Светотехнический расчет освещения: формула и пример
Светотехнический расчет помещения позволяет определить тип, число и мощность светильников. Вычисления производят заранее, поскольку от них зависит дальнейшее выполнение электротехнических работ. Кроме того, расчет позволяет оптимизировать число светильников, оценить их возможности при разных схемах расположения. В некоторых случаях он также помогает обеспечить экономию на предприятии или другом объекте, для которого ведется расчет.
Основные методы светотехнического расчета
Светотехнический расчет освещения может выполняться разными методами:
- Методом удельной мощности. Считается одним из самых простых, но имеет один главный минус – не дает точных значений. Рекомендован только для получения приближенных значений.
- Точечным методом. Подходит для расчета местного освещения, в том числе на участках с затенением, перепадами высот или наклонными поверхностями. Для подсчета общего освещения метод достаточно сложен, поскольку не учитывает некоторые важные составляющие.
- Коэффициента использования светового потока. Наиболее удобный и широко применяемый метод светотехнического расчета общего освещения. Идеален для помещений без перепадов высот по горизонтали. Имеет один минус – не позволяет определить затененные участки.
Расчет освещения по методу коэффициента использования
Светотехнический расчет промышленного здания можно произвести по методу коэффициента использования светового потока. В таком случае основной величиной, которую нужно вычислить, становится световой поток светильника – Fрасч.
. Его вычисляют по следующей формуле:
Fрасч. = Eн · S · K3 · z/N · ƞ
Eн – нормативная степень освещенности (лк). Ее определяют по таблице 4.1 СП 52.13330.2016 (требования к освещению промышленных предприятий) в зависимости от характеристики зрительной работы. В качестве примера для светотехнического расчета промышленного здания можно взять работы наивысшей точности с объектом различения менее 0,15 мм при малом контрасте на темном фоне. Для них искусственная освещенность должна составлять 500 лк от общего освещения и 5000 лк всего.
S – площадь помещения (м2). Берется площадь помещения, для которого производится светотехнический расчет. Определяется по стандартной формуле S = A · B, где A – ширина, м, а B – длина, м.
K3 – коэффициент запаса. Зависит от степени запыленности производственного помещения. Значение коэффициента можно найти в таблице 3 СНиП 23-05-95*.
z – коэффициент неравномерности освещения или минимальной освещенности, отношение Eср/Eмин.
Eср определяют по СП 52.13330.2016, а Eмин (наименьшее значение освещенности в помещении). Согласно п. 7.9 СНиП 23-05-95*, значение z составляет 1,3 для работ I-III категории в случае применения люминесцентных ламп, 1,5 – для других источников света, а для работ IV-VII разрядов – 1,5 и 2,0 соответственно. Если светильники можно установить только на колоннах, стенах или площадках, то допускается принимать z, равное 3,0.
N – количество светильников. Рассчитывается на основе выбранной схемы освещения помещения по формуле N = R · LR.
Для начала необходимо определить число рядов светильников R:
R = (A – x)/L,
где A – ширина помещения, м;
x – расстояние от края помещения до светильников, м;
L – расстояние между лампами в рядах и между рядами, м.
L определяют, исходя из условий L/Hр=1,0 для люминесцентных ламп и L/Hр = 0,6 для ламп накаливания, ДРЛ и светодиодных светильников.
Hр здесь представляет собой расстояние от лампы до рабочей поверхности: Hр = H – (hс + hр), где H – высота помещения (м), hс – высота свеса лампы от потолка, hр – расстояние от рабочей поверхности до пола (м).
Число светильников в ряду LR определяют по формуле: LR = (B – y)/L, где B – длины помещения (м), y – расстояние от края ряда (м).
Ƞ – коэффициент использования светового потока (%). Отношение светового потока ламп к потоку, падающему на рабочую поверхность. Для определения коэффициента необходимо воспользоваться справочной литературой. Значения параметра приведены в таблице.
Результаты светотехнического расчета
Подставив все значения в формулу, вы получите световой поток Fрасч, который должны обеспечивать светильники. По нему выбирают лампу, световой поток которой не может отличаться более чем на -10…+20%.
Если отклонение больше, то рекомендуется увеличить число подходящих ламп до 2, 3 и т.д.
Для проверки правильности выбора ламп существует специальная формула:
(FГОСТ – Fрасч.)/ FГОСТ · 100%
Светотехнический расчет осветительных установок считается правильным, если полученное значение укладывается в интервал от -10 до+20%.
