Bài tập lớn Kĩ thuật ánh sáng: Thiết kế chiếu sáng nhà ở gia đình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG GVHD : ThS LƯƠNG NGỌC TOÀN SVTH : MAI XUÂN THÀNH LỚP : KTĐ-ĐT K38B QUY NHƠN, THÁNG 1/2019 Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn Lời Nói Đầu Ánh sáng vấn đề đặc biệt quan trọng đời sống Ngoài việc chiếu sáng ánh sáng tự nhiên ánh sáng nhân tạo đóng vai trị chủ chốt Lịch sử chiếu sáng nhân tạo chia làm hai giai đoạn: Giai đoạn trước có đèn điện giai đoạn sau có đèn điện Giai đoạn trước có đèn điện lồi người chiếu sáng ban đêm bếp lửa, nến, đèn dầu hỏa vv Những nguồn sáng có ánh sáng yếu, hiệu suất thấp Từ nghành điện đời đến kỷ XIX đèn điện sáng chế, trăm năm gần đèn điện phát triển không ngừng với tiến vượt bậc, mở kỷ nguyên văn minh cho loài người Lúc đầu người chưa quan tâm đến chiếu sáng tính mỹ thuật thẫm mỹ Khi đời sống nâng cao nhu cầu họ cao, nghiệp cơng nghiệp hố đại hố phát triển mạnh ngày nay, thị, khu cơng nghiệp, xa lộ, cơng trình thể thao phát triển nhanh chóng Việc chiếu sáng cơng trình phải thiết kế theo tiêu chuẩn, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đem lại thẫm mỹ cho cơng trình kể nội ngồi thất, chiếu sáng tạo nên vẻ đẹp ban đêm cho thành phố Việc thiết kế chiếu sáng cho tòa nhà, chung cư nói riêng địi hỏi người kỹ sư thiết kế chiếu sáng phải đặc biệt quan tâm đến yếu tố kỹ thuật thẫm mỹ cơng trình Sau thời gian làm việc giúp đỡ Thầy Cô giáo khoa, bạn bè lớp đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy ThS Lương Ngọc Tồn em hồn thành đồ án mơn học với đề tài “ Thiết kế chiếu sáng nhà gia đình” Trong suốt thời gian làm việc dẫn trực tiếp thầy ThS Lương Ngọc Tồn, em hình dung bước cụ thể công việc người thiết kế, vận dụng kiến thức học, học hỏi thêm Thầy, bạn kiến thức quý báu tìm hiểu sâu lĩnh vực chiếu sáng để trang bị cho kiến thức cần thiết cho công việc sau Tuy nhiên kiến thức thời gian có hạn nên đồ án em cịn nhiều sai sót hạn chế Em mong xem xét bảo Thầy Cô Đồ án môn học GVHD: ThS Lương Ngọc Toàn Một lần em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thầy Cô môn thiết bị Điện - Điện tử, đặc biệt thầy ThS Lương Ngọc Toàn tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án Quy Nhơn, Ngày 10 Tháng Năm 2019 Sinh viên thực MAI XUÂN THÀNH Đồ án môn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn MỤC LỤC TRANG Lời nói đầu 01 Chương I: Tóm tắt sở kỹ thuật chiếu sáng 1.1 Các đại lượng đo ánh sáng 05 1.2 Giới thiệu số loại đèn thường dùng chiếu sáng nội thất 09 1.3 Các bước tính tốn thiết kế cho khơng gian nội thất 11 1.4 Kiểm tra thiết kế 14 CHƯƠNG II : THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG NHÀ Ở GIA ĐÌNH 2.1 Thiết kế chiếu sáng phịng ngủ 1(building1) 17 2.1.1 Thiết kế sơ 17 2.1.2 Mô Dialux 20 CHƯƠNG III : KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TRÊN PHẦN MỀM DIALUX 3.1 Bản vẽ bề mặt cơng trình 23 3.2 Bản vẽ 3D tịa nhà từ cao 24 Tài Liệu Tham Khảo 25 Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn CHƯƠNG I TÓM TẮT CƠ SỞ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG 1.1 Các đại lượng đo ánh sáng 1.1.1 Sóng điện từ Sóng điện từ lan truyền khơng gian vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt, giống sóng khác, sóng