Báo cáo bài tập lớn thiết kế chiếu sáng đô thị đề bài thiết kế hệ thống chiếu sang cho khu đô thị mới thành phố hà nội

Giống như việc thiết kế trong kiến trúc, trong kỹ thuật vànhững thiết kế khác, thiết kế chiếu sáng dựa vào tổ hợp các nguyên tắc khoa họcđặc trưng, những tiêu chuẩn và quy ước đã thiết l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ

MỞ ĐẦU

Thiết kế chiếu sáng là một ứng dụng công nghệ chiếu sáng cho một không gian của con người Giống như việc thiết kế trong kiến trúc, trong kỹ thuật và những thiết kế khác, thiết kế chiếu sáng dựa vào tổ hợp các nguyên tắc khoa học đặc trưng, những tiêu chuẩn và quy ước đã thiết lập và một số các tham số về thẩm

mỹ học, văn hóa và con người được xem xét một cách hài hòa.

Từ thời kỳ sơ khai của văn minh đến thời gian gần đây, con người chủ yếu tạo ra ánh sáng từ lửa mặc dù đây là nguồn nhiệt nhiều hơn ánh sáng Ở thế kỷ 21, chúng

ta vẫn đang sử dụng nguyên tắc đó để sản sinh ra ánh sáng và nhiệt qua loại đèn nóng sáng Chỉ trong vài thập kỷ gần đây, các sản phẩm chiếu sáng đã trở nên tinh

vi và đa dạng hơn nhiều Theo ước tính, tiêu thụ năng lượng của việc chiếu sáng chiếm khoảng 20 – 45% tổng tiêu thụ năng lượng của một toà nhà thương mại và khoảng 3 – 10% trong tổng tiêu thụ năng lượng của một nhà máy công nghiệp Hầu hệt những người sử dụng năng lượng trong công nghiệp và thương mại đều nhận thức được vấn đề tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống chiếu sáng Thông thường có thể tiến hành tiết kiệm năng lượng một cách đáng kể chỉ với vốn đầu tư ít và một chút kinh nghiệm Thay thế các loại đèn hơi thuỷ ngân hoặc đèn nóng sáng bằng đèn halogen kim loại hoặc đèn natri cao áp sẽ giúp giảm chi phí năng lượng và tăng độ chiếu sáng Lắp đặt và duy trì thiết bị điều khiển quang điện, đồng hồ hẹn giờ và các hệ thống quản lý năng lượng cũng có thể đem lại hiệu quả tiết kiệm đặc biệt Tuy nhiên, trong một số trường hợp, cần phải xem xét việc sửa đổi thiết kế hệ thống chiếu sáng để đạt được mục tiêu tiết kiệm như mong đợi Cần hiểu rằng những loại đèn có hiệu suất cao không phải là yếu tố duy nhất đảm bảo một hệ thống chiếu sáng hiệu quả Do vậy các kỹ sư cần phải thiết kế một cách chính xác và hiệu quả và một trong số đó giúp các kỹ sư thiết kế giảm bớt được thời gian và tính chính xác đó là sử dụng phần mềm thiết kế.

Trong nội dung chương trình học chuyên nhanh Kỹ thuật Hạ tầng đô thị, tôi đã nắp bắt được các kiến thức cơ bản và chuyên sâu trong lĩnh vực thiết kế chiếu sáng

đô thị Để hiểu biết và có thể vận dụng tốt, tôi sẽ tiến hành thực hiện Bài tập lớn, với nội dung “THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SANG CHO KHU ĐÔ THỊ MỚI

THÀNH PHỐ HÀ NỘI” Do thời gian làm bài và kiến thức còn hạn chế nên bài làm của chúng tôi không tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong nhận

được sự góp ý, chỉ bảo của thầy cô để chúng em có được những kinh nghiệm và kiến thức chuẩn bị cho công việc sau này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Mục lục

