Как самостоятельно выполнить расчет освещенности помещения

7 Апр 2013 | Автор: | Комментариев 9 »

В электрике существует такое понятие как, расчет освещенности помещения. Данный расчет является Расчет освещения Своими рукамифундаментом всей осветительной части электропроводки, поэтому ему следует уделить особое внимание. В этой статье мы подробно разберем:

  • Зачем делать расчет освещенности помещения?
  • А также рассмотрим пошаговое выполнение расчёта освещённости на конкретном примере

Теперь, обо всем по порядку.

Зачем делать расчет освещения?

В первую очередь, данный расчет необходим, для создания достаточной освещенности помещения, которая в свою очередь обеспечивает благоприятные и комфортные условия для жизнедеятельности человека.

Недостаток освещения или его чрезмерность, вызывает сильное напряжение глаз, быструю утомляемость и оказывает ощутимый психологический дискомфорт, что неблагоприятным образом отражается на здоровье человека в целом.

Идеальным освещением для наших глаз, является естественный природный свет (дневное, утреннее или вечернее солнце, солнце за облаками).

Основной задачей расчета освещенности помещения, является максимальное приближение искусственного освещения к естественному. К искусственному освещению относиться такой свет, которым человек имеет возможность управлять.

Электрический свет, является искусственным, он получается в результате преобразование электрической энергии в один из видов электромагнитного излучения, которое воспринимается человеческим глазом как свет. Именно такое преобразование происходит внутри ламп установленных в корпусах осветительных электроустановок (светильники, люстры, бра, торшеры и так далее).

В строительно-проектировочной документации(СНиП) существуют специальные правила, в которых прописаны нормы освещенности для различных видов помещений. Ниже рассмотрен пример, пошагового выполнение расчета с подробными комментариями и пояснениями.

Расчет освещения, пример

Расчет освещенности помещения производиться по формуле:

Фл = Ен * S * k * z / N * η * n

где,

1. Фл – световой поток лампы,

2. Ен – норма освещенности

3. S – площадь помещения

4. k - коэффициент запаса

5. z – поправочный коэффициент

6. N – количество принятых светильников

7. η – коэффициент использования светового потока

8. n – число ламп в светильнике.


Данные нашего примера:

Жилая комната. Длина – 5,5 м, ширина – 3,5 м.

Потолок - белый крашенный,

Стены – обои, светлые однотонные (без рисунка) персикового оттенка,

Пол – линолеум, серого цвета

Планируется установка пяти рожковой люстры, с пятью лампами, каждая из которых монтируется внутри плафона, изготовленного из белой матовой ткани во весь размер лампы.

Данная комната имеет стандартную высоту потолков 2,5 м. Опираясь на конструктивное исполнение светильника определяем высоту его подвеса. Для нашего примера эти данные будут следующими:

  •  высота установки люстры от пола до плафонов в которых установлены лампы - 2,3 м

Люстра-5-рожков-с-плафонами

Теперь найдем все необходимые для расчетов данные.

2. Ен - нормированная освещенность

Измеряется в Люксах (Лк), является нормированной величиной, прописанной в своде правил строительной документации СНиП. Ниже представлена таблица норм освещенности.

Таблица №1. Рекомендуемые нормы освещенности жилых помещений, согласно СНиП 23-05-95

Рекомендуемые нормы освещенности жилых помещений, согласно СНиП 23-05-95

Помещение нашего примера - жилая комната. Согласно таблицы №1 нормируемая освещенность для данного вида помещений равна 150 Люкс (Лк).

Ен = 150

Подставим значение в формулу:

Фл = Ен * S * k * z / N * η * n

Фл = 150 * S * k * z / N * η * n

3. S – площадь помещения

Для выполнения последующих расчетов нам потребуется знать площадь данной комнаты. Посчитать ее мы можем по формуле площади прямоугольника:

S = а * b,

где,

  • S - площадь помещения (метры квадратные - м2)
  • а - длина помещения (метры квадратные - м2), в нашем примере 5,5 м
  • b - ширина помещения (метры квадратные - м2), в нашем примере 3,5 м

Подставим наши значения

S = a * b = 5,5 * 3,5 = 19,25 м2

S = 19,25

Подставим данные в формулу:

Фл = Ен * S * k * z / N * η * n

Фл = 150 * 19,25 * k * z / N * η * n

4. k - коэффициент запаса

Коэффициент запаса (зависит от типа ламп и степени загрязненности помещения) Коэффициент запаса k учитывает запыленность помещения, снижение светового потока ламп в процессе эксплуатации. Значения коэффициента k приведены в таблице.

