Что такое коэффициент использования светового потока и как его рассчитать

Освещение – важная часть жилого или производственного помещения, не только с точки зрения дизайна, но и с точки зрения пользы для человека. Метод коэффициента использования светового потока – это способ расчета системы освещения. Расчет нужно производить заблаговременно, его результаты повлияют на конечный вид помещения, электрические схемы осветительной части, расположение и количество источников света. Давайте рассмотрим, как им пользоваться и что это вообще такое!

Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

При расчетах освещенности нужно решить ряд вопросов:

  1. Выбрать систему освещения (общую, местную или комбинированную).
  2. Определить количество необходимого света.
  3. Материалы покрытия стен и полотков, их размеры и высоту.
  4. Определиться с типом и количеством светильников.
  5. От типа светильника зависит возможность его эксплуатации во взрывоопасных и жарких помещениях, а также в местах с повышенной вибрацией от работающего оборудования.
  6. Выбрать тип количеств ламп, а также уточнить допустимый коэффициент пульсации.
  7. Проверить подходит ли это решение для условий эксплуатации в конкретном случае и прочее.

Такой тщательный подбор вызван тем, что при неправильном освещении вероятность получить травму повышается. Ее причиной может стать, как недостаточная освещенность в целом так и неправильно подобранное решение в конкретном месте.

Освещение
Хорошее и плохое освещение рабочего места

Производственное освещение. Расчет искусственного освещения

На производстве выполнить требования к освещению еще более важно, чем в быту. Дело в том, что ошибки, допущенные на стадии проектировки, могут принести не только неудобства, но и повлечь за собой плачевные последствия.

Например:

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
Если освещение пульсирует, может наблюдаться стробоскопический эффект. Тогда движущиеся механизмы кажутся неподвижными. Работник может получить травму.

Общее освещение – эффективно, но экономически невыгодно. Главный недостаток и в то же время достоинство этого решения – свет, равномерно распределен по всему пространству. С одной стороны – это повышает безопасность, так как человеку будет комфортнее, он вряд ли споткнется обо что-то или получит неудобства из-за тусклого света. С другой стороны – нужно больше светильников и ламп, что влечет за собой как повышение первоначальных вкладов на установку оборудования, так и дальнейшее вложение средств на его эксплуатацию (ремонт и замена источников света, плата за потребляемую электроэнергию).

Комбинированная схема освещения – более экономична, и в то же время позволяет осветить рабочее место настолько, сколько необходимо. При этом остальное пространство вокруг рабочего места освещается гораздо меньшим количеством светильников, оно получается темнее, чем рабочая зона. В итоге нужно меньше электроэнергии для ее функционирования.

Общая схема освещения – все помещение освещено согласно требованиям, равномерно по яркости.

Комбинированная схема – все помещение освещено не слишком ярко, но рабочее место освещено дополнительными светильниками до соответствующей Emin.

Типы и нормы освещения описаны в документе СНиП II-4-79.

к содержанию ↑

Метод расчета освещенности

Норма освещенности выбирается согласно СНиП II-4-79, на нее влияют:

  • характеристика зрительной работы;
  • размер деталей, с которыми работает человек на своем рабочем месте;
  • цвет детали, ее контраст с фоном (например, цветом рабочего стола);
  • цвет фона (темный, средний, светлый).
Модель
Схема помещения с эффективностью его освещения

На основании этого определяют освещенность в люксах (Лк). На упаковке от лампы вы могли видеть такую характеристику, как световой поток, он указан в люменах (Лм), так вот 1 Лк, это 1 люмен на 1 м2.

Отсюда следует, что чем больше площадь, тем больше люменов от светильника нам нужно. Кроме площади, на это влияет и высота подвеса источника света, и цвет потолка и стен. Здесь действует правило обратных квадратов – при увеличении расстояния в 2 раза, освещенность падает в 4 раза. Энергия света распределена по поверхности сферы. То есть по квадрату радиуса.

Темный потолок и стены плохо отражают свет, это ведет к увеличению количества светильников, позже мы убедимся в этом исходя из приведенных формул.

Обозначения:

  • ЛН – лампа накаливания;
  • ЛЛ – люминесцентная;
  • LED – светодиодная;
  • ДРЛ – дугоразрядная ртутная;
  • ДРИ – дугоразрядная ртутно-йодидная;
  • ДНаТ – натриевая высокого давления, трубчатая.

Первая формула выглядит так:

Ф= (Emin*k*S*Z)/(N*n*η)

Описывает световой поток, который вы получите от расчетной установки.

Вторая формула помогает найти количество светильников для обеспечения светового потока и освещенности:

N=(Emin*k*S*Z)/(Ф*N*n)

  • Ф – это количество Люмен или световой поток.
  • Emin – минимальная освещенность, нормированная величина, о которой мы сказали в начале этого раздела;
  • k – коэффициент запаса, зависит от типа используемых ламп, где ЛН – 1,15, ДРЛ и ДНаТ – 1,3, ЛЛ и LED – 1,1. Вводят для того, чтобы учесть, насколько упадет количество света от светильника в процессе эксплуатации. Уменьшение светоотдачи происходит как по причине деградации источника света (износ люминофорного покрытия люминесцентных ламп и деградация кристаллов светодиодных);
  • S – площадь освещаемого пространства;
  • Z – Коэффициент неравномерности освещения, для ЛЛ – 1,15, для остальных – 1,1;
  • N – количество светильников;
  • n – количество ламп в светильнике;
  • η – коэффициент использования светового потока.

Рассчитать сколько всего мощности потребляют все светильники можно по простой формуле:

Pобщ=Pлампы*N*n

Светильники
Количество и качество светильников играет роль в расчете освещенности

Порядок действий при расчете:

  1. Определить схему освещения.
  2. На основании указанных выше норм и правил определить нормированную освещенность.
  3. Выбрать тип источников света.
  4. Выбрать тип светильников.
  5. Проанализировать условия работы светильников и определить k и Z на основании анализа.
  6. В соответствии с покрытием стен и потолка, оценить коэффициент отражения поверхностей (r).
  7. Индекс помещения i.
  8. Вычислить η.
  9. Рассчитать N и Ф.
  10. Выполнить схему расположения источников света с указанием типа светильников, ламп, их количества, которые обеспечат Emin.

После того как вы определили нормы освещенности, нужно выбрать тип ламп в зависимости от удобства обслуживания и надежности работы в конкретных условиях, а также по количеству люмен на 1 Вт мощности. Лампы накаливания выдают 7–20 лм/Вт, люминесцентные – около 75 лм/Вт, светодиодные – 100 лм/Вт, ДРЛ – 90 лм/Вт.

Коэффициент запаса k

На самом деле коэффициент снижения светового потока k зависит в большей степени не от типа используемых ламп, а от условий окружающей среды.