Розрахунок штучного освітлення у виробничих приміщеннях
При проектуванні штучного освітлення необхідно вирішити наступне: вибрати систему освітлення, тип джерела світла, тип світильників, визначити розташування світлових приладів, виконати розрахунки штучного освітлення та визначити потужності світильників та ламп.
Вибір системи освітлення, в основному, визначається точністю виконуваних зорових робіт та особливостями виробничого обладнання. У виробничих приміщеннях при виконанні робіт І—IV розрядів використовується, як правило, комбінована система, освітлення, оскільки досягнення необхідної освітленості при загальній системі освітлення вимагає значних витрат електричної енергії і є недоцільним./З цієї ж точки зору слід надавати перевагу локалізованому загальному освітленню,7 в тому числі і в системі комбінованого, витримуючи при цьому допустимі норми нерівномірності освітлення (СНиП ІІ-4-79). Система загального освітлення передбачається при технічній неможливості або недоцільності влаштування місцевого освітлення. В адміністративних та санітарно-побутових приміщеннях використовується система загального рівномірного освітлення, яка дає можливість більш рівномірно розподілити світлову енергію. Використання одного лише місцевого освітлення без загального не допускається.
Вибір джерела світла. Як джерела штучного світла для виробничих приміщень: як правило, використовуються газорозрядні лампи низького (люмінесцентні), а також високого тиску (дугові ртутні, металогалогенні, натрієві, ксенонові). У випадку неможливості або техніко-економічної недоцільності застосування газорозрядних джерел світла використовуються лампи розжарювання, зокрема для освітлення приміщень з тимчасовим перебуванням людей, у вибухонебезпечних приміщеннях і т. ін.
Найчастіше для освітлення виробничих та адміністративних приміщень використовують люмінесцентні лампи, які енергетично є більш економічніші. Окрім того, вони за спектральними характеристиками максимально наближаються до природного світла, що важливо при використанні суміщеного освітлення. Якщо немає застережень стосовно спектрального складу випромінюваного світла, то найдоцільніше, з економічної точки зору застосовувати люмінесцентні лампи типу ЛБ, які мають найвищу світловіддачу.
Як джерела світла для загального освітлення виробничих приміщень зі •значною висотою (механічні, механо-складальні, механо-ремонтні цехи тощо), як правило, використовуються газорозрядні лампи високого тиску типу ДРЛ (дугові ртутні), які характеризуються високою світловою віддачею при компактності джерела світла.
Застосування ксенонових ламп для освітлення всередині приміщень допускається, як виключення, тільки за узгодженням з Міністерством охорони здоров'я України.
Для місцевого освітлення робочих місць використовують люмінесцентні лампи або лампи розжарювання. Тип ламп для загального освітлення в системі комбінованого обирається незалежно від типу джерел світла місцевого освітлення.
Для аварійного та евакуаційного освітлення застосовуються лампи розжарювання та люмінесцентні лампи (в приміщеннях з мінімальною температурою повітря не нижче +5 °С та за умови живлення ламп у всіх режимах змінним струмом напругою не менше 90% від номінальної). Не допускається застосовувати для аварійного та евакуаційного освітлення ксенонові, металогалогенні, натрієві лампи, а також лампи типу ДРЛ.
Вибір світильників та їх розміщення. Вибір світильника є одним із основних питань проектування штучного освітлення, від правильного вирішення якого залежать не лише якість та економічність, але й надійність та безпека роботи освітлювальної установки.
Вибір світильників проводиться з урахуванням певних вимог: світлотехнічних, пов'язаних з умовами середовища в приміщенні, економічних, естетичних і т. ін.
Невідповідність світлотехнічних характеристик світильника розмірам та характеру обробки освітлюваного приміщення викликає зростання установленої потужності, зниження якості освітлення. В свою чергу, невідповідність конструктивного виконання світильника умовам середовища в приміщенні (агресивне, вологе, запилене пожежо-, вибухонебезпечне) знижує довговічність і надійність роботи освітлювальної установки, а в окремих випадках може спричинити пожежу чи вибух. Тому світильники повинні бути з необхідним ступенем захисту від умов зовнішнього середовища в місцях встановлення. Особливо жорсткі вимоги щодо цього стосуються світильників, які встановлюються у вибухо- та пожежонебезпечних приміщеннях.
Відповідно до ГОСТ 14254-80 ступінь захисту електрообладнання, в тому числі і світильників, позначається двома літерами латинського алфавіту "ІР" (International Protektion — міжнародний захист) і двома цифрами після них. Перша цифра визначає ступінь захисту виробу від попадання всередину твердих тіл різних розмірів, зокрема пилу. Друга цифра визначає ступінь захисту виробу від попадання води.
Крім того, для світильників, згідно з ГОСТ 17677-82 застосовуються додаткові позначення ступеня захисту від пилу без літер ІР, що складаються лише з двох цифр.
Ступінь захисту світильників від умов оточуючого середовища тим вищий, чим більше цифрове позначення, що його визначає. Мінімально допустимі ступені захисту світильників для приміщень з різними умовами середовища.
Знак X у ступенях захисту вказує, що ступінь захисту світильника від води визначається в залежності від умов середовища у приміщені, в якому він встановлюється. Необхідно пам'ятати, що немає правил без винятків, тому кінцевий варіант слід приймати з урахуванням усіх реальних обставин. Слід також врахувати, що завищувати ступінь захисту світильників недоцільно, оскільки при цьому, як правило, зростає його вартість та погіршуються якісні показники освітлення.