Таблица №2. Коэффициент запаса для жилых помещений для различных типов ламп

Таблица-Коэффициент-запаса-для-жилых-помещений-для-различных-типов-ламп

В нашей люстре планируется использование светодиодных ламп, выбираем коэффициент запаса равный 1.

K = 1.

Подставим значение в формулу:

Фл = Ен * S * k * z / N * η * n

Фл = 150 * 19,25 * 1 * z / N * η * n

5. z – поправочный коэффициент (коэффициент неравномерности)

z - поправочный коэффициент, применяемый в помещениях где требуется освещенность больше чем нормируемая минимальная

Данный коэффициент следует применять в помещениях где планируется выполнение точной зрительной работы, например, читать или писать.

Для ламп накаливания и ДРЛ (ртутная газоразрядная лампа) z = 1,15, для люминесцентных и светодиодных ламп z = 1,1

В наш светильник будут установлены светодиодные лампы, используем поправочный коэффициент 1,1.

z = 1,1

Вставляем данные в формулу:

Фл = Ен * S * k * z / N * η * n

Фл = 150 * 19,25 * 1 * 1,1 / N * η * n

6. N – количество принятых светильников

Освящать комнату будет один светильник, расположенный в центре помещения.

N = 1

Фл = Ен * S * k * z / N * η * n

Фл = 150 * 19,25 * 1 * 1,1 / 1 * η * n

7. η – коэффициент использования светового потока

Для того что бы найти коэффициент использования светового потока нам потребуется рассчитать индекс помещения – i.

Воспользуемся следующей формулой:

i = S / (a + b) * h))

где,

  • S - площадь помещения (метры квадратные - м2), - в нашем примере 19,25 м2;
  • а - длина комнаты (метры квадратные - м2), - в нашем примере 5,5 м;
  • b - ширина комнаты (метры квадратные - м2), - в нашем примере 3,5 м;
  • h - высота подвеса светильника от пола (метры - м), - в нашем примере 2,3 м;

Считаем:

i = S / (a + b) * h)) = 19,25 / (5,5 + 3,5) * 2,3)) = 19,25 / (9 * 2,3) = 19,25 / 20,7 = 0,929...

округляем до значения близкого к:

0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.25, 1.5, 1.75, 2, 2.25, 2.5, 3, 3.5, 4, 5

В нашем случае это значение 0.9


Теперь нам потребуются данные о дизайне нашей комнаты. Конкретно интересуют три вещи пол, потолок и стены их цветовой оттенок в формате белый - светлый - темный - серый - черный. Например, бежевые стены будут относиться к светлым, красные, вишневые, коричневые к темным, с черным и белым и так все понятно.

Эти оттенки называются коэффициентом отражения (Р) и выражаются в процентном соотношении следующим образом:

  • 70% - белый
  • 50% - светлый
  • 30% - серый
  • 10% - темный
  • 0% - черный

Комната, приведенная в нашем примере, имеет:

  •  Потолок - белый крашенный, в процентном соотношении 70% (белый)
  • Стены – обои светлые однотонные (без рисунка) персикового оттенка, в процентном соотношении 50% (светлый)
  • Пол – линолеум серого цвета, в процентном соотношении 30% (серый)

Обладая всеми этими данными, мы можем определить коэффициент использования светового потока светильника - η.

Для этого воспользуемся соответствующей нашему светильнику таблицей, одной из 5 (таблицы №3-7) приведенных ниже.

Наш светильник за счет конструктивного исполнения плафонов (матовая белая ткань) имеет равномерное распределение светового потока, поэтому данные по нему ищем по таблице №5. Ниже приведены 5 таблиц в которых изложены данные для определения светового потока, после которых будет детально разобрана инструкция с описанием того как ими пользоваться.

Таблица №3. Коэффициент использования для потолочного светильника

Таблица-Коэфициент-использования-для-потолочного-светильника

Таблица №4. Коэффициент использования для подвесного светильника

Таблица-Коэфициент-использования-для-подвесного-светильника

Таблица №5. Коэффициент использования для светильника с равномерным освещением

Таблица-Коэфициент-использования-для-светильника-с-равномерным-освещением

Таблица №6. Коэффициент использования для светильников с косинусным распределением светового потока

Таблица-Коэфициент-использования-для-светильника-с-косинусным-распределением-светового-потока

Таблица №7. Коэффициент использования для светильников с глубокими плафонами

Таблица-Коэфициент-использования-для-светильников-с-глубоким-плафоном

Напомню, светильник нашего примера является равномерным, относится к Таблице №3.

