Как рассчитать световой коэффициент

Световой коэффициент и его нормы

Световым коэффициентом называют отношение световой поверхности окон (площади застекления) к площади пола помещения.
В жилых и общественных зданиях величина светового коэффициента колеблется в зависимости от назначения помещения от 1/5 до 1/15.
Световой коэффициент имеет значение в строительном проектировании, но не может в достаточной степени характеризовать освещенность помещений естественным светом.
Освещенность помещений естественным светом достаточно полно характеризуется коэффициентом естественной освещенности (КЕО): отношением освещенности точки, находящейся в помещении, к одновременной освещенности горизонтальной плоскости, расположенной вне помещения и освещаемой рассеянным (диффузным) светом всего небосвода. В помещениях с боковым односторонним освещением нормируется минимальное значение КЕО (емин), а в помещениях с верхним или комбинированным освещением — среднее значение КЕО (еср). Величину КЕО выражают в процентах. Освещенность определяется люксметром, состоящим из фотоэлемента и миллиамперметра (гальванометра), шкала которого градуирована в люксах. В жилых помещениях емин должен быть не менее 0,5%, яслях и детских садах (детские и групповые комнаты)— 1,5%, больничных палатах и кабинетах врачей — 1,0%.

5) Угол падения, угол отверстия их значение в оценке естественного освещения, нормы и способ определения.

Для оценки естественного освещения большое значение имеет определение угла падения и угла отверстия.

Таким образом, угол падения – это угол, образуемый двумя линиями, одна из которых идет от верхнего края окна к рабочему месту, а другая – горизонтальная – от рабочего места к нижнему краю окна.

По углу падения можно определить, на какое расстояние допустимо удалить рабочий стол от окна или оценить расположение рабочего стола по отношению к окну.

Измерение выполняется при помощи натуральных значений тангенсов. Для нахождения тангенса угла падения определяют соотношение расстояния от верхнего до нижнего края окна (расстояние АВ) к расстоянию от нижнего края окна до рабочего места (BD) и по таблице 1 находят величину угла падения в градусах, соответствующих найденному тангенсу.

Угол отверстия характеризует величину участка небосвода, свет которого падает на рабочее место и непосредственно освещает рабочую поверхность. Угол отверстия не должен быть менее 5 0 это угол между двумя линиями, идущими от рабочего места: одно – к верхнему краю окна, другая – к верхней точке затеняющего здания или предмета.

Для определения угла отверстия из угла падения вычитают угол затенения. Для определения угла затенения находят отношение расстояния от проекции верхней части затеняющего предмета на окно до нижнего края окна (расстояние BC) к расстоянию от рабочего места до окна (BD) – это тангенс угла затенения.

Далее по таблице натуральных значений тангенсов находят величину угла затенения. Величина угла отверстия для ЛПУ – не менее 5°

Глубина заложения помещений, ее значение в оценке естественного освещения и нормы

Глубина заложения помещения – это отношение глубины помещения (расстояние от наружной до внутренней стены) к расстоянию от верхнего края окна до пола. Глубина заложения в норме 1:2.

Принцип работы люксметра

8) Коэффициент естественной освещенности (КЕО), его значение в оценке естественного освещения, нормы для жилых помещений и детских учреждений

КЕО представляет собой отношение естественной освещенности в помещении к одновременно замеренной горизонтальной освещенности на открытом месте, выраженное в процентах. Для определения КЕО необходимо измерить освещенность в помещении (на рабочем месте) и снаружи в одно и то же время и подсчитать процентное отношение. Наиболее точные величины КЕО получаются при прове­дении измерений при рассеяном естественном освещении.

Таблица 4. ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ ДЛЯ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ (СНиП-П-4-79).

9) Гигиенические требования к искусственному освещению

Требования к искусственному освещению:

2) Близость по спектру к естественному свету

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВЕТОВОГО КОЭФФИЦИЕНТА

Световой коэффициент представляет отношение световой (застекленной) повер­хности всех окон к площади пола. Для вычисления светового коэффициента измеряют застекленную поверхность окон (без рам и переплетов) и делят ее на площадь пола.

