Проектирование осветительной установки в помещении

Проектирование осветительной установки в помещении

Федеральное государственное бюджетное образовательное учереждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. Горячкина

Факультет заочного образования

Кафедра электротехнологии в сельскохозяйственном производстве

Контрольная работа

По дисциплине: «Светотехника»

Выполнил: студент группы 68Эл1 Агафонов Д.А.

Проверил: к.т.н., профессор Косицын О.А.

Москва 2014

Задание для выполнение расчётной работы

В помещении 36х15м с наличием рабочих мест около стен выполнена установка для общего равномерного освещения на базе светильников с косинусным светораспределением. Потолок помещения побеленный чистый, стены светлые с незанавешенными окнами. Светильники подвешены на высоте 3м над рабочей поверхностью - письменными столами с отделкой «под орех»

Обосновать выбор метода расчета, корректирующих коэффициентов и рассчитать:

1.      размещение светильников на плане помещения:

2.      освещенность на рабочей поверхности в начальный период эксплуатации осветительной установки;

3.      удельную мощность осветительной установки.

Изобразить на плане расстояния между светильниками по длине и ширине помещения, удаление от стен крайнего ряда светильников.

Определить значение нормированной освещенности, по которой была спроектирована осветительная установка, для двух значений уровня запыленности помещения по выбору.

Сравнить расчетное значение удельной мощности осветительной установки с табличным по справочнику.

Данные для выполнения работы согласно варианту № 55:

Тип лампы: ДРИ-125; КПД светильника: η_св = 80%.

Решение

Дано:

А = 36 м - длина помещения

В = 15 м - ширина помещения

Н = 3 м - высота подвеса светильников над рабочей поверхностью

ДРИ-125 - тип применяемой лампы

η_св = 80% - КПД светильника

Лампы ДРИ (Дуговая Ртутная с Излучающими добавками) конструктивно схожа с ДРЛ, однако в её горелку дополнительно вводятся строго дозированные порции специальных добавок - галогенидов некоторых металлов (натрия, таллия, индия и др.), за счёт чего значительно увеличивается световая отдача (порядка 70 - 95 лм/Вт и выше) при достаточно хорошей цветности излучения. Лампы имеют колбы эллипсоидной и цилиндрической формы, внутри которой размещается кварцевая или керамическая горелка. Срок службы - до 6 - 10 тыс. ч.

В современных лампах ДРИ используются в основном керамические горелки, обладающие большей стойкостью к реакциям с их функциональным веществом, благодаря чему со временем горелки затемняются гораздо меньше кварцевых. Однако последние тоже не снимают с производства из-за их относительной дешевизны.

Ещё одно отличие современных ДРИ - шаровидная форма горелки, позволяющая снизить спад светоотдачи, стабилизировать ряд параметров и увеличить яркость «точечного» источника. Различают два основных исполнения данных ламп: с цоколями Е27, Е40 и софитное - с цоколями типа Rx7S и подобными им.

Технические данные лампы ДРИ-125 [2, с. 84, Таблица 4 16]:

Обоснование выбора метода расчёта и корректирующих коэффициентов

Из задания на выполнение расчётной работы следует, что необходимо произвести расчёт осветительной установки для общего равномерного освещения [1, с. 13]

Точечный метод целесообразно применять для расчета установок с повышенной неравномерностью освещения: локализованного освещения светильниками прямого света; наружного; местного; аварийного.

Метод коэффициента использования пригоден для расчета общего равномерного освещения вспомогательных, бытовых и административных помещений, для расчета общего равномерного освещения производственных помещений светильниками, не относящимися к классу прямого света (Н, Р, В, О.

Общее равномерное освещение производственных помещений, выполненное светильниками прямого света или преимущественно прямого света (П, Н), может быть рассчитано с успехом любым из двух методов [1, с. 12], поэтому выбираем метод коэффициента использования.

Коэффициент запаса.

При определении мощности осветительной установки вводят коэффициент запаса Кз повышающий расчетное значение освещенности по сравнению с нормируемым. В помещениях равной запыленности для установок с разрядными лампами коэффициент запаса принимается большего значения, чем для установок с лампами накаливания. Это обусловлено значительным спадом светового потока разрядных ламп в процессе эксплуатации - 30...40 % к концу номинального срока службы (против 20 % у ламп накаливания) [1, с. 13].

