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 ĐỀ BÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SANG CHO KHU ĐÔ THỊ MỚI – THÀNH PHỐ HÀ NỘI Sinh viên thực hiện: Đặng Đình Doanh Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Trần Bảo Việt Hà Nội, 5/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 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 Sinh viên thực hiện: Đặng Đình Doanh Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Trần Bảo Việt Hà Nội, 5/2022 MỞ ĐẦU Thiết kế chiếu sáng ứng dụng công nghệ chiếu sáng cho không gian người Giống việc thiết kế kiến trúc, kỹ thuật thiết kế khác, thiết kế chiếu sáng dựa vào tổ hợp nguyên tắc khoa học đặc trưng, tiêu chuẩn quy ước thiết lập số tham số thẩm mỹ học, văn hóa người xem xét cách hài hòa Từ thời kỳ sơ khai văn minh đến thời gian gần đây, người chủ yếu tạo ánh sáng từ lửa nguồn nhiệt nhiều ánh sáng Ở kỷ 21, sử dụng nguyên tắc để sản sinh ánh sáng nhiệt qua loại đèn nóng sáng Chỉ vài thập kỷ gần đây, sản phẩm chiếu sáng trở nên tinh vi đa dạng nhiều Theo ước tính, tiêu thụ lượng việc chiếu sáng chiếm khoảng 20 – 45% tổng tiêu thụ lượng nhà thương mại khoảng – 10% tổng tiêu thụ lượng nhà máy công nghiệp Hầu hệt người sử dụng lượng công nghiệp thương mại nhận thức vấn đề tiết kiệm lượng hệ thống chiếu sáng Thông thường tiến hành tiết kiệm lượng cách đáng kể với vốn đầu tư chút kinh nghiệm Thay loại đèn thuỷ ngân đèn nóng sáng đèn halogen kim loại đèn natri cao áp giúp giảm chi phí lượng tăng độ chiếu sáng Lắp đặt trì thiết bị điều khiển quang điện, đồng hồ hẹn hệ thống quản lý lượng đem lại hiệu tiết kiệm đặc biệt Tuy nhiên, số trường hợp, cần phải xem xét việc sửa đổi thiết kế hệ thống chiếu sáng để đạt mục tiêu tiết kiệm mong đợi Cần hiểu loại đèn có hiệu suất cao yếu tố đảm bảo hệ thống chiếu sáng hiệu Do kỹ sư cần phải thiết kế cách xác hiệu số giúp kỹ sư thiết kế giảm bớt thời gian tính xác sử dụng phần mềm thiết kế Trong nội dung chương trình học chuyên nhanh Kỹ thuật Hạ tầng đô thị, nắp bắt kiến thức chuyên sâu lĩnh vực thiết kế chiếu sáng đô thị Để hiểu biết vận dụng tốt, tơi tiến hành thực 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 kiến thức hạn chế nên làm chúng tơi khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận góp ý, bảo thầy để chúng em có kinh nghiệm kiến thức chuẩn bị cho công việc sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! Mục lục CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.Giới thiệu chung cơng trình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỶ SỐ R 11 2.Tuyến số 11 2.Tuyến số 13 CHƯƠNG : PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG ĐỘ CHÓI ĐIỂM .15 3.1Tính tốn cho tuyến đường số 15 CHƯƠNG 4: KIỂM TRA BẰNG PHẦN MỀM