Lời mở đầu Hội trường C2 là nơi để diễn ra các hoạt động văn hoá, văn nghệ, và những hội nghị cần thiết bổ ích cho tất cả các toàn thể các cán bộ trong trường và sinh viên. Vì vậy việc thiết kế chiếu sáng là rất cần thiết để đảm bảo độ sáng cho hội trường. Mục đích thiết kế chiếu sáng đưa ra được một phân bố ánh sáng hợp lý đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật, đáp ứng được nhu cầu tiện nghi ánh sáng và thẩm mĩ trong không gian thiết kế. Nội dung bài toán thiết kế chiếu sáng như sau: - Thiết kế sơ bộ: qua nghiên cứu các không gian thường gặp, hội chiêu sáng quốc tế đưa ra một không gian tiêu chuẩn hình hộp để bằng cách tính toán và thực nghiệm đưa ra bảng tiêu chuẩn, bảng tra.
Trang 1Bài tập dài môn kĩ thuật chiếu sáng
Yêu cầu: Thiết kế chiếu sáng cho hội trường C2- ĐHBKHN
Hội trường C2 có a b h 26m26m7m
Có hai mức chiếu sáng:
- Mức 1: có Eyêu cầu = 500 Lx
- Mức 2: có Eyêu cầu = 200 Lx
Và hệ số phản xạ là: 1 3 4 731 đặt đèn sát trần
Lời mở đầu
Hội trường C2 là nơi để diễn ra các hoạt động văn hoá, văn nghệ, và những hội nghị cần thiết bổ ích cho tất cả các toàn thể các cán bộ trong trường và sinh viên Vì vậy việc thiết kế chiếu sáng là rất cần thiết để đảm bảo độ sáng cho hội trường
Mục đích thiết kế chiếu sáng đưa ra được một phân bố ánh sáng hợp
lý đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật, đáp ứng được nhu cầu tiện nghi ánh sáng và thẩm mĩ trong không gian thiết kế
Nội dung bài toán thiết kế chiếu sáng như sau:
- Thiết kế sơ bộ: qua nghiên cứu các không gian thường gặp, hội chiêu sáng quốc tế đưa ra một không gian tiêu chuẩn hình hộp để bằng cách tính toán và thực nghiệm đưa ra bảng tiêu chuẩn, bảng tra
Thiết kế sơ bộ đưa ra phương pháp chiếu sáng, cấp và số lượng bộ đèn Đưa ra tổng quang thông cần cấp và chọn loại bóng đèn đáp ứng nhu cầu chất lượng cùng với lưới bố trí đèn Thường bố trí lưới hình chữ nhật với chiều cao đặt đèn đã ấn định, bước này thường thực hiện nhiều phương án
để so sánh cân nhắc chọn phương án tối ưu để tiếp tục tính toán Ở đây yếu
tố thẩm mĩ cũng được cân nhắc trong thiết kế chiếu sáng
- Kiểm tra thiết kế: ở bước này cần phải thực hiện việc tính toán để tìm được các độ rọi trên trần tường, mặt phẳng làm việc một cách chính xác hơn Sau đó dùng các kết quả tính toán được để kiểm tra theo các tiêu chuẩn
đã đặ ra vê yêu cầu,, tiện nghi ánh sáng
Trình tự thiết kế
I Thiết kế sơ bộ
1 Khảo sát thực địa, lấy số liệu
