Расчет освещенности
При проектировании освещения расчет освещенности является основополагающим расчетом. В настоящее время имеется большое количество программ для компьютеров, например DIALux, позволяющих автоматизировать процесс вычислений. Для программы DIALux практически все производители светильников выпускают базу данных своих осветительных приборов, позволяющих выполнить все расчеты освещенности для использования конкретного светильника, что повышает точность и достоверность расчетов. Но уметь выполнить все расчеты вручную все равно должен уметь каждый, кто, так или иначе, связан с освещением.
Автоматизация расчетов не означает, что после выполнения монтажа и включения светильников освещенность в помещении окажется точно соответствующей расчетной. Как правильно нормировать и измерять освещенность после монтажа осветительной установки, подробно изложено в статье «Нормирование освещенности при расчетах». Все расчеты освещенности очень приблизительны. Особенно это касается помещений, имеющих площадь менее 50 м2.
На результаты расчетов очень большое влияние оказывают коэффициенты отражения стен и потолка. Достаточно в помещении со светлыми стенами покрасить их темной краской, что бы уменьшить освещенность в 2 – 2,5 раза при площади помещения 20 – 30 м2и в 1,5 раза при площади более 100 м2. А если учесть, что все расчеты выполняются до строительства или реконструкции здания, то точные значения коэффициентов отражения не всегда известны. Поэтому крайне важно предусмотреть возможность включения светильников частями, либо иметь возможность плавной регулировки освещенности. При использовании светильников с лампами накаливания при необходимости можно применить лампы другой мощности.
Нормы освещенности зависят от вида освещаемого помещения. Требуемые уровни освещенности помещений можно найти в СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение (актуализированная редакция СНиП 23-05-95*)», в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03, и в своде правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003.
Например, освещенность офисных помещений и классных комнат учебных заведений должна быть в пределах 400 – 500 люкс, торговых залов магазинов 300 – 400 люкс, жилых комнат и кухонь – 150 люкс, коридоров и лифтовых холлов – 75 люкс.
При этом следует учитывать, что при использовании ламп накаливания ощущение комфортности освещения возникает примерно при 75 люксах, а при использовании люминесцентных ламп при освещенности более 150 люкс. Ранее освещенность нормировали раздельно для ламп накаливания и люминесцентных ламп, например в СНиП II-В.6 (действовал с 1955 по 1971 год). Сейчас нормы освещенности ориентированы на люминесцентные лампы
Освещенность определяется как отношение светового потока, падающего на освещаемую поверхность, к площади этой поверхности. Если бы весь световой поток всех источников света беспрепятственно достигал освещаемой поверхности, то расчет освещенности сводился бы к простой операции деления суммы светового потока всех ламп на площадь освещаемой поверхности.
Но, часть светового потока теряется в конструктивных элементах светильников, часть поглощается стенами и потолком. Так же необходимо принимать во внимание неравномерность освещенности в разных точках освещаемой поверхности. Поэтому введен коэффициент использования светильника (обозначаемый буквой U), который показывает, какая часть от полного светового потока источников света достигает освещаемой поверхности. Очевидно, что в помещении с небольшой площадью и очень высоким потолком весьма большая часть светового потока попадает на стены. При низком коэффициенте отражения стен (стены покрашены очень темной краской, либо на них поклеены темные обои) световой поток не отразится от стен и, в значительной степени, поглотится ими, что вызовет уменьшение коэффициента использования. Светлые стены отражают свет и способствуют увеличению освещенности. При больших площадях помещений доля светового потока, падающего на стены, не велика, и влияние коэффициента отражения стен уменьшается. В помещениях с большим отношением длины к ширине (протяженные коридоры) коэффициент использования светильников меньше, чем в квадратных помещениях аналогичной площади, так как в коридорах увеличивается площадь освещаемых стен.
Исходя из этого коэффициент использования светильника зависит от коэффициентов отражения потолка ρп, стен ρс, пола ρпола и геометрических размеров освещаемого помещения.