Световой поток светодиодных ламп: таблица и сравнение показателей
Любые лампы, будь то светодиодные или накаливания, имеют основной параметр, определяющий их мощность. Единицей измерения является Ватт (Вт). Но мощность ламп – это лишь определение потребления ими электроэнергии. Чтобы узнать, какую силу света излучает лампа, надо обратить внимание на важный параметр – световой поток.
Содержание
- 1 Определение светового потока
- 2 Светоотдача диодных источников света
- 3 Метод расчета равномерного освещения
Определение светового потока
Каждый источник света обладает своим показателем светового потока, сведения о котором должны находиться на упаковке изделия или в инструкции по эксплуатации.
Делая качественное освещение, надо знать, что мощность лампы играет главную роль, определяющую светопоток. Но обязательно надо учитывать световую отдачу, измеряемую в люменах. Все эти параметры являются важными с точки зрения экономии электроэнергии.
По законам физики максимальный показатель светоотдачи любых ламп равен 683 Лм/Вт. Во время преобразования электроэнергии в световой луч появляются потери, которые препятствуют достижению большего показателя. Если брать в сравнение обычные лампы накаливания и энергосберегающие, то показатель первых равен 12 Лм/Вт, а показатель вторых – 60 Лм/Вт. Самый высокий показатель дают светодиодные лампы – 70-90 Лм/Вт. Чтобы проще определить светопоток разных источников света, существует таблица. В ней можно даже сделать сравнение, например, светодиодных и обычных ламп накаливания.
В таблице точно указан показатель для светодиодных, люминесцентных и ламп накаливания, при условии, что они новые. С длительностью эксплуатации любой лампы размер ее потока уменьшается.
Этот фактор надо учитывать при обустройстве освещения каждой комнаты помещения.
Существует другой фактор, ухудшающий показатель потока света – это сам светильник. От качества материалов, из которых он собран, зависит размер потерь. Они могут составить от 20 до 80%:
- Наибольший процент потерь имеют осветительные приборы с энергосберегающей или обычной лампой накаливания. Здесь вся проблема заключается в качественном отражателе, установленном в светильнике. Во время свечения лампы угол рассеивания составляет 360о, то есть поток света направлен во все стороны. Отражатель светильника направляет поток в одну сторону, что создает некоторый процент потерь.
- Наименьшими потерями обладает светодиодная лампа или светильник. Их конструкция состоит из светодиодов, освещающих пространство перед собой. Имея поток свечения в одном направлении, LED лампа не требует использования дополнительного отражателя. Для направления свечения по сторонам, светодиоды располагают на наклонной плоскости под разным углом или используют рассеивающие колбы.
- На многих светильниках установлены рефлекторные стекла для рассеивания света. Качество их исполнения так же влияет на уровень потока. Так, мощная светодиодная лампа светильника с плохим рефлектором отдаст меньший поток света, чем маломощный осветительный прибор без рассеивателя.
Светоотдача диодных источников света
От силы света зависит интенсивность освещения разных точек пространства. Для ее измерения существует единица – кандела, сокращенно кд. Светопоток, который излучает лампа, рассчитывается как равномерное распределение светового потока к телесному углу. Определить силу света можно специальным прибором – люксметром, делая замер в разных точках освещаемого места. Существует огромное количество видов светодиодных приборов освещения, предназначенных для применения в различных условиях.
Из них больше всего выделяют модели для уличного, домашнего, производственного или офисного использования. Пример соотношения светоотдача – мощность светодиодных светильников можно увидеть в таблице.
Метод расчета равномерного освещения
Существует такое понятие, как коэффициент использования светопотока. Его применяют для расчета равномерного освещения горизонтальных плоскостей поверхности внутри помещения. Данный метод позволяет рассчитать коэффициент освещенности каждой комнаты отдельно. Он основан на светоотражении разных материалов отделки. Основными отражателями света являются стены, потолок и пол. Второстепенными отражателями, влияющими на коэффициент, являются мебель, оборудование и другие объекты, находящиеся в помещении. На коэффициент светоотражения надо обратить особое внимание, потому что его светопоток может иметь одинаковую мощность с прямым потоком света, идущего от прибора освещения. Если этому не уделить внимание, рассчитывая коэффициент для конкретного помещения, световой фон может быть нарушен.
Чтобы правильно рассчитать коэффициент светопотока любых ламп, используется таблица с процентным показанием отражения света от поверхности разных цветов. Чем темнее поверхность, тем слабее отражаемый светопоток и меньше коэффициент.
При расчете принимаются во внимание нормы рекомендуемых уровней освещения, указанных в таблице.