Таблица 16. ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА K₁

Таблица 17. ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА K₂

ИЗМЕРЕНИЕ УГЛА ПАДЕНИЯ И УГЛА ОТВЕРСТИЯ

Допустим, что величина «а» =2 м, величина «в» = 3,9 м,

Таблица 18. НАТУРАЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ТАНГЕНСОВ

Источник

Коэффициент использования светового потока: методы расчета

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 12Следующая ⇒

h – коэффициент использования светового потока, о.е.

В практике светотехнических расчетов значение h определяется из таблиц [10], связывающих геометрические параметры помещений (индекс помещения i) с их оптическими характеристиками – коэффициентами отражения (rп – потолка, rс – стен, rр – рабочей поверхности или пола) и КСС конкретных типов светильников.

По мере того, как число типов светильников, применяемых в практике непрерывно возрастает, обращение к таблицам, рассчитанным для конкретных светильников, затрудняется. Такое положение привело к разработке [11] унифицированных таблиц значений коэффициента использования, применительно к классификационным КСС (табл. П11).

Тогда коэффициент использования светового потока определится по выражению:

где hс – к.п.д. светильника, о.е.;

hп – к.п.д. помещения – унифицированное значение коэффициента использования, принятое по табл. П.11.

Индекс помещения определяется по формуле:

Если в формулу 2.10 в качестве n подставляется количество рядов светильников, то расчетным световым потоком является световой поток одного ряда светильников (Фр). Тогда по найденному Фр выполняется компоновка ряда, т.е. определяется число и мощность светильников, при которых Фр близко к необходимому.

Определяются габаритные размеры светильников, и суммарную длину ряда светильников сопоставляют с длиной помещения. При этом возможны следующие случаи:

а) суммарная длина светильников превышает длину помещения – необходимо или применить более мощные лампы, или увеличить число рядов, или компоновать ряды из сдвоенных, строенных и т.д. светильников;

б) суммарная длина светильников равна длине помещения – задача решается путем устройства непрерывного ряда светильников;

в) суммарная длина светильников меньше длины помещения – принимается ряд с равномерными разрывами между светильниками.

По выражению 2.10 может решаться и обратная задача – по заданному световому потоку лампы, светильника для обеспечения нормируемой освещенности в помещении рассчитываться количеством источников света, светильников.

2.4.3. Метод удельной мощности освещения

Удельная мощность освещения представляет собой отношение суммарной мощности всех источников света к площади освещаемого ими помещения – Руд [Вт/м2].

Для различных типов светильников составлены таблицы удельной мощности [10] в зависимости от нормируемой освещенности, площади помещения и высоты подвеса светильников. Причем, каждая таблица соответствует определенному сочетанию коэффициентов отражения потолка, стен и рабочей поверхности.

Для некоторых типов светильников в упрощенной форме значения удельных мощностей освещения приведены в табл. П12.

в) составляется схема (сетка) размещения светильников (см. п. 2.3.3) и подсчитывается их количество n;

г) определяется мощность светильника (источника света):

Точечный метод расчета освещения является обязательным для расчета освещенности негоризонтальных поверхностей, общего локализованного, эвакуационного, местного и наружного освещения. Он позволяет рассчитывать световой поток источника света, светильника, ряда светильников.

Существуют две интерпретации метода:

а) точечный метод с использованием пространственных изолюкс. Применяется для расчета освещения от точечных источников света (ЛН, ДРЛ, ДРИ и т.п.); люминесцентных ламп, длина которых не превышает 0,5Нр;

б) точечный метод с использованием линейных изолюкс. Применяется для расчета освещения от светящих линий.

Точечный метод с использованием пространственных изолюкс.

