Перед расчетом освещенности необходимо ответить на следующие вопросы:

 

• Определелить категорийность помещения, каковы нормы освещения данного помещения;
• Каковы габаритно-планировочные параметры помещения;
• Каковы расположения рабочих поверхностей;
• Существуют ли ограждающие поверхности и объекты, оказывающие затеняющее действие;
• Каковы требования к характеристикам источника света;
• Выявить направления отражающих поверхностей у рабочих мест и их характеристики для соблюдения мер ограничения отраженной блескости, в т.ч определить коэффициент отражения отражающих поверхностей;
• Оценить влияние оконных проемов или других мало отражающих поверхностей на перераспределение светового потока;
• Оценить потери светового потока в пространстве и определить значения коэффициента запаса;
• Определить допустимые для применения осветительные приборы в соответствии с их характеристикамим;
• Выбрать схемы размещения светильников и способ расчета необходимой мощности и числа ламп.

 

При локализованном способе размещения светильников выбор их расположения решается в каждом случае индивидуально. Оно зависит от вида деятельности человека в помещении и плана размещения освещаемых объектов. Далее будем рассматривать равномерное освещение.

 

Определение расчетной высоты подвеса Hр. Высота подвеса светильника:

Hр = H - hс - hр,                                                         (1)

где

hс – расстояние светильников от перекрытия (фермы), м;

hр – высота рабочей поверхности над полом, м.

 

 

Важной задачей размещения светильников является обеспечение требуемой равномерности освещения при наименьшем световом потоке источника.

 

Для обеспечения равномерности освещения обычно светильники размещают по вершинам квадрата или ромба. При невозможности такого размещения их размещают по вершинам прямоугольника. Оптимальное расстояние между светильниками L определяется по формуле:

 

λп х Hр < L < λу х Hр,                                             (2)

где

λп , λу – относительные светотехнические и энергетические наивыгоднейшие расстояния между светильниками. Численные значения λп и λу зависят от типа кривой силы света (КСС ) и определяются по таблице №1.

 

Таблица №1 Относительные наивыгоднейшие расстояния между светильниками

 

При равномерном размещении светильников по углам прямоугольника рекомендуется, чтобы выполнялось условие:

 

0 < LA < 1,5 х LB,                                                        (3)

где

LA - расстояние между светильниками по длине помещения

LB - расстояние между светильниками по ширине помещения

 

 

Расстояние между светильниками в ряду LA можно определить следующим образом:

 

LA = (A – Nс х lc – 2 < lA ) / (Nс - 1),                                           (4)

где

lc – длина светильника, м.

 

 

Расстояние от стены должно приниматься в зависимости от типа светильника, которое рекомендуется принимать равным:

расстояние от стены до ближайшего ряда светильников lA

lA = (0,3…0,5) х LA,                                           (5)

расстояние от стены до ближайшего светильника в ряду lB

lB = (0,3…0,5) х LB,                                           (6)

 

При наличии рабочих поверхностей у стен, а также размещение светильников на стенах возможны и меньшие значения.

 

По известным LA , LB , lA и lB, длине помещения А и ширине В помещения можно определить число рядов светильников:

 

Nр = (B - 2 х lB) / LB + 1,                                             (7)

 

а также число светильников в одном ряду

 

Nс = (A - 2 х lA) / LA + 1,                                             (8)

 

и общее число светильников в помещении:

 

N = Nр х Nс.                                                                (9)

 

Значение Nс при необходимости может корректироваться по результатам светотехнического расчета.

 

В ходе расчета может быть получен один из следующих выводов.

Суммарная длина светильников превышает длину помещения. Тогда необходимо либо применить более мощные лампы, либо увеличить число рядов, либо компоновать ряды из сдвоенных, строенных и т.д.

Суммарная длина светильников равна длине помещения. Тогда задача решается устройством непрерывного ряда светильников.

Суммарная длина светильников меньше длины помещения. Тогда проектируется ряд светильников с равномерными расстояниями между ними.

