Расчет естественного и искусственного освещения.

Расчет естественного и искусственного освещения.
Работа посвящена изучению методов расчета естественного и искусственного освещения.
Естественное освещение рассчитывается и нормируется по коэффициенту естественной освещенности. В работе рассмотрены три метода его расчета.
Искусственное освещение рассчитывается и нормируется по величине освещенности, выбор метода расчета зависит от того, общее освещение или местное, а в случае местного – от типа ламп (накаливания или газоразрядные).
В работе приведена сравнительная характеристика рассмотренных методов расчета и пример расчета местного освещения.
Работа содержит 22 страницы, 6 иллюстраций, 6 ссылок на литературные источники.
...

ВВЕДЕНИЕ
1. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ
2. РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
3. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ОСВЕЩЕНИЯ
4. ПРИМЕР РАСЧЕТА МЕСТНОГО ОСВЕЩЕНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Освещение играет огромную роль в процессе всей жизнедеятельности человека и, следовательно, исследованиям в данной области необходимо уделять особое внимание.
Существует три вида освещения: естественное, искусственное и совмещенное.
Источником естественного освещения служит солнечный свет и это главное его преимущество перед другими, однако, данный вид освещения весьма зависим от ряда факторов таких, как погодные и климатические условия, время суток и время года и т. п. Естественное освещение помещений осуществляется через специальные световые проемы (окна, фонари и др.), которые могут быть расположены в стенах или в перекрытиях, соответственно, принято выделять следующие виды естественного освещения: боковое, верхнее и комбинированное. При этом боковое освещение является самым распростран енным.
Источником искусственного освещения служат лампы (накаливания, газоразрядные и т. д.). Искусственное освещение практически не зависит от погодных и климатических условий, и это является его преимуществом. Однако, спектральный состав излучаемого лампами света в той или иной степени (в зависимости от типа лампы) отличается от солнечного - наиболее благоприятного для человека. Однако данный недостаток в определенных случаях превращается в достоинство, т. к. именно с помощью ламп мы можем получить свет заданного спектрального состава. Искусственное освещение бывает общим, локальным (местным) и комбинированным. Кроме того, существует классификация данного вида освещения по более конкретным признакам: рабочее, охранное, аварийное, эвакуационное и т. д.
Требования к минимальному уровню освещенности определяются видом выполняемой работы и величиной объекта различения и изложены в соответствующей нормативно-технической документации.
Нормируемым параметром естественного освещения является так называемый коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой отношение освещенности внутри помещения к освещенности снаружи его. Нормируемым параметром искусственного освещения является освещенность.
Естественное освещение сильно зависит от плотности застройки на данной территории и формируется из двух составляющих: 1) естественный свет от неба и 2) естественный свет, отраженный от противостоящих зданий. При этом отмечается, что в условиях уплотненной застройки формирование естественного освещения может происходить только за счет отраженного от противостоящего здания света [1].
При проектировании естественного освещения зданий, особенно промышленных, значительный эффект дает использование пространственных характеристик светового поля таких как коэффициент естественной сферической освещенности, коэффициент естественной полусферической освещенности и коэффициент естественной цилиндрической освещенности [2].
Для осуществления искусственного освещения довольно продолжительное время использовались только лампы накаливания, имеющие низкую экономичность и небольшой срок службы. На смену им постепенно пришли высокоэффективные газоразрядные лампы. Однако поначалу их повсеместное применение было затруднено из-за сильных пульсаций светового излучения. Так коэффициент пульсации для таких ламп составляет 45-75 % [3] при допустимом уровне 20 % [4], а в случае если рабочее место оборудовано ПЭВМ – не более 5 % [5]. Данная проблема весьма успешно решается путем применения двухламповых светильников со смежными лампами, включенными в различные фазы электрической сети, и питания ламп током повышенной частоты [3].
Дополнительное использование местного искусственного освещения при определенных условиях способно привести к экономии мощности, величина которой будет зависеть от плотности рабочих мест и доли общего освещения в структуре комбинированного [6].
Целью данной работы является изучение методов расчета естественного и искусственного освещения и проведение их сравнительной характеристики.