Среднюю освещенность помещения Еср можно выразить соотношением:
Еср=Фл n N U/S k (1),
где: Фл – световой поток лампы, единица измерения люмен (лм), является паспортной характеристикой ламп;
n – количество ламп в светильнике, шт.;
N – количество светильников в освещаемом помещении, шт.;
S – площадь освещаемого помещения, м2;
U – коэффициент использования;
k – коэффициент запаса, принимается 1,4 для сухих чистых помещений и 1,7 для пыльных и сырых помещений.
Для определения коэффициента использования U необходимо знать коэффициенты отражения от потолка, стен и пола и так называемый индекс помещения φ, который определяется выражением:
φ=ab/Hр(a+b) (2),
где a,b – длина и ширина помещения;
Hр – высота установки светильников над расчетной плоскостью.
За расчетную плоскость (h2) обычно принимают высоту письменного стола (0,8 метра). Если к примеру высота установки светильника над уровнем пола (h1 равна 3 метра, то Hр= h1 — h2= 3 — 0,8=2,4 м.
Коэффициенты отражения можно принять: 70 — 80% для белых поверхностей, 50 — 60% для светлых. Поверхности серого цвета имеют коэффициент отражения 20 – 30%, а темные, например стена, оштукатуренная цементным раствором только 10% и черные поверхностей – 0%.
Вычисление коэффициента использования светильника заключается в решении системы линейных алгебраических уравнений, составленных для всех отражающих поверхностей. Решения этих уравнений позволяют определить величины световых потоков, установившихся на всех поверхностях. Обычно эти вычисления проводят при конструировании светильника для разных коэффициентов отражения и индексов помещения. Производители светильников приводят эти значения в виде таблиц или графиков в каталогах своей продукции.
Например, большое количество подобных таблиц для различных светильников можно найти в каталоге компании «Световые технологии» (http://www.ltcompany.com).
Рассмотрим три наиболее часто используемые осветительные системы с люминесцентными лампами.
1). Светильники с отражателями и экранирующей решеткой из анодированного алюминия. Оптическая схема светильника показана на Рис. 1. Световой поток нижней полусферы ламп непосредственно направлен на освещаемую поверхность, а для направления светового потока верхней полусферы ламп используется отражатель. Это наиболее распространенная конструкция светильников для офисных помещений, встраиваемых в подвесные потолки.
Оптическая схема светильника с отражателем
Рис.1 Оптическая схема светильника с отражателем
Графики зависимостей коэффициентов использования светового потока светильника от индекса помещения при разных коэффициентах отражения показаны на Рис.2.
Коэффициенты использования светильника с отражателем
Рис.
2 Коэффициенты использования светильника с отражателем
2). Светильники отраженного света, в которых световой поток как нижней, так и верхней полусфер ламп попадает на освещаемую поверхность после отражения от отражателей светильника. Оптическая схема светильника показана на Рис. 3. Данный светильник так же предназначен для подвесных потолков. Они имеют низкие значения коэффициентов использования за счет потерь светового потока в конструктивных элементах светильника, но по показателям ослепленности они значительно превосходят другие типы осветительных приборов.
Оптическая схема светильника отраженного света
Рис. 3 Оптическая схема светильника отраженного света
Графики коэффициентов использования для таких светильников показаны на Рис. 4
Коэффициенты использования светильника отраженного света
Рис. 4 Коэффициенты использования светильника отраженного света
3). Светильники прямого и отраженного света, в которых световой поток нижней полусферы ламп направлен на освещаемую поверхность, а верхней полусферы – на потолок.
В таких светильниках можно добиться коэффициентов использования светового потока, близких к 1, при большой отражающей способности потолка. Оптическая схема светильника показана на Рис. 5. Данный осветительный прибор относится к классу подвесных светильников.
Оптическая схема светильника прямого и отраженного света
Рис. 5 Оптическая схема светильника прямого и отраженного света
Графики коэффициентов использования представлены на Рис. 6.
