bài tập lớn đề tài thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘIBỘ MÔN ĐIỆN KỸ THUẬTBÀI TẬP LỚN MÔN: HỆ THỐNG HẠ ÁP 1ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng học GVHD: ThS... TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘIBỘ MÔN ĐI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

BỘ MÔN ĐIỆN KỸ THUẬT

BÀI TẬP LỚN MÔN: HỆ THỐNG HẠ ÁP 1

ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng học

GVHD: ThS Nguyễn Văn Mẫn

SVTH: Nguyễn Tiến Việt

MSSV: 0246066

Lớp: 66MEC2

Hà Nội, 11-2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

BỘ MÔN ĐIỆN KỸ THUẬT

BÀI TẬP LỚN MÔN: HỆ THỐNG HẠ ÁP 1

ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng học

GVHD: ThS Nguyễn Văn Mẫn

SVTH: Nguyễn Tiến Việt

MSSV: 0246066

Lớp: 66MEC2

Hà Nội, 11-2023

LỜI MỞ ĐẦU

Phòng học là nơi diễn ra các hoạt động giảng dạy học tập, nghiên cứu của các thầy,

cô giáo, giảng viên, giáo sư… Việc thiết kế bố trí phòng học ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng bải giảng Vì vậy hệ thống ánh sáng cũng là một trong những vấn đề cần thiết phải lưu tâm khi thiết kế phòng học

Mục đích thiết kế chiếu sáng là đưa ra được một phân bố ánh sáng hợp lí, 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 của bài toán thiết kế chiếu sáng như sau:

Thiết kế sơ bộ: Qua nghiên cứu các không gian thường gặp đưa ra một không gian tiêu chuẩn hình hộp bằng cách tính toán thực nghiệm đưa ra bảng tiêu chuẩn, bảng tra

Thiết kế sơ bộ đưa ra phương pháp chiếu sáng 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 đặt ra

về yêu cầu, tiện nghi ánh sáng, thẩm mĩ

MỤC LỤC

Contents

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỤC LỤC 1

YÊU CẨU THIẾT KẾ 1

TRÌNH TỰ THIẾT KẾ 1

1, Nhận xét địa điểm chiếu sáng 1

2, Xác định kích thước chiếu sáng 1

3, Thiết kế 2

3,1 Chọn bóng đèn 2

3,2 Xác định cấp của đèn 4

3,3 Tính quang thông tổng 5

3,4 Tính số bóng cần 5

3,5 Độ rọi trung bình dự kiến đạt được: 5

4, Kiểm tra thiết kế 5

4.1 Chỉ số lưới 5

YÊU CẨU THIẾT KẾ

Hãy thiết kế một hệ thống chiếu sáng trong lớp học có chiều dài (6 + 0,5x) m, rộng (3+ 0,5x) m, cao 3,3 m, trần sơn màu trắng có hệ số phản xạ = 0,8, tường sơn màu trắng nhạt có hệ số phản xạ = 0,8, mặt bàn làm bằng gỗ nâu có hệ số phản xạ = 0,2

Độ rọi yêu cầu sau 1 năm duy trì 430 lux Yêu cầu:

1 Trình bày tính toán thiết kế theo công thức đã học

2 Ứng dụng phần mềm Dialux 4.13 để tính toán kiểm nghiệm lại kết quả đã tính ở yêu cầu 1

Với x = 38 ta được số liệu:

Chiều dài lớp học là: (6 + 0,5x) = (6 + 0,5.38) = 25 m

Chiều rộng lớp học là: (3+ 0,5x) = (3+ 0,5.38) = 22 m

TRÌNH TỰ THIẾT KẾ

1, Nhận xét địa điểm chiếu sáng

Vì địa điểm là lớp học:

Chọn kiểu chiếu sáng bán trực tiếp (cấp chiếu sáng từ K=>N)

Độ rọi yêu cầu 430 Lux ,

Khi chọn đèn nhiệt độ màu phải nằm trong khoảng tiện nghi của mắt :

Tm = 3000 - 4500K

Mục đích chiếu sáng để học tập nên chỉ số hoàn màu dự kiến là Ra ≥ 70 Chiếu sáng đảm bảo độ đồng đều nên chỉ số (n/h) ≤ 1,6 hoặc 1,5

Hệ số phản xạ:

Trần nhà : 0,8

Tường nhà : 0,8

Mặt hữu ích : 0,2

2, Xác định kích thước chiếu sáng

Chiều dài: a = 25 m

Chiều rộng: b = 22 m

1

Chiều cao tính từ sàn tới trần: H = 3,3 m

Cổ trần: h’= 0 m

Chiều cao bề mặt làm việc: 0,85 m

Chiều cao hữu ích: h = H- h’ – 0,85 = 3,3 – 0,85 = 2,45 m

Chỉ số địa điểm: R = ab

h(a+b)= 25.22

2,45 25 22( + )= 4,77 Chỉ số treo: j= h+h 'h ' = 2,45 00+ = 0

Chọn hệ số bù:

Hệ số suy giảm quang thông δ1= 0,8

Hệ số suy giảm do bám bụi : δ2= 0,9

Vậy hệ số bù là: δ = 1

δ1 2δ = 1

0,8.0,9= 1,38

3, Thiết kế

3,1 Chọn bóng đèn

Bảng 1 Chỉ số hoàn màu

Nhóm

hoàn

màu

Chỉ số hoàn màu

CRI

Chất lượng nhìn màu

Phạm vi ứng dụng 1A CRI > 90 Cao Công việc cần sự hoàn màu chính xác 1B 80 < CRI < 90 Cao Cần sự hoàn màu tốt