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 5

1.Giới thiệu chung về công trình 5

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỶ SỐ R 11

2.Tuyến số 1 11

2.Tuyến số 2 13

CHƯƠNG 3 : PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG ĐỘ CHÓI ĐIỂM 15

3.1Tính toán cho tuyến đường số 1 15

CHƯƠNG 4: KIỂM TRA BẰNG PHẦN MỀM DIALUX- EVO 8 18

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN: 20

5.1Kết luận 20

5.2 kiến nghị 21

Phụ lục hình vẽ:

Hình 1: Mặt bằng hiện trạng khu đô thị mới thành phố hà nội 6

Hình 2 Mô hình độ chiêu sáng tỷ số R 8

Hình 3 Mô hình chiếu sáng phương pháp độ chói điểm 9

Hình 4: Mặt cắt ngang tuyến đường số 1 12

Hình 5: Mặt cắt ngang tuyến đường số 2 14

Hình 6: Kiểm tra bằng phần mềm DIaLux (tuyến 1) 19

Hình 7 : Kiểm tra bằng phần mềm DiaLux (tuyến 2) 19

Hình 8 :Mặt cắt ngang điển hình tuyến 1 20

Hình 9 : Mặt cắt ngang điển hình tuyến 2 21

Hình 10: Bố trí đèn điển hình trên bình đồ 21

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.

Giới thiệu chung về công trình

Khu đô thị thuộc Thành phố Hà Nội là một khu đô thị mới hiện đại, chuẩn bị đượcđầu tư xây dựng, Khu có diện tích 35 (ha), nằm ở trung tâm thành phố Hà Nội Khu đô thị có 2 dạng tuyến đường chính:

+ Loại 1: Mặt cắt ngang 15m, 4 làn đường, không có giải phân cách giữa

+ Loại 2: Mặt cắt ngang 6m, 2 làn đường, không có giải phân cách giữa

Các tuyến nhánh còn lại có mặt cắt ngang nhỏ hơn

Nội dung của Bài tập lớn là thiết kế hệ thống chiếu sáng cho 2 tuyến đường chínhnày bằng một số phương pháp đã được học là: Phương pháp tỷ số R, phương phápchiếu sáng điểm và kiểm tra bằng phần mềm mô phỏng DiaLux Street

Hình 1: Mặt bằng hiện trạng khu đô thị mới thành phố Hà Nội

2.

Cơ sở thiết kế

2.1Tiêu chuẩn thiết kế cơ sở

Các căn cứ tính toán tuân theo các chỉ dẫn của các tiêu chuẩn hiện hành tại ViệtNam, và hiệp hội chiếu sáng quốc tế CIE, Bài tập lớn này được thiết kế dựa trêncác tiêu chuẩn sau:

• TCXDVN 259:2001: Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo đường, đườngphố và quảng trường đô thị

• TCVN 4400:1887: Kỹ thuật chiếu sáng - thuật ngữ và định nghĩa

• TCVN 5828:1994: Đèn chiếu sáng đường phố - Yêu cầu kỹ thuật

2.2 Nguyên tắc thiết kế

2.2.1 Phương pháp tỷ số R

Phương pháp tỷ số R về bản chất cũng tính toán dựa trên độ rọi nhưng có xét tới độchói của mặt đường thông qua tỷ số R với R là tỷ số sữa độ rọi trung bình trên độchói trung bình.

𝑅 = 𝐸𝑡𝑏 (𝐿𝑢𝑥 𝑐𝑑 )𝐿𝑡𝑏 ( )

2𝑚Nếu tuân thủ các phương pháp bố trí như trình bày ở dưới, bằng thực nghiệm người

ta nhận thấy rằng R là hằng số đối với mỗi loại đường như bảng sau:

: Bảng phân loại độ chóa của lớp vật liệu

Như vậy với mỗi loại đường ta biết chỉ số R đặc trưng của nó, đồng thời căn cứvào tiêu chuẩn độ chói trung bình quy định trong tiêu chuẩn TCXDVN 259:2001cho mỗi cấp đường ta suy ra được độ rọi trung bình Etb Quang thông tính toán quyđịnh của một đèn sẽ được xác định bởi công thức sau:

đ

∅ = 𝐸𝑡𝑏 × 𝑙 ×

𝑒𝑛

Xét điểm P trên mặt đường trong tầm quan sát của người lái xe được chiếu sángbởi 1 đèn như trên Hệ số phản xạ tại điểm này là không đều và phụ thuộc vào cácyếu tố sau đây:

- Góc lệch khi quan sát 𝛽.

