Производственных помещений железнодорожного транспорта

 

После выбора основных параметров осветительной установки производится светотехнический расчёт.

Целью светотехнического расчета является определение суммарной установочной мощности и мощности каждой лампы светотехнической установки.

Внутри помещения освещенность определяется двумя составляющими:

 

Е = Е_р + Е_ро (6.25)

 

где Е – суммарная освещенность на рабочей поверхности; Е_р – освещенность, создаваемая световым потоком, падающим непосредственно на рабочую поверхность (прямая составляющая); Е_ро – освещенность, создаваемая отраженным от стен и потолка световым потоком (отраженная составляющая).

Если целью расчета является определение освещенности по выбранному или заданному расположению осветительных приборов и известной мощности лампы каждого светильника, то такие методы расчета называют поверочными методами расчета освещенности.

Некоторые методы позволяют производить светотехнический расчет и поверочный расчет. Методы расчета по световому потоку основаны на расчете светового потока, падающего на освещенную поверхность, и определение средней освещенности этой поверхности. Эти методы применяются в следующих случаях:

- при горизонтальном расположении поверхностей;

- при равномерном распределении светового потока по условной рабочей поверхности (равномерное размещение светильников с соблюдением наивыгоднейшего отношения расстояния между ними к высоте подвеса).

Применяются два метода расчета по световому потоку:

- метод коэффициента использования;

- метод удельной мощности.

Расчет по методу коэффициента использования

Коэффициент использования светового потока – это отношение светового потока, падающего на расчетную плоскость, к суммарному световому потоку источников света:

 

, (6.26)

 

где F_р – световой поток, падающий на расчетную плоскость, лм; F_л – световой поток одной лампы, лм; n – число ламп в помещении.

Коэффициент U_оу зависит от светораспределения светильников и их размещения в помещениях, от размеров освещаемого помещения и отражающих свойств его поверхностей, а также от отражающих свойств рабочей поверхности.

Соотношение размеров освещаемого помещения и высота подвеса светильников в нем характеризуются индексом помещения

 

, (6.27)

 

где A – длина помещения, м; B – ширина помещения, м; h_п – расчетная высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.

Для помещений практически неограниченной длины можно считать

 

i_п = B / h_р . (6.28)

 

Коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка – ρ_п и стен – ρ_с приведены в табл. 6.12. Коэффициент отражения рабочей поверхности в большинстве случаев принимается ρ_р = 0,1.

Таблица 6.12

Приближенные значения коэффициентов отражения стен и потолка

Отражающая поверхность	Коэффициент отражения
Побеленный потолок; побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами	0,7
Побеленные стены при незанавешенных окнах; побеленный потолок в сырых помещениях; чистый бетонный и светлый деревянный потолок	0,5
Бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные стены с окнами; стены, оклеенные светлыми обоями	0,3
Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; сплошное остекление без штор; красный кирпич неоштукатуренный; стены с темными обоями	0,1

 

Для светильников с типовыми кривыми силы света (равномерной М и косинусной Д) значения коэффициентов использования светового потока приведены в табл. 6.13, для других светильников U_оу можно найти в справочной литературе.

Световой поток, падающий на расчетную плоскость, определяют

 

F_р = U_оу · n · F_л , лм. (6.29)

 

Среднюю освещенность рабочей поверхности, равной по величине площади пола S помещения, определяют

 

Е_ср = , лк. (6.30)

 

Таблица 6.13

Коэффициент использования светового потока для светильников
с типовыми КСС, излучающих свет в нижнюю полусферу

Типовая КСС	Равномерная М	Косинусная Д
ρп , %
ρс , %
ρр , %
Значение iп	Коэффициент использования Uоу, %
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,25
1,5
1,75
2,0
2,25
2,5
3,0
3,5
4,0
5,0

 

Вводя в формулу коэффициент запаса K_з , который учитывает снижение освещенности в период эксплуатации и зависит от условий эксплуатации светильника (табл. 6.14), и коэффициент поправки на минимальную освещенность Z = E_ср / E_мин , получают расчетное уравнение для определения минимальной горизонтальной освещенности:

 

, лк. (6.31)

 

Коэффициент Z,входящий в формулу (6.31) характеризует неравномерность освещения. В наибольшей степени Z зависит от отношения расстояния между светильниками L к расчетной высоте, L/h_р. При L/h_р, не превышающем рекомендуемых значений (L ≤ 0,5h_p), принимается Z = 1,15 для ЛН и ДРЛ и Z = 1,10 для люминесцентных ламп при расположении светильников в виде светящихся линий. Для отраженного освещения полагается Z = 1,0; при расчете на среднюю освещенность Z не учитывается.

 

 

Таблица 6.14.