Qua việc tìm hiểu về hội trường C2 kích thước hình học là:
25 25 7
Trang 22 Chọn độ rọi yêu cầu
- Độ rọi được lấy làm tiêu chuẩn đầu tiên và quan trọng nhất trong thiết kế chiếu sáng nội thất Căn cứ theo nội dung và hoạt động của hội trường C2 thì cớ độ rọi như sau:
- Mức 1: có Eyêu cầu = 500 Lx
- Mức 2: có Eyêu cầu = 200 Lx
- Và thông số bộ phản xạ
+ Hệ số phản xạ của trần 1 0,7 + Hệ số phản xạ của tường 3 0,3 + Hệ số phản xạ của sàn nhà 4 0,1
* Với độ rọi E yc = 500 Lx
1 Xác định kiểu chiếu sáng và cấp bộ đèn
a) Kiểu chiếu sáng
Kiểu chiếu sáng cần được lựa chọn phù hợp với các hoạt động thường diễn ra trong phòng Thường các không gian có hoạt động thông thường: văn phòng, phòng học, siêu thị thì chọn các phương án kiểu trực tiếp hoặc bán gián tiếp Các không gian sinh hoạt, tự dinh,khu vui chơi giải trí,tiếp khách thường chọn kiểu chiếu sáng hỗn hợp hoặc gián tiếp
- Kiểu chiếu sáng trực tiếp tăng cường: dùng cho những nơi có chiều cao tương đối lớn, độ rọi yêu cầu cao hoặc là các chiếu sáng cục bộ Khi đó tường và không gian xung quanh sẽ tối
- Kiểu chiếu sáng trực tiếp rộng và bán trực tiếp thường tạo được không gian có tiện nghi tốt, cả mặt phẳng làm việc và tường đều được chiếu sáng theo một tỷ lệ thích hợp Thường ứng dụng cho chiếu sáng chung, các hoạt động thông thường
- Kiểu chiếu sáng gián tiếp và bán gián tiếp: được ứng dụng cho nơi
có độ rọi thấp, tính thẩm mĩ và trang trí cao thường ứng dụng trong tư gia, không gian giải trí
Với hội trường C2 là nơi diễn ra các hoạt động văn hoá, văn nghệ, các cuộc học chính trị cho sinh viên và nhiều các cuộc hội thảo thì chọn kiểu chiếu sáng trực tiếp rộng và bán gián tiếp
b) Chọn bộ đèn
Chọn cấp bộ đèn căn cứ vào kiểu chiếu sáng đã lựa chọn đồng thời quan tâm đến tính thẩm mĩ Như vậy với hội trường C2 thì ta chọn bộ đèn có
kí hiệu: 0,37G + 0,06 T kí hiệu DOMINO 265
2 Chọn loại đèn
Việc chọn đèn phụ thuộc vào các yếu tố
Trang 3- Căn cứ đầu tiên là phải phù hợp độ rọi yêu cầu với nhiệt độ màu của đèn theo biểu đồ Kioff
- Chỉ số hoàn màu phải đáp ứng được yêu cầu về chất lượng ánh sáng cho công việc diễn ra trong phòng
- Tính kinh tế: hiệu suất phát quang
- Thời gian khởi động, hiệu ứng nhấp nháy đặc biệt là cho những ứng dụng chiếu sáng dự phòng ở những nơi công cộng hoặc chiếu sáng cho những nơi quan sát chuyển động
Có một số loại đèn thông dụng
- Đèn huỳnh quang: nhờ vào hiệu suất phát quang cao, chỉ số hoàn màu đạt tiêu chuẩn, nên đèn được ứng dụng rộng rãi nhất trong chiếu sáng nội thất
- Đèn sợi đốt có hiệu suất phát quang thấp, tuổi thọ thấp nhưng chất lượng ánh sáng cao ( chỉ số hoàn màu cao) được ứng dụng ở những nơi có
độ rọi thấp, hoặc được sử dụng trong chiếu sáng cục bộ, đèn bàn, đèn máy công cụ, đèn trang trí
Việc chiếu sáng cho hội trường C2 ta dùng đèn huỳnh quang có
® 5100Lm
3 Chọn chiều cao đặt đèn
- h - là khoảng cách từ bộ đèn đến mặt phẳng làm việc
- h’ - là khoảng cách từ bộ đèn đến trần
h là thông số hình học quan trọng nhất trong các thông số kĩ thuật quyết định chất lượng thiết kế
Khi chọn h cần cân nhắc kết cấu công trình, dầm nhà quạt trần
Về nguyên tắc nhà cao, có điều kiện để chọn h lớn thì sẽ đạt được độ đồng đều ánh sáng và hiệu suất cao vì khi đó sẽ sử dụng được bóng có công suất lớn, quang thông lớn, thường bóng có hiệu suất cao hơn
Vì theo kết cấu ngôi nhà thì ta chọn đèn sát trần nghĩa là h’ = 0
4 Bố trí các bộ đèn và số bộ đèn tối thiểu Nmin
+ ) Bố trí các bộ đèn
- Các bảng tra được lập ra trên cơ sở các bộ đèn bố trí theo tính chất tổ chức lưới chữ nhật trên trần
- Giá trị m, n, p, q sẽ quyết định đến việc bố trí đồng đều ánh sáng và tương quan về độ rọi giữa tường và mặt phẳng làm việc
+ ) Số bộ đèn tối thiểu cho một không gian Nmin
Với một không gian có chiều cao 7 m, kích thước a = 26 m, b = 26 m thì sau khi chọn h và cấp của bộ đèn có thể xác định được số điểm đặt đèn ít nhất trên trần để đảm bảo được độ đồng đều ánh sáng trên mặt phẳng làm việc
Trang 4Từ cấp của bộ đèn
ax
1,5
m
n h
h = H – 0,85 = 7 – 0,85 = 6,15 (m)
m, n < 1,5 6,15 = 9,225 (m)
Vì giá trị của m, n còn phụ thuộc vào cả p , q
Xét phương a
9,225 9,225
a X
Chọn X = 3 bộ
Lấy p = 0,5.m
26 8,67( ) 3
Chọn m = 9 (m) như vậy p = 3,5 (m)
Xét phương b
9,225 9,225
b Y
Chọn Y = 3 bộ
Lấy q = 0,5 n
26 8,67( ) 3
Chọn n = 9 (m) như vậy q = 3,5 (m)
Vậy số bộ đèn nhỏ nhất là Nmin = 9 bộ
5 Tính quang thông tổng cần cấp tt
Quang thông tổng là thông số quan trọng nhất dùng làm cơ sở tính ra
số bộ đèn và lưới phân bố
- Tính quang thông tổng cần cấp
yc
tt
sd
a b E K
Cho 1,3
Tìm Ksd bằng cách tra bảng Ud , Ui
sd d d i i
K U U Lập bảng nội suy
Trang 5
26.26
2,114
ab K
h a b
Tra bảng trang 104 – 105 sỏch kỹ thuật chiếu sang
Vậy tại K = 2 ta cú
Ksd = 0,37.0,71 + 0,06.0,5 = 0,293
26.26.1,3.500 1499659( )
0,293
- Số bộ đốn cần đặt
đ
1499659
147
tt N
Chọn N = 169 bộ
Do kớch thước hội trường là hỡnh vuụng nờn mỗi chiều cú tương ứng
