thiết kế chiếu sáng giảng đường 7 x 7 x 4 2

Mục tiêu hướng đến một hệ thống chiếu sáng hoàn hảo, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí: Hiệu quả chiếu sáng: Cung cấp đủ ánh sáng, đồng đều và phù hợp cho các hoạt động học tập.. Bài tập lớn n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO HỌC PHẦN

CUNG CẤP ĐIỆN

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

CHO GIẢNG ĐƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn : PGS TS Nguyễn Tiến Dũng Sinh viên thực hiện : Tạ Hữu Khởi

NGHỆ AN, 5 - 2024

LỜI NÓI ĐẦU

Ánh sáng - yếu tố then chốt định hình không gian, tác động trực tiếp đến thị lực, tinh thần và hiệu quả học tập Nhận thức được tầm quan trọng đó, bài tập lớn này tập trung vào thiết kế hệ thống chiếu sáng cho giảng đường

- nơi nuôi dưỡng trí tuệ và khơi nguồn cảm hứng

Mục tiêu hướng đến một hệ thống chiếu sáng hoàn hảo, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí:

Hiệu quả chiếu sáng: Cung cấp đủ ánh sáng, đồng đều và phù hợp cho các hoạt động học tập Đảm bảo sự tập trung và tiếp thu kiến thức hiệu quả Bảo vệ thị lực: Ưu tiên sử dụng đèn có chỉ số CRI cao (chỉ số hoàn màu) Giảm thiểu hiện tượng chói sáng, loá mắt Bảo vệ đôi mắt khỏi mỏi mệt và tổn thương

Tính thẩm mỹ: Tạo ra không gian đọc sách đẹp mắt, hài hòa Phù hợp với

sở thích và cá tính của người sử dụng Khơi gợi cảm hứng sáng tạo và ham học hỏi

Tiết kiệm năng lượng: Lựa chọn đèn tiết kiệm điện Kết hợp các biện pháp tối ưu hóa trong thiết kế Góp phần bảo vệ môi trường và giảm thiểu chi phí vận hành

Bài tập lớn này hứa hẹn mang đến giải pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng tối ưu cho giảng đường, góp phần nâng cao chất lượng môi trường học tập

và khơi dậy niềm đam mê học hỏi trong mỗi người

MỤC LỤC

Trang

PHẦN 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 03

1.1 Lý do lựa chọn đề tài 03

1.2 Ánh sáng và các đại lượng đo lường ánh sáng 04

PHẦN 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG GIẢNG ĐƯỜNG 06

2.1 Yêu cầu thiết kế 06

2.2 Thiết kế chiếu sáng sơ bộ 06

2.3.2.2 Thiết kế chiếu sáng sơ bộ 11

KẾT LUẬN 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

PHẦN 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI

1.1.1 Ánh sáng - Người bạn đồng hành trong học tập

Ánh sáng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống con người, đặc biệt là trong các hoạt động học tập Một hệ thống chiếu sáng phù hợp sẽ mang đến những lợi ích thiết thực:

 Nâng cao hiệu quả học tập và làm việc: Ánh sáng đầy đủ, đồng đều giúp tăng cường khả năng tập trung, tiếp thu kiến thức hiệu quả và giảm thiểu mệt mỏi

 Bảo vệ thị lực: Hệ thống chiếu sáng hợp lý giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh về mắt như cận thị, viễn thị, loạn thị, mỏi mắt, bảo vệ đôi mắt khỏe mạnh cho người đọc Tạo môi trường học tập thoải mái: Ánh sáng dịu nhẹ, không gây chói loá giúp tạo bầu không khí thư giãn, thoải mái, khơi gợi hứng thú học tập và sáng tạo

1.1.2 Thực trạng đáng lo ngại

Tuy nhiên, hiện nay, nhiều phòng đọc còn sử dụng hệ thống chiếu sáng chưa đạt chuẩn, dẫn đến tình trạng:

 Thiếu sáng: Ảnh hưởng đến khả năng tập trung và tiếp thu kiến thức

 Chói sáng, loá mắt: Gây mỏi mắt, nhức đầu, ảnh hưởng đến thị lực

 Sử dụng đèn không phù hợp: Ảnh hưởng đến chất lượng giấc ngủ và sức khỏe người sử dụng

1.1.3 Thiết kế chiếu sáng phòng đọc: Một giải pháp thiết thực

Việc thiết kế hệ thống chiếu sáng cho giảng đường là một vấn đề cấp thiết nhằm đảm bảo môi trường học tập:

 An toàn: Bảo vệ thị lực và sức khỏe người sử dụng

 Hiệu quả: Nâng cao hiệu quả học tập và làm việc

 Tiết kiệm năng lượng: Sử dụng nguồn điện hợp lý, góp phần bảo vệ môi trường

1.1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Đề tài "Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho giảng đường" mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao:

 Khoa học: Góp phần nghiên cứu và ứng dụng các kiến thức khoa học về chiếu sáng vào thực tế

 Thực tiễn: Đáp ứng nhu cầu cấp thiết về thiết kế hệ thống chiếu sáng cho giảng đường, nâng cao chất lượng môi trường học tập

Với những lý do trên, đề tài "Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho giảng đường" là một đề tài nghiên cứu khoa học có ý nghĩa thiết thực, đáp ứng nhu cầu thực tế của xã hội và có khả năng áp dụng cao

1.2 ÁNH SÁNG VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO LƯỜNG ÁNH SÁNG 1.2.1 Khái niệm Ánh sáng

Ánh sáng là bức xạ điện từ mà mắt người có thể cảm nhận được một cách trực tiếp Nó đóng vai trò quan trọng trong đời sống con người, đặc biệt là trong các hoạt động học tập và đọc sách