Пространственные изолюксы или кривые значений освещенности составлены для стандартных светильников с условной лампой 1000 лм в прямоугольной системе координат [10] в зависимости от высоты подвеса светильника Нр и расстояния d проекции светильника на горизонтальную поверхность до контрольной (характерной) точки.

Порядок расчета данным методом следующий:

а) на плане помещения с известным расположением светильников намечается одна или две контрольные точки, в которых ожидается наименьшая освещенность. Например т. А (рис. 2.5);

б) определяются расстояния от контрольной точки до ближайших светильников, т.е. расстояния d1, d2, … d6;

в) в зависимости от типа светильников по кривым пространственных изолюкс [10] для каждого значения Нр и d находятся условные освещенности в люксах, т.е. соответственно е1, е2, …, е6. Значения е в большинстве случаев определяются путем интерполирования между значениями, указанными у ближайших изолюкс.

Рис. 2.5. Фрагмент плана помещения с расположением светильни

ков и контрольной точки А

Если заданные Нр и d выходят за пределы шкал на графиках в ряде случаев возможно обе эти координаты увеличить (уменьшить) в n раз, так чтобы точка оказалась в пределах графика и определенное по графику значение е увеличить (уменьшить) в n2 раз. При отсутствии изолюкс для данного светильника можно воспользоваться графиком для излучателя, имеющего по всем направлениям силу света 100 кд (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Пространственные изолюксы условной горизонтальной

освещенности. Сила света светильника по всем направлениям 100 кд

Значение условной освещенности e100 определяется по координатам Нр и d, одновременно по радиальным лучам находится значение a и по кривой силы света светильников Ia, тогда

г) находится общая условная освещенность контрольной точки:

где Ia – сила света излучателя по направлению т. А (рис. 2.7);

a – угол между направлением к расчетной точке осью симметрии светильника;

q – угол наклона расчетной плоскости по отношению к плоскости, перпендикулярной оси симметрии светильника (горизонтальная плоскость). Знак “-” принимается при условии .

В частном случает при горизонтальном расположении поверхности q = 0:

Рис. 2.7. К расчету освещенности от точечного источника света

Освещенность наклонной плоскости, выраженная через освещенность горизонтальной плоскости:

Пример 1. Определить освещенность в контрольной точке А (рис. 2.5). Для освещения помещения применены светильники типа НСП17 с лампами накаливания мощностью 200 Вт. Расчет производился методом коэффициента использования светового потока при нормируемой освещенности 200 лк.

Решение. Определим расстояние (в метрах) d проекции каждого светильника до точки А. По кривым равной освещенности (изолюксам) для светильника типа НСП17 находим значения условных освещенностей [10] и заносим в табл. 2.4.

Значения условных освещенностей

Методы расчета освещенности: коэффициент использования светового потока, удельная мощность и точечный метод

Искусственное освещение – неотъемлемая часть архитектуры. Организация правильного освещения – трудоемкий процесс с массой нюансов, однако человек неискушенный воспринимает освещение, как должное. От правильного расчета освещенности помещения зависит здоровье людей, производительность труда, а порой даже жизни сотрудников, если речь идет о производственном помещении.

Недостаток освещения так же, как и его избыток, негативно сказывается в первую очередь на зрении человека, пребывающего в помещении. Сильное напряжение глаз приводит к скорой утомляемости и эмоциональной нестабильности.

Основная задача при планировании освещения в помещении – максимально приблизить искусственное освещения к тому, которое является максимально комфортным для человека, к естественному солнечному. Для этого существуют определенные нормы освещенности, регламентированные для каждого типа помещений в отдельности.

То, что мы привыкли воспринимать, как искусственное освещение, это продукт преобразования электрической энергии в конкретный вид электромагнитного излучения. Это преобразование происходит в осветительных электроустановках – люстрах, лампах, торшерах и так далее.

Правильное освещение напрямую влияет на работоспособность

Существует несколько видов расчета освещенности помещения.

