Розрахунок електричного освітлення полягає у визначенні потужності і числа ламп, необхідних для забезпечення встановленого нормами рівня освітленості Е на робочих місцях усередині приміщень або на відкритих просторах. Розрахунку передує вибір джерел світла, освітленості, коефіцієнтів запасу, системи освітлення, типів світильників, їх розташування і висоти підвісу. Для вибору цих параметрів і подальшого розрахунку потрібні такі вихідні дані:
- плани і розрізи приміщень і відкритих просторів з розміщенням в них технологічного обладнання;
- характеристика виробничого обладнання та приміщень або відкритих просторів (відбивні властивості стін і стель, розміри будівель, контраст між деталями і фоном);
- дані про джерело живлення.
Вибори розташування і висоти підвісу світильників. Раціональне розміщення світильників загального освітлення залежить від висоти їх підвісу і відстані між ними: зниження висоти підвісу збільшує середню освітленість приміщення, але може збільшити нерівномірність освітлення і сліпуча дія джерел світла. Розміщення світильників проводиться з урахуванням величин, наведених на рис. 5. Відстань світлового центру світильника від стелі hc приймається в межах 0,3-0,15 м, нижча межа - для низьких приміщень. Для світильників розсіяного і прямого світла при виборі цієї величини враховується рівномірність освітлення стелі; при малих значеннях hc стелю висвітлюється нерівномірно, в цьому випадку приймають відношення
Розрахункової висотою h називається висота світильника над робочою поверхнею, визначена за формулою
де Н - висота приміщення, м;
hp - висота робочої поверхні над рівнем підлоги, м;
hc - відстань від стелі до світлового центру світильника, м.
Мал. 5. Розташування світильників по висоті: Н - висота приміщення; Н0 відстань від робочої поверхні до стелі; hc-відстань від стелі до світлового центру
світильника; hp - висота робочої поверхні над рівнем підлоги;
hn - висота підвісу світильника; h-розрахункова висота
Найбільш вигідне відношення відстані між світильниками L до розрахункової висоті h визначається з умови мінімальної витрати електроенергії і мінімальних капітальних витрат. Відстань від стін до крайніх світильників l приймають рівним: при наявності у стін проходів l = 0,25-0,5 L; при наявності у стін робочих місць l = 0,25-0,3 L.
Розрахунок освітлення методом коефіцієнта використання світлового потоку. Загальне освітлення закритих приміщень при симетричному розташуванні світильників, як правило, розраховується методом коефіцієнта використання світлового потоку. Цей метод дає можливість визначити світловий потік ламп, які необхідно встановити в світильниках того чи іншого типу, щоб отримати на горизонтальній робочої поверхні необхідну нормовану освітленість. Метод враховує відбиття світла від стін і стелі. Цей метод непридатний для розрахунку локалізованого, місцевого та зовнішнього освітлення, в інших подібних випадках.
Розрахунковий світловий потік лампи F л визначається зі співвідношення
де Ен - нормоване значення освітленості, лк;
п - кількість встановлених світильників;
S - площа освітлюваного приміщення, м 2;
К - коефіцієнт запасу;
Z - поправочний коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу освітленості;
Uoу - коефіцієнт використання світлового потоку освітлювальної установки.
Значення розрахункових величин К, Z, Ен. Uoу. що входять в розрахункову формулу, а також потужність ламп визначаються з таблиць, що наводяться в спеціальній довідковій літературі.
Коефіцієнт запасу К враховує старіння ламп і забруднення світильників у процесі експлуатації, що призводить згодом до зменшення світлового потоку ламп, а отже, і зниження освітленості. Згідно ПУЕ, К приймається рівним 1,3 для приміщень з незначним виділенням пилу і до 1,7 - для приміщень із значними виробничими виділеннями пилу, диму, кіптяви.
залежить від розташування світильників і светораспределения відповідного типу світильника. При збільшенні відношення L. h понад найвигідніших значень Z різко зростає.
Під коефіцієнтом використання світлового потоку освітлювальної установки розуміється
де - потік, що потрапляє на робочу поверхню.