Комната, приведенная в нашем примере, имеет:

  • Потолок - белый крашенный, в процентном соотношении 70% (белый)
  • Стены – обои светлые однотонные (без рисунка) персикового оттенка, в процентном соотношении 50% (светлый)
  • Пол – коричневый линолеум естественного оттенка дерева, в процентном соотношении 30% (серый)

i - который мы рассчитывали выше по формуле, i = S / (a + b) * h)) = 0.9

В правой вертикальной колонке таблицы ищем соответствующий рассчитанному – i.

Таблица-Коэффициент-использования-для-светильника-с-равномерным-освещением-Инструкция-по-использованию-1

Таблица-Коэффициент-использования-для-светильника-с-равномерным-освещением-Инструкция-по-использованию-2

В горизонтальных строках подбираем данные комнаты, соответствующие нашим:

  • Потолок - 70% (белый),

Таблица-Коэффициент-использования-для-светильника-с-равномерным-освещением-Инструкция-по-использованию-3

  •  стены – 50% (светлый),

Таблица-Коэффициент-использования-для-светильника-с-равномерным-освещением-Инструкция-по-использованию-4

  • пол – 30% (серый),

Таблица-Коэффициент-использования-для-светильника-с-равномерным-освещением-Инструкция-по-использованию-5

Совмещаем линии P и i.

Таблица-Коэффициент-использования-для-светильника-с-равномерным-освещением-Инструкция-по-использованию-6

η = 0.51

Подставим полученные данные в формулу:

Фл = Ен * S * k * z / N * η * n

Фл = 150 * 19,25 * 1 * 1,1 / 1 * 0.51 * n

8. n – число ламп в светильнике

Люстра в нашем примере пяти рожковая, в ее конструкции предусмотрена установка 5 ламп.

n = 5

Вставляем данное значение в формулу:

Фл = Ен * S * k * z / N * η * n

Фл = 150 * 19,25 * 1 * 1,1 / 1 * 0.51 * 5

Все необходимые значения найдены, теперь мы можем рассчитать Фл – световой поток лампы.

Считаем:

Фл = Ен * S * k * z / N * η * n

Фл = 150 * 19,25 * 1 * 1,1 / 1 * 0.51 * 5 = 3176,25 / 2,55 = 1245,58…

*Напомню, что в данных расчетах мы использовали, z – поправочный коэффициент (коэффициент неравномерности), который дает освещенность больше чем нормируемая минимальная. Без него значение Фл было бы равно 1132,35..., что на 112,64 Люмен меньше полученного с использованием поправочного коэффициента.

Округлим 1245,58 до целого значения, получим 1246.

Световой поток лампы измеряется в Люменах (Лм), готовый результат запишем как:

Фл = 1246 Лм

Каждая лампа нашего светильника должна быть мощностью 1246 Лм. Ниже мы рассмотрим каким образом выбрать лампу зная ее мощность, но для начала сделаем небольшое отступление.


 

В настоящее время на рынке электрической продукции представлены следующие лампы:

  • Лампа накаливания
  • Галогенная лампа
  • Светодиодная лампа
  • Люминесцентная лампа
  • Компактная люминесцентная лампа
  • Газоразрядная лампа

Каждая из этих ламп имеет свои характеристики, особенности, преимущества и недостатки. Поэтому, делая выбор в сторону конкретной лампы нужно учитывать следующие вещи:

  • Мощность лампы
  • Нагрев корпуса (для ламп накаливания и галогенных ламп)
  • Световой поток
  • Цветопередачу

Эти данные (кроме температуры нагрева корпуса) указаны заводом изготовителем на упаковочной коробке лампы, опираясь на них, мы можем выбрать требуемую освещенность для конкретного помещения.

Мощность лампы – определяет, количество потребляемой электроэнергии, измеряется в Ватах (Вт)

Световой поток – излучаемое лампой количество света, измеряется в Люменах (Лм).

Цветопередача – состоит из цветовой температуры и оттенка. Цветовая температура измеряется в диапазоне от красного 1800 К – до синего 16 000 К цвета.

Цветопередача-ламп

Чем меньше значение, тем цветность ближе к красному, чем больше, тем ближе к синему. Например, знакомая нам всем 100 Ваттная лампа накаливания имеет цветность 2800 К.

Измеряется цветопередача в Кельвинах (К).

Оттенок, для большинства видов ламп освещения, может быть теплого или холодного света, задает общую тональность светового потока.