- Góc tia sáng tới điểm P là 𝛾 ( Tức là góc kinh tuyến của bộ đèn).

- Góc nhìn của người lái xe 𝛼 Tầm nhìn của người lái xe 60 – 170m tương

ứng với góc quan sát 𝛼 = 1,4° - 0,5°, do đó có thể coi tầm quan sát trungbình 𝛼 có giá trị không đổi bằng 1°, như vậy hệ số phản xạ chỉ phụ thuộcvào hai góc trên

Dựa theo một số định luật quang học, độ chói tại điểm P do 1 đèn gây ra tỷ lệ với

độ rọi và cường độ sáng như sau:

𝐼

𝐿 = 𝑞( 𝛼, 𝛼) × 𝐸 = 𝑞( 𝛼, 𝛼) ×

ℎ2

𝐼𝑐𝑜𝑠3𝛼 = (𝑅 𝛼, 𝛼)

×

ℎ2

Với 𝑞( 𝛼, 𝛼), 𝑅( 𝛼, 𝛼) gọi là hệ số độ chói quy đổi được xác định bằng thựcnghiệm Giá trị này phụ thuộc vào tính chất của các lớp phủ mặt đường và được lậpthành bảng để sử dụng

Tính chất phản xạ ánh sáng của mặt đường phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như vậtliệu chế tạo, công nghệ thị công, điều kiện sử dụng… Do vậy để thống nhất CIEđưa ra 4 lớp loại lớp phủ mặt đường tiêu chuẩn ký hiệu là 𝑅1 ÷ 𝑅4 dựa trên 2 chỉtiêu là độ nhìn rõ 𝑄0 và các hệ số sử dụng 𝑆1, 𝑆2 từ đó làm căn cứ để xác định cácgiá trị hệ số độ chói quy đổi.

𝑄0 = ∫ Ω𝑞𝑑

∫ 𝑑 Ω(0,2)𝑅

𝑆1 =

(0,0)𝑅

𝑆2 = 𝑄0

(0,0)𝑅Mạng lưới chia điểm tính toán được bố trí theo như Hình và tuân thủ theo một số quy tắc sau:

Hình 3 Mô hình chiếu sáng phương pháp độ chói điểm

- Theo chiều ngang, khoảng cách các hang nhỏ hơn hoặc bằng 6m.

- Theo chiều dọc, mỗi làn đường bố trí 2 hàng đều cách nhau

Giá trị độ chói tính toán là cộng tác dụng của các đèn trong phạm

vị

2.2.3 Sử dụng phần mềm DiaLux

Khi được học trên trường tôi đã được hướng dẫn và sử dụng phần mềm DiaLux đểtính toán và bố trí thiết kế hệ thống chiếu sáng đường đô thị Đây là phương phápcho ra kết quả nhanh và chính xác hơn 2 phương pháp trên Nhà sản xuất chươngtrình Dialux còn cho phép thể hiện độ rọi, độ chói tại từng vị trí với phối cảnh 2D,3D chính xác và dễ quan sát

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỶ SỐ R

2.