DIALUX- EVO .18 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN: 20 5.1Kết luận 20 5.2 kiến nghị 21 Phụ lục hình vẽ: Hình 1: Mặt trạng khu thị thành phố hà nội Hình Mơ hình độ chiêu sáng tỷ số R Hình Mơ hình chiếu sáng phương pháp độ chói điểm Hình 4: Mặt cắt ngang tuyến đường số 12 Hình 5: Mặt cắt ngang tuyến đường số 14 Hình 6: Kiểm tra phần mềm DIaLux (tuyến 1) 19 Hình : Kiểm tra phần mềm DiaLux (tuyến 2) 19 Hình :Mặt cắt ngang điển hình tuyến 20 Hình : Mặt cắt ngang điển hình tuyến 21 Hình 10: Bố trí đèn điển hình bình đồ 21 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.Giới thiệu chung cơng trình Khu thị thuộc Thành phố Hà Nội khu đô thị đại, chuẩn bị đầu tư xây dựng, Khu có diện tích 35 (ha), nằm trung tâm thành phố Hà Nội Khu thị có dạng tuyến đường chính: + Loại 1: Mặt cắt ngang 15m, đường, khơng có giải phân cách + Loại 2: Mặt cắt ngang 6m, đường, khơng có giải phân cách Các tuyến nhánh cịn lại có mặt cắt ngang nhỏ Nội dung Bài tập lớn thiết kế hệ thống chiếu sáng cho tuyến đường số phương pháp học là: Phương pháp tỷ số R, phương pháp chiếu sáng điểm kiểm tra phần mềm mô DiaLux Street Hình 1: Mặt trạng khu đô thị thành phố Hà Nội 2.Cơ sở thiết kế 2.1Tiêu chuẩn thiết kế sở Các tính tốn tn theo dẫn tiêu chuẩn hành Việt Nam, hiệp hội chiếu sáng quốc tế CIE, Bài tập lớn thiết kế dựa tiêu chuẩn sau: • TCXDVN 259:2001: Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo đường, đường phố quảng trường đô thị • TCVN 4400:1887: Kỹ thuật chiếu sáng - thuật ngữ 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 chất tính tốn dựa độ rọi có xét tới độ chói mặt đường thơng qua tỷ số R với R tỷ số sữa độ rọi trung bình độ chói trung bình 𝑅 = 𝐸𝑡𝑏 (𝐿𝑢𝑥) 𝑐𝑑 𝐿𝑡𝑏 ( ) 𝑚2 Nếu tuân thủ phương pháp bố trí trình bày dưới, thực nghiệm người ta nhận thấy R số loại đường bảng sau: : Bảng phân loại độ chóa lớp vật liệu Như với loại đường ta biết số R đặc trưng nó, đồng thời vào tiêu chuẩn độ chói trung bình quy định tiêu chuẩn TCXDVN 259:2001 cho cấp đường ta suy độ rọi trung bình Etb Quang thơng tính tốn quy định đèn xác định công thức sau: ∅đ = 𝐸𝑡𝑏 × 𝑙 × 𝑅 × 𝐿𝑡𝑏 × 𝑙 × × 𝑉 𝑒 ×𝑉= 𝑒 𝑛 𝑛 Trên sở quang thơng tính tốn ta chọn cơng suất đèn có quang thơng gần theo catalog nhà chế tạo Tiếp theo kiểm tra số chói lóa, đảm bảo u cầu giải pháp bố trí đèn hợp lý, ngược lại ta phải bố trí lại đèn Tiếp tục kiểm tra độ chói theo phương pháp độ chói điểm ( trình bày phần 2.2.2) 2.2.2 Phương pháp độ chói điểm Xét điểm P mặt đường tầm quan sát người lái xe chiếu sáng đèn Hệ số phản xạ điểm không phụ thuộc vào yếu tố sau đây: - Góc lệch quan sát 𝛽 - Góc tia sáng tới điểm P 𝛾 ( Tức góc kinh tuyến đèn) - Góc nhìn người lái xe 𝛼 Tầm nhìn người lái xe 60 – 170m tương ứng với góc quan sát 𝛼 = 1,4° - 