Коэффициент светопотока позволяет определить другие параметры светильников с любым источником света, будь то светодиодная или обычная лампа накаливания:
- рассчитать общую мощность используемых ламп для достижения требуемой нормы освещенности, с учетом предварительного определения месторасположения осветительных приборов, их количества и моделей;
- рассчитать месторасположение, а также количество приборов освещения, зависящее от моделей светильников и мощности используемых источников света.
Существуют другие способы расчета освещения, например, по удельной мощности и точечному методу. Они требуют использования формул, номограмм, таблиц и специальных графиков.
Такое определение коэффициента является трудоемким, но считается более точным.
Объяснение коэффициента обслуживания освещения | LEDLightingSupply.com
Способ использования элементов, включенных в расчет MF; Светодиодный светильник сильно отличается от традиционных светильников-источников. Это связано с предполагаемой конструкцией вариантов светодиодного освещения и статистикой производительности светодиодных светильников.
Как и в случае с другими типами ламп, MF для светодиодных осветительных приборов представляет собой число. Это число описывает уровень освещения или уменьшение светового потока с течением времени. С помощью этого числа можно регулировать степень освещенности места.
Также можно спланировать эффективный способ установки опций освещения. С появлением светодиодов MF значительно увеличились по сравнению с HID и люминесцентными аналогами.
Это имеет смысл, так как решения по светодиодному освещению были разработаны, чтобы быть эффективным вариантом. Эти варианты освещения оказались настолько удачными, что пришлось придумывать новый метод измерения МП.
Освещение должно быть разработано для необходимого уровня освещенности в конце срока службы. Люмены со временем значительно уменьшаются среднего осветительного прибора или света.
Это типично, так как никакие варианты освещения не вечны, включая светодиоды. Таким образом, стандарты освещения, такие как коэффициенты технического обслуживания, помогают выбрать идеальный светильник для различных мест для поддержания нужного уровня освещения.
Чем отличаются светодиоды?
Поскольку стандарты MF были разработаны для традиционных решений освещения, они казались устаревшими, когда они применялись к светодиодам. Основная причина в том, что базовый коэффициент обслуживания составляет 0,8. Инженеры по освещению используют стенографические методы для получения спецификаций.
Однако существует опасность комплексного применения таких сокращенных способов.
Прекрасным примером является 0,8 MF. Это стало стандартом. Однако это не отражает новейшие технологии освещения. Светодиодные фонари не испытывают таких проблем, как другие источники света. Таким образом, светодиоды не должны рассчитываться с ним.
Осветительные MF исследуют опасение, что мощность светового продукта будет постепенно уменьшаться с течением времени из-за загрязнения, снижения светового потока, отказов и других факторов. Фактор технического обслуживания относится к части всей световой отдачи в начале срока службы установки, поскольку со временем она может упасть. Этот фактор говорит вам, насколько уровень освещения вы должны увеличить в начале, чтобы оставаться впереди необходимого света в течение всего срока службы установки.
Таким образом, если необходимый уровень освещения проекта в течение всего срока службы составляет около 500 люмен, а светосила установлена на 80 процентов (или 0,8), то в этой области необходимо установить первоначальные 625 люмен.
Это важно для поддержания необходимого уровня освещенности на протяжении всего срока службы.
По сравнению с другими видами ламп, на светодиоды мало влияют внешние факторы. Кроме того, свет, излучаемый светодиодами, имеет более высокое качество. Из-за этого, если вы используете светодиодное освещение, вы можете найти осветительный прибор, который дает аналогичные результаты с меньшим количеством люменов.
Плановое техническое обслуживание и освещение MF
Как известно всем руководителям объектов, плановое техническое обслуживание важно для обеспечения эффективной работы опций освещения.
Управляющий предприятием должен определить, как часто ему необходимо должным образом очищать светильники и помещение. Кроме того, они должны учитывать ежедневное техническое обслуживание оборудования, например, необходимость замены ламп. Кроме того, важно найти разумный баланс между часами работы и техническим обслуживанием.
Техническое обслуживание мешает повседневной деятельности организации.
Не только это, но и процедуры технического обслуживания даже связаны с расходами. Большее количество светильников соответствует длительному периоду работы без обслуживания. Высокая частота циклов технического обслуживания равна высокому коэффициенту технического обслуживания.
Освещение MF очень важны
При планировании установки осветительных решений наиболее важным фактором является фактор технического обслуживания. Общество Света и Кодекса Освещения для Освещения отмечает, что план освещения должен быть разработан с глобальным коэффициентом обслуживания, измеренным для выбранного осветительного оборудования, подробным графиком обслуживания и окружающей средой.