Коэффициенты использования светильника прямого и отраженного света
Рис. 6 Коэффициенты использования светильника прямого и отраженного света
Чаще задача заключается в нахождении количества светильников N, обеспечивающих требуемую освещенность. Для этого выражение (1) представим в виде:
N= Eср S k/U n Фл (3),
В выражении (3) использована средняя освещенность, но нормируется минимальная освещенность Eн в помещении, поэтому в выражение (3) добавим коэффициент z=Eср/Emin, который можно принять равным 1,1 при количестве светильников более 4 в помещениях с отношением длины к ширине менее 3; 1,2 при количестве светильников 2 – 4 и 1,4 при использовании одного светильника в помещении, либо в помещениях с большим отношением длины к ширине (в длинных коридорах).
N= Eн S k z/U n Фл (4),
При проектировании освещения всегда необходимо контролировать суммарную мощность использованных источников света и удельную мощность, измеряемую как отношение суммы мощностей всех ламп к площади освещаемого помещения:
Руд=Рсумм/S, Вт/м2 (5),
Для однотипных помещений иногда расчет освещенности выполняют по величине удельной мощности, хотя точность такого расчета, как правило, не высока.
При использовании светильников с пускорегулирующей аппаратурой (ПРА), мощность, потребляемая светильниками от электрической сети, всегда будет больше, чем суммарная мощность ламп вследствие потерь в ПРА.
При проведении вычислений удобно пользоваться электронными таблицами Excel. Для расчетов необходимо использовать формулы 2, 4 и 5. Применение электронных таблиц позволяет оперативно выполнить расчеты при использовании различных светильников.
В приложенном к статье файле «Примеры расчета освещенности» представлены результаты вычислений освещенности при использовании светильников, содержащих четыре люминесцентных лампы с улучшенной цветопередачей мощностью 18 Вт, которые имеют длину 600 мм, диаметр 26 мм, цоколь G13 и световой поток 1350 лм. Расчеты выполнены для помещений площадью 24 м2, 40 м2, 80 м2, 150 м2 и 300 м2. Рассмотрен вариант помещений со светлыми поверхностями (коэффициенты отражения потолка, стен и пола 80, 50 и 30 %) и темными (коэффициенты отражения потолка, стен и пола 30, 30 и 10 %). Результаты вычислений показаны на рисунках 7, 8 и 9. Данный файл можно скачать и пользоваться им для своих расчетов, вводя в его поля свои данные. Что бы файл случайно не «испортить», его желательно хранить в отдельной папке, а для выполнения расчетов копировать в другую папку.
Результаты вычисления освещенности – светильники с отражателем
Рис.
7 Результаты вычисления освещенности – светильники с отражателем
Рис. 8 Результаты вычисления освещенности – светильники отраженного света
Рис. 9 Результаты вычисления освещенности – светильники прямого и отраженного света
Как видно из представленных результатов вычислений, по энергоэффективности светильники прямого и отраженного света превосходят светильники с отражателями только в помещениях со светлыми поверхностями, имеющих площадь не менее 50 – 80 м2. Хотя их часто используют для освещения небольших кабинетов ввиду их оригинального дизайна.
Светильники отраженного света чаще используют для освещения помещений с нормированной освещенностью не более 300 лк.
При проектировании освещения иногда необходимо учитывать устанавливаемую в помещениях мебель, так как она коренным образом может повлиять на отражающую способность стен, и, как правило, снизить освещенность в помещении.
В больших помещениях светильники необходимо располагать максимально равномерно по потолку, если нет необходимости осуществлять их привязку к проходам и оборудованию. В каждом конкретном случае индивидуально выбирают места установки осветительных приборов.
17 июля 2013 г.
К ОГЛАВЛЕНИЮ (Все статьи сайта)
К разделу СВЕТИЛЬНИКИ
Расчет искусственного освещения
23 Декабря 2015
Зачем необходим расчет искусственного освещения?
Зачастую в доме для полноценного света не хватает только дневного света, приходится прибегать к искусственному освещению. А правильного эффекта можно достичь лишь при грамотной расстановке осветительных приборов, это обеспечивает нормальные условия для человеческого глаза, а значит — ничто не сулит испорченного зрения. При анализе освещения учитывают три важных критерия:
- яркость;
- сила света;
- освещенность.