là 13 bộ
Lỳc đú ta cú cỏc khoảng cỏch m, n, p, q là :
+ ) Theo phương a
Lấy p = 0,5m
26 2( ) 13
Chọn m = 2 (m) như vậy p = 1 (m)
+ ) Theo phương b
n = 2 (m) và q = 1 (m)
II Kiểm tra thiết kế
1 Kiểm tra cỏc độ rọi
Tớnh cỏc E1, E3, E4
Cụ thể:
.1000
NF
ab
Trong đú: N- số bộ đốn
F- quang thụng tổng của một bộ đốn
a=24
b=18
q
m
Lướiưphânưbốưđèn
Trang 6u
F - quang thông tương đối riêng phần trên mặt phẳng làm việc tra và nội suy theo bảng trang 116- 117 tra theo cấp của bộ đèn và các chỉ số sau:
Chỉ số địa điểm:
ab K
h a b
Chỉ số treo:
'
'
h J
h h
Chỉ số lưới:
2
m
m n K
h m n
Chỉ số gần ( tường ):
p
ap bq K
h a b
p
m
K
K
Các chỉ số Ri, Si tra được ở bảng trang 118
Cụ thể với bài toán này ta tính được như sau:
+ Tính các chỉ số
K= 2,114, J = 0
0,325 6,15 2 2
m
m n K
h m n
26.1,5 26.1,5
0,244 6,15 26 26
p
ap bq K
h a b
0,2440,75
0,325
p
m
K
K
K p 0,75K m
Tra bảng, nội suy
* Với K = 2 ta có
Từ Km = 0,5, KP = 0,375
''
''
*
Trang 7Từ Km = 1, KP = 0,75
''
''
* *
Nội suy cấp Kp
0,5 0,25
u F
Như vậy với Km = 0,5 thì Fu’’ = 605
1 0,5
u F
Như vậy với Km = 1 thì Fu’’ = 637,5
Ta ngoại suy ra giá trị của Fu’’ ứng với Km = 0,325
Ngoại suy cấp Km
1 0,5
u
F
Vậy với K = 2 ta có Fu’’ = 593,625
* Với K = 2,5 ta có
Từ Km = 0,5, KP = 0,375
''
''
*
Từ Km = 1, KP = 0,75
''
''
* *
Nội suy cấp Kp
0,5 0,25
u F
Như vậy với Km = 0,5 thì Fu’’ = 665,5
1 0,5
u F
Như vậy với Km = 1 thì Fu’’ = 694
Ta ngoại suy ra giá trị của Fu’’ ứng với Km = 0,325
Ngoại suy cấp Km
Trang 8
1 0,5
u F
Vậy với K = 2,5 ta có Fu’’ = 655,525 Như vậy ta tiếp tục dùng phép nội suy để tính ra giá trị Fu’’ tại K=2,114
2,5 2
u F
nội suy tính được Ri, Si
2,114 -0,065 144,14 1069,23 -1,382 1402,2 335,5 0,8443 200,88 553,6
- Độ rọi trên mặt phẳng hữu ích
''
1000
d
NF
ab
4
4
4
169.2.5100.0,37
0,8443.607,74 200,88 1000.1,3.26.26
0,7257 0,8443.607,74 200,88 518,2
d
d
d
E
E
4
4
0,67 .0 0,67.0, 06.553,6 22,255
i
i
E
E4 = E4d + E4i = 518,2+22,255 = 540,455 (Lx)
- Độ rọi trên tường
E3 = E3d + E3i
3d
3d
E 0,7257 1,382.607,74 1402,2
E 408, 06(Lx)
E3i = 0,67.0,06 335,5 = 13,487 (Lx)
E3 = 408,06+13,487 = 421,55 (Lx)
Trang 9- Độ rọi trên trần
E1 = E1d + E1i
E1d = 0,7257 ( -0,065.607,74+ 144,14 ) = 76 (Lx)
E1i = 0, 67.0,06 1069,23 = 43 (Lx)
E1 = 76 + 43 = 119 (Lx)
2 Kiểm tra các tiêu chuẩn
+) Độ rọi yêu cầu
500 540, 455.100%8,1% 10%
500
4
421,55
0,78 0,8
540, 455
E
+) Độ chói khi nhìn đèn
Çn
75 50
tr
L
r
L
Độ chói của trần
Çn
3,14
tr
E
® bk