Метод расчета освещенности по коэффициенту использования светового потока

Метод коэффициента использования светового потока применяется, чтобы рассчитать равномерность освещения поверхностей расположенных в горизонтальных плоскостях, независимо от типа используемых светильников.

Метод светового потока позволяет вычислить коэффициент каждого отдельного помещения, опираясь на основные характеристики, а также на свойства светоотражения материалов отделки. Его используют для расчета внутреннего освещения.

Освещение помещения во многом регулируется поверхностями, исполняющими ограждающую функцию. Они отражают большой процент потока света. Отражающими поверхностями выступают стены, пол и потолок, а также объекты и оборудование внутри помещения.

Чем выше коэффициент отражения ограничивающих поверхностей, тем больше внимания необходимо уделить учету этого аспекта освещения.

Отраженные потоки могут сравниться по мощности с прямыми и, если это не было взято в расчет на этапе планирования, могут существенно нарушить общий световой фон помещения.

Рассчитывая коэффициент необходимо учитывать такие факторы:

Система освещения. При выборе конкретного варианта нужно учесть функциональное предназначение помещения и правильно рассчитать точность зрительных работ, выполняемых в нем. Существует три основные системы: общее, местное и комбинированное освещение.

Источник света. Выбор источника обуславливается параметрами строительства, состоянием воздушной среды, дизайнерскими и экономическими соображениями.

Тип светильника. Существует множество вариантов светильников. Выбор конкретного зависит от светотехнических и экономических требований. Светильники отличаются показателями распределения света. Выделяют такие типы:

Также они отличаются по показателям кривой силы света. Среди вариантов:

Расчет необходимого светового потока каждой лампы отдельно и всех источников света в целом производится по формуле. Коэффициент использования светового потока формула:

Целью расчета является определение необходимого численности светильников, которые могут обеспечить минимальный уровень нормированной освещенности.

Минусом данного метода можно считать сложность расчета и не лучший показатель точности.

Метод удельной мощности

Этот вариант расчета не самый точный, поэтому его используют при ориентировочных расчетах. Его преимуществом является простота. Расчет освещения методом удельной мощности ведется по этой формуле:

Удельная мощность – это частное от деления общей мощности лампы на площадь помещения. Она также зависит от типа светильника, высоты его подвеса, свойств отражающих поверхностей и выбранной нормы освещения.

Размещение светильников в помещении

Н – высота помещения; hс – высота свеса (расстояние от перекрытия до светильника); hп – высота светильника над полом; hр – высота рабочей поверхности (расстояние от пола до рабочей поверхности); h – расчетная высота (расстояние от светильника до рабочей поверхности); Lа – расстояние между светильниками в ряду; Lв – расстояние между рядами светильников; l – расстояние от крайних светильников или их рядов до стены.

Существуют нормированные показатели удельной мощности разных ламп. Чем меньше площадь освещаемого помещения, тем больше значение удельной мощности каждой лампы.

Если выбранный тип светильника не отвечает стандартным требованиями мощности, его следует заменить на ближайшую по значению стандартную большую лампу. Для жилых и производственных помещений существуют разные нормы – от 3,5 до 12 Вт/м2 и от 3 до 10 Вт/м2 соответственно.

В интернете или литературе можно найти таблицы расчетов методом удельной мощности.

Точечный метод расчета освещения

Т очечный метод расчета искусственного освещения позволяет установить уровень освещенности каждой точки в помещении, независимо от расположения в горизонтальной, вертикальной и наклонной плоскостях.

Этот метод невероятно трудоемкий, однако результат стоит затраченных усилий. Он позволяет получить наиболее точные данные и зависит лишь от того, насколько добросовестно инженер выполнит все расчеты.

Расчет освещения точечным методом также используется для расчета неравномерного освещения: общего, местного, наружного, локализованного. Освещенность помещения, согласно расчету, должна в любой точке достигать значения нормы даже при условии, когда срок службы источника света подходит к концу.