0,5°, coi tầm quan sát trung bình 𝛼 có giá trị không đổi 1°, hệ số phản xạ phụ thuộc vào hai góc Dựa theo số định luật quang học, độ chói điểm P đèn gây tỷ lệ với độ rọi cường độ sáng sau: 𝐿 = 𝑞( 𝛽, 𝛾) × 𝐸 = 𝑞( 𝛽, 𝛾) ×𝐼 𝑐𝑜𝑠3𝛾 = 𝑅( 𝛽, 𝛾) 𝐼 × ℎ2 ℎ2 Với 𝑞( 𝛽, 𝛾), 𝑅( 𝛽, 𝛾) gọi hệ số độ chói quy đổi xác định thực nghiệm Giá trị phụ thuộc vào tính chất lớp phủ mặt đường lập thành bảng để sử dụng Hình Mơ hình độ chiêu sáng tỷ số R Tính chất phản xạ ánh sáng mặt đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố vật liệu chế tạo, công nghệ thị công, điều kiện sử dụng… Do để thống CIE đưa lớp loại lớp phủ mặt đường tiêu chuẩn ký hiệu 𝑅1 ÷ 𝑅4 dựa tiêu độ nhìn rõ 𝑄0 hệ số sử dụng 𝑆1, 𝑆2 từ làm để xác định giá trị hệ số độ chói quy đổi 𝑄0 = ∫ 𝑞𝑑Ω ∫ 𝑑 Ω 𝑅(0,2) 𝑆1 = 𝑅(0,0) 𝑆2 𝑄0 = 𝑅(0,0) Mạng lưới chia điểm tính tốn bố trí theo Hình tuân thủ theo số quy tắc sau: Hình Mơ hình chiếu sáng phương pháp độ chói điểm - Theo chiều ngang, khoảng cách hang nhỏ 6m - Theo chiều dọc, đường bố trí hàng cách Giá trị độ chói tính tốn cộng tác dụng đèn phạm vị 2.2.3 Sử dụng phần mềm DiaLux Khi học trường hướng dẫn sử dụng phần mềm DiaLux để tính tốn bố trí thiết kế hệ thống chiếu sáng đường đô thị Đây phương pháp cho kết nhanh xác phương pháp Nhà sản xuất chương trình Dialux cịn cho phép thể độ rọi, độ chói vị trí với phối cảnh 2D, 3D xác dễ quan sát 10 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỶ SỐ R 2.Tuyến số 2.1 Số liệu Căn vào số liệu cung cấp, thơng số thiết kế • Mặt cắt đường tuyến với bề rồng 15m • Cấp hạng đường: Đường nội bộ-Đường khu nhà ở-cấp chiếu sáng C Theo Tiêu chuẩn TCXDVN 259:2001 Cấp Lưu lượng xe lớn Độ chói trung bình Độ rọi trung bình chiếu sáng thời gian có chiếu sáng ( mặt đường mặt đường C xe/giờ) (cd/m2) (Lux) Dưới 500 0.4 Bảng 1: Bảng thể cấp chiếu sáng, độ chói trung bình độ rọi trung bình 2.1.2 Giải pháp thiết kế Theo lý thuyết chung, có phương pháp bố trí đèn: • PP1: Bố trí đèn so le • PP2: Bố trí cột dải phân cách • PP3: bố trí hai hàng cột hai bên Căn mặt bằng, ta chọn phương án 3: bố trí hai bên đối xứng 2.1.3 Lựa chọn thơng 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 sử dụng rộng rải chiếu sáng đường giao thơng • Khoảng cách cột đèn (e): theo tiêu chuẩn TCXD259:2001, ta sơ chọn khoảng cách cột đèn liên tiếp gấp 3,5 lần chiều cao cột: 30 (m) • Hệ số suy giảm quang thơng: với đèn phóng điện, vệ sinh khơng thường xun ta lấy 1.5 11 • Chỉ số R: với lớp phủ mặt đường nhựa, ta chọn R=14 • Các thơng số hình học chi tiết đèn đường, tham khảo hình vẽ sau Hình 4: Mặt cắt ngang tuyến đường số Hiệu suất đèn: v ới l/h=15/14 nội suy từ bảng tiêu chuẩn TCVN 259- 2001, ta có hiệu suất n=0,4 Lựa chọn công suất đèn: Căn vào công thức phương pháp tỉ số R, ta có: ∅=(R×L_tb×l×V)/n