167 Продолжение таблицы 5.1
ШЛД, ШЛП, ШОД ШЭЛ, ШЭП
2х40 2х80 - 1,5 - -
ПЛ 4х40 10х40 - 1,5 - -
ПВЛ – 1 2х40 2х80 - 1,7 - -
ЛЛ - 1 - 2х80 - 1,4 - -
Для люминесцентных светильников, располагаемых рядами, величина L является расстоянием между этими рядами.
Кроме расстояния между светильниками, необходимо выбирать также расстояния от крайнего ряда светильников до стен. Они принимаются в пределах:
а) когда рабочие места расположены непосредственно у стен зданий:
L
l(0.25/0.3) ; (5.29) б) когда у стены располагаются только проходы и проезды:
l(0.4/0.5)L. (5.30) При освещении помещений люминесцентными лампами они размещаются сплошными рядами или с незначительными разрывами.
Расстояние между параллельными рядами светильников выбираются так же, как и для светильников с лампами накаливания по отношению
Hp
L .
Высота подвеса светильников часто зависит от строительных и производственных особенностей помещения (наличие в помещении мостовых кранов, вентиляционных труб и пр.).
Если высота подвеса светильников в данном помещении ничем не ограничивается, то наивыгоднейшая ее величина определяется по формуле:
зан р зап
p E K
Н К H E
min 2
min , (5.31) где Emin - принимается для данного типа светильника и мощности лампы по таблице 5.1.
168
При расчете в начале определяется световой поток, необходимый для создания заданной освещенности, а затем по световому потоку выбираются стандартные лампы.
Светотехнические расчеты, в основном, выполняются двумя методами:
а) методом коэффициента использования;
б) точечным методом.
Метод коэффициента использования светового потока применим и дает достаточные для практики данные при расчете общего равномерного освещения горизонтальных плоскостей закрытых помещений с симметрично размещенными светильниками при условии отсутствия в помещении громоздкого оборудования, затеняющего рабочие места. Данным методом определяется освещенность поверхности с учетом как светового потока, падающего от светильников непосредственно на освещаемую поверхность Fn, так и отраженного от стен, потолков и самой освещаемой поверхности Fотр:
Fp Fn Fотр, (5.32) где Fp – суммарный световой поток, падающий на освещаемую поверхность.
Поскольку в данном случае учитывается доля освещенности, создаваемая отраженным световым потоком, метод коэффициента использования светового потока пригоден и для расчетов освещения помещений со светлыми стенами и потолками при светильниках рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света.
Как известно, на горизонтальную рабочую поверхность падает не весь световой поток от ламп, размещенных в освещаемом помещении, так как некоторая часть светового потока поглощается осветительной арматурой, стенами и потолком.
Следовательно:
Fp nFл, где n – число ламп;
Fл – световой поток одной лампы.
Коэффициентом использования светового потока осветительной установки называется отношение светового потока, падающего на горизонтальную поверхность, равную площади освещаемого помещения, к суммарному световому потоку всех источников света, размещенных в данном помещении:
nFл
и Fp . (5.33)
169
Из формулы видно, что коэффициент использования светового потока, осветительной установки всегда меньше единицы. Его величина зависит от типа и КПД светильника, высоты подвеса, окраски стен и потолка, площади и геометрических размеров помещения.
Как известно, каждый тип светильника характеризуется кривой силы света. Чем большая часть светового потока, излучаемая светильником, падает непосредственно на освещаемую поверхность, тем меньше света поглощается стенами и потолком, а, следовательно, коэффициент использования возрастает.
С увеличением КПД потери светового потока в светильнике уменьшаются, следовательно, коэффициент использования возрастает.
Чем выше подвешены светильники над рабочей поверхностью, тем ниже коэффициент использования.
Чем светлее окраска стен и потолка, тем выше значения коэффициента отражения, следовательно, коэффициент использования возрастает.
Зависимость коэффициента использования от геометрических размеров помещения учитывается одной величиной i, которую принято называть показателем помещения. Для прямоугольных помещений i выражается эмпирической формулой:
) ( )
( H А Б
S Б
А Н i AБ
р p
, (5.34) где A и Б – длина и ширина помещения, м;
Hр – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.