 

Светильники с линейными излучателями обычно располагают рядами параллельно длинной стороне

помещения или стене с окнами. В зависимости от уровня нормированной освещенности и возможности размещения светильники располагают непрерывными рядами или рядами с разрывами. Нежелательно размещать светильники в один ряд, это допускается только для узких помещений.

 

В практике светотехнического расчета наиболее часто применяют следующие методы:

1. Метод коэффициента использования светового потока;
2. Метод удельной мощности;
3. Точечный метод:

• с использованием кривых силы света;
• метод пространственных изолюкс;
• метод линейных изолюкс.

 

 

Метод коэффициента использования светового потока (КИСП)

 

Метод коэффициента использования предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей. Этот метод не пригоден при расчете локализованного освещения, местного освещения, освещения наклонной или вертикальной поверхности и в случае, когда для отдельных участков освещаемой площади часть установленных в помещении светильников затеняется производственным оборудованием или другими предметами.

 

Основной задачей расчета освещения, является определение числа светильников исходя из нормы освещенности. Расчет освещения начинается с выбора типа светильника, которой принимается в зависимости от условий среды и вида помещения.

 

Расчет проводится в следующей последовательности:

• определяется тип светильника;
• по таблицам СП 52.13330 находятся коэффициент эксплуатации, поправочный коэффициент z; нормированная освещенность, определяется индекс помещения, коэффициент использования светового потока ламп;
• рассчитывается необходимое количество светильников;
• по результатам предварительного расчета корректируется тип светильника и его количество.

 

Основная расчетная формула метода КИСП:

 

N = (E х S х z х k) / (Ф х η)                                       (10)

 

или

 

Ф = (k х z х E х S) / (N х η),                                       (11)

 

где

N – количество светильников, шт

Ф - световой поток всего светильника, лм;

Е – нормативная освещенность, лк;

S – площадь помещения, кв. м;

z – коэффициент неравномерности освещенности;

k - коэффициент запаса, зависит от загрязненности воздуха (пыль, пар и пр.);

η - коэффициент использования светового потока, в от. ед., зависит от коэффициентов отражения и принимается по таблицам.

 

Коэффициент z является функцией многих переменных, но в наибольшей степени он зависит от отношения расстояния между светильниками к высоте подвеса. Он зависит от типа лампы. Если при расположении светильников выдержано наивыгоднейшее отношение, то рекомендуется его значением принимать:

1,1 - для люминесцентных ламп;

1,15 - для ламп накаливания и газоразрядных ламп высокого давления (ГЛВД);.

1 - для светильниковотраженного света.

 

η = f (ρп, ρс, ρр, i),

где

ρп, ρс, ρр - коэффициенты отражения потолка, слен и пола.

i - индекс помещения. Определяется по формуле:

 

i = A х B / Hр х (A + B),                                             (12)

где

 

A - длина помещения

B - ширина помещения,

Hр – расчетная высота подвеса светильников над рабочей поверхностью.

 

Коэффициент использования η определяется по значениям индекса помещения i и коэффициентов отражения ρп, ρс, р, для выбранного типа КСС светильников.

 

Значения коэффициентов использования для светильников с типовыми кривыми силами света приведены в таблице №2.

 

Таблица №2. КИСП для светильников с типовыми кривыми силы света

 

Пример расчета освещения помещения методом КИСП

 

Исходные данные

Характеристика светильника

Номенклатура	Мощность, Вт	Поток, Лм	КСС	Габариты, ДхШхВ, мм	Вес, кг	Крепление
Светильник светодиодный, потолочный для промышленных помещений VL-STERN S 20-01-K15-5K-C	20	3180	К15	278х148х121	2,3	На скобу

 

Характеристика помещения

Наименование помещения	Размеры помещения, м			Расстояние от потолка до светильника (свес), м	Расстояние от пола до рабочей поверхности, м
	А	B	H	hс	hр
Цех сборки	7	5	3	0,12	0,7

 

Нормативная освещенность: E = 400 лк

Коэффициент запаса для помещений с нормальными условиями среды принимаем по таблице №3  k = 1,4

 

Таблица №3 Коэффициенты запаса

 

Коэффициент неравномерности освещения: z = 1,1

Коэффициенты отражения принимает по таблице №4:

• белый потолок ρп = 0,7,
• желтые стены ρс = 0,5,
• бежевый пол ρр = 0,3.