2 60 < CRI < 80 Trung

bình Cần sự phân biệt màu tương đối

3 40 < CRI < 60 Thấp Cần phân biệt màu sắc nhưng chỉ chấp

nhận biểu hiện sự sai lệch màu sắc ít

4 20 < CRI < 40 Thấp Không cần phân biệt màu sắc

Ta chọn đèn có chỉ số hoàn màu CRI nằm trong khoảng 80 – 90 là phù hợp nhất Một số 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 sang nội thất

Đèn sợi đốt: Có hiệu suất phát quang thấp, tuổi thọ thấp nhưng chất lượng 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…

Đèn LED: Có tuổi thọ cao hơn nhiều so với đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang, thông dụng trong trang trí nội thất với màu sắc đa dạng có thể tùy chỉnh dễ

2

dàng Nhưng đèn LED lại có hiệu suất phát quang thấp, hệ số truyền đạt màu không cao mà giá thành cũng không hề rẻ nên ít được ứng dụng trong chiếu sáng nội thất

Hình 1 Biểu đồ Kruithor vùng môi tường tiện nghi

Căn cứ theo độ rọi yêu cầu và biểu đồ Kruithof ứng với nhiệt độ màu 4000 K (môi0

trường tiện nghi)

Ta chọn đèn Philips CR150B LED35S/840 PSD W30L120 IP54 là loại bóng LED thế hệ mới với chuẩn chống ẩm IP54 phù hợp điều kiện sử dụng ở Việt Nam Thông số cho trong:

Bảng 2 Thông số đèn

Loại

đèn

Công

suất

(W)

Quang thông (Lm)

Chỉ số hoàn màu CRI

Nhiệt độ màu

Hệ số công suất

Tuổi thọ

Kích thước (mm)

3

Hình 2 Chỉ dẫn quang học

3,2 Xác định cấp của đèn

Bảng 3 Tính toán các giả trị F’ u

16,6

29

37,5

I1 = 340 I2 = 300 I3 = 270

F’1 = Π

6∑

1

3

Ii= 476,47

44,9

51,3

57,2

I4 = 220 I5 = 200 I6 = 180

F’2 = Π

6∑

4

6

Ii= 314,15

62,7

68

73

I7 = 150 I8 = 140 I9 = 60

F’3 = Π

7

9

Ii= 183,2 78

82,8

87,6

I10 = 40 I11 = 30 I12 = 20

F’4 = Π

10

12

Ii= 47,12

Từ bảng trên và tra phụ lục ta có :

F’ = 476,47 => đèn cấp D 1

F’ + F’ = 476,47 + 314,15 = 790,62 => đèn cấp D 1 2

r = Lγ =75

Lt = 1217,39

35,16 = 34,62 < 50 => đèn cấp D

=> Hiệu suất của bóng đèn η= F ’1+F ’2+F ’ 3+F ’

1000 = 1,02

4

Tính quang thông tổng

ϕt= E a b

η = 430.25 22.1,381,02 = 319970,59 (Lm)

Tính số bóng cần

N = ϕt

ϕđ = 319970,593500 = 91,4 (bóng) => Ta chọn 92 bóng

Độ rọi trung bình dự kiến đạt được:

E = N ϕ đ

a b = 92 3500 1,0225.22 1,38 = 432,73 (lx)

Đảm bảo yêu cầu độ rọi

4, Kiểm tra thiết kế.

4.1 Chỉ số lưới:

K = m 2 m n

h (m+n) = 2,45.(3+2)2.3.2 = 0,98

4.2 Chỉ số gần:

K = p

a p b q+

h (a+b) = 25 1+22.1,5

2,45 25( +2 2) = 0,5 4.3 Tra bảng tính toán F’ :u

Với K = 1,5

Km = 1 và K = 0,5p

Nội suy tại K = 0,5:p

Fu' = 643 4630,5 0−− (0,5-0) +463= 643

Km = 0,5 và K = 0,5p

Nội suy tại K = 0,5:p

Fu' = 0,5691 619−0 ,− 25 (0,5-0,25) +619= 691

5

Km = 0,5 và K = 1m

Nội suy tại K = 0,98:m

Fu' = 643 6911 0,5−− (0,98-0,5) +691= 644,92

Km = 1 và K = 0,5p

Nội suy tại K = 0,5:p

Fu' = 715 5490,5 0−− (0,5-0) +549= 715

Km = 0,5 và K = 0,5p

Nội suy tại K = 0,5:p

Fu' = 0,5696 620−0 ,− 25 (0,5-0,25) +620= 696

Km = 0,5 và K = 1m

Nội suy tại K = 0,98:m

Fu' = 715 6961 0,5−− (0,98-0,5) +696= 714,24

Tại K = 4,77; K = 0,98 và K = 0,5m P

Fu' = 714,24 644,925 1,5−− (4,77-1,5) +620 = 684,76

5, Kiểm tra độ rọi.

6, Kiểm tra độ chói.

6

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM DIALUX

Các bước tiến hành thiết kế với DIALux:

Bước 1: Thiết lập mô hình kích thước phòng học và quản lý dự án

Bước 2: Thiết lập nội thất trong phòng

Bước 3: Chọn bộ đèn và chạy mô phỏng và hiển thị kết quả Ở bước này nếu kết quả không đạt yêu cầu ta có thể thay đổi bộ đèn khác hoặc thay đổi cách bố trí đèn trong phòng sao cho phù hợp nhất có thể

Thiết lập kích thước phòng và quản lý dự án

7