Для каждого типа светильника в зависимости от показателя помещения и коэффициентов отражения 'потолков, стен и расчетной поверхности вычислены коэффициенты использования, которые сведены в таблице.
Средняя освещенность горизонтальной поверхности определяется выражением:
S
unFл S
Еср Fp . (5.35)
При расчете необходимо обеспечить нормированную минимальную, а не среднюю освещенность (средняя освещенность всегда будет больше минимальной, т. е. Еср > Еmin).
Для этого вводится поправочный коэффициент, представляющий собой отношение средней освещенности к минимальной.
Величина z зависит от типа светильника и относительного - от расстояния между светильниками. Значения z для некоторых стандартных светильников приведены в таблице 5.2. Коэффициент z при расчете осветительных установок с люминесцентными лампами может быть ориентировочно принят в пределах 1,1 - 1,2.
170
Таблица 5.2 - Значения Z для некоторых светильников Тип светильника
0,8 1,2 1,6 2,0
Значения Z
«Универсаль» без зате- нителя
1,2 1,15 1,25 1,5 « Глубокоизлучатель»
эмалированный 1,15 1,1 1,2 1,4
«Люцетта» цельного стекла
1 1 1,2 2,2
«Шар» молочного стекла 1 1 1,1 1,3 Лампа зеркальная . 1.2 1,4 1,5 1,8
СК-зоо 1 1 2,2 1,3
Пм 1 1 1,1 1,2
С течением времени освещенность от осветительной установки будет снижаться. Для учета этого фактора в расчетную формулу вводят коэффициент запаса Кзап, который всегда больше единицы.
Таблица 5.3 - Значения коэффициентов запаса
Характеристика объекта Коэффициент запаса Срок чисти Светильников Люминис-
центные лапмы
Лампы накалива- ния Помещения с большими
выделениями пыли, дыма, копоти, (цементные заводы) , литейные кузницы, трепальные отделения текстильных фабрик и др.)
2,0 1,7 4 раза в месяц
Помещения со средними выделениями пыли, дыма, копоти (ткацко –
прядильные фабрики, механические цехи и др.)
1,08 1,5 3 раза в месяц
Помещения с малым выделением пыли
(сборочные цехи приборостроительной промышленности ,
конторы, конструкторские бюро и др.)
1,5 1,3 2 раза в месяц
Открытые пространства 1,5 1,3 Общественные и жилые здания 1,5 1,3
171
Заменяя в формуле (5.36) Еср = zEmin и вводя коэффициент запаса Kзап, получим основное расчетное уравнение для определения светового потока каждой лампы освещаемого помещения:
nи Е Sk
Fл min запz . (5.36) По вычисленному значению светового потока Fл выбирают в зависимости от напряжения сети стандартную лампу с ближайшим значением светового потока.
Метод коэффициента использования применяют как для светильников с лампами накаливания, так и с люминесцентными лампами,
Часто в практике вследствие ограниченного диапазона мощностей ламп, выпускаемых отечественными заводами, задаются световым потоком одной лампы Fл и определяют потребное число ламп:
и F
z Sk n E
л зап
min . (5.37) По полученному числу ламп в соответствии с архитектурными особенностями освещаемого помещения выбирают количество светильников и число ламп, устанавливаемых в каждом светильнике.
В основу расчета по удельной мощности положен метод коэффициента использования. Расчет по удельной мощности применяется:
а) для предварительного определения установленной мощности осветительной установки при общем равномерном освещении;
б) для приблизительной оценки правильности произведенного светотехнического расчета осветительной установки;
в) при проектировании небольших и средних помещений, не требующих точных расчетов.
Удельной мощностью называется отношение общей установленной мощности ламп какого-либо помещения к освещаемой площади:
/м2
S вт
Руд nPл , (5.38) где Руд – удельная мощность;
n – число ламп, установленных в помещении;
Рл - мощность одной лампы, вт;
S – площадь освещаемого помещения, м2.
Удельная мощность при данной величине освещенности зависит от типов светильников и их размещения, мощности и типа ламп, высоты подвеса светильников, площади помещения и его конфигурации.
172
Таблицы значений удельной мощности приводятся в светотехнических справочниках.
