Системы автоматического проектирования

Таблица 2

 

2 СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ «НА БУМАГЕ»

2.1 Общие сведения

Качественное освещение всегда имело большое значение для благополучной жизни человека. Свыше 90 % информации человек получает через глаза, путем обработки зрения. По этой причине при проектировании системы освещения важно использовать эффективные методы расчета освещения. Хорошее освещение способно создать удобную обстановку, которая может тонизировать и успокаивать нервную систему, подымать настроение.

Улучшение освещённости способствует улучшению работоспособности даже в тех случаях, когда процесс  труда практически не зависит  от зрительного восприятия.

При проектировании зданий и сооружений необходимо учитывать освещенность помещений, в которых будут постоянно пребывать люди. Особенно важна освещенность в детских учреждениях (детских садах и школах), больницах, кабинетах и т.п. Это связано с напряженной зрительной работой, которую будут производить люди в этих помещениях.

Освещение помещений бывает естественное и искусственное.

Естественное освещение это освещение помещения через окна, потолки и другие прозрачные строительные конструкции.

Искусственное освещение бывает двух видов: общее и комбинированное.

Комбинированное освещение рекомендуется там, где нужна высокая точность выполняемых работ, где возникают специфические требования к освещению, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), а также там, где на различных рабочих местах производственного помещения требуется различная (резко отличающаяся) величина освещенности.

Система общего освещения может быть рекомендована в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (в литейных цехах), а также там, где создание местного освещения затруднительно. Для обеспечения наиболее благоприятного соотношения яркости в поле зрения при комбинированном освещении светильники общего освещения должны создавать на рабочей поверхности не менее нормируемой освещенности.

Рабочее (общее) освещение – это основное освещение, которое обеспечивает нормальные условия для нахождения человека в помещении. Под нормальными понимаются условия жизнедеятельности человека, при которых он не напрягает зрение, чтобы выполнить любое действие для которого данное помещение предназначено.

Проще говоря, если вы пришли в супермаркет и пытаетесь  прочитать мелкий текст на упаковке товара, то вам необходима освещенность не ниже 300 люкс, что и предусмотрено в строительных нормах РФ. Документ, подробно описывающий нормы освещенности называется СНиП 23-05-95.

Особенно важно учитывать  нормы освещенности в помещениях, где люди длительно выполняют  напряженную зрительную работу. На рабочих местах с таким видом  работ необходимо предусматривать  дополнительное местное освещение.

2.2 Источники света

Источниками света в современных  светильниках являются три основных вида ламп:

• лампы накаливания – это самый простой прибор, преобразующие электрическую энергию в световую путем обычного нагревания вольфрамовой спирали. 
• газоразрядные лампы – к этой категории относятся лампы в основе которых лежит свет, производимый электрическим разрядом в газе или парах металла. Данные светильники занимают преобладающие позиции среди осветительных приборов. Виды таких ламп отличаются многообразием: это и «энергосберегающие» лампы, активно проталкиваемые последнее время в массы, и ртутные лампы типа ДРЛ, используемые в прожекторах, и лампы уличного освещения (натриевые ДНаТ) и многие другие.
• светодиодные лампы – новое и перспективное развитие осветительных приборов, связанное с появлением сверхярких светодиодов.

Попробуем провести сравнение  столь разных источников света. Основным параметром будем считать эффективность  источника света, то есть сколько света он производит, потребив 1 Ватт электроэнергии (лм/Вт).

Наименование источника  света	Светоотдача
Лампа накаливания	20 лм/Вт
Газоразрядная лампа (энергосберегающая)	90 лм/Вт
Светодиодная лампа	130 лм/Вт

Из таблицы видно, что  лампа накаливания безнадежно проигрывает  остальным источникам освещения.

Однако не стоит забывать про качество светового потока –  оптимальным для восприятия человеческого  глаза считается солнечный свет. Лампа накаливания производит спектр света, который наиболее близок к  солнечному.

Наряду с рабочим освещением в соответствии со СНиП в производственных помещениях может быть предусмотрено аварийное освещение для эвакуации работающих и аварийное освещение для продолжения работ.

Аварийное освещение для  эвакуации работающих из помещений при отключении рабочего освещения должно создавать в линии основных проводов на уровне пола освещенность не менее 0,5лк, а на открытых территориях - не менее 0,25лк.

Аварийное освещение для  продолжения работ следует предусматривать, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования механизмов может вызвать:

-взрыв, пожар, отравление  людей;

-длительное нарушение  технологического процесса.

2.3 Сведения о расчетах

Светотехническим расчетом могут быть определены:

мощность ламп, необходимая  для получения заданной освещенности при выбранном типе, расположении и числе светильников;

число и расположение светильников, необходимых для получения заданной освещенности при выбранном типе светильников и мощности ламп в них;

расчетная освещенность при  известном типе, расположении светильников и мощности ламп в них.

Основными при проектировании являются задачи первого вида, поскольку  тип светильников и их расположение должны выбираться исходя из качества освещения и его экономичности.

Решение задач при расчете  освещения второго вида производится, если мощность ламп точно задана, например необходимо применить светильники с люминесцентными лампами мощностью 80 Вт.

Задачи третьего вида решаются для существующих установок, если освещенность невозможно измерить, и для проверки проектов и расчетов, например, для  проверки точечный методом расчетов, выполненных методом коэффициента использования.

Выполнение светотехнических расчетов возможно методами:

1) методом коэффициента использования светового потока,

2) методом удельной мощности,

3) точечным методом.