Tuyến số 1

2.1 Số liệu

Căn cứ vào số liệu cung cấp, các thông số thiết kế là

• Mặt cắt đường tuyến 1 với bề rồng là 15m

• Cấp hạng đường: Đường nội bộ-Đường khu nhà ở-cấp chiếu sáng C Theo Tiêu chuẩn TCXDVN 259:2001

Độ chói trung bìnhtrên mặt đường(cd/m2)

Độ rọi trung bìnhtrên mặt đường(Lux)

• PP3: bố trí hai hàng cột ở hai bên

Căn cứ mặt bằng, ta chọn phương án 3: bố trí hai bên đối xứng

2.1.3 Lựa chọn các thông số thiết kế

• Cột đèn: Sử dụng loại cột đèn mạ kẽm với chiều cao cột đèn là:14 m

• Kiểu đèn: Ta lựa chọn loại đèn bán rộng đang được sử dụng rộng rải chiếu sáng đường giao thông

• Khoảng cách cột đèn (e): theo tiêu chuẩn TCXD259:2001, ta sơ bộ chọnkhoảng cách giữa 2 cột đèn liên tiếp gấp 3,5 lần chiều cao cột: 30 (m)

• Hệ số suy giảm quang thông: với đèn phóng điện, vệ sinh không thường xuyên ta lấy bằng 1.5

• Chỉ số R: với lớp phủ mặt đường nhựa, ta chọn R=14.

• Các thông số hình học chi tiết của đèn đường, tham khảo hình vẽ sau

Hình 4: Mặt cắt ngang tuyến đường số 1

Hiệu suất bộ đèn: v ới l/h=15/14 nội suy từ bảng trong tiêu chuẩn TCVN 259- 2001, ta có hiệu suất n=0,4

Lựa chọn công suất đèn: Căn cứ vào công thức của phương pháp tỉ số R, tacó:

∅=(R×L_tb×l×e×V)/n

Ta thu được quang thông của đèn là ∅=9450 (lm)

Dựa theo các thông sô của nhà sản xuất Rạng Đông ta lựa chọn loại đèn phùhợp là

Bảng 2: Bảng loại đèn thiết kế tuyến số 1 phương pháp tỷ rố R

Tuyến số 2

2.1 Số liệu

Căn cứ vào số liệu cung cấp, các thông số thiết kế là

• Mặt cắt đường tuyến 2 với bề rồng là 6m

• Cấp hạng đường: Đường nội bộ-Đường khu nhà ở-cấp chiếu sáng C Theo Tiêu chuẩn TCXDVN 259:2001

Độ chói trungbình trên mặtđường (cd/m2)

Độ rọi trung bìnhtrên mặt đường(Lux)

• PP3: bố trí hai hàng cột ở hai bên

Căn cứ mặt bằng, ta chọn phương án 2 Bố trí một bên đường

2.3 Lựa chọn các thông số thiết kế

• Cột đèn: Sử dụng loại cột đèn mạ kẽm với chiều cao cột đèn là: 10 m

• Kiểu đèn: Ta lựa chọn loại đèn bán rộng đang được sử dụng rộng rải chiếu sáng đường giao thông

• Khoảng cách cột đèn (e): theo tiêu chuẩn TCXD259:2001, ta sơ bộ chọnkhoảng cách giữa 2 cột đèn liên tiếp gấp 3,5 lần chiều cao cột: 24 (m)

• Hệ số suy giảm quang thông: với đèn phóng điện, vệ sinh không thường xuyên ta lấy bằng 1.5

• Chỉ số R: với lớp phủ mặt đường nhựa, ta chọn R=14

• Các thông số hình học chi tiết của đèn đường, tham khảo hình vẽ sau

Hình 5: Mặt cắt ngang tuyến đường số 2

Hiệu suất bộ đèn: v ới l/h=6/10 nội suy từ bảng trong tiêu chuẩn TCVN 259-

2001, ta có hiệu suất n=0,285

Lựa chọn công suất đèn: Căn cứ vào công thức của phương pháp tỉ số R, tacó:

∅=(R×L_tb×l×e×V)/n

Ta thu được quang thông của đèn là ∅=4320 (lm)