За основу расчета берется основной закон светотехники. Формула произведения расчета зависит от светового прибора и характеристик объекта. В расчете используются специальные вспомогательные номограммы, графики и таблицы.

Прежде чем начать расчет необходимо вычертить схему размещения осветительных приборов в масштабе. Это позволит определить геометрические соотношения и углы падения света.

К расчету освещения точечным методом. С — светильник, О — проекция светильника на расчетную плоскость, А — контрольная точка.

Представленные методы расчета освещенности помещений наиболее часто используются специалистами. Выбор конкретного метода должен быть обусловлен функциональным предназначением помещения, а также количеством средств, которые будут вложены в освещение.

Расчет освещенности помещения крайне важен для будущей эксплуатации здания.

Можно самостоятельно рассчитать освещение, однако если Вы не уверены в своих силах, стоит нанять специалиста. От правильности произведенных расчетов зависит очень многое.

Главное управление строительства разработало специальные нормативные правила, занесенные в специальную документацию под названием СНиП. При произведении расчетов необходимо опираться на этот документ.

Помните, что от правильного расчета освещенности и подбора осветительного оборудования будет зависеть здоровье, а иногда и жизни людей.

Нужно крайне ответственно отнестись к этому процессу, несмотря на то, что качественное его исполнение может отнять достаточно значительный промежуток времени и большое количество сил.

Помните, что здоровье человека превыше всего и оно явно стоит затраченных на это усилий.

Расчет осветительных установок методами коэффициента использования светового потока и удельной мощности

Метод коэффициента использования светового потока осветительной установки.

Коэффициент z характеризует неравномерность освещения. В наибольшей степени z зависит от отношения расстояния между светильниками к расчётной высоте (L/h).

При L/h, не превышающем рекомендуемых значений (L£0,5h), принимается z=1,15 для ЛН и ДРЛ и z = 1,10 для люминесцентных ламп при расположении светильников в виде светящихся линий.

Для отраженного освещения полагается z=1,0; при расчёте на среднюю освещенность z не учитывается.

Под коэффициентом использования светового потока UОУ понимают отношение светового потока, падающего на расчётную плоскость, к световому потоку источников света. Коэффициент UОУ зависит от светораспределения светильников и их размещения в помещениях; от размеров освещаемого помещения и отражающих свойств его поверхностей; от отражающих свойств рабочей поверхности.

Коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка rп и стен rс – оцениваются с помощью таблицы П.3.30. Коэффициент отражения расчётной поверхности или пола в большинстве случаев принимается rр = 0,1.

По найденным значениям индекса помещения iп и коэффициентов отражения rп, rс и rр для выбранного типа светильников определяется коэффициент использования светового потока UОУ. Значения коэффициентов использования светового потока для светильников с типовыми КСС приведены в табл. П3.29.

Порядок расчёта электрического освещения методом коэффициента использования следующий: 1) определяется h, тип и число светильников N в помещении, как указывалось выше; 2) по таблицам находятся коэффициент запаса Кз; поправочный коэффициент z; нормированная освещенность Ен; 3) вычисляется индекс помещения iп по формуле 3.2.; 4) определяется коэффициент использования светового потока ламп UОУ; 5) по формуле 3.1. находится необходимый поток ламп в одном светильнике; 6) выбирается лампа с близким по величине световым потоком.

Световой поток светильника при выбранных лампах не должен отличаться от Фл больше чем на величину (-10 ¸ +20)%. Должно выполняться следующее условие: £ . При невозможности выбора ламп с таким приближением корректируется число светильников N либо высота подвеса светильников h.

Суммарная длина N светильников сопоставляется с длиной помещения, причем возможны следующие случаи:

1. Суммарная длина светильников превышает длину помещения: необходимо или применить более мощные лампы (у которых световой поток на единицу длины больше), или увеличить число рядов, или компоновать ряды из сдвоенных, строенных светильников.

2. Суммарная длина светильников равна длине помещения: задача решается установкой непрерывного ряда светильников.