Таблица №8. Цветопередача некоторых источников света.

Таблица-№8.-Цветопередача-некоторых-источников-света

Теперь, поговорим о таких понятиях как световой поток и световая отдача.

Световой поток – количество света, излучаемое лампой.

Световая отдача – отношение светового потока к мощности (люмен на ватт, лм/Вт), показатель эффективности осветительной способности лампы, а также ее экономичности.

Ниже приведены шесть таблиц (таблицы №9-14) световой отдачи наиболее распространенных источников света.

Таблица №9. Лапа накаливания, с прозрачным стеклом (2750 К, теплый свет)

Таблица-№9.-Лапы-накаливания,-с-прозрачным-стеклом-(2750-К,-теплый-свет)

Лампа-накаливания-с-прозрачным-стеклом

Срок службы 1000 часов. Класс энергоэффективности Е.

Таблица №10. Лапа накаливания, с матовым стеклом (2700 К, теплый свет)

Таблица-№10.-Лапы-накаливания,-с-матовым-стеклом-(2700-К,-теплый-свет)

Лампа-накаливания-с-матовым-стеклом

Срок службы 1000 часов. Класс энергоэффективности Е.

Таблица №11. Галогенная лампа (3000 К, теплый свет)

Таблица-№11.-Галогенные-лампы-(3000-К,-теплый-свет)

Галогенная-лампа-накаливания

Срок службы 2000 часов. Класс энергоэффективности В.

Таблица №12. Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ), 2700 К - теплого света

Таблица-№12.-Компактные-люминесцентные-лампы-(КЛЛ),-2700-К---теплого-света

Компактная-люминесцентная-лампа

Срок службы от 8 000 до 10 000 часов. Класс энергоэффективности А.

Таблица №13. Светодиодная лампа, 3000 К - теплого света

Таблица-№13.-Светодиодные-лампы,-3000-К---теплого-света

Светодиодная-лампа

Срок службы 30 000 – 40 000 часов. Класс энергоэффективности А.

Таблица №14. Светодиодная лампа, 4500 К - белого света

Таблица-№14.-Светодиодные-лампы,-4500-К---белого-света

Светодиодная-лампа

Срок службы 30 000 – 40 000 часов. Класс энергоэффективности А.


Возвращаемся к нашему примеру.

По выполненным выше результатам расчета освещенности Фл = 1246 Лм, то есть каждая лампа нашего светильника должна быть мощностью 1246 Лм.

Теперь выполним подбор ламп:

  1. Первым пунктом стоит определить какие лампы могут дать световой поток максимально приближенный к расчетному 1246 Люмен. Для этого воспользуемся таблицами №9-14.

Смотрим:

  •  таблица №9 – лампа накаливания с прозрачным стеклом, теплого света 2700 К, мощностью 95 Вт – 1300 Лм

Таблица-9

  • таблица №10 – лампа накаливания с матовым стеклом, теплого света 2700 К, мощностью 95 Вт – 1290 Лм

Таблица-10

  • таблица №11 галогенная лампа, теплого света 3000 К, мощностью 75 Вт – 1125 Лм

Таблица-11

  • таблица №12 компактная люминесцентная лампа (КЛЛ), 2700 К - теплого света мощностью 20 Вт – 1170 Лм,

Таблица-12

  • таблица №13 светодиодная лампа, 3000 К - теплого света мощностью 12 Вт – 1170 Лм,

Таблица-13

  • таблица №14 светодиодная лампа, 4500 К - белого света – значение соответствующее расчетному отсутствует.
  1. Следующим пунктом смотрим конструктивные ограничения светильника, в нашем случае люстры. Как правило это наклейка, на которой заводом изготовителем отображена техническая информация устройства. Ниже приведен пример:

Техническая-информация-светильника

  • марка (YMP9439)
  • напряжение и частота (2230V – 50Hz)
  • цоколь и максимальная мощность лампы (Е27, Max. 60W)
  • производитель (Made in P.R.C.)

Нас интересует третий пункт, с цоколем все понятно, а вот максимальная мощность лампы (Max. 60W) является существенным ограничением по использованию в светильнике ламп освещения. Допустим, что люстра в нашем примере имеет аналогичные изображенной на картинке выше характеристики.

Максимальная мощность как правило указывается в эквиваленте ламп накаливания, то есть максимальная лампа накаливания которую можно использовать в патроне данного светильника 60 Вт. Обусловлено это тем, что большинство патронов современных светильников изготавливаются из различного рода пластмассовых композиций, которые ограничены по температуре нагрева.