Определение освещаемой площади Sп, суммарной площади световых проемов S0 и их отношения;3. По величинам dп/h0 и Sп/S0 по графику определяют точку с соответствующим значением КЕО.При расчете освещенности в общественных зданиях за УРП принимают обычно поверхность стола с высотой hУРП равной 0,8 м.Рисунок 1 - Определение КЕО при боковом освещении без учета противостоящих зданийРассчитать КЕО можно по следующей формуле:где S0 – площадь световых проемов при боковом освещении, м2; τ0 – общий коэффициент светопропускания; r – коэффициент, учитывающий КЕО при боковом освещении, благодаря свету, отраженному от поверхности помещения; Sп – площадь пола в помещении, м2; Кз – коэффициент запаса; η0 – световая характеристика окон; Кзд – коэффициент, учитывающийзатемнение окон противостоя-щими зданиями; при отсутствии последних принимается равным 1.Последние три коэффициента определяются по справочным данным.Общий коэффициент светопропускания:τ0=τ1∙τ2∙τ3∙τ4∙τ5где τ1 – коэффициент светопропускания материала; τ2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светового проема; τ3 - коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, при боковом освещении он равен 1; τ4 - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, при их отсутствии последний равен 1; τ5 - коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, при отсутствии верхнего освещения он равен 1.Коэффициент r зависит от средневзвешенного коэффициента отражения потолка, стен и пола ρср:где ρпот, ρс, ρп – коэффициенты отражения потолка, стен и пола; Sпот, Sс, Sп – площади потолка, стен и пола, м2.Наиболее точным при расчете естественной освещенности считается метод Данилюка. КЕО при боковом освещении в данном случае определяют по формуле:где εσ – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба; q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облач-ного неба, определяемый под углом θ; εзд – геометрический КЕО, учитывающий свет, отраженный от противостоящих зданий; bф – коэффициент, учитывающий относительную яркость противо-стоящего здания.где n1 – количество лучей по графику I (рисунок 2), проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения; n2 – количество лучей по графику II (рисунок 3), проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на плане помещения (рисунок 4).Расчет проводят так:1. На поперечный разрез помещения накладывают график I так, чтобы точка 0 совместилась с расчетной точкой А, а нижняя линия – с линией рабочей поверхности;2. Подсчитывают количество лучей n1, проходящих через разрез светового проема в точку А;3. Отмечают номер полуокружности, проходящей через точку С –середину светового проема;Рисунок 2 – График I для определения КЕО по методу ДанилюкаРисунок 3 – График II для определения КЕО по методу ДанилюкаРисунок 4 - Иллюстрация расчета КЕО методом Данилюка4. На план продольного разреза помещения накладывают график II так, чтобы его вертикаль и горизонталь, номер которой соответствует номеру полуокружности, определенной в п. 3, проходили через точку С;5. Подсчитывают количество лучей n2, проходящих от неба через световой проем на плане помещения в расчетную точку;6. Рассчитывают геометрический КЕО;7. Определяют величину угла θ, под которым видна середина участка неба из расчетной точки на поперечном разрезе помещения;8. По значению угла θ и по заданным параметрам помещения и застройки территории находят значение коэффициента q и вычисляют КЕО в расчетной точке.2. Расчет искусственного освещения.Для расчета общего искусственного освещения помещения применяется метод коэффициента использования светового потока, сущность которого сводится к определению числа светильников, необходимого для установки в данном помещении N:где Emin –уровень минимальной освещенности по СНиП 23-05-95, лк; S – освещаемая площадь, м2; Z – коэффициент неравномерности освещенности; Fл – световой поток лампы, лм; η – коэффициент использования светового потока лампы на расчетной плоскости.Коэффициент Z учитывает неравномерность освещенности, его величина зависит от отношений расстояний между светильниками, их типов. Коэффициент запаса учитывает эксплуатационные снижения уровней освещенности по сравнению с проектной вследствие загрязнения поверхности ламп и светильников и уменьшения светового потока в процессе эксплуатации. Сам световой поток зависит от типа лампы и ее мощности. Коэффициент использования светового потока определяется по специальным светотехническим таблицам в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения потолка, стен и пола, а также от величины индекса помещения i:где dп – длина помещения, м; bп – ширина помещения, м; hс – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.Для расчета локального освещения используется так называемый точечный метод, содержание которого зависит от типа ламп.Расчет освещенности лампы накаливания Ен в выбранной точке на горизонтальной поверхности осуществляется по формуле:где Iα – величина силы света в направлении к расчетной точке А, Кд (рисунок 5);α – угол между направлением силы света и вертикальной осью светильника, град.;Н – расстояние до освещаемой точки А по вертикали светильника, м.где L – расстояние по горизонтали от вертикали светильника до расчетной точки А, м.где QUOTE – величина силы света светильника с лампой, дающей световой поток под углом α.Рисунок 5 – Иллюстрация к расчету освещенности лампы накаливанияРасчет освещенности люминесцентной лампы Ел в расчетной точке на горизонтальной поверхности осуществляется по формуле:где Iγ – величина силы света в направлении к расчетной точке А, Кд (рисунок 6);γ – угол между направлением силы света и вертикальной осью лампы, град.;Н – расстояние до освещаемой точки А по вертикали лампы, м;α – угол, под которым видна светящаяся линия, град.где С – гипотенуза прямоугольного треугольника, м, QUOTE ; l – расстояние от вертикальной плоскости лампы до точки А, равное 0,25 м.α = α1 + α2где a – расстояние до точки А по горизонтальной оси лампы, м; Lл – длина люминесцентной лампы, м.Сила света рассчитывается по формуле:где Fл – световой поток люминесцентной лампы, лм.Рисунок 6 - Иллюстрация к расчету освещенности люминесцентной лампы3.