 

Таблица №4 Коэффициенты отражения света поверхностями

 

1) Определим количество светильников в помещении по формуле (10) :

N = (E х S х z х k) / (Ф х η),

N = (400 х 38,5 х 1,1 х 1,4 ) / ( 3180 х 0,9),

N = 8,29.

Принимаем N = 9

 

2) Определим расположение светильников в помещении. Высота подвеса Hр светильника по формуле (1):

Hр = H - hс - hр = 3,2 - 0,12 - 0,7 = 2,38 м

 

Оптимальное расстояние между рядами светильников LB определяется условиями (2):

λп х Hр < LB < λу х Hр

 

Для КСС - К15 по таблице №1 принимаем λп = 0,5, λу = 0,8

0,5 х 2,38 < LB < 0,8 х 2,38,

1,19 < LB < 1,9

Принимаем LB = 1,5 м

 

Расстояние от стены до ряда lB светильников по формуле (6):

lB = (0,3…0,5) х LB = (0,3…0,5) х 1,5 = 0,45…0,75,

Принимаем lB = 0,75 м,

 

Количество рядов светильников Nр по формуле (7):

Nр = (B - 2 х lB) / LB + 1 = (5,5 - 2 х 0,75) / 1,5 + 1 = 3,66

Принимаем Nр = 3

 

Индекс помещения i определим по формуле (12):

i = S / ( Hр х (A + B)),

S = A х B = 7 х 5,5 = 38,5 кв.м

i = 38,5 / (2,38 х (7 + 5,5)),

i = 1,29

 

По таблице №5 принимаем η = 0,9

 

Таблица №5 КИСП для светильников с типовыми кривыми силы света, %

 

 

Количество светильников в ряду Nс по формуле (8):

Nс = N / Nр = 9 / 3 = 3

Принимаем Nс = 3

 

Суммарная длина светильников в ряду:

L = Nс х lc = 3 х 0,278 = 0,834

L < A,

0,834 < 7

Принимаем ряд с разрывами.

 

Определим расстояние от стены lА. исходя из условия равномерности освещения (3) :

0 < LA < 1,5 х LB

0 < LA < 1,5 х 1,5

0 < LA < 2,25

lА = (0,3…0,5) х LА = (0,3…0,5) х 2,25 = 0,68 …1,13

Принимаем lА = 1 м

 

Расстояние между светильниками в ряду определим по формуле (4) :

LA = (A – Nс х lc – 2 х lA ) / (Nс – 1) = (7 – 3 х 0,278 – 2 х 1 ) / (3 - 1) = 2,1

 

Мощность системы освещения

P = N х Pе, Вт

P = 9 х 25, Вт

P = 225 Вт

 

Удельная мощность:

Pу = P / S, Вт/кв.м

Pу = 225 / 38,5, Вт/кв.м

Pу = 5,84 Вт/кв.м

 

Вывод:

Для освещения цеха сборки площадью 38,5 кв. м необходимо 9 светильников VL-STERN S 20-01-K15-5K-C. Предварительный выбор светильника, его количество и расположения принимаем в качестве окончательного.

 

После определения всех необходимых значений, вычерчиваем схему расположения светильников.

 

 

Затем переходим к вычерчиванию электрических и монтажных схем.

 

 

 

На схеме осветительной сети помещения указываем нормированную освещенность, количество и тип используемых светильников, количество и мощность ламп в светильнике, высоту установки осветительных приборов. Например, запись 9 VL-STERN 20-01 25 /3,28 означает: девять светильников мощностью по 25 Вт. высота подвеса 2,38 метра.