S
I
L
Trong đó:
ng
75 45.2.5100
459
I
bk
os75+acsin75
S =1,7.0,6.cos75+1,7.0,25sin75
0,675
bk
bk
S abc
S
®
459
0,675
680 25,63
26,53
® bk
S
I
L
Trong đó:
d
75 30.2.5100
306
I
Trang 10
bk
os75+bcsin75
S =1,7.0,6.cos75+0,6.0,25sin75
0, 41
bk
bk
S abc
S
®
306
0, 41
746,34 28,13
26,53
Như vậy với số bộ đèn là 169bộ và mỗi bộ 2 bóng thì đảm bảo độ đồng đều ánh sáng và đủ độ sáng
+ ) Kiểm tra điều kiện không bị loá mắt bằng cách vẽ các đường cong độ chói dọc trên biểu đồ của Sollner
Tính các giá trị L tại các góc ta được bảng sau:
L(cd/m2)
* Với độ rọi E yc = 200 Lx
1 Bố trí các bộ đèn và số bộ đèn tối thiểu Nmin
Từ cấp của bộ đèn
ax
1,5
m
n h
h = H – 0,85 = 7 – 0,85 = 6,15 (m)
m, n < 1,5 6,15 = 9,225 (m)
Vì giá trị của m, n còn phụ thuộc vào cả p , q
Xét phương a
9,225 9,225
a X
Chọn X = 3 bộ
Lấy p = 0,5.m
26 8,67( ) 3
Chọn m = 9 (m) như vậy p = 3,5 (m)
Trang 11Xét phương b
9,225 9,225
b Y
Chọn Y = 3 bộ
Lấy q = 0,5 n
26 8,67( ) 3
Chọn n = 9 (m) như vậy q = 3,5 (m)
Vậy số bộ đèn nhỏ nhất là Nmin = 9 bộ
2 Tính quang thông tổng cần cấp tt
Quang thông tổng là thông số quan trọng nhất dùng làm cơ sở tính ra
số bộ đèn và lưới phân bố
- Tính quang thông tổng cần cấp
yc
tt
sd
a b E K
Cho 1,3
Tìm Ksd bằng cách tra bảng Ud , Ui
sd d d i i
K U U Lập bảng nội suy
26.26
2,114
ab K
h a b
Tra bảng trang 104 – 105 sách kỹ thuật chiếu sang
Vậy tại K = 2 ta có
Ksd = 0,37.0,71 + 0,06.0,5 = 0,293
26.26.1,3.200 599863,5( )
0,293
- Số bộ đèn cần đặt
®
599863,5
59
tt N
Trang 12Do yờu cầu đối với mức độ chiếu sỏng này khụng cao nờn ta chọn số bộ đốn
là 49 bộ Từ đú nếu độ rọi trờn mắt phẳng làm việc chờnh lệch nhỏ so với Eyc
mà vẫn đảm bảo cỏc tiờu chuẩn khỏc thỡ việc lựa chọn số bộ đốn là hợp lý
Để đảm bảo tớnh thẩm mỹ và giải quyết kinh tế ta chọn số bộ đốn là 49 bộ
Do kớch thước hội trường là hỡnh vuụng nờn mỗi chiều cú tương ứng
là 7 bộ
Lỳc đú ta cú cỏc khoảng cỏch m, n, p, q là :
+ ) Theo phương a
Chọn m = 4 (m) và p = 1 (m)
+ ) Theo phương b
Chọn n = 4 (m) và q = 1 (m)
II Kiểm tra thiết kế
1 Kiểm tra cỏc độ rọi
Tớnh cỏc E1, E3, E4
Cụ thể:
.1000
NF
ab
Trong đú: N- số bộ đốn
F- quang thụng tổng của một bộ đốn
''
u
F - quang thụng tương đối riờng phần trờn mặt phẳng làm việc tra và nội suy theo bảng trang 116- 117 tra theo cấp của bộ đốn và cỏc chỉ số sau:
Chỉ số địa điểm:
ab K
h a b
Chỉ số treo:
'
'
h J
h h
Chỉ số lưới:
2
m
m n K
h m n
Chỉ số gần ( tường ):
p
ap bq K
h a b
p
m
K
K