Коэффициент запаса K_з , учитывающий снижение освещенности
в период эксплуатации и регулярность чистки светильников в год

Помещение	Коэффициент запаса Kз Количество чисток светильников в год
Эксплуатационная группа светильников*
1 - 4	5 - 6
Производственное помещение с воздушной средой, содержащей в рабочей зоне:
а) свыше 5 мг/м3 пыли, дыма, копоти	2,0	1,7	1,6
б) от 1 до 5 мг/м3 пыли, дыма, копоти	1,8	1,6	1,6
в) менее 1 мг/м3 пыли, дыма, копоти	1,5	1,4	1,4
Значительные концентрации паров, кислот, щелочей, способных при соприкосновении с влагой образовывать слабые растворы кислот, щелочей, а также обладающих большой коррозирующей способностью	1,8	1,6	1,6
Помещения общественных и жилых зданий:
а) пыльные, жаркие и сырые	1,7	1,6	1,6
б) с нормальными условиями среды	1,4	1,4	1,4
* - эксплуатационную группу светильников см. в табл. 6.15

 

Для определения требуемого светового потока каждой лампы при светотехническом расчете уравнение (6.31) приводят к виду

 

, лм, (6.32)

 

где Е_н – минимальная нормируемая освещенность рабочей поверхности, выбранная по нормам, лк.

Минимальная нормируемая освещенность рабочей поверхности Е_н принимается в соответствии гигиеническими требованиями.

Эксплуатационные группы светильников зависят от конструктивно-светотехнических схем светильников и от группы твердости светотехнических материалов (покрытий) отражателей или рассеивателей светильников приведены в табл. 6.15 и табл. 6.16.

 

Таблица 6.15

Эксплуатационные группы светильников

 

Таблица 6.16

Группы твердости светотехнических материалов

Вид материала или покрытия	Материалы (или покрытия) отражателей или рассеивателей
отражающие свет	пропускающие свет
Т - твердые	Покрытие силикатной эмалью	Силикатное стекло
СТ - средней твердости	1 Эпоксидно-порошковое покрытие 2 Покрытие нитроэмалью НЦ-25 3 Эмалевое покрытие МЛ-12 4 Альзак-алюминий, защищенный слоем жидкого стекла	1 Поликарбонат 2 Полиметилметакрилат 3 Поливинилхлоридная жесткая пленка типа «Санлоид»
М - мягкие	1 Эмалевое покрытие МЛ-242 2 Эмалевое покрытие АК-11022 3 Покрытие акриловой эмалью 4 Алюминий, распыленный в вакууме, с защитой лаком УВЛ-3	1 Полиэтилен высокого давления 2 Полистирол

 

В соответствии с вышеизложенным расчет методом коэффициента использования производится в следующем порядке:

- проверяют применимость метода;

- подсчитывают индекс помещения;

- определяют коэффициент использования;

- выбирают коэффициент запаса и коэффициент поправки на минимальную освещенность;

- подсчитывают световой поток одной лампы;

- выбирают мощность лампы по стандартам;

- производят подсчет общей установленной мощности ламп.

 

Расчет по методу удельной мощности

Метод удельной мощности используют в любом из трех следующих случаев:

- в качестве проверочного расчета;

- в качестве предварительного расчета;

- для окончательного расчета в неответственных случаях.

Удельной мощностью называют мощность осветительной установки, отнесенную к единице площади пола помещения (Вт/м²):

 

, (6.33)

 

где Р_л – мощность одной лампы, Вт; n – число ламп; S – площадь помещения, м².

Выражение (6.33) может быть получено путём преобразования формулы (6.32), если ввести в неё следующие величины: Р_л – мощность одной лампы, Вт; η - световую отдачу лампы, лм/Вт. Учитывая, что F_л = η·P_л, формулу (6.32) можно привести к виду:

 

, лм, (6.34)

 

откуда

 

, Вт. (6.35)

 

Подставляя полученное выражение для Р_л в формулу (6.33), получим выражение для определения удельной мощности:

 

, Вт/м². (6.36)

 

Такая форма записи удельной мощности показывает, что W зависит от тех же показателей, которые оказывают влияние на коэффициент использования U_оу.

Расчет осветительной установки методом удельной мощности производится в следующем порядке:

- определяют число светильников по наивыгоднейшему расстоянию между ними;

- определяют из норм или по справочной литературе удельную мощность при заданной по нормам величине освещенности и выбранном типе светильников;

- корректируют удельную мощность по выбранному коэффициенту запаса K_з и напряжению в сети;

- определяют мощность лампы:

 

Р_л = , Вт. (6.37)

 

Выбирают по каталогу лампу ближайшей большей мощности и рассчитывают суммарную мощность ламп осветительной установки.