Наиболее важным является последний критерий, отвечающий за площадь освещения.
Светодиодные светильники для дома потолочные
Без сомнений — дневной свет является наиболее безопасным и комфортным для глаз человека, но современные технологии позволяют создавать высококачественное LED освещение, которое не сказывается на человеческом зрении.
Так в чем же преимущества искусственного освещения?
Разнообразие светодиодных приборов уже давно никого не удивляют. Их длительный срок службы, хорошая светоотдача и малое потребление энергии стали выигрышным ходом передовых технологий, которые с успехом заменяют старые лампы накаливания, и даже люминесцентные лампы. Единственный недостаток таких осветительных элементов — их относительно высокая стоимость. Но если, к примеру, сравнить лампу накаливания и светодиодную — то можно понять, что в срок службы второй входит 2, а то и три замены первой! Согласитесь, это весомый аргумент в защиту цены на LED технологии.
Существует целый ряд преимуществ светодиодных светильников:
- долговечность;
- компактность;
- устойчивость к механическим повреждениям;
- отсутствие вредных химических соединений в составе светодиодов;
- надежность;
- экологическая безопасность;
- высокий индекс цветопередачи;
- возможность использования в местах с повышенной влажностью;
- стойкость к низким температурам;
- высокий уровень светового излучения, безвредный для глаза.
Виды светодиодного освещения
Искусственное освещение может быть: точечным, местным или общим.
Точечное освещение используется чаще всего для решения дизайнерских задач, а именно — выделения той или иной зоны помещения при помощи света. Такое освещение выполняется чаще всего при помощи компактных, встроенных светодиодных светильников.
Местное освещение используется для полноценного освещения той или иной комнаты, например: кухонная, обеденная или зоны отдыха.
Общее применяется для освещения всей площади квартиры, дома или производственного помещения, офиса.
Нормированные показатели светодиодного освещения
Существуют специально установленные СНиПом нормы освещения, которые определяют значение освещенности для тех или иных помещений. Их можно посмотреть в представленной ниже таблице:
| Тип помещения | Необходимый уровень освещенности |
|---|---|
| Прихожая | 100 люкс |
| Лестничная площадка | 100 люкс |
| Рабочий кабинет | 300 люкс |
| Учебная аудитория | 300 люкс |
| Спортивный зал | 400 люкс |
| Пункт общественного питания | 200 люкс |
| Офисные помещения | 380-490 люкс |
| Гостиная комната | 450 люкс |
| Спальня | 200 люкс |
Эти значения напрямую соответствуют величинам потока света на 1кв.
метр.
Как рассчитать?
Опираясь на данные, приведенные в таблице можно без особого «ломания головы» рассчитать искусственное освещение. В тех. паспорте каждого светодиодного прибора содержится полная информация о величине выработки светового потока.
Для того чтобы рассчитать ИО (искусственное освещение) умножьте количество квадратных метров вашего помещения на значение освещенности, указанное в таблице и разделите результат на световой поток одной светодиодной лампочки в люменах.
Стоит отметить, что световой поток одной светодиодной лампочки при мощности в 11 Вт, составляет 700-800 люмен, что равнозначно лампе накаливания в 75Вт!
Благодаря такой формуле вы можете с легкостью определить, сколько световых LED приборов потребуется для вашего помещения.
Искусственное освещение в промышленности
Расчет искусственного освещения очень важен для производства и промышленности. Ведь правильно рассчитанное освещение таких помещений, складов и офисов благотворно влияет на здоровье, и в особенности — зрение работающих.
Оно способствует повышению эффективности трудящихся и снижает их утомляемость и травматизм.
Первостепенной задачей технических расчетов освещения является выявление требуемой мощности осветительных приборов для равномерного и полноценного освещения конкретного помещения.