Лампы накаливания и галогенные лампы преобразуют электрическую энергию не только в видимый световой поток (около 60 %), но еще и в тепловую энергию (порядка 40%), поэтому в нормальном эксплуатационном режиме происходит достаточно сильный нагрев стеклянного корпуса и металлического цоколя лампы. На практике максимально разрешенная лампа под воздействием тепла издает неприятный запах горелой пластмассы, поэтому не желательно использовать максимальный номинал.

Исходя из конструктивных характеристик нашей люстры делаем выбор из ламп не подверженные сильному нагреву:

  • светодиодные лампы, холодного и теплого света (вариант подороже)
  • компактные люминесцентные лампы холодного и теплого света (более дешевый вариант)

Для нашего примера мы выбрали светодиодные лампы, теплого света (3000 К), характеристики данных ламп приведены в таблице №13. Максимально близкими к расчетному значению (1246 Лм) будет лампа мощностью 12 Вт – 1170 Лм.

Таблица-13

Итог: Согласно расчетам, чтобы выполнить освещение комнаты площадью 19,25 метров пяти рожковой люстрой нам потребуется 5 светодиодных ламп мощностью 12 Вт, световым потоком 1170 Лм.

Суммарная потребляемая мощность люстры составит 12 * 5 = 60 Вт.

Суммарный световой поток 1170 * 5 = 5850 Лм.

 

Другие статьи категории "Расчет освещения":
Комментарии к записи "Как самостоятельно выполнить расчет освещенности помещения"
Оставить комментарий
  1. А как же высота потолков? Она может быть 2,5м., а может быть 5м.

    • Здравствуйте Антон!
      Данные расчеты предназначены для потолков жилых помещений. Стандартные потолки 2,5-3 метра. если потолки составляют более 3 метров их относят к производственным помещениям, там другая формула расчета.
      Спасибо за комментарий!

      • Здравствуйте! В примере Вы указали, что расчет производится для производственных помещений (100 и 300 кв.м.). То есть данные расчеты подходят для помещений всех типов, указанных в таблице (жилые, офисные, торговые, производственные и т.д.), при условии что высота потолков не более 3 метров?

        • Здравствуйте Артем!
          Все верно, применяя данные из таблицы представленной в статье, можно рассчитать освещение любого помещения, разумеется с учетом того, что высота не будет превышать 3 метров. Меняются только нормы удельной мощности, которые представлены в таблице для различных типов помещений. Основная разница состоит в том, что для каждого помещения имеются свои критерии освещенности, именно поэтому в формуле для различных помещений применяются разные нормы удельной мощности.
          Спасибо за комментарий!

          • Благодарю за быстрый ответ и за статью!

  2. как осветить парикмахерскую.

    • Здравствуйте Руслан!
      В соотношении, хорошая освещенность и экономия, для вашего помещения идеально подойдут светодиодные светильники типа амстронг. Для справки, срок службы светодиодных ламп составляет 30 000 - 50 000 часов, а по экономичности, они превосходят все имеющиеся на данный мент на рынке электротоваров аналоги.
      Спасибо за комментарий!

      • Подскажите пожалуйста, где можно найти информацию о том как влияют на здоровье глаз подобные светильники?

        • Здравствуйте Андрей!
          К сожалению, по понятным причинам, заводы изготовители такие сведения нигде не публикуют. Если поискать, можно найти материалы частного характера. На моем сайте, представлена статья по данной тематике, "Вред энергосберегающих люминесцентных ламп". Дополнительно, я бы посоветовал вам, почитать мою книгу "Как не экономя, платить за свет в 2 раза меньше?", в ней представлена информация, о более новых вариантах освещения, которые во многом, очень значительно выигрывают перед своими собратьями, в том числе и по воздействию на зрение. Оптимально комфортным освещением для наших глаз, является свет близкий к дневному, солнечному. Все остальное раздражает глаза и снижает ресурсы зрения, отсюда можно сделать соответствующие выводы.
          Спасибо за комментарий!

Здесь вы можете написать комментарий

* Обязательные для заполнения поля
Все отзывы проходят модерацию.
Twitter-новости

Найдите в админке сайта панель Directory News - Настройки, блок Нижний блок - Виджеты социальных сетей

Добавьте в него виджет Твиттера или виджет вашей группы в любой из социальных сетей.

Как создать виджет Твиттера, написано здесь.

Наши партнеры
Читать нас
Связаться с нами
Наши контакты

msa163sam27@gmail.com

О сайте

Контакты для связи с автором: msa163sam27@gmail.com