Cỏc chỉ số Ri, Si tra được ở bảng trang 118
Cụ thể với bài toỏn này ta tớnh được như sau:
a=24
b=18
q
m
Lướiưphânưbốưđèn
Trang 13K= 2,114, J = 0
0,65 6,15 4 4
m
m n K
h m n
26.1,5 26.1,5
0,244 6,15 26 26
p
ap bq K
h a b
0,2440,3754
0,65
p
m
K
K
K p 0,3754K m
Tra bảng, nội suy, ngoại suy
* Với K = 2 ta có
Từ Km = 0,5, KP = 0,1877
''
''
*
Từ Km = 1, KP = 0,3754
''
''
* *
Nội suy cấp Kp
0,25 0
u F
Như vậy với Km = 0,5 thì Fu’’ = 565,8
0,5 0
u F
Như vậy với Km = 1 thì Fu’’ = 562,6
Ta nội suy ra giá trị của Fu’’ ứng với Km = 0,65
Nội suy cấp Km
1 0,5
u
F
Vậy với K = 2 ta có Fu’’ = 564,84
* Với K = 2,5 ta có
Trang 14
Từ Km = 0,5, KP = 0,1877
''
''
*
Từ Km = 1, KP = 0,3754
''
''
* *
Nội suy cấp Kp
0,25 0
u F
Như vậy với Km = 0,5 thì Fu’’ = 628,54
0,5 0
u F
Như vậy với Km = 1 thì Fu’’ = 624,1
Ta nội suy ra giá trị của Fu’’ ứng với Km = 0,65 Ngoại suy cấp Km
1 0,5
u F
Vậy với K = 2,5 ta có Fu’’ = 625,43 Như vậy ta tiếp tục dùng phép nội suy để tính ra giá trị Fu’’ tại K=2,114
2,5 2
u F
nội suy tính được Ri, Si
2,114 -0,065 144,14 1069,23 -1,382 1402,2 335,5 0,8443 200,88 553,6
- Độ rọi trên mặt phẳng hữu ích
''
d NF
Trang 15
4
4
49.2.5100.0,37
0,8443.578,65 200,88 1000.1,3.26.26
158,57
d
d
E
4
4
0,67 .0 0,67.0, 06.553,6 22,255
i
i
E
E4 = E4d + E4i = 158,57 + 22,255 = 181 (Lx)
- Độ rọi trên tường
E3 = E3d + E3i
3d
3d
49.2.5100.0,37
1000.1,3.26.26
E 125(Lx)
E3i = 0,67.0,06 335,5 = 13,487 (Lx)
E3 = 125+13,487 = 138,5 (Lx)
- Độ rọi trên trần
E1 = E1d + E1i
E1d =49.2.5100.0,37
1000.1,3.26.26 ( -0,065.607,74+ 144,14 ) = 24 (Lx)
E1i = 0, 67.0,06 1069,23 = 43 (Lx)
E1 = 24 + 43 = 67 (Lx)
2 Kiểm tra các tiêu chuẩn
+) Độ rọi yêu cầu
200 181.100%9,5% 10%
200
4
138,5
0,765 0,8 181
E
+) Độ chói khi nhìn đèn
Çn
75 50
tr
L
r
L
Độ chói của trần
Çn
3,14
tr
E
Trang 16Theo hướng ngang ®
® bk
S
I
L
Trong đó:
ng
75 45.2.5100
459
I
bk
os75+acsin75
S =1,7.0,6.cos75+1,7.0,25sin75
0.675
bk
bk
S abc
S
®
459
0,675
68045,33
15
® bk
S
I
L
Trong đó:
d
75 30.2.5100
306
I
bk
os75+bcsin75
S =1,7.0,6.cos75+0,6.0,25sin75
0, 41
bk
bk
S abc
S
®
306
0, 41
746,34 49,75
15
Như vậy với số bộ đèn là 49 bộ và mỗi bộ 2 bóng thì đảm bảo độ đồng đều ánh sáng và đủ độ sáng
+ ) Kiểm tra điều kiện không bị loá mắt bằng cách vẽ các đường cong độ chói dọc trên biểu đồ của Sollner
Tính các giá trị L tại các góc ta được bảng sau:
L(cd/m2)
Trang 17* Lưới phân bố:
Khi Eyc = 200 thì bật các bóng màu đen (trên sơ đồ)
Eyc = 500 thì bật tất cả các bóng