Выбор типа светильника (осветительных приборов (ОП))
Выбор типа светильников следует производить с учетом характера их светораспределения, экономической эффективности и условий окружающей среды. Это означает, что ОП должны соответствовать типу лампы; конкретной светотехнической функции (общего, местного или комбинированного освещения); форме фотометрического тела, классу светораспределения и типу КСС; возможности перемещения при эксплуатации (стационарные и переносные); способу установки; классу защиты от поражения электрическим током и степень защиты от пыли и воды; исполнение для работы в определенных условиях эксплуатации; способ питания ламп; возможность изменения светотехнических характеристик и т.д.
Условия окружающей среды, соответствующие помещения и зоны приводятся ниже:
Пожароопасные помещения и зоны класса:
П-I – Помещения, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61°С (например, склады минеральных масел и т.д.)
П-II – Помещения, в которых выделяются горючие пыли или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м3.
П-IIа – Помещения, в которых обращаются твердые или волокнистые горючие вещества.
П-III – К зонам класса П-III относятся зоны, расположенные вне помещения, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61°С (например, открытые склады минеральных масел) или твердые горючие вещества (например, открытые склады угля, торфа, дерева и т.д.).
Помещения:
Пыльные: Помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль (проводящая или непроводящая) в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.п.
Сухие: Помещения, в которых относительная влажность не превышает 60% при 20°С. Нормальные сухие помещения в которых отсутствуют условия характерные для помещений жарких и пыльных и с химически активной средой.
Влажные: В которых пары или конденсирующаяся влага выделяется лишь временно и в небольших количествах и относительная влажность которых более 60%, но не выше 75% при 20°С.
Сырые: В которых относительная влажность длительно превышает 75% при 20°С.
Особо сырые: Помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой) при 20°С.
Жаркие: Помещения, в которых температура длительно превышает 30°С.
Химически активные: Помещения, в которых по условиям производства постоянно или длительно содержатся пары или образуются отложения, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования.
С повышенной опасностью: Характеризуются наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:
- сырости или проводящей пыли;
- токопроводящих полов;
- высокой температуры;
- возможности одновременного прикосновения человека к заземленным конструкциям зданий и корпусам технологических механизмов с одной стороны и корпусам электрооборудования с другой.
Особо опасные помещения характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:
- особой сырости;
- химически агрессивной среды;
- одновременного наличия двух или более условий повышенной опасности.
Во взрыво- и пожароопасных зонах следует применять светильники, удовлетворяющие требованиям глав 7.3 и 7.4 ПУЭ [13]. Минимально допустимую степень защиты светильников по ГОСТ 17677-82-1 и ГОСТ-14254-80 для освещения непожаро- и невзрывоопасных помещений с разными условиями среды следует принимать по таблице 4.
Указания по выбору светильников различного назначения и их светотехнические характеристики приведены в [8], (глава третья) и приложении 3.
Таблица 4
| № п.п. | Минимально допустимая степень защиты светильников | Тип источника света | Условия среды | ||||||
| Нормальные | Влажные | Сырые | Особо сырые | Химически активные | Пыльные | Жаркие | |||
| IР20 | ЛЛ | + | * | -- | -- | -- | * | + | |
| IР20 | ЛН, ГЛВД | + | * | * | -- | -- | * | + | |
| IР23 | ЛЛ, ЛН, ГЛВД | (--) | + | * | * | * | * | * | |
| 2¢0 | ЛЛ | + | * | (--) | -- | -- | -- | * | |
| 2¢0 | ЛН, ГЛВД | + | * | (--) | -- | -- | -- | * | |
| 5¢0 | ЛН, ГЛВД | (--) | (--) | * | -- | * | + | + | |
| 5¢3 | ЛН, ГЛВД | (--) | (--) | * | * | * | + | * | |
| IР51 | ЛН | (--) | (--) | + | + | * | + | * | |
| 5¢4 | ЛЛ | (--) | (--) | + | + | + | + | + | |
| IР53 | ЛН, ГЛВД | (--) | (--) | + | + | + | + | * | |
| IР54 | ЛЛ | (--) | (--) | + | + | + | + | * | |
| IР54 | ЛН | (--) | (--) | + | + | + | + | * | |
| IР54 | ГЛВД | (--) | (--) | + | + | + | + | * |
Примечание: В таблице 4 использованы следующие условные обозначения:
«+» – светильники рекомендуются;
«*» – светильники допускаются;
«--» – светильники запрещаются;
«(--)» – применение светильников возможно, но не целесообразно.