3. Суммарная длина светильников меньше длины помещения: принимается ряд с равномерно распределенными вдоль него разрывами l между светильниками.

Из нескольких возможных вариантов на основе технико-экономических соображений выбирается наилучший.

Рекомендуется, чтобы l не превышала 0,5 расчётной высоты (кроме многоламповых светильников в помещениях общественных и административных зданий).

При заданном потоке ряда светильников Фл формула (3.1) решается относительно N.

Пример 3.1. В помещении площадью 200 м2 и с индексом iп=1,25 светильниками типа НПП 05-100 требуется обеспечить Ен=30лк при Кз=1,3. Задано rп=50%, rс = 30%, rр=10%, z=1,15.

По таблице 5.9. данный тип светильника имеет КСС типа М. По таблице П.3.29. для iп = 1,25 и КСС типа М определяется коэффициент UОУ=45%=0,45.

В светильнике применена лампа типа БК215-225-100 с Фл=1500 лм. (см. табл. П3.1.)

Необходимое число светильников может быть определено в соответствии с формулой :

Пример 3.2. В том же помещении установлено три продольных ряда светильников ЛСПО2 (КСС типа Д-2) с лампами ЛБ и требуется обеспечить Е = 300 лк при Кз=1,5. В таблице П3.29 этим условиям соответствует UОУ=0,52. Поток ламп одного ряда

Если применить светильники с лампами типа ЛБ-40 2х40 Вт (с общим потоком 6400 лм), то в ряду необходимо установить 63 460:6400»11 светильников: если же светильники с лампами типа ЛБ-65 2х65 Вт (с потоком 9600 лм), в ряду необходимы 6 светильников. Так как длина помещения не менее 20 м, то в обоих случаях светильники вмещаются в один ряд. Некоторые преимущества имеет первый вариант, при котором разрывы между светильниками меньше.

2. Метод удельной мощности

Этот метод является упрощением метода коэффициента использования светового потока. Метод рекомендуется для расчёта электрического освещения второстепенных помещений, а также для расчёта осветительной нагрузки, когда расчёт освещения не входит в задание проекта.

В таблице П3.33¸41 приводятся данные об удельной мощности для светильников прямого света с типовыми КСС.

3. коэффициент запаса. Если коэффициент запаса, принятый для расчёта, отличается от указанных в таблице, то допускается пропорциональный перерасчёт удельной мощности,

4. коэффициент отражения ограждающих поверхностей помещения. При более светлых или более темных поверхностях допускается соответственно уменьшать или увеличивать на 10 % удельной мощность,

9. КПД светильников. В таблицах приведены мощности W для условного КПД = 100%; расчётное значение W для освещенности 100 лк от реально применяемых светильников определяется делением табличного значения W100% на выраженный в долях единицы КПД светильников.

10. коэффициент использования.

Необходимо отметить прямую пропорциональность между Е и W для люминесцентных ламп. Приводимые в таблицах W для Е=100 лк изменяются пропорционально при рассчитываемых Ен.

Таблицы П3.33¸41 рассчитывались для светильников прямого света при отношении расстояний между ними или между их рядами к высоте подвеса L:h=0,4 для КСС типов Г-3, К-1, К-2; L:h=1,0 для КСС типов Д-3, Г-1, Г-2 и L:h=1,5 для КСС типов Д-1, Д-2, а также при полном совпадении данных, для которых составлены эти таблицы.

ПримерВ помещении площадью S = х = 16 х 10 = 160 м2 с rп=0,5; rс=0,3; rр=0,1 на расчётной высоте h=3,2 м предполагается установить светильники типа ЛСПО2-2 Х 40-10 (КСС типа Д-3, КПД=60%) с ЛЛ типа ЛБ. Определить число светильников, необходимое для создания освещенности Е=300 лк при коэффициенте запаса Кз = 1,8 и коэффициенте неравномерности z=1,1.