При расчёте освещённости рабочей поверхности в начальный период эксплуатации следует принять Кз = 1, так как лампа только начала эксплуатироваться и не имеет снижения светового потока. Значение коэффициента запаса увеличивается в процессе эксплуатации ОУ, так как снижается световой поток лампы (для ДРИ на 25...35% [2, с. 83]) и учитывается степень запылённости помещения (от 10...100%).

Для расчёта значения нормированной освещенности, по которой была спроектирована осветительная установка, Кз примем равным 1,3, учитывая снижение светового потока лампы на 30%. Также следует учесть уровень запылённости на 10 и 70%, следовательно Кз примет значение:

1,3 + 0,1 = 1,4 - для уровня запылённость 10%;

,3 + 0,7 = 2 - для уровня запылённости 70%.

Коэффициент минимальной освещённости

В методе коэффициента использования неравномерность освещения учитывается коэффициентом минимальной освещенности - Z.

В методе коэффициента использования неравномерность освещения учитывается коэффициентом минимальной освещенности Z, только при расчете общего равномерного освещения на минимальную освещенность.

При расположении светильников на расстоянии, близком к выгодному, в установках с точечными источниками излучения, коими являются светильники для ламп ЛН, ДРЛ, ДРИ, принимают Z = 1,15 [1, с. 13].

Коэффициенты отражения поверхностей помещения

[2, с. 140, Таблица 6 3]

Из условия задания следует, что потолок помещения побеленный и чистый, стены светлые с незанавешенными окнами, следовательно выбираем: коэффициент отражения потолка - ρ_п = 0,7; коэффициент отражения стен - ρ_с = 0,5. Коэффициент отражения рабочей поверхности ρ_р, в большинстве случаев принимают равным 0,1 [2, с. 140].

Коэффициент использования помещения

Коэффициент использования помещения η_и определяется по значениям индекса помещения I_n и коэффициентов отражения повехностей.

Определим индекс помещения по формуле:

_n = S / h · (A+B)

I_n =  =  = 3,52941

Значение индекса помещения следует округлить до десятых - I_n = 3,5

Далее по таблице №1методического пособия, определяем значение коэффициента использования в соответствии со значением индекса помещения, коэффициентов отражения поверхностей и типа КСС светильника. η_{и =} 86 %

Однако, применяя таблицы, необходимо помнить, что значения ηи табличного приведены для светильников с кпд ηсв = 100 %, а по заданию ηсв = 80 %, поэтому необходимо произвести пересчёт η_и:

η_и = 0,86 * 0,8 = 0,688

Расчёт размещения светильников на плане помещения

осветительная установка расчет

Светильники с точечными источниками излучения (лампами накаливания общего назначения, разрядными лампами типа ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и т.п.) могут располагаться по вершинам прямоугольников, квадратов. Чаще всего светильники располагают по вершинам прямоугольников. От правильного выбора расстояния между светильниками (L) существенно зависит равномерность освещения. Данное расстояние выбирают в зависимости от типа кривой силы света (КСС). Каждому типу КСС соответствует определенное значение светотехнически выгодного относительного расстояния l'с (расстояние, приведенное к высоте подвеса светильников) [1,с. 11]:

'с = L / h,

откуда:= l'с · h

Из задания на выполнение расчётной работы следует, что осветительная установка выполнена на базе светильников с косинусным (Д) светораспределением. Для КСС типа Д светотехнически выгодное относительное расстояние (l'с) равно 1,4 м [1,с. 11, Таблица 3], следовательно:

L = 1,4 * 3 = 4,2 м

Определим общее количество светильников исходя из формул:

N_свр =  - количество светильников в ряду;_р =  - количество рядов светильников;= Na * Nв - общее количество светильников в помещении._свр =  = 8,57, принимаем Na = 9 шт.;_р =  = 3,6, принимаем Nв = 4 ряда;= 9 * 4 = 36 шт.

Необходимо определить расстояние крайних рядов светильников от стен (lк). Так как по заданию рабочие места располагаются возле стен, рекомендуется принимать lк не более 0,3 L [1, с. 11].

lк = 0,3 * 4,2 = 1,26 м

Для обеспечения расстояния между светильниками равного 4,2 м и их равномерного распределения по всей площади, следует округлить значение lк до 1,2 м, что будет удовлетворять требование - lк не более 0,3 L.