điện từ tuân theo định luật vật lý 1.1.2 Ánh sáng Ánh sáng xạ điện từ mà mắt người cảm nhận cách trực tiếp Ánh sáng có bước sóng λ = 380 – 780 nm Các ánh sáng có bước sóng vào khoảng λ = 555 nm hiển thị tốt võng mạc mắt người có hai loại tế bào : - Tế bào hình nón có khoảng bảy triệu tế bào, nằm võng mạc cho ta phân biệt màu sắc ánh sáng - Tế bào hình que có khoảng 120 triệu tế bào, chúng bao phủ phần lại võng mạc cho ta phân biệt màu sắc ánh sáng đen, trắng - Bước sóng mà mắt người nhận có bước sóng = 380 – 780 nm Thuỷ tinh thể Cc tế Võng mạc bào Thần kinh thị giác Hình 1.1 Mắt người cảm nhận ánh sáng 1.1.3 Các đại lượng đo ánh sáng đơn vị đo 1.1.3.1 Cường độ sáng I Đơn vị đo Candela,kí hiệu: (cd): Cường độ sáng thông số đặc trưng cho khả phát quang nguồn sáng Candela cường độ sáng theo phương cho nguồn phát xạ đơn sắc có tần số 540.1012 Hz ( λ = 555 nm) cường độ lượng theo phương 683 Oát Steradian Đồ án môn học GVHD: ThS Lương Ngọc Toàn dφ A dΩ Hình 1.2 Định nghĩa cường độ ánh sáng - Một nguồn phát quang 0, phát lượng quang thông dφ góc khối dΩ có: + Cường độ sáng trung bình nguồn : IOA = d Ω + Cường độ sáng điểm A: IOA = lim d dΩ→0 Ω - Cường độ sáng mạnh làm cho mắt có cảm giác bị lố, khả phân biệt màu sắc vật bị giảm đi, lúc thần kinh căng thẳng thị giác xác 1.1.3.2 Quang thơng φ Đơn vị đo Lumen (lm) Quang thông thông số hiển thị phần lượng chuyển thành ánh sáng, đánh gía cường độ sáng cảm giác với mắt thường người hấp thụ lượng xạ : - Quang thơng nguồn phát góc khối Ω: φ = ∫ Ω I.d Ω - Quang thông cường độ sáng ( I = const ):  = I Ω - Quang thông cường độ sáng I không phụ thuộc vào phương :  = ∫ π I.dϕ 1.1.3.3 Độ rọi E Đơn vị lux (lx): Độ rọi đại lượng đặc trưng cho mật độ quang thông nhận bề mặt chiếu sáng E φ lux = lm = Trong đó: m2 S Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn φ - Quang thơng bề mặt diện tích nhận ( lm ) S - Diện tích bề mặt đuợc chiếu sáng ( m2 ) Khi mặt phẳng có diện tích S =1 m2 nhận đươc cường độ sáng lượng quang thông φ = lm có độ rọi E = lx 1.1.3.4 Độ chói L đơn vị cd/m2: Độ chói thơng số để đánh giá độ tiện nghi chiếu sáng, tỷ số cường độ sáng diện tích biểu kiến nguồn sáng theo phương cho trước dI dS L = cos α Độ chói nhỏ để mắt nhìn thấy 10-5 cd/m2 bắt đầu gây nên khó chịu lố mắt 5000 cd/m2 1.1.3.5 Định luật Lamber Khi nhìn góc khác độ chói L Đây đặc trưng cho độ phản xạ vật Nếu bề mặt có độ rọi E độ chói nhìn lên bề mặt: + Định luật Lamber: L= ρ E π Iα α α L= I L I.cosα = I Hình 1.3 = S.cosα S S Khi độ sáng khuyếch tán định luật Lamber tổng quát : C= M = L.π L −L f ≥ 0.01 Lf Trong đó: ρ : Hệ số phản xạ bề mặt ( ρ 85 Khi tính tốn thiết kế nguồn sáng cần phải ý đến số màu 1.2 Giới thiệu số loại đèn thường dùng chiếu sáng nội thất 1.2.1 Giới thiệu số loại đèn 1.2.1.1 Đèn sợi đốt Đèn sợi đốt cấu tạo hình vẽ : Hình 1.5 Đèn sợi đốt Sợi đốt làm dây vonfram Vonfram nóng chảy nhiệt độ cao 3650k có tiêu tốt điện trở, tính kéo dãn, khả phát xạ bền học Cho dòng điện chạy qua sợi đốt, dây vonfram bị nong nóng phát xạ phần lớn miền hồng ngoại Khi nhiệt độ tăng phổ xạ phần lớn miền hồng ngoại nhiệt độ tăng phổ xạ dịch chuyển miền ánh sáng nhìn thấy Đặc tính kỹ thuật : + Hiệu suất phát quang thấp : (13 20) lm/W + Tuổi thọ trung bình thấp : 