Размещение светильников
При размещении ОП в производительных помещениях и установках наружного освещения необходимо учитывать следующие основные условия:
а) создание нормируемой освещенности наиболее экономичным путем;
б) соблюдение требований к качеству освещения (равномерность, направление света, ограничение теней, пульсации освещенности, а также прямая и отраженная блескость);
в) безопасный и удобный доступ для обслуживания;
г) наименьшую протяженность и удобство монтажа групповой сети;
д) надежность крепления ОП.
Расположение светильников может быть светотехнически наивыгоднейшим, энергетически наивыгоднейшим и экономически наивыгоднейшим. Решением задачи является обычно определение отношения расстояния между светильниками L к расчетной высоте h, обозначаемого λ с индексами «С», «Э» и «О» соответственно. Уменьшение значения λ удорожает устройство и обслуживание освещения, а чрезмерное увеличение приводит к резкой неравномерности освещения и возрастанию расходов энергии. Рекомендации по выбору λ приведены в табл.5. Расчетное значение λ принимается по табл.5 в зависимости от источника света и вида КСС светильника. Расстояние между светильниками в ряду или между рядами светильников определяется по формуле:
, м.
Светильники с люминесцентными лампами рекомендуется устанавливать рядами, преимущественно параллельно длинной стороне помещения или стене с окнами. Значение L в этом случае числится как расстояние между рядами.
Типичные случаи расположения светильников в разрезе и плане производственного помещения показанного на рис.1.
Рис. 1. Схемы расположения светильников:в разрезе - а); плане - б) и в).
Расстояние крайних рядов светильников от стены принимается в пределах 
в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест. Для помещения с геометрическими размерами 
, м, где LА и LВ – соответственно длина и ширина помещения, число рядов светильников, расположенных параллельно длинной стороне помещения, вычисляется по формуле:
,
где lв – расстояние крайних рядов светильников до стены А. Затем полученное значение n округляется до ближайшего целого числа, уточняется при неизменном L значение la и проверяется выполнение условия 
.
Таблица 5
| Тип КСС | λс | λэ |
| К – концентрированная | 0,6 | 0,6 |
| Г – глубокая | 0,9 | 1,0 |
| Д – косинусная | 1,4 | 1,6 |
| М– равномерная | 2,0 | 2,6 |
| Л – полуширокая | 1,6 | 1,8 |
Светильники с «точечными» источниками света (лампы накаливания и газоразрядные лампы ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и т.д.) располагаются по вершинам квадратных, прямоугольных или треугольных световых полей, и в общем случае число светильников в ряду N определяется по формуле:
,
где la – расстояние крайних светильников в ряду до стены В.
В случае прямоугольных полей расстояние Lа между светильниками в ряду должно быть больше расстояние между рядами светильников Lв. Общепринято выдерживать соотношение 
. В пределе при 
получим квадратное световое поле.
Методика расчета схемы расположения светильников в цехе промышленного предприятия без учета расположения оборудования и затеняющих конструктивных элементов здания изложена в примерах 1 и 2.
Пример 1. Освещение механического цеха выполнено люминесцентными лампами в светильниках ЛСП 02, расположенными в виде светящих линий. Размеры цеха: А×В×Н = 48×24×6, м. Высота рабочей поверхности hp = 0,8 м (по СНиП). Расстояние светильника от перекрытия (высота свеса) hc = 0,5 м. Определить число рядов светильников и изобразить схему их размещения.
Решение:1. Расчетная высота светильника: 
м.
2. Расстояние между рядами светильников: 
, где λс = 1,4 для светильников с косинусным светораспределением в соответствии с табл.5 и табл.4.16 [8] . Согласно паспортным данным светильник ЛСП 02 имеет косинусную КСС. Тогда 
м. Окончательно принимаем значение L = 6,5 м.