 

Точечный метод расчета

Точечный метод расчета применяют во всех случаях, когда не применим метод коэффициента использования и в качестве проверочного при расчете освещенности отдельных участков рабочей поверхности. При выполнении этого расчета полагают, что источник света является точечным, если его размеры не превышают 0,2 расстояния до освещаемой точки. В практике расчетов точечный светильник принимают за светящуюся точку с условно выбранным световым центром, характеризуемую распределением силы света по всем направлениям, которое называется кривой силы света (КСС) источника света. Примеры КСС типа Д и М, представленные в виде графиков, приведены в разделе 6.7. В данном разделе приведено представление КСС в виде табл. 6.17.

Таблица 6.17

Кривые силы света светильников

Угол * α, °	Тип КСС
М	Д-1	Д	Д-2	Г-1	Г-2	Г-3	Г	Г-4	К-1	К-2	К-3	К	С	Л	Л-Ш	Ш
	159,2	233,4	330,0	333,5	377,3	503,0	670,7	800,0	894,2						154,8	119,6	78,3
	232,9	328,7	332,0	375,5	499,8	664,8	791,7	883,8					17,9	155,5	119,0	78,6
	229,2	325,0	328,2	370,3	490,2	647,5	767,1	852,5					35,6	158,2	118,6	79,4
	228,5	318,8	321,2	361,6	474,4	618,5	726,5	801,1					53,1	164,5	120,2	81,4
	224,7	310,1	311,8	349,8	452,7	579,5	670,9	731,2					70,1	175,5	126,0	81,7
	220,0	299,1	300,0	334,3	425,1	530,2	601,5	643,8					86,6	190,7	134,0	83,3
	214,1	285,8	285,5	316,0	392,1	471,4	519,6	541,3					102,5	210,8	145,0	87,2
	207,1	270,3	268,8	294,7	354,1	404,7	426,9	439,9					117,6	235,1	159,6	94,8
	199,3	252,8	249,8	270,7	311,7	330,9	325,4	301,0					131,8	261,8	180,4	105,4
	190,6	233,3	228,9	244,2	265,3	251,4	217,2	168,8					145,0	281,6	209,7	121,3
	180,0	212,1	206,0	215,4	215,5	167,3	104,4	32,6					157,0	282,1	243,4	137,1
	170,5	189,3	181,7	184,6	162,9	81,8							168,0	257,2	269,7	162,0
	159,2	165,0	155,4	152,0	108,3								201,9	212,9	275,0	199,0
	147,1	139,5	128,1	118,2	52,6								185,8	161,7	247,6	230,0
	134,3	112,9	99,8	83,1									192,6	113,6	194,0	252,0
	129,0	102,0	88,0	68,9									195,0	95,9	167,0	243,2
	123,6	91,0	76,3	54,6									197,1	79,4	139,0	225,0
	121,0	85,4	70,6	47,4									198,0	71,5	125,2	212,3
	118,1	79,8	64,5	40,2									199,0	63,8	111,1	199,0
	112,6	68,6	52,6	25,7									199,0	49,1	84,5	165,5
	106,9	57,3	40,8	11,2									201,9	35,8	60,4	127,7
	101,2	45,9	28,7										203,0	23,8	39,5	89,1
	95,4	34,5	16,6										203,9	13,8	22,5	53,6
	92,5	28,7	10,8										204,2	10,0	16,2	39,0
	89,6	23,0	4,56										204,5	6,2	10,1	25,0
	83,6	11,5											204,9	1,6	2,5	6,4
	77,7												205,0
* - Угол α ( ° ) — угол между направлением силы света и вертикалью

 

Порядок расчета освещенности в точке А (рис. 6.10) следующий:

Рис. 6.10. К точечному методу расчета осветительной установки:

 

- подсчитывается тангенс угла падения световых лучей:

tg α = d / H ; (6.38)

 

- по найденному тангенсу определяют угол α и соs³ α;

- из кривой силы света светильника определяют по найденному углу α силу света I_α ;

- по найденным значениям I_α , соs³ α и заданной высоте H подвеса светильника над расчетной точкой подсчитывают освещенность в расчетной точке А по закону квадрата расстояния.

Освещенность горизонтальной плоскости, в которой лежит точка А, в
точке А:

 

Е_г = , лк, (6.39)

 

где K_з – коэффициент запаса.

 

Освещенность вертикальной плоскости, в которой лежит точка А, в точке А:

 

Е_в = Е_г , лк. (6.40)

 

Окончательно освещенность подсчитывается с учетом суммарного действия всех источников, коэффициента запаса K_з и коэффициента, учитывающего отраженную составляющую освещенности μ:

 

, лк. (6.41)