Так, очень важно понимать степень необходимости правильной установки освещения. Особенно в промышленных производствах, ткацких цехах и др., ведь именно от освещения зачастую зависит не только работоспособность, но и качественный результат!
Сколько люмен мне нужно? | Как рассчитать количество люменов на квадратный фут
При выборе правильных решений освещения для вашего помещения неизбежно возникает вопрос о люменах. Хотя вы можете иметь или не иметь поверхностное представление о люменах, полезно иметь хотя бы основные принципы под своим поясом, чтобы получить наилучшие результаты. Вот несколько наиболее распространенных проблем, связанных с получением правильных люменов для вашего помещения.
Сколько люмен мне нужно?
Многие люди путают количество люменов, потому что думают, что чем больше, тем лучше. Правда в том, что самая концентрированная или самая высокая мощность люменов может быть не лучшим решением для нужд помещения. Если вы загрузите слишком много люменов, вы получите чрезмерную яркость, которая может привести к дискомфорту. Если вы выберете более низкий просвет, вы рискуете, что он будет слишком тусклым, чтобы вместить пространство. Итак, что вы делаете, чтобы решить эту проблему? Вы следуете простому предложенному расчету для определения люменов в зависимости от размера комнаты.
Калькулятор люменов Размер комнаты
Чтобы рассчитать необходимое количество люменов в комнате, нужно рассмотреть несколько аспектов пространства. Используя ширину и длину комнатного времени, легко найти предполагаемые люмены. Например, если длина комнаты 12 футов, а ширина 10 футов, 12 футов умножить на 10 футов равно 120 футам. Просто помните, что способ расчета размера комнаты, чтобы найти просвет, всегда равен длине, умноженной на ширину, равной квадратным футам.
Сколько люмен на квадратный фут?
Вычисление размера комнаты по приведенной выше формуле — это только первый шаг в определении люменов, необходимых для комнаты. При освещении комнаты вы освещаете ее на рекомендуемые люмены на квадратный фут. Таким образом, используя приведенный выше рисунок в качестве примера, вы будете освещать 120 футов на основе комнаты 12×10. Чтобы вычислить необходимые люмены на основе этой цифры, вы должны взять общий люмен лампы, которую планируете использовать, и разделить ее на общий квадратный фут. Это покажет вам цифру того, сколько люменов используется на квадратный фут. Оттуда вы можете увидеть, используете ли вы рекомендуемое количество люменов для пространства.
Рекомендуемое количество люменов на квадратный фут по комнатам
• Гостиные: 10–20 люмен • Столовые: 30–40 люмен • Спальни: 10–20 люмен • Ванные комнаты: 70–80 люмен • Коридоры: 5–10 люмен • Кухни: 30–40 люмен • Рабочее освещение: 70–80 люмен Вам также могут быть интересны эти статьи.
Факты о люменах и освещении
С помощью этих полезных фактов о люменах и освещении вы найдете важную информацию. Сделайте более осознанную покупку с этими знаниями!
Читать статью
Как рассчитать освещенность, необходимую для помещения
Содержание
- Генерация освещенности
- Метод расчета освещенности
- Грубый расчет:
- Похожие сообщения
Генерация освещенности
Некоторые люди часто задают некоторые вопросы, и некоторые эти вопросы обычно связаны с расчетами освещения. Один спросил, что рекламный щит нужно заменить на светодиодные фонари шириной 1,5 метра и длиной 3 метра, сколько световых трубок разумно? Другой спросил, сколько светодиодных трубок нужно установить в новом доме площадью 1320 кв.
м? Другой сказал, что он используется для коммерческого освещения. В здании XX в Нью-Йорке высота около 2200 футов. Сколько светодиодных люминесцентных ламп необходимо для обеспечения соответствия федеральным стандартам?
Рекламные щиты используются для разных целей, стандарта нет, лучше бы бОльшая яркость. Если он находится близко к шоссе, его должны видеть люди, едущие по шоссе, и он должен быть чрезвычайно четким, прежде чем другие обратят внимание. Яркости достаточно, чтобы клиенты могли четко видеть, помните вас! Что касается двух других вопросов, то федерация четко оговорила, чего нужно добиться, и есть формулы для расчета!