Это означает, что если тщательно учесть все факторы и составить эффективный график технического обслуживания, варианты освещения будут светить дольше, чем в среднем.
Коэффициент технического обслуживания около 0,8 подходит не для всех проектов
Хотя 0,8 MF является хорошим коэффициентом, это довольно произвольное число, особенно в случае решений для светодиодного освещения.
Как уже говорилось ранее, каждая настройка освещения отличается, и, следовательно, каждый проект освещения тоже.
Не имеет смысла, если вы используете одно и то же МФ для завода и офисного помещения. Это связано с тем, что на фабрике суровые условия освещения и надежное оборудование, тогда как в офисах обычно чисто и спокойно.
По этим причинам считается, что MF необходимо изменить, чтобы он соответствовал как технологии освещения, так и обстоятельствам. Но как это сделать? Приведенная ниже формула иллюстрирует измерения общей МП освещения в помещении.
MF = (LLMF x LSF) x LMF x RMFИтак, как видите, на формулу влияют разные факторы. Это зависит не только от срока службы светильника, который вы используете. Позже мы подробно обсудим эти моменты. На данный момент ниже приведены некоторые детали, которые могут повлиять на измерения MF.
LLMF – коэффициент поддержания светового потока лампы
LSF – коэффициент живучести лампы
LMF – коэффициент обслуживания светильника
RMF – коэффициент обслуживания помещения
SMF – коэффициент ухода за поверхностью
Коэффициент обслуживания • Ноу-хау
Назад к обзору
1) Коэффициент сохранения светового потока или спецификация срока службы светильника
.
.. указывает световой поток светильника, по крайней мере, до окончания срока его службы. Срок службы профессиональной системы составляет 50 000 часов. Эти 50 000 часов соответствуют, например, 12,5 годам работы в офисе или торговом центре при годовой наработке 4 000 часов. Промышленный стандарт установлен для светильников L80 после 50 000 часов. «L80» указывает на то, что не менее 80% исходного светового потока сохраняется через 50 000 часов. Более высокое качество L90 по-прежнему имеют не менее 90% светового потока после 50 000 часов и, следовательно, на 12,5% более ценны. Коэффициент сохранения светового потока светильников Л80 – 0,8; у светильников Л90 — 0,9.
2) Коэффициент обслуживания светильника
… указывает, насколько уменьшается световой поток светильника из-за загрязнения. График уборки установлен таким образом, чтобы свести к минимуму падение светового потока из-за загрязнения.
Ответственный инженер по освещению перечисляет этот график очистки в плане технического обслуживания. Художник по свету передает план технического обслуживания оператору осветительной установки, который при правильном выполнении гарантирует требуемый световой поток. Художник по свету определяет коэффициент обслуживания светильника по таблицам, приведенным в CIE 9.7-2005. Пример: Если в чистом помещении, например, в офисе, светоизлучающая поверхность тщательно очищается один раз в год, коэффициент обслуживания светильника составляет: 0,93 (световой поток уменьшается максимум на 7% до очистки).
3) Коэффициент обслуживания помещения
… указывает на степень снижения светового потока из-за загрязнения потолка и стен. В случае расчета освещенности предполагаются значения отражения для поверхностей, ограничивающих помещение, которые представляют собой новое значение.
Сравнение L80 и L90
Светильники L80 с коэффициентом сохранения светового потока 0,8 обеспечивают в лучшем случае коэффициент сохранения системы освещения 0,7 в течение 50 000 часов. (Чистое помещение (офис), ежегодная чистка светильников, перекраска стен каждые три года, замена вышедших из строя светильников).
Светильники L90 (Чистая среда (офис), ежегодная очистка светильника, перекраска стен каждые три года, замена неисправных светильников).
Светильники L90 имеют коэффициент обслуживания 0,79 и на 12,9% более эффективны.
Нулевое техническое обслуживание
Как ведет себя световой поток, если не проводится техническое обслуживание?
При регулярном техническом обслуживании коэффициент технического обслуживания принимается равным 0,68. Если техническое обслуживание не проводится, освещенность падает ниже минимального значения через 27 947 часов. При 4000 часов ежегодного использования световой поток необходимо корректировать через 7 лет.
Пример
Использование MF 0,8 со светильниками L80
Проектировщики освещения иногда выполняют расчеты освещения, используя 0,8, а не реальный коэффициент обслуживания 0,68.