По таблице П3.39 находится W100% = 2,9 Вт/м2. Но так как в таблице Е=100 лк; Кз=1,5 и КПД=100%, пропорциональным перерасчётом определяется значение:

Исходные данные для решения задачи принять по таблице 3.1. в соответствии с заданным вариантом. Задачу решить:

а) методом коэффициента использования светового потока;

б) методом удельной мощности.

Таблица 3.1. Исходные данные к задаче 3.

Методы расчета искусственного освещения

Существуют различные методы расчета искусственного освещения, которые можно свести к трем основным: точечному и методу коэффициента использования светового потока и метод удельной мощности.

Точечный метод предназначен для нахождения освещенности в расчетной точке, он служит для расчета освещения произвольно расположенных поверхностей при любом распределении освещенности.

Отраженная составляющая освещенности в этом методе учитывается приближенно.

Точечным методом рассчитывается общее локализованное освещение, а также общее равномерное освещение при наличии существенных затенений.

Наиболее распространенным в проектной практике является метод расчета искусственного освещения по методу коэффициента использования светового потока.

Под коэффициентом использования светового потока (или осветительной установки) принято понимать отношение светового потока, падающего на расчетную плоскость, к световому потоку источников света

где Фр — световой поток, падающий на расчетную плоскость; Фл — световой поток источника света; n — число источников света.

Коэффициент использования ОУ, характеризующий эффективность использования светового потока источников света, определяется, с одной стороны, светораспределением и размещением светильников, а с другой — соотношением размеров освещаемого помещения и отражающими свойствами его поверхностей.

Метод удельной мощности применяется для предварительного определения мощности установленной осветительной установки или для ориентировочной оценки правильности выполненного расчета. Он базируется на средних значениях мощности, необходимой для создания требуемой освещенности при средних значениях коэффициента использования осветительной установки.

ООО «Аксиома Электрика»

Коэффициент использования светового потока уличных led-светильников

Да, темп развития светодиодных технологий, который часто любят характеризовать таким параметром как рост световой отдачи, впечатляет. Средний прирост этого показателя для серийно выпускаемых светодиодов за последние пять лет составляет около 13…15 лм/Вт в год.

Однако, на сегодняшний день световая отдача светодиодов, применяемых в серийных уличных светильниках еще не превысила этот показатель для натриевых ламп высокого давления — самого распространенного источника света для уличного освещения.

Тогда в чем энергоэффективность светодиодных светильников?

Энергоэффективность светильника

КПД самого светильника (отношение светового потока светильника к световому потоку источников света) зависит от материалов отражателей, рассеивателей и линз.

В существующих светильниках с газоразрядными лампами и в светодиодных применяются однотипные материалы, поэтому получить выигрыш более 10—20% в КПД практически не реально. Заметим, что КПД уличного светильника с натриевой лампой высокого давления для большинства образцов довольно высокий.

Например, светильники ЖКУ28-150-001, ЖКУ21-150-003, ЖКУ15-150-101Б и др. объединения Galad имеют КПД более 74%. При улучшении этого показателя на 20% получим значение 89%, что сопоставимо с коэффициентом пропускания защитных стекол и рассеивателей из полиметилметакрилата, поликарбоната, стекла [1].

В этом случае мы получаем светильник, светораспределение которого формируется расположением самих светодиодов без дополнительных отражателей, линз, ограждающих конструкций защитного угла, что для уличного светильника крайне проблематично.

Экономия электроэнергии в 20%, которая в лучшем случае получается по трем рассмотренным выше параметрам, не позволит обосновать затраты на установку светодиодных светильников. Здесь «на помощь» продавцам светодиодных светильников пришел последний параметр: коэффициент использования светового потока.

Этот коэффициент показывает долю светового потока светильников, которая преобразуется в освещенность (плотность светового потока) расчетной поверхности и характеризует эффективность светораспределения (кривой силы света) осветительного прибора. Для идеальной кривой силы света (КСС) он равен единице, т.е.