3. Число рядов светильников при их расположении параллельно длинной стене цеха:
Принимаем n=4, тогда 
м.
 |
Отношение lb к LB находится в диапазоне
, что удовлетворяет принятым условиям. Схема расположения светильников с учетом результатов расчета примера 1 показана на рис.2.
Рис.2. Схема расположения светильников примера 1.
Пример 2.Инструментальный цех освещается лампами ДРЛ в светильниках РСП 05 с КСС типа Г. Размеры цеха А×В×Н = 60×30×10 м. Наметить размещение светильников в цехе при значениях высоты рабочей поверхности h p= 0,8 м и высоты свеса hc = 1,2 м.
Решение: 1. Расчетная высота светильника:
м.
2. Выбирая по табл.5 значение λэ = 1 для светильника с глубокой КСС, определим расстояние между светильниками в ряду, расположенным параллельно длинной стороне цеха: 
м.
2. Число светильников в ряду:
Выбираем N'=8, Расстояние до длинной стены lа можно определить по формуле:
м.
Отношение 
, что несколько меньше 0,3, но может быть принято к реализации (с учетом рекомендаций СНиП 23 – 05 – 95 по уровням горизонтальной освещенности общего освещения в системе комбинированного в проходах цеха без рабочего оборудования).
4. Число рядов светильников:
а) При расположении светильников по вершинам квадратных световых полей выполняется равенство 
м. Тогда число рядов светильников:
Выбираем n=4 и определяем число светильников в цехе:
.
Уточним значение lb для выбранного числа рядов светильников
м.
Отношение 
, что удовлетворяет условию 
.
б) При расположении светильников по вершинам прямоугольных полей значение Lb выбираем из условия или 
.
Тогда 
или 
. Выбираем значение Lb = 6 м и рассчитываем число рядов светильников:
.
Принимая значение n = 5 определяем число светильников в цехе: 
.
При этом 
м как и в предыдущем случае.
| | | | |
Схема расположения светильников примера 2 для рассмотренных случаев расположения светильников по вершинам квадратных и прямоугольных световых полей показана на рис.3. Окончательный выбор схемы расположения светильников производится после расчета наименьшей освещенности в контрольных точках цеха и определения значения коэффициента неравномерности (под наименьшей понимается величина нормируемой освещенности для конкретного типа производства в соответствии со СНиП 23-05 95).
 |
Рис.3. Схема расположения светильников примера 2: а) – для квадратных световых полей; б) – для прямоугольных световых полей
1.3. Расчет прямой составляющей освещенности
1.3.1. Задачи расчета
При расчете осветительной установки (ОУ), как правило, определяют число и мощность источников света для реализации нормированной освещенности в заданной точке пространства. В некоторых случаях проводят поверочные расчеты существующей осветительной установки с целью оптимизации ее количественно – энергетических показателей.
В зависимости от поставленной задачи выбирается метод расчета:
- метод коэффициента использования светового потока – предназначенный для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затеняющих предметов. Для этой же цели служат различные упрощенные формы этого метода;
- точечный метод – служит для расчета освещения как угодно расположенных поверхностей отосительно светильника и при любом распределении освещенности.
Отметим, что независимо от выбранного метода расчета освещенности размещение светильников должно проводится с учетом размещения оборудования и его затеняющих свойств.
1.3.2. Расчет освещенности по методу коэффициента использования
При расчете освещенности от точечного источника методом коэффициента использования используется рабочая формула:
лк, из которой в зависимости от поставленной задачи можно получить:
- суммарный световой поток ламп светильника 
;
- число светильников 
.
Значение коэффициента минимальной освещенности z на практике принимают равным 1,15 при расположении светильников по вершинам квадратных световых полей и z = 1,1 при освещении линиями люминесцентных светильников. В установках отраженного света или хорошо отражающих стенах z = 1.
При известном числе светильников рассчитывается поток Ф и выбирается по каталогу стандартная лампа так, чтобы ее поток отличался от расчетного значения потока Ф не более, чем на -10 ÷ +20%. В противном случае корректируется значение N.
При расчете освещенности от светящих линий люминесцентных светильников в выражение для Ен подставляется число рядов n вместо числа светильников N, т.е.:
, где Ф – суммарный поток ламп светящей линии.