 

Осветительную сеть необходимо разделить на отдельные группы. Количество групп зависит от мощности и количества осветительных приборов, способа управления освещением и других факторов. Увеличение числа групп повышает габариты электрощита и его стоимость, так как каждая группа подключается к отдельному автоматическому выключателю. Кроме того увеличивается расход электрического кабеля.

 

В случае деления осветительной сети на небольшое количество групп труднее обеспечить равномерное распределение нагрузки по фазам, особенно при однофазных групповых линиях. При этом в случае аварийного отключения группы светильников без освещения остается слишком большая часть здания.

 

На схеме электрической сети все участки кабельных трасс должны иметь обозначения, позволяющие электромонтажникам иметь полное и четкое представление о прокладываемых кабелях. Необходимо указывать номера групповых линий, типы кабелей, количество и сечения жил.

 

 

Метод удельной мощности

 

Данный метод применяется для расчета общего равномерного освещения и не пригоден для расчета локализованного освещения. Это упрощенным вариант метода КИСП. Область его применения - при расчете общего освещения помещений площадью больше 10 кв.м, без затеняющего оборудования, при общем равномерном расположении светильников и нормировании по всему помещению одинаковой освещенности на горизонтальной плоскости.

 

Расчет освещения методом удельной мощности проводят в такой последовательности:

1. Выбирается тип светильника и его мощность Pе;
2. По справочным таблицам для выбранного типа светильника принимают значения удельной мощности W;
3. Определяется необходимое количество светильников:

 

N = W х S / Pе ,

где

W - значения удельной мощности, Вт/кв.м

S - площадь, кв.м

P - расчетная мощность одного светильника, Вт

 

Согласно значениям из таблицы №1, выбирается расположение светильников с проверкой расстояния между светильниками и между рядами. Если условия не выполняются, то выбирают светильники другой мощности и повторяют расчет.

 

 

Точечный метод

 

 

Данный расчет используют при неравномернои освещении. Например, общем локализованном, местном или для наклонных поверхностей.

 

Необходимый световой поток осветительной установки определяют исходя из условия, что в любой точке освещаемой поверхности освещенность должна быть не менее нормированной, в том числе в конце срока службы источника света. При этом отражение от стен, потолка и рабочей поверхности не играет существенной роли.

 

Для точечных излучателей расчет ведется следующим образом:

• определяется минимальная нормированная освещенность для помещения (при расчете общего освещения) или требуемая освещенность рабочей поверхности (при расчете местного освещения);
• выбирается тип источника света и светильник;
• рассчитывается размещение светильников в помещении или задается расположение светильника местного освещения относительно рабочей поверхности;
• при расчете общего освещения на плане помещения с нанесенным расположением светильников намечаются контрольные точки;
• вычисляется условная освещенность в каждой контрольной точке как сумма условных освещенностей от ближайших светильников. Точка с наименьшей условной освещенностью принимается за расчетную.
• по справочным данным выбираются коэффициенты запаса и дополнительной освещенности;
• рассчитывается требуемый световой поток лампы;
• выбирается светильник, световой поток которого отличается от расчетного не более, чем на –10 % …+20 %.

 

Если условия не выполняются, следует изменить расположение светильников или их тип.

 

В качестве контрольных точек берут точки с минимальной освещенностью на освещаемой поверхности. Такие точки следует брать в центре между светильниками или посередине между светильниками одного из крайних рядов. Не следует брать точки с минимальной освещенностью у стены или в углах. Если в таких точках есть рабочие места, то освещенность в них можно довести до нормы путем местного освещения или увеличения мощности источников ближайш их светильников.

 

Условная освещенность от каждого светильника определяется по графикам пространственных изолюкс, которые приведены в справочной литературе для распространенных типов светильников. Освещенность условно можно определить по кривой силе света светильника. Понятие «условная» освещенность подразумевает, что светильник, ее создающий, имеет световой поток 1000 лм.

 

 

 

 

1. СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95»
2. СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания" (с изменениями на 30 декабря 2022 года)
3. Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Кнорринга Г.М. М.: Энергоатомиздат, 1992, 448 с.