Порядок определения установленной мощности всех ламп в освещаемом помещении и мощности отдельной лампы с помощью таблиц удельной мощности следующий:
- выбирают тип светильника и высоту его подвеса;
- намечают наивыгоднейшее число светильников;
- находят по соответствующим таблицам удельную мощность Руд.
В зависимости от напряжения электрической сети корректируют значения удельной мощности, выбранные по таблицам. При напряжении 127В удельную мощность принимают ниже на 15%;
- определяют установленную мощность ламп по формуле:
Ру = РудS; (5.39) - определяют мощность одной лампы:
n вт
Рл Ру . (5.40)
Способ расчета по удельной мощности не пригоден для расчетов локализованного освещения, а также для расчетов освещения помещений, затененных громоздкими предметами, технологическим оборудованием и т. д.
Для местного и наружного освещения светотехнические расчеты производятся точечным методом. Точечный метод применяется также для определения освещенности любой точки на рабочей поверхности, различным образом расположенной в пространстве, например, горизонтально, вертикально или наклонно. Недостатком точечного метода является то, что не учитывают освещенность, создаваемую отраженным световым потоком.
Поэтому точечный метод может быть применен для расчетов освещенности помещений, в которых отраженный свет не играет существенной роли, например, в производственных помещениях с низкими коэффициентами отражения стен и потолков, а также в установках наружного освещения. На практике в большинстве случаев приходится определять освещенность рабочей поверхности, перпендикулярной к оси светильника (горизонтальную освещенность), или плоскости, параллельной к оси светильника (вертикальную освещенность).
Определение горизонтальной освещенности проводится таким образом.
Источник света О освещает горизонтальную поверхность Q. Требуется определить освещенность Ег в точке А, находящейся на расстоянии R от источника света (рисунок 5.5).
173
Рисунок 5.5 – Схема освещения горизонтальной поверхности
На основании известного соотношения между освещенностью и силой света освещенность в точке А определяется уравнением:
зап
Ar R k
E I
2
cos
, (5.41)
где Iа – сила света светильника в направлении рассматриваемой точки;
kзап - коэффициент запаса.
Расстояние R можно выразить через высоту подвеса светильника над расчетной поверхностью Hр:
cos
Hp
R .
Следовательно, горизонтальная освещенность в точке А от одного светильника определится следующей формулой:
зап pk H r I
Е 2
cos3
. (5.42) Расчет горизонтальной освещенности производится в такой последовательности:
1) Определяем tgα по заданной высоте подвеса светильника из выражения:
Hp
tg d , (5.43)
174
где d – расстояние от проекции оси светильника на плоскость до расчетной точки (величина d измеряется по плану), м.
2) По найденному тангенсу угла α из таблицы тригонометрических величин определяют угол α и cos3α.
3) Из кривой силы света выбранного типа светильника с условной лампой Fл = 1000 лм определяют по найденному углу α силу света Iα - 1000.
Кривые силы света стандартных светильников с условной лампой в 1000 лм приводятся в светотехнических справочниках. В некоторых справочниках вместо кривых даются таблицы значений силы света стандартных светильников в зависимости от угла.
4) По расчетной формуле определяют условную горизонтальную освещенность ЕАr (для лампы в 1000 лм).
5) Условную освещенность, полученную по формуле (5.42), пересчитывают с учетом потока лампы, установленной в светильнике:
,
1000
л Ar Ar
E F
E , Ar, (5.44) где F л – световой поток лампы по ГОСТу.
Если точка А на поверхности Q освещается несколькими светильниками, то:
EAr еAr1ear2...eArn,,
где еAr1,ear2,...eArn - освещенности, создаваемые в точке отдельными светильниками.
Тогда расчетная формула для определения фактической освещенности в точке Л от нескольких светильников принимает следующий вид:
23 2
2 2 3 2 2
1 1 3 1 1
... cos cos
cos 1000
1000 n
n n
зап n л
Ar зап
Ar H
I H
I H
I К e F
К
E Fл
, (5.45) где - коэффициент, учитывающий освещенность от удаленных светильников и отраженный световой поток от стен, потолка и расчетной поверхности.
Этот коэффициент вводится как поправочный, чтобы избежать завышения мощности ламп.