Ta thu quang thơng đèn ∅=9450 (lm) Dựa theo thông sô nhà sản xuất Rạng Đông ta lựa chọn loại đèn phù hợp Tên loại đèn Công suất (W) Quang thông (ln) D CSD 02L 120W 120 13000 Bảng 2: Bảng loại đèn thiết kế tuyến số phương pháp tỷ rố R Kiểm tra số chói lịa: Theo tiêu chuẩn thiết kế, với chiều cao đèn 14m, số chói đảm bảo 12 2.Tuyến số 2.1 Số liệu Căn vào số liệu cung cấp, thơng số thiết kế • Mặt cắt đường tuyến với bề rồng 6m • Cấp hạng đường: Đường nội bộ-Đường khu nhà ở-cấp chiếu sáng C Theo Tiêu chuẩn TCXDVN 259:2001 Cấp Lưu lượng xe lớn Độ chói trung Độ rọi trung bình chiếu thời gian có chiếu sáng ( bình mặt mặt đường sáng xe/giờ) đường (cd/m2) (Lux) C Dưới 500 0.4 Bảng 3: Bảng tiêu chuẩn cấp chiếu sáng, độ chói trung bình độ rọi rung bình 2.2 Giải pháp thiết kế Theo lý thuyết chung, có phương pháp bố trí đèn: • PP1: Bố trí đèn so le • PP2: Bố trí bên đường • PP3: bố trí hai hàng cột hai bên Căn mặt bằng, ta chọn phương án Bố trí bên đường 2.3 Lựa chọn thơng 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 sử dụng rộng rải chiếu sáng đường giao thơng • Khoảng cách cột đèn (e): theo tiêu chuẩn TCXD259:2001, ta sơ chọn khoảng cách cột đèn liên tiếp gấp 3,5 lần chiều cao cột: 24 (m) • Hệ số suy giảm quang thơng: với đèn phóng điện, vệ sinh khơng thường xuyên ta lấy 1.5 • Chỉ số R: với lớp phủ mặt đường nhựa, ta chọn R=14 • Các thơng số hình học chi tiết đèn đường, tham khảo hình vẽ sau 13 Hình 5: Mặt cắt ngang tuyến đường số Hiệu suất đèn: v ới l/h=6/10 nội suy từ bảng tiêu chuẩn TCVN 259- 2001, ta có hiệu suất n=0,285 Lựa chọn công suất đèn: Căn vào công thức phương pháp tỉ số R, ta có: ∅=(R×L_tb×l×V)/n Ta thu quang thông đèn ∅=4320 (lm) Dựa theo thông sô nhà sản xuất Rạng Đông ta lựa chọn loại đèn phù hợp : Tên loại đèn Công suất (W) Quang thông (ln) D CSD 02L 30W 30 7000 Bảng 4: Bảng loại đèn thiết kế cho tuyến đường phương pháp tỷ số R 14 CHƯƠNG : PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG ĐỘ CHĨI ĐIỂM 3.1Tính tốn cho tuyến đường số Tính tốn độ dọi trung bình : Etb = Ф.V.η= 13200x1.5x0.4 = 17.6 (lx) l e 15x30 Ta tiến hành kiểm tra độ chói điểm sau : Đoạn đường ta chọn hình chữ nhật hai cột đèn liên tiếp cột đầu cách người quan sát 60m Khoảng cách hai đèn liên tiếp 30m Điểm quan sát nằm bên trái bên phải phần tư chiều rộng đường quan sát loạt điểm theo mặt lưới : điểm đường theo trục ngang 3, điểm theo trục dọc theo cột đèn cách 18, 36 54m Chia điểm theo trục ngang điểm theo trục dọc hình vẽ sau : Chiều ngang có xe xe rộng 7.5m chia làm điểm Chiều trục dọc chia làm điểm có khoảng khoảng cách điểm : 30/6 = 5m Tiến hành kiểm tra độ chói mắt lưới đường : Với điểm ta có độ chói đèn gây : L8 = L8.1 + L8 15 Độ chói điểm ta có bảng sau : Đèn : Tên điểm tanγ γ β R Iđ L 6.12 81.70 635.71 2100.845 0.11 20.46 163.17 557.41 2100.845 0.681392 35.86 171.34 406.98 2100.845 0.597465 0.37 47.14 174.17 261.27 2100.845 0.436225 55.11 175.60 220.92 2100.845 0.280045 0.72 60.83 176.46 132.56 2100.845 0.236795 15.95 86.19 594.71 2100.845 0.142086 1.08 24.59 141.24 521.25 2100.845 0.637446 37.59 158.11 339.76 2100.845 0.558707 1.43 47.98 164.99 247.08 2100.845 0.364175 55.56 168.61 211.51 2100.845 0.264835 1.79 61.09 170.84 127.10 2100.845 0.226709 32.75 88.81 427.57 2100.845 0.136233 0.29 36.35 117.92 378.71 2100.845 0.458295 43.88 136.97 284.18 2100.845 0.405924 0.46 51.35 148.07 195.84 2100.845 0.304601 57.48 154.86 180.42 2100.845 0.209913 0.77 62.25 159.35 111.75 2100.845 0.193385 39.42 91.19 341.86 2100.845 0.11978 10 1.11 41.87 114.57 311.55 2100.845 0.366426 47.45 132.01 237.47 2100.845 0.333938 11 1.46 53.50 143.46 191.72 2100.845 0.254535 58.78 150.98 153.04 2100.845 0.205497 12 1.81 63.07 156.13 103.94 2100.845 0.164037 0.111409 13 0.64 14 0.74 15 0.96 16 1.25 17 1.57 18 1.90 19 0.82 20 0.90 21 1.09 22 1.35 23 1.65 24 1.97 16 Đèn : tanγ γ β R Iđ L Tên điểm 2.14 65.01 5.43 143.45 2100.84 0.1537558 1.78 60.79 4.84 169.65 2100.84 0.1818451 1.43 55.08 3.76 236.13 2100.84 0.2530958 1.07 47.11 2.37 318.89 2100.84 0.3418055 0.72 35.83 0.53 442.98 2100.84 0.4748152 10 0.37 20.44 2.65 579.68 2100.84 0.6213356 11 12 2.16 65.17 1.65 130.82 2100.84 0.1402251 13 14 1.80 61.05 3.60 174.73 2100.84 0.1872856 15 16 1.45 55.53 6.21 229.60 2100.84 0.2460959 17 18 1.10 47.95 10.16 303.91 2100.84 0.3257459 19 20 0.76 37.57 17.33 422.66 2100.84 0.4530352 21 22 0.45 24.57 34.45 536.18 2100.845 0.57471 2.23 65.91 15.51 97.87 2100.84 0.1049053 1.89 62.21 18.60 122.15 2100.84 0.1309258 1.56 57.44 23.21 163.32 2100.84 0.1750556 1.24 51.32 30.01 207.16 2100.84 0.2220456 0.96 43.85 41.09 306.59 2100.84 0.3286251 0.73 36.33 60.10 402.09 2100.84 0.4309854 2.29 66.45 22.17 80.09 2100.84 0.0858455 1.96 63.03 25.80 102.38 2100.84 0.1097357 1.64 58.74 30.92 136.63 2100.84 0.1464458 1.35 53.47 38.43 174.91 2100.84 0.1874759 17 23 1.08 47.42 49.89 243.54 2100.84 0.26104 24 0.89 41.85 67.34 316.87 2100.84 0.33964 Tổng độ chói điểm : Tên điểm L 0.83515 0.779306 0.689324 0.62185 0.711608 0.763421 0.777666 0.745993 0.610274 10 0.590584 11 0.679741 12 0.710943 13 0.563198 14 0.536852 15 0.479657 16 0.431959 17 0.522006 18 0.550764 19 0.452271 20 0.443675 21 0.400983 22 0.392976 23 0.425078 24 0.451049 Độ chói trung bình mặt đường Ltb = 14.21466 = 0.59 cd/m2 > 0.4 cd/m2 (thỏa mãn độ chói yêu cầu mặt đường) Hệ số độ đồng chung : U𝐿𝑚o 𝑖=𝑛 𝐿𝑡𝑏 0.392 = 0.67 > 0.4 (thỏa mãn) = 0.59 Hệ số độ đồng dọc trục : Ud = 𝐿𝑚𝑖𝑛 0,39 𝐿𝑚𝑎𝑥 = 0.83 = 0.5 CHƯƠNG 4: KIỂM TRA BẰNG PHẦN MỀM DIALUX- EVO 18