеет свето­вой поток Фл = 13000 лм. Следовательно, фактическая сила света светиль­ника под углом а = 40° будет в 13 раз больше:

I40° = I 40° • (Фл /1000 лм) = 250-13 = 3250 кд.

Тогда горизонтальная освещенность на полу помещения в точке Р будет равна

140. • cos а 3250

Е„

• cos 40 « 41лк.

а, град

I, кд/1000 лм

0

310

10

300

20

290

30

300

40

250

50

150

60

75

70

0

Рис. 12.24. КСС светильника прямого света с лампой ДРЛ 250 Вт (Световой поток лампы Фл = 13000 лм; КПД светильника - 70 %)

Так же можно рассчитать Ег при различных высотах подвеса све­тильника h и на разных удалениях точки Р от проекции светильника а. Ре­зультаты такого расчета проиллюстрированы на рис. 12.25.

Рис. 12.25. Горизонтальная освещенность, создаваемая светильником с лампой ДРЛ мощностью 250 Вт (Фл = 13-10 лм) на различных расстояниях

а при разной высоте подвеса h

Приведем пример расчета общего внутреннего освещения фасадной витрины магазина.

2

Задача. В витрине обувного магазина, имеющей площадь S = 18 м (7,2 x 2,5 м) и высоту h = 2 м, необходимо создать на полу среднюю гори­зонтальную освещенность Еср = 1500 лк.

Чтобы учесть снижение освещенности, вызываемое спадом светово­го потока ламп и запылением светильников, следует увеличить первона­чальную Е примерно на 25 %; таким образом, исходный уровень освещен­ности составит Еср = 1500-1,25 = 1875 лк. Освещение должно обеспечить высокое качество цветопередачи (Ра > 80) и минимальное потребление электроэнергии. С учетом этих требований в качестве осветительного при­бора выбран встраиваемый кругло-симметричный светильник с металлога­логенной лампой 150 Вт белого цвета (световая отдача % = 75 лм/Вт; Фл = 11250 лм; цветовая температура излучения Тц = 4200 К; общий индекс цве­топередачи Яа = 85; срок службы - 6000 ч). Осевая сила светильника: Io= 7880 кд; угол рассеяния светового пучка, отнесенный к 50 %-ному сниже­нию осевой силы света: 2a0,5Io = 60°; L30° = 0,5-Іо = 3940 кд.

В табл. 12.5 приведены рассчитанные с учетом этих данных уровни

минимальной Ет1п, максимальной Етах и средней Еср освещенности, создаваемой таким светильником в пятне диаметром D и площадью А на горизонтальной поверхности, удаленной от светильника на расстояние h.

Диаметры световых пятен при различных h, указанные в таблице, соответствуют 50 %-ному углу рассея­ния 2а = 60° (именно в этой угловой зоне излучается большая часть свето­вого потока); фактический размер светового пятна, естественно, больше, но в краевой зоне освещенность резко снижена и в расчет не принята.

В нашем случае светильники встраиваются в потолок витрины (h = 2 м); из таблицы определяем, что при такой высоте расположения каждый

светильник создаст световое пятно площадью А = 4,2 м2, средняя освещен­ность в котором составляет Еср = 1141 лк.

Таблица 12.5

Результаты освещенности витрины

h, м

D, м

А, м2

Emin лк

Еmax, ЛК

Еср, лк

1,0

1,15

1,0

2564

7880

4565

1,5

1,73

2,3

1140

3501

2029

2,0

2,30

4,2

641

1970

1141

3,0

3,45

9,4

285

875

507

4,0

4,6

16,6

160

492

285

Для достижения такой Еср на полу всей витрины необходимое число светильников составит: N'= S/А = 18/4,2 = 4,3 шт. Но нам требуется обеспе­чить Еср = 1875 лк, следовательно, искомое число светильников N = N'(1875/1141) = 4,3-1,64 = 7 шт.

Зафиксируем показатели освещения, характеризующие его энергопо­требление. Металлогалогенная лампа 150 Вт вместе с электромагнитным ПРА потребляет около 170 Вт. Тогда суммарная мощность осветительной установки витрины

Р = 170 • 7= 1190 Вт.

Удельная мощность:

- на единицу освещаемой площади - р1 = Р/S = 1190/18 = 66 Вт/м.

- на единицу средней освещенности - р2 = Р/Еср = 1190/1875 = 0,63 Вт/лк.

ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

220 Volt предлагает генератор Matari MDN80 со скидкой 132000 гривен

Интернет-магазин 220 Volt установил суперскидку на японские дизель-генераторы Matari MDN80 — 132 тысячи гривен. Предложение магазина действительно, пока товар есть в наличии. Полная стоимость оборудования — 579232 гривен, акционная цена …

Виды теплогенерации в Украине на 2016 год и стоимость

В 2016 году частные потребители тепла в Украине получают тепло из следующих источников: 1. Наиболее распространенный - от электричества, электрокотлы, электрокамины, электрообогреватели... Источником без подробностей в большинстве случаев является "энергия …

Тепловая трубка своими руками и её применение

Для создания тепловой трубки диаметром 16мм и длиной 80см я взял на сантехническом рынке гофронержавеющий шланг для воды, купил заглушки на него и вместо резиновых шайб - паронитовые. Затем я …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.