У довідниках коефіцієнт для різних світильників дається в функції
коефіцієнтів відбиття стін, стель і індексу приміщення i .Індекс приміщення обчислюється за формулою:
де h - розрахункова висота, м;
S - площа приміщення, м 2;
А і В - сторони приміщення, м.
Визначивши величини К, Z,, обчислюють F л. За обчисленому світлового потоку знаходять потужність однієї лампи, користуючись таблицею характеристик ламп розжарювання.
При розрахунку люмінесцентного освітлення зазвичай задаються потоком однієї лампи і знаходять по його значенню необхідну кількість ламп. При цьому розрахункова залежність набуває вигляду
де п - число люмінесцентних ламп;
- потік однієї лампи.
Визначивши п, легко підібрати число світильників, виходячи з архітектурних, монтажних та інших міркувань. Значення коефіцієнта Z для установок люмінесцентного освітлення орієнтовно приймають 1,1-1,2. Коефіцієнт К приймається в залежності від виділення пилу рівним 1,5-2. Значення коефіцієнта використання для різних типів світильників, що застосовуються при люмінесцентному освітленні, наводяться в довідниках.
Точковий метод розрахунку освітлення. Точковий метод застосовується в тих випадках, коли потрібно визначити значення освітленості в заданій точці горизонтальної, вертикальної або похилій площині. При цьому методі вважається, що відбите світло не впливає суттєво на величину освітленості.
Освітленість горизонтальної площини в даній точці при даному розміщенні, висоті підвісу і потужності лампи визначається з рівняння
де - сила світла в напрямку даної точки;
h - розрахункова висота;
# 945; - кут падіння світла (тобто кут між променем і нормаллю до освітлюваної поверхні).
Точковий метод рекомендується в якості перевірочного, а також для розрахунку рівномірності розподілу освітленості відповідальних приміщень.
Грунтуючись на пропорційності між освітленістю і світловим потоком, визначають, що для створення в даній точці освітленості Е при коефіцієнті запасу К в кожному світильнику повинна бути встановлена лампа з потоком
де - коефіцієнт, що враховує вплив віддалених світильників і відбитого світла;
- сумарна освітленість в заданій найбільш віддаленій точці робочої поверхні від найближчих світильників з умовною лампою.
Вибір стандартної лампи проводиться так само, як при розрахунку за методом коефіцієнта використання освітлювальної установки.
Останній вираз може бути вирішено і щодо Е, якщо відомий світловий потік F.
Розрахунок загального освітлення методом питомих потужностей. Оскільки для певних приміщень або робочих об'єктів значення питомої потужності досить стійкі, ними можна користуватися для приблизної оцінки правильності закінченого світлотехнічного розрахунку або для визначення з приблизною точністю необхідної потужності освітлення для вирішення питань електропостачання.
На підставі обліку факторів, що впливають на величину питомої потужності, для приміщень різного призначення або відкритих майданчиків складені довідкові таблиці питомої потужності, прийняті в практиці для визначення потужності ламп при загальному освітленні. При користуванні цими таблицями відповідно до вихідних даних (тип світильника, Е, h, S) знаходиться значення питомої потужності, множенням якого на площу приміщення визначається загальна потужність ламп Робщ; потужність окремої лампи визначається діленням на п.
При прожекторному освітленні вертикальна освітленість на поверхнях, звернених до прожекторам, зазвичай буває вище горизонтальної. Тому обмежуються розрахунком горизонтальної освітленості. Розрахунок прожекторного освітлення відкритих просторів може бути проведений методом питомої потужності.
Кількість прожекторів, необхідне для освітлення цієї ділянки, може бути визначено за формулою
де Ен - нормоване значення освітлення;
S - освітлювана площа;
т - коефіцієнт розсіювання, що залежить від конфігурації ділянки: для вузьких ділянок він дорівнює 1,5, для широких - 1,15;
К - коефіцієнт запасу, який дорівнює 1,5;
Z - коефіцієнт нерівномірності освітлення, рівний 1,3-1,5;
- к.к.д. прожектора, рівний 0,52-0,6.
Для обмеження сліпучої дії відношення осьової сили світла прожектора до квадрату висоти його установки над рівнем землі має бути не більше 300, звідки