Расположение светильников на плане помещения

Расчёт освещённости рабочей поверхности в начальный период эксплуатации осветительной установки

Метод коэффициента использования потока излучения источников основан на расчете средней освещенности Е_ср с учетом прямых и отраженных потоков, падающих на освещаемую поверхность площадью S:

Еср = n · Фл · ηи / S → Фл = Еср · S / n · ηи

Ф_л - световой поток лампы;

п - количество светильников;

η_и - коэффициент использования с учётом КПД светильника η_св = 80%;- площадь помещения.

Так как производится расчёт минимальной освещённости E_min, то, для учёта погрешности при светотехническом расчёте, необходимо ввести корректирующие коэффициенты Z и К_з (в начальный период эксплуатации К_з = 1), учитывая, что Z = Еср / Ен. В данном случае необходимо принять во внимание, что Ен ≤ Emin [1, с. 10] так как значение Еср нам не известно. Формула определения Z примет вид:

Z = Еср / E_min

откуда:

Еср = Emin * Z

После подстановки корректирующих коэффициентов и преобразования всех значений, выражение примет вид:

Фл = Emin * Z * S * К_з / n · ηи

откуда:=  

Emin =  = 331,038 лк.

С учётом снижения светового потока лампы на 30% и уровня запылённости помещения в 10%, минимальная освещённость составит:

Emin =  = 236, 46 лк.

Для определения значения нормированной освещённости по которой была спроектирована осветительная установка, воспользуемся шкалой нормированной освещённости в люксах [1, с. 6]. Так как должно быть выполнено требование Ен ≤ Emin, то необходимо выбрать ближайшее наименьшее значение нормированной освещённости из шкалы.

Для Emin = 236, 46 лк. ближайшим наименьшим значением нормированной освещённости является 200 лк.

< 236, 46 - условие выполнено, следовательно установка была спроектирована для нормированной освещённости равной 200 лк.

Расчёт удельной мощности осветительной установки

Расчёт удельной мощности осуществляется по формуле:

Р_уд = Р_л * п / S

[2, с. 144]

Р_уд = 125 * 36 / 540 = 8,3 Вт/м²

Сравним значение удельной мощности с табличной из справочника [2, с. 148, Таблица 6 14]. По таблице Р_уд = 2,6 Вт/м², однако данное значение актуально при освещённости равной 100 люксам, коэффициенте запаса равным 1,5 и при КПД светильника 100%, поэтому необходимо произвести пропорциональный пересчёт по формуле:

Р'уд =  

[2, с. 151]

Для освещённости рабочей поверхности в начале эксплуатационного периода, удельная мощность составит:

Р'уд =  = 8,197 Вт/м²

Определим погрешность по формуле:

∆ =

∆ =  * 100% = 1,24 %

Для расчёта методом коэффициента испоьзования допустимая погрешность вычисления составляет ± 20%, следовательно погрешность 1,24% входит в требуемый интервал.

Определение значения нормированной освещенности, по которой была спроектирована осветительная установка, для двух значений уровня запыленности помещения.

Для расчёта были выбраны 2 уровня запылённости - 10 и 70%, следовательно - К_з = 1,4 и 2 соответственно.

Для определения нормированной освещённости (Ен) по шкале, необходимо рассчитать минимальную освещённость (Emin).

Для уровня запылённости 10 %:

Emin =  = 236,46 лк.

Так как должно быть выполнено требование Ен ≤ Emin, то необходимо выбрать ближайшее наименьшее значение нормированной освещённости из шкалы.

Для Emin = 236,46 лк. ближайшим наименьшим значением нормированной освещённости является 200 лк.

< 236,46 - условие выполнено, следовательно установка была спроектирована для нормированной освещённости равной 200 лк.

Для уровня запылённости 70 %:

Emin =  = 165,52 лк.

Так как должно быть выполнено требование Ен ≤ Emin, то необходимо выбрать ближайшее наименьшее значение нормированной освещённости из шкалы.

Для Emin = 165,52 лк. ближайшим наименьшим значением нормированной освещённости является 150 лк.

< 165,52 - условие выполнено, следовательно установка была спроектирована для нормированной освещённости равной 150 лк.

Список используемой литературы

1.      Светотехника. Задание для контрольных работ и методические рекомендации по их выполнению.(Косицын О.А.)

.        Кнорринг Г.М. и др.: Справочная книга для проектирования электрического освещения - 2-е изд., пераб. и доп. - СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургскогое отделение, 1992 - 448 с.