При эмалированных светильниках прямого света = 1,1 - 1,2. При зеркальных =1,0. При светильниках преимущественно прямого света
=1,3 -1,6. Меньшие величины относятся к точкам, удаленным от стен, большие – к точкам, находящимся вблизи стен помещения.
175
Если по заданной горизонтальной освещенности Ег с однотипными светильниками и лампами одинаковой мощности требуется определить величину светового потока лампы, то, пользуясь уравнением (5.47), получим:
г зап
л p e
F 1000Erk
лм. (5.46) Для определения вертикальной освещенности точки А, лежащей на вертикальной плоскости, освещаемой источником света О, проведем горизонтальную плоскость, перпендикулярную этой плоскости и проходящую через точку А (рисунок 5.6). Из прямоугольного треугольника ОАС:
R p OA AC
cos ,
где р – расстояние от проекции оси симметрии светильника на горизонтальную плоскость до вертикальной расчетной плоскости;
R – расстояние точки от светильника.
Рисунок 5.6 - Схема к расчету освещенности точки в вертикальной плоскости По основному уравнению точечного метода:
зап a зап
a
АБ R К
p I К
R Е I
2 2
cos
. (5.47) Выразим расстояние R от источника света до расчетной точки А через высоту его подвеса:
176
cos
Hp
R
и подставим его в выражение (5.47), после чего получим:
зап р p
AB Н
р K H E I
2
cos2
, (5.48)
или
лк H Е p
ЕАВ Фr . (5.49) В частном случае, если проекция светового луча, падающего в точку А, перпендикулярна освещаемой вертикальной, плоскости, уравнение приобретает вид:
EAB EArtgлк. (5.50) При применении точечного метода в качестве проверочного для расчета освещенности, создаваемой светильниками на отдельных участках рабочей поверхности, выбирают на этой поверхности такие контрольные точки, освещенность которых будет заведомо меньше по сравнению с другими точками. При этом наименьшая освещенность не должна быть ниже нормируемой.
При освещении прожекторами требуется выполнить следующие светотехнические расчеты (рисунок 5.7):
а) определить высоту установки прожекторов;
б) определить угол наклона прожекторов;
в) определить нужное количество прожекторов и их наивыгоднейшее размещение на освещаемой территории;
г) в необходимых случаях определить освещенность в заданных точках.
Высота установки прожектора выбирается из условий ограничения ослепленности. Согласно действующим правилам и нормам искусственного освещения минимально допустимая высота установки прожектора над уровнем земли определяется из уравнения:
300
max 1
min
Н , (5.51)
где 1 maх—максимальная (осевая) сила света прожектора по каталогу.
177
Рисунок 5.7 - Схема к расчету освещенности точечным методом Если 1max 100
2
H , то нормы освещенности допускается снизить вдвое.
Пример: определить наименьшую высоту мачты для установки прожектора типа ПЗС-45 с лампой мощностью 1000 Вт при напряжении 220 В.
Решение:
Imax=130 000 св;
м
Н 21
300 1300
min .
Угол наклона прожектора 0 по вертикали определяется углом между оптической осью прожектора и горизонтом (рисунок 5.8). Этот угол имеет очень важное значение, так как с его увеличением уменьшается размер светового пятна, создаваемого прожектором, но при этом освещенность увеличивается. Наивыгоднейшим углом наклона прожектора будет угол 0наив, при котором площадь пятна при принятой минимальной освещенности будет наибольшей. Наивыгоднейший угол может быть определен по кривым, построенным в функции от произведения расчетной освещенности.
Рисунок 5.8 - Угол наклона прожектора
178
Рисунок 5.9 - График для определения наивыгоднейшего угла Если участок освещается одним прожектором:
Ерасч = Енорм Кзап.
При освещении территории несколькими прожекторами их световые пятна частично перекрывают друг друга. Учитывая, что точки, лежащие на периферии светового пятна, имеют минимальные освещенности, и принимая, что заданная освещенность в этих точках создается световыми потоками от двух прожекторов, при выборе угла наклона прожектора следует принимать:
2
норм зап ращ
Е
Е К ,
где Енорм – освещенность по нормам.
179 Глава 6
Защита от шума, ультразвука, инфразвука и вибрации
6.1 Шум, его влияние на организм человека и гигиеническое