1000 + Chỉ số màu : CRI = 100 + Nhiệt độ màu T : 2500K Đồ án môn học GVHD: ThS Lương Ngọc Toàn  Bước : Chọn chiều cao treo đèn Nếu h chiều cao nguồn so với bề mặt hữu ích h khoảng cách từ đèn đến trần ta xác định tỉ số treo theo công thức : h ≥ h '; ≤ j ≤ với j h' = h + h' Thường nên chọn h cực đại : - Các đèn xa với thị trường theo chiều ngang, làm giảm nguy gây lóa mắt - Các đèn có cơng suất lớn có hiệu sáng tốt - Các đèn cách xa làm giảm số đèn  Bước : Xác định hệ số sử dụng quang thông U Chỉ số địa điểm : K = a b h(a+b) Hệ số sử dụng U U = U d η d + U i η i  Bước 7: Tính quang thơng tổng đèn φt = E.a.b.δ K sd Với S : diện tích mặt hữu ích (m2) E : độ rọi mặt hữu ích(lx) δ : hệ số bù quang thông Ksd : hệ số sử dụng đèn  Bước : Xác định lưới bố trí đèn Số đèn tối thiểu theo cạnh a N a = a n ax m Số đèn tối thiểu theo cạnh b 13 Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn N= b b n ax m Số đèn tối thiểu: Na.Nb 1.4 Kiểm tra thiết kế 1.4.1 Tính độ rọi - Ở phần thiết kế sơ bộ, thực tế ta phải kiểm tra lại : Không gian hai đèn liên tiếp khơng bắt buộc có chiều dài chiều rộng - Các độ rọi tường trần đặc trưng cho môi trường chiếu sáng mức độ tiện nghi thiết bị chiếu sang chưa biết - Các nguyên nhân gây lóa mắt trực tiếp hay phản chiếu phải nghiên cứu theo độ tương phản đèn tạo nên thị trường Tính độ rọi : Các độ rọi trung bình Ei ( E1 , E3 , E4 ) xác định biểu thức : E N.F.η (R F" +S ) = 1000.ab δ i Trong : i ui N : tổng số đèn F : quang thông phát đèn Ri Si : hệ số quy chuẩn UTE theo K, nhóm phản xạ cấp đèn Các tính tốn thực với giá trị chuẩn đoán gần giá trị thực Tuy nhiên ta thực nội suy độ rọi giá trị tương đối xa 1/3 1.4.2 Kiểm tra độ tiện nghi chiếu sáng 14 Đồ án môn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn Việc bố trí đèn chiếu sáng tốt phải cho phép nhìn nhanh chóng, xác thuận tiện a) Kiểm tra nhiệt độ màu T số màu IRC đèn b) Kiểm tra độ chói tường Đối với người quan sát với chuyển động đầu, mắt nhìn tường, yêu cầu độ chói tường khơng q nhỏ khơng q lớn so với độ chói bề mặt làm việc Nói chung chấp nhận 0,5 < E E4 < 0,8 Đối với người lao động nhìn tập trung vào mảng nhìn có hệ số phản xạ ρmn , mắt quen với độ ρ E chói L = mn ; chuyển động đầu, mắt nhìn lên tường, u cầu độ chói nhìn tường π khơng q nhỏ khơng q lớn so với độ chói quen Lmn ρ Nếu giá trị ρmn khác 0,8 độ chói giảm đi, trị số E3 phải nhân với 0,8mn c) Kiểm tra tương phản đèn-trần Sự cảm nhận tiện nghi liên quan đến công việc cân độ chói thị trường Người ta định nghĩa tỷ số độ chói r sau: Độ chói đèn quan sát góc γ = 750 r= Độ chói trung bình trần Nói chung độ chói chấp nhận trần r < 20 công việc mức ( lao động tinh xảo ) r < 50 công việc mức ( lao động thông thường ) 15 Đồ án môn học GVHD: ThS Lương Ngọc Toàn Đối với đèn ống huỳnh quang cần xác định độ chói nhìn ngang đèn góc γ = 75 16 Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Toàn CHƯƠNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG NHÀ Ở GIA ĐÌNH 2.1 Thiết kế chiếu sáng cho phòng Chiếu sáng nội thất phải nhằm mục đích sau : - Đảm bảo độ rọi yêu cầu E cho công việc phù hợp với yêu cầu mục đích sử dụng - Tạo mơi trường ánh sáng tiện nghi, khơng gây lóa mắt khó chịu cho người sử dụng Ngồi ra, cần ý đến tính thẩm mỹ cho cơng trình tiết kiệm điện 2.1.1 Thiết kế sơ - Kích thước phịng : + Chiều dài: a = 7,899 m + Chiều rộng : b = 4,092 m + Chiều cao : H = 2,8 m - Hệ số phản xạ: ρ1 =0,7 ; ρ3 =0,5 ; ρ4 =0,3 - Chọn độ rọi Etb = 150 (lx) - Nhiệt độ màu : theo đường cong Kruithof T = 3000 ÷ 5200 K - Chọn đèn ống huỳnh quang 2X TL-D 36W ; 1,2m ; 3528 lm - Chọn phương án chiếu sáng : Bán trực tiếp ; đèn có cấp hiệu suất 0,55H + 0,8T - Chọn đèn treo sát trần h = Chiều cao hữu ích : h = H – h – 0,85 = 2,8 – 0,85 = 1,95 (m) - Chỉ số treo : i t9i a.쳌 b t i 7,899.4,092 - Chỉ số địa điểm : k= = = 1,38 h.(a + b) 1,95(7,899 + 4,092) 17 Đồ án môn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn - Chọn δ =1,35 (mơi trường bụi bẩn)U d = 0, 45 + (0, −0, 49) (0,946 − 0,8) −0,8 U = Ud ηd + Ui ηi Trong U d ,Ui hệ số có ích tra bảng (trang101 ÷ 106 sách kỹ thuật chiếu sáng) - với phản xạ ρ1 ρ3 ρ4 = 753 ; số địa điểm K =1,38; số treo J = * với đèn cấp H: K 1,25 (0,76 − 0,7) (1,38 −1,25) = 0,02 1,5−1,25 1,5 U d = 0,7 Ud 0,7 0,76 * Với đèn cấp T: K 1,25 1,5 Ui 0,49 0,54 Ui = 0,49 +(0,54 − 0,49) (1,38 −1,25) = 0,5 1,5−1,25 U=0,55.0,02+0,8.0,5=0,4 - Tính quang thơng tổng đèn φ = 150.7,899.4,092.1,35 = 52726 t 0,4 Xác định lưới bố trí đèn Để đảm bảo độ đồng sáng    n h + số đèn tối thiểu theo cạnh a  max ≤ 1,2 hay nmax = 1,2.h=1,2.1,95=2,34 (m) 18 Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn Na = = →4 a = 7,889 2,34 3,38 n max + số đèn tối thiểu theo cạnh b Nb = b = 4,092= 1,75→ 2,34 n max + số đèn tối thiểu: Na.Nb=4.2=8 (bộ) + Số đèn cần dùng N = φ t = 52726 = 14,9 φ 3528 den chọn N=14 bóng đèn + Bố trí đèn N=12 bóng bóng đèn bố trí sau: Hình 2.1 Bố trí đèn Bố trí đèn thành ba hàng hàng hai đèn với khoảng cách là: n=1,08; q=0,43 ; m=2,76 ; p=0,83 n n 3≤ q≤ ; m ≤ p ≤ m Thỏa mãn đồng độ rọi 19 Đồ án môn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn 2.1.2 Mơ Dialux Hình 2.2 20 Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn Hình 2.3 21 Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn Hinh 2.4 22 Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Toàn CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TRÊN PHẦN MỀM DELUX EVO 3.1 Bản vẽ bề mặt cơng trình Hình 3.1 23 Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Toàn 3.2 Bản vẽ 3D tịa nhà từ cao Hình 3.2 24 Đồ án mơn học GVHD: ThS Lương Ngọc Tồn TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Văn Đào-Lê Văn Doanh, Thiết bị hệ thống chiếu sáng Các cataloge thiết bị chiếu sáng Osram, Philips, Mazda, Hapulico, Rạng Đông, Cadivi, Halla Bộ tiêu chuẩn Việt Nam(TCVN) chiếu sáng 25 ... Kiểm tra thiết kế 14 CHƯƠNG II : THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG NHÀ Ở GIA ĐÌNH 2.1 Thiết kế chiếu sáng phịng ngủ 1(building1) 17 2.1.1 Thiết kế sơ 17 2.1.2 Mô Dialux 20 CHƯƠNG III : KẾT QUẢ... góc γ = 75 16 Đồ án môn học GVHD: ThS Lương Ngọc Toàn CHƯƠNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG NHÀ Ở GIA ĐÌNH 2.1 Thiết kế chiếu sáng cho phịng Chiếu sáng nội thất phải nhằm mục đích sau : - Đảm bảo độ rọi yêu... Nói Đầu Ánh sáng vấn đề đặc biệt quan trọng đời sống Ngoài việc chiếu sáng ánh sáng tự nhiên ánh sáng nhân tạo đóng vai trò chủ chốt Lịch sử chiếu sáng nhân tạo chia làm hai giai đoạn: Giai đoạn