100% светового потока светильника преобразуется в освещенность расчетной поверхности.

Идеальная и реальные кривые силы света светильников

Сила света — это пространственная плотность светового потока точечного источника, т.е. осветительного прибора (источника света) геометрические размеры, которого значительно меньше расстояния до освещаемой поверхности [2, 3].

Распределение силы света источника в пространстве (называют фотометрическим телом) представляется трехмерной моделью, а ее сечение продольной плоскостью, на которой расположен сам источник, принято называть КСС для данной плоскости сечения.

КСС светильника обычно принято показывать в полярной системе координат, а характерные плоскости сечения обозначаются азимутальными углами.

Ориентация неосесимметричного светильника принимается такой, чтобы главная поперечная плоскость совпадала с плоскостями С0—С180, проходящими через азимутальные углы 0 и 180, а главная продольная плоскость — с плоскостями С90—С270.

При этом узел крепления светильника к кронштейну (для консольных светильников) расположен в плоскости С270.

При идеальной КСС по критерию использования светового потока светильника, освещаемая поверхность должна иметь абсолютно равномерную освещенность, а на краях этой поверхности освещенность снижается до нуля. Например, для случая плоской площадки, над которой параллельно ей в центре располагается световой проем светильника, можно записать систему аналитических выражений идеальной КСС

где I(C;γ) — сила света светильника в азимутальном угле C и полярном γ, кд; I(0;0) — сила света светильника по оптической оси, кд; γ — полярный угол, град.

; γпред — предельный полярный угол соответствующий краю освещаемой площадки, град.

; L — длина площадки (размер в плоскости С0-С180), м; B — ширина площадки (размер в плоскости С90-С270), м; Н — высота светового проема светильника над площадкой, м; С — азимутальный угол, град.

Реальные кривые силы света осветительных приборов отличаются от идеальной, что обусловлено трудностью создания формы отражателя, линзы и рассеивателя для переформирования фотометрического тела источника света в направленное светораспределение, которое описывается системой (1). Для такого переформирования КСС требуется многократное переотражение внутри светильника, что ведет к потерям излучения и снижению его КПД. Поэтому при разработке светильника с определенным светораспределением находят компромисс между КПД и соответствием КСС идеальной.

Коэффициент использования светового потока

Метод коэффициента использования светового потока является одним из базовых ручных технологий в проектной практике. Обычно этот метод применяют для расчета средней освещенности расчетных поверхностей в помещениях [3].

Применение только одного коэффициента использования светового потока не позволяет рационально подобрать КСС светильника, так как при излучении им в очень узком телесном угле весь световой поток преобразуется в освещенность на рабочей поверхности, но часть этой поверхности просто не будет освещена. Поэтому дополнительно необходимо применять критерий, который также учитывает равномерность распределения освещенности по расчетной поверхности.

Методика исследования

Для сравнения коэффициентов использования уличных светильников со светодиодами и натриевыми лампами высокого давления была сделана выборка из консольных светильников ЖКУ торговой марки GALAD (16 единиц) и светодиодных светильников XLight™ (11 единиц), ООО «Фокус» (3 единицы), LEDEL (2 единицы), Elgo Lighting Industries (1 единица). Всего рассмотрено 17 единиц уличных светодиодных светильников. Выборка светильников формировалась по принципу участия компаний в реальных проектах и доступности технической информации.

Для нахождения средней освещенности расчетной поверхности была использована программа DIALux 4.6. Выбор программы обоснован ее обширным применением в проектной практике.

Моделирование проводилось для квадратной расчетной площадки с одним светильником, расположенным по середине одной из сторон, и для «улицы» (прямоугольника с отношением сторон 1/16) с рядом светильников, расположенных с одной стороны с шагом 25 и 40 м.

Данные по фотометрии светильников приняты на основании сформированных файлов ies производителями этой продукции и представленными на 1.12.2009 г. на сайтах компаний.

Источник