В приміщеннях з нормальними умовами середовища (сухі опалювані приміщення), не пред'являється спеціальних вимог, тому рекомендується застосовувати, світильники відкритого чи захищеного виконання. Світильники, що встановлюються у вологих та сирих приміщеннях можуть бути будь-якого виконання, однак патрон повинен мати корпус з ізоляційних вологостійких матеріалів.
Відкриті світильники, як більш дешеві і з більшим ККД доцільно застосовувати в тих випадках, якщо пил локалізується в основному в нижній частині приміщення, не має властивостей пригорати до нагрітих частин світильника і не проводить електричний струм.
В пожежонебезпечних приміщеннях залежно від ступеня пожежонебезпеки, кількості, розміру та властивостей пилу можуть встановлюватись світильники різноманітного виконання. В пожежонебезпечних приміщеннях, в яких використовуються чи зберігаються горючі рідини з температурою спалаху парів вище 45 °С (категорія П-І), виділяються волокна чи пил, що утворюють з повітрям легкозаймисті (але не вибухонебезпечні) суміші (категорія П-П), дозволяється застосування світильників у повністю пилозахищеному чи повністю пилонепроникному виконанні.
В пожежонебезпечних приміщеннях, в яких знаходяться тверді чи волокнисті матеріали (дерево, тканини, папір), але виключається можливість утворення вибухонебезпечних сумішей (категорія П-ІІа), допускається будь-яке виконання світильників.
Особливі вимоги висуваються до світильників, що встановлюються у вибухонебезпечних приміщеннях. Залежно від ступеня вибухонебезпеки приміщення допускається застосування світильників у вибухонепроникному та вибухобезпечному виконанні, а також підвищеної надійності проти вибуху.
У вибухонебезпечних приміщеннях, в яких при нормальній експлуатації можливе виділення горючих газів чи парів, що утворюють з повітрям вибухонебезпечні суміші (категорія В-І), встановлюються світильники тільки у вибухонепроникному виконанні. У вибухонебезпечних приміщеннях, в яких можливе утворення вибухонебезпечних концентрацій лише в аварійних режимах (категорія В-Іа), або в яких при нормальній експлуатації можливе виділення горючого пилу чи волокон, що здатні утворювати з повітрям вибухонебезпечні суміші (категорія В-ІІ), допускається застосування світильників підвищеної надійності проти вибуху.
Метод питомої потужності. Для розрахунку потужності світильників, що освітлюють горизонтальну площину, коли вони розташовані рівномірно можна використати метод питомої потужності. Цей метод, який розробив Г. М. Кнорринг на основі методу коефіцієнта використання, дозволяє дещо наближено, однак швидко і просто вирішити завдання щодо розрахунку сумарної усталеної потужності освітлювальної установки.
Під питомою потужністю розуміють відношення сумарної потужності джерел світла до площі поверхні, що освітлюється. її широко використовують для оцінки економічності прийнятих рішень, самоконтролю розрахунків, попереднього визначення освітлювального навантаження на початкових стадіях проектування. Для розрахунку використовуються таблиці питомої потужності з урахуванням: рівня освітленості, значення розрахункової висоти; площі приміщення; типу світильника; коефіцієнта запасу; коефіцієнта відбиття поверхонь приміщення. Для люмінесцентних ламп табличні значення відповідають освітленості 100 лк. При іншій освітленості Е табличне значення питомої потужності р змінюється пропорційно відношенню Е/100. Питома потужність також прямо пропорційна коефіцієнту запасу світильника, тому при значеннях цього коефіцієнта відмінних від значень, що наведені в таблицях, необхідно зробити пропорційний перерахунок.
Вихідні дані
Цех – збиральний;
Розміри цеху – 48х14х5,5;
Метод розрахунку – проектування;
Колір стіни (стелі) – бєжева (біланапівматова);
Розмір об’єкта розпізнавання – 1,5 мм.
Освітлення – загальне;
Тип світильника – ШОД
Відстань від робочої поверхні до верху вікна hр – 0,8 м.
Розрахунок освітлення
Мінімальне освітлення приміщення, в якому виконуються зорові роботи розряду V становить Е= 300 лм.Оскільки світильники кріпляться до стелі, то їх висота над підлогою майже рівна висоті приміщення h0= 3,8 м. Визначимо висоту світильника над робочою поверхнею h = h0 –hp = 3,8-0,8=3,0 м.
Показник приміщення і становить
і=ab/h(a+b)=48*14/4,2*(48+14)=672/264=2,5
При і=2,5, рстелі=70;50,50, рстін=50;30;30. Визначимо необхідну кількість світильників, для забезпечення необхідної нормованої освітленості робочих поверхонь.
N=а*в/L2 = 672/8,64=75шт
Приймаємо 75 світильників, які для рівномірного освітлення розташовуємо у три ряди по 25 шт. Загальна довжина світильників становитиме ∑Lсв=1,2*25=30 м. Це значення менше довжини приміщення, тому між світильниками будуть розриви 0,75 м.
Сумарна потужність усіх світильників становитиме ∑Рсв=Рсв*N*п=80*77= 7360 Вт.