Метод расчета освещенности
Существует два типа расчета освещенности: грубый расчет и точный расчет.
Например, предположим, что общая освещенность должна быть 100 лк (лк), как в доме, и даже 90 лк (лк) не окажут большого влияния на жизнь.
Однако, если это дорожное освещение, ситуация иная. Предполагая, что освещенность дорожного покрытия должна быть 20 лк (лк), если она составляет 18 лк (лк), это может привести к частым дорожно-транспортным происшествиям.
То же самое верно и для магазинов, например, общая оптимальная освещенность магазина составляет 500 люкс (лк). При использовании освещенности 600 люкс (лк) количество осветительных приборов и электроэнергии увеличится, что будет иметь экономический эффект.
Каким бы ни был расчет освещенности, он важен. Хотя это только приблизительная оценка, погрешность составит 20-30%. Поэтому рекомендуется, как правило, использовать профессиональное программное обеспечение для проектирования освещения для выполнения точных расчетов моделирования, чтобы контролировать ошибку в минимальном диапазоне.
Грубый расчет:
Приблизительно оцените светильник: освещенность (люкс люкс) = световой поток (люмен лм) / площадь (кв. фут), то есть средняя освещенность 1 люкс (люкс) равна яркости 1 люмен (лм ) освещая площадь 1 кв. фут.
При использовании этого метода для расчета средней освещенности поверхности пола помещения, в случае общего светильника, для расчета может использоваться следующая формула.
Средняя освещенность (Eav) = световой поток одного светильника Φ × количество светильников (N) × коэффициент использования пространства (CU) × коэффициент обслуживания (K) ÷ площадь пола (длина × ширина).
Описание формулы:
1) Световой поток одиночной лампы Φ относится к общему значению светового потока открытого источника света, содержащегося в лампе.
2) Коэффициент использования пространства (CU) показывает, какая часть светового луча, излучаемого осветительным прибором, достигает пола и рабочей поверхности. Поэтому в зависимости от конструкции осветительного прибора, высоты установки, размеров помещения и коэффициента отражения меняется и светосила.
Если в помещении высотой около 3 м используется обычно используемая панель для освещения, коэффициент использования CU может составлять от 0,6 до 0,75. При высоте алюминиевого кожуха подвесного светильника 6-10 м коэффициент его использования CU колеблется от 0,7 до 0,45. Светильники Downlight используются на площади около 3 метров, а коэффициент использования CU может составлять 0,4-0,55.
Приведенные выше данные являются эмпирическими значениями и могут использоваться только для приблизительной оценки. Если вы хотите точно рассчитать конкретное значение, вам необходимо предоставить соответствующие параметры в письменном виде профессиональной компании по проектированию освещения. Это только для справки.
3) Коэффициент обслуживания К
Это означает, что по мере старения осветительного прибора светоотдача лампы уменьшается, а время использования источника света увеличивается, а источник света приходит в негодность. Или из-за скопления пыли в помещении снижается эффективность отражения пространства, а освещенность уменьшается и умножается на коэффициент. Как правило, чистые места, такие как гостиные, спальни, офисы, классы, читальные залы, больницы, элитные фирменные магазины, художественные галереи, музеи и т.
Для того, чтобы всем было понятно приведенную выше формулу расчета, вот реальный инженерный кейс нашей компании:
Кейс: Механический цех в Буффало имеет длину 194 фута, ширину 60 футов и высоту 27 футов. Он прямоугольный. Рабочая поверхность персонала составляет 2,7 фута.
Потолок замешан на цементно-грунтовой структуре, стены окрашены в белый цвет. После всестороннего рассмотрения всех аспектов рекомендуется использовать в качестве освещения наш ARE-100-170 (100 Вт, 170 лм/Вт) с металлогалогенным источником света мощностью 250 Вт. После обращения к «Руководству по стандартам архитектурного освещения» освещенность 400 люкс может соответствовать требованиям к освещению мастерской.