При выбранном типе светильника с люминесцентными лампами и суммарным световым потоком 
Фнчисло светильников в ряду Nс.л. (светящей линии) равно: 
.
Суммарная длина Nс.л. светильников должна быть сопоставимой с длиной помещения и в случае отличия возможна реализация одного из трех случаев:
1) При превышения длины светящей линии над длиной помещения возможны следующие решения:
а) увеличение числа рядов светящих линий;
б) компоновка рядов на сдвоенных (строенных и т.д.) светильниках;
в) применение люминесцентных ламп с большим значением Фн.
2) Устройство непрерывного ряда светильников при равенстве длин светящей линии и помещения.
3) Устройство разрывного ряда светильников светящей линии с равномерными расстояниями между светильниками в ряду, удовлетворяющего условию, что расстояние между светильниками λ не превысит половины расчетной высоты h.
Коэффициент использования η, определяющий экономичность светильника, зависит от его К.П.Д. (пропорционально), КСС, от коэффициентов отражения потолков ρп, стен ρс, расчетной плоскости ρр и от значения индекса помещения і, который определяется по формуле:
, где А и В – стороны помещения; S – его площадь;
h – расчетная высота.
Зависимость η от перечисленных факторов учитывается тем, что для каждого светильника или группы светильников с близкими характеристиками составляется отдельная таблица коэффициентов использования, в которой также учитывается характерное значение λссветильника и коэффициенты отражения. Отметим, что коэффициенты отражения оценивается субъективно или предположительно и так как их точные значения неизвестны, то из усредненных значений ρп= ρс= 70; 50; 30; 10 % и ρр= 30; 10; 0 % выбираются их наиболее вероятные сочетания .
Значения индекса помещения i и коэффициента использования η в функции модуля помещения и коэффициентов отражения приведены в приложении 4.
Пример 3 Выполнить светотехнический расчет осветительной установки механического цеха по данным примера 1 методом коэффициента использования.
а) По табл. П2-3 и П2-5 приложения 2 для общего освещения в системе комбинированного принимаем Ен= 300 лк и Кз= 1.5.
В качестве источника света выбираем лампу ЛБ-80 с номинальным световым потоком Фн=5200 лк (см табл. П1-1), в светильнике ЛСП 02 (группа 2 согласно табл. 3.2 [8]).
б) Определяем индекс помещения:
.
в) По значению i и принятым значениям коэффициентов отражения ρп = 0.7; ρс = 0.3; .ρр = 0.1; (см табл. П4-3 приложения 4) находим по данным табл. П4-4 коэффициент использования светового потока η = 0,69.
г) Определяем световой поток одного ряда ламп (по расчетным данным примера 1 значение n = 4):
лм.
д) Число светильников в ряду (каждый светильник с двумя лампами):
.
Принимаем Nс.л.=20, тогда при длине светильника ЛСП 02 (по [8], табл.3.9) lс.в.=1,534 м суммарная длина светильников в ряду составит:
м < 48 м.
При расположении светильников в ряд суммарный разрыв между светильниками составит: 
м.
Тогда расстояние между соседними светильниками в ряду составит:
При полученном соотношении между λ и 
ряд светильников можно считать сплошным (сплошная светящая линия).
Пример 4. Выполнить светотехнический расчет осветительной установки инструментального цеха по данным примера 2 методом коэффициента использования при заданных значениях коэффициентов отражения ρп = 0,7; ρс = 0,5; .ρр = 0,1.
а) Определяем индекс помещения: 
.
б) По данным табл. 5.9. [8] или П4-4 для найденного значения i и заданных коэффициентов ρп, ρс, ρр определяем значение η = 0,76 (для светильника РСП 05 с КСС типа Г).
в) При Ен = 300 лк и Кз = 1,5 получим расчетное значение светового потока одной лампы (светильники расположены по вершинам прямоугольных полей):
лм.
По результатам расчета по данным табл. П1-1 выбираем лампу типа SPX EKO ARC 295 Wс номинальным световым потоком Фн=32000 лм фирмы Silvania или лампу типа NAV E 400 DE LUXEфирмы Osram.