Метод коэффициента использования  светового потока применяется для (расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при светильниках любого типа.

Суть метода заключается  в вычислении коэффициента для каждого  помещения, исходя из основных параметров помещения и светоотражающих  свойств отделочных материалов. Недостатками такого метода расчета являются высокая  трудоемкость расчета и невысокая  точность. Таким методом производится расчет внутреннего освещения.

Метод удельной мощности применяется для приближенного предварительного определения установленной мощности осветительной установки.

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.

Кроме вышеуказанных методов  расчета освещения, имеется комбинированный  метод, который применяется в  тех случаях, когда неприменим метод  коэффициента использования, а светильники  не относятся к классу прямого  света.

Для некоторых видов помещений (коридоров, лестниц и т. д.) существуют прямые нормативы, задающие мощность ламп для каждого такого помещения.

Рассмотрим методику проведения расчетов по каждому из описанных  методов.

2.4 Метод коэффициента использования светового потока

В результате решения по методу коэффициента использования  светового потока находится световой поток лампы, по которому она подбирается  из числа стандартных. Поток выбранной лампы не должен отличаться от расчетного более чем на +20 или -10%. При большем расхождении корректируется намеченное число светильников.

Расчетное уравнение для  определения необходимого светового  потока одной лампы:

F = (Емин х S х kз х z) / (n х η)

где F - световой поток лампы (или ламп) в светильнике, лм; Емин - нормируемая освещенность, лк, kз - коэффициент запаса (зависит от типа ламп и степени загрязненности помещения), z - поправочный коэффициент, учитывающий, что средняя освещенность в помещении больше, чем нормируемая, минимальная, n - число светильников (ламп), η - коэффициент использования светового потока, равный отношению светового потока, падающего на рабочую поверхность, к суммарному потоку всех ламп; S — площадь помещения, м2.

Коэффициент использования  светового потока - справочное значение, зависит от типа светильника, параметров помещения (длины, ширины и высоты), коэффициентов отражения потолков, стен и полов помещения.

Порядок расчета освещения  по методу коэффициента использования  светового потока:

1) определяется расчетная  высота Нр, тип и количество светильников в помещении.

Расчетная высота подвеса  светильника определяется исходя из геометрических размеров помещения

Hр = H - hc - hр, м,

Нр=3,3-0-0,8=2,5

где Н - высота помещения, м, hc – расстояние светильника от перекрытия ("свес" светильника, принимается в пределах от 0, при установке светильников на потолке, до 1,5 м), м, в данном случае светильник на потолке, hр – высота рабочей поверхности над полом (hр = 0,8м).

Рис. 21. Определение расчетной высоты при расчетах электрического освещения

2) по таблицам находятся:  коэффициент запаса kз=1,4 для светодиодных ламп, поправочный коэффициент z=1,1 для светодиодных ламп, нормированная освещенность Емин=400 для помещений лабораторий,

3) определяется индекс  помещения i (он учитывает зависимость коэффициента использования светового потока от параметров помещения):

i = (A х B) / (Нр х (A + B),

i=(11,3х7,3)/(2,5х(11,3+7,3)=1,77

где А и В - ширина и длина помещения, м,

4) коэффициент использования  светового потока ламп η=0,85 в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения стен, потолка и рабочей поверхности ρс=0,5, ρп=0,7, ρр=0,3;

5) находится по формуле  необходимый поток одной лампы F;

F=(400x82,5x1,4x1,1)/12*0,85=4100

6) выбирается стандартная  лампа с близким по величине  световым потоком F=3711 FAGERHULT 22407. Далее отыскиваем необходимое количество ламп, n:

n = (Емин х S х kз хz) / (F х η)

n=(400x82,5x1,4x1,1)/(3711*0,85)=13

Для выбранного нами помещения  нам необходимо 13 светильников.

 

3 СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОГРАММОЙ DIALux

3.1 Общие сведения о  программе

Dialux — это бесплатный профессиональный программный пакет для расчета внутреннего и внешнего освещения. В каждой области, также в светотехнике, компьютерные программы значительно упрощают и ускоряют работу проектировщика. При этом особенно важно, чтобы результаты, полученные в программе, можно было экстраполировать на реальные проекты освещения. В 1994 году Немецкий институт прикладной светотехники (DIAL) создал программу DIALux. Основной предпосылкой разработчиков было создание для проектировщиков освещения доступного и универсального инструмента, в котором каждый производитель осветительных установок мог бы разместить данные своих продуктов. Благодаря удобному интерфейсу, универсальности, а также точности и быстроте расчетов DIALux быстро завоевал рынок, став самой популярной в своём сегменте программой для проектирования освещения. Подтверждением этому служат факты — программа доступна в 26 языковых версиях, а в круг партнёров DIAL входит более 100 крупнейших производителей осветительных приборов со всего мира. Кроме основной функции, т.е. выполнения светотехнических расчетов, большим преимуществом программы является возможность презентации своих продуктов производителями. Кроме стандартной информации, т.е. фотометрических данных светильников, в каталоге содержатся также описания продуктов и фотографии. Чёткие критерии поиска позволяют быстро найти светильник или группу светильников, которую мы хотим использовать в проекте освещения. 

3.2 Расчет в программе

Для выполнения данного несложного расчета была использована программа  DIALux Light, в которой возможен упрощенный светотехнический расчет без долгого создания проекта и помещения. На первом этапе программа предлагает задать сведения о проекте, помещении и операторе. (рис. ). Это необходимо для создания автоматического отчета.