Dựa theo các thông sô của nhà sản xuất Rạng Đông ta lựa chọn loại đèn phù hợp là :

CHƯƠNG 3 : PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG ĐỘ CHÓI ĐIỂM

3.1Tính toán cho tuyến đường số 1

Tính toán độ dọi trung bình : Etb = Ф.V.η= 13200x1.5x0.4 = 17.6 (lx)

Ta tiến hành kiểm tra bằng độ chói điểm như sau :

Đoạn đường ta chọn là một hình chữ nhật giữa hai cột đèn liên tiếp cột đầu cách

người quan sát 60m

Khoảng cách giữa hai đèn liên tiếp là 30m

Điểm quan sát có thể nằm bên trái hoặc bên phải ở một phần tư chiều rộng đường và

quan sát một loạt các điểm theo các mặt lưới :

1 2 điểm trên đường theo trục ngang

2 3, 6 hoặc 9 điểm theo trục dọc theo các cột đèn cách nhau dưới 18, 36 hoặc 54m

3 Chia 4 điểm theo trục ngang và 6 điểm theo trục dọc như hình vẽ sau :

Chiều ngang có 2 làn xe mỗi làn xe rộng 7.5m và chia làm 4 điểm

Chiều trục dọc chia làm 6 điểm và có 6 khoảng vậy khoảng cách giữa các điểm là : 30/6 = 5m

Tiến hành kiểm tra độ chói tại các mắt lưới trên đường :

Với điểm 8 ta có độ chói do 2 đèn gây ra : L8 = L8.1 + L8.

Độ chói tại các điểm ta có bảng sau :

Độ chói trung bình của mặt đường

Ltb = 14.16624 = 0.59 cd/m2 > 0.4 cd/m2 (thỏa mãn độ chói yêu cầu của mặt đường)

Hệ số độ đồng đều chung :

Uo =

𝐿𝑚𝑖𝑛

𝐿𝑡𝑏 = 0.3920.59 = 0.67 > 0.4 (thỏa mãn)

Kiểm tra bằng phần mềm diaLux

Hình 6: Kiểm tra bằng phần mềm DIaLux tuyến 1

Hình 7 : Kiểm tra bằng phần mềm DiaLux tuyến 2

- Tuyến 1: Loại đèn D CSD 02L 120W - sản xuất bởi công ty Rạng Đông,bố

trí theo phương pháp đối xứng, quang thông đèn là 13000( lm), khoảng cáchgiữa các đèn là 30(m), chiều cao đèn là 14(m), góc chiếu của đèn là 9°

Hình 8: Mặt cắt ngang điển hình tuyến đường 1

- Tuyến 2: Loại đèn D CSD 02L 30W - sản xuất bởi công ty Rạng Đông,Quang thông đèn là 7000( lm), khoảng cách giữa các đèn là 24(m), chiềucao đèn là 10(m), góc chiếu của đèn là 9°.

Hình 9: Mặt cắt ngang điển hỉnh tuyến đường 2

Chi tiết xem bản vẽ kèm theo

5.2 kiến nghị Hình 10: Bố trí đèn điển hình trên bình đồ

Sau thời gian được học chiếu sáng và làm đồ án thiết kế chiếu sáng một tuyến đường điển hình, tôi đã tự tin làm được một đồ án chiếu sáng thực tế sau khi ra

Do khi in bản vẽ bình đồ bố trí đèn và bản vẽ kiểm tra bằng phần mềm DiaLux làmcho người đọc không nhìn được rõ số liệu trên tính toán, tôi kiến nghị với giảngviên bộ môn là những điểm này chúng ta có thể sử dụng bằng bản vẽ điển hình,vừa nhìn rõ bố trí, ngoài ra còn tinh giảm được khối lượng bóng đèn cần phải vẽ vì

có thể sử dụng phương pháp suy luận để nội suy Xin cảm ơn thầy Trần Bảo Việt

đã hỗ trợ giảng dạy trong thời gian vừa qua!