1.2.2 Các đại lượng đo lường ánh sáng

Để đánh giá chất lượng hệ thống chiếu sáng, ta cần sử dụng các đại lượng

đo lường ánh sáng sau:

Quang thông (Φ):Φ):): Là đại lượng trắc quang cho biết tổng công suất bức xạ

ánh sáng mà nguồn sáng phát ra theo mọi hướng trong một giây Đơn vị đo: Lumen (lm)

Cường độ sáng (Φ):I): Thể hiện mật độ năng lượng ánh sáng phát ra từ một

nguồn sáng theo một hướng nhất định trên một đơn vị góc khối Đơn vị đo: Candela (cd)

Độ chói (Φ):L): Đặc trưng cho khả năng gây cảm giác chói của nguồn sáng

hoặc bề mặt phản xạ Đơn vị đo: Candela trên mét vuông (cd/m²)

Độ rọi (Φ):E): Biểu thị mật độ quang thông chiếu lên một mặt phẳng có diện

tích nhất định Đơn vị đo: Lux (lx)

Nhiệt độ màu (Φ):Tc): Thể hiện màu sắc của ánh sáng do nguồn sáng phát ra,

được đo bằng thang Kelvin (K)

Vai trò của các đại lượng đo lường ánh sáng:

Quang thông: Giúp xác định tổng lượng ánh sáng mà nguồn sáng cung cấp Cường độ sáng: Đánh giá độ tập trung của ánh sáng theo một hướng nhất định

Độ chói: Phân biệt khả năng gây chói của các nguồn sáng khác nhau

Độ rọi: Xác định mức độ chiếu sáng của một mặt phẳng

Nhiệt độ màu: Phân biệt màu sắc của ánh sáng (ví dụ: vàng ấm, trắng lạnh)

Hiểu rõ các đại lượng đo lường ánh sáng là nền tảng khoa học quan trọng

để thiết kế hệ thống chiếu sáng phù hợp, đảm bảo:

Cung cấp đủ ánh sáng: Đáp ứng nhu cầu học tập, bảo vệ thị lực

Tránh chói sáng: Tạo môi trường học tập thoải mái, dễ chịu

Phân bố ánh sáng hợp lý: Đảm bảo đồng đều, không gây mỏi mắt

Lựa chọn màu sắc ánh sáng phù hợp: Tạo bầu không khí thư giãn, kích thích tư duy sáng tạo

Sử dụng hiệu quả các đại lượng đo lường ánh sáng sẽ góp phần nâng cao chất lượng môi trường học tập, mang lại lợi ích thiết thực cho người sử dụng

PHẦN 2

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG GIẢNG ĐƯỜNG

2.1 Yêu cầu thiết kế

3.1.1 Kích thước

- Kích thước : a*b*h=7m*7m*4.2m

- Diện tích sàn: 49 m2

3.1.2 Các thiết bị điện

- 12 ổ đôi cắm điện (Pđ = 300w)

- Quạt

- 02 điều hòa

2.2 Thiết kế chiếu sáng sơ bộ

 Bước 1: Chọn độ rọi:

Theo TCVN 7114 - 1 : 2008, , độ rọi yêu cầu E yc= 500 lux đối với giảng đường

 Bước 2: Chọn chỉ số hoàn màu CRI:

Theo TCVN 7114 - 1 : 2008, , chỉ số hoàn màu CRI≥80%

 Bước 3: Chọn nhiệt độ màu:

Dựa vào biểu đồ Kruithof với độ rọi yêu cầu Eyc = 500lx nên chọn đèn có T= 3000÷5000 oK

 Bước 4: Chọn loại đèn:

Từ các số liệu của các bước trên chọn loại bóng đèn Đèn tuýp LED bán nguyệt 1m2 40W

Nhiệt độ màu 4200 oK

Bước 5: Bố trí sơ bộ

- Chọn khoảng cách từ bộ đèn đến trần: h’ = 0 m

=> h = H - h’ - 0,7 = 4,2 - 0 - 0,7 = 3,5 m

- Chỉ số treo đèn: j = h+h ' h ' = 3,5+00 = 0

- Chỉ số không gian: k = h(a+b) a b = 3,5.(7+7)7 x 7 = 1

- Để đảm bảo độ đồng đều độ rọi trên mặt phẳng làm việc khoảng cách giữa các bộ đèn thỏa mãn điều kiện sau: ¿)max = 1,1

=> nmax = 1,1h = 1,1 x 3,5m = 3,85 m

- Số đèn tối thiểu theo chiều dài:Na = n a

max = 3,857 = 1,81 => Chọn tối thiểu 2 đèn

- Số đèn tối thiểu theo chiều rộng:Nb = n b

max = 3,857 = 1,81 => Chọn tối thiểu 2 đèn

- Tổng quang thông: Đèn LED trong môi trường bụi trung bình, bảo dưỡng tốt có δ = 1.25, bộ đèn B có j = 0; k = 1; U =1,17

Tổng quang thông trong không gian chiếu sáng là:

FΣ= E S δ ƞ U = 50 0 7 7 1,25 0 ,9 1,17 = 29083,57 lm

- Số lượng đèn tối thiểu cần thiết: Nđ = 29083,574000 = 7,27 => 8 đèn

Dựa vào số lượng đèn tối thiểu theo 2 chiều ta chọn theo chiều dài 4 đèn, chiều rộng 2 đèn

- Khoảng cách giữa các đèn theo chiều dài: x = N a

a = 74 = 1,75 m

- Khoảng cách giữa các đèn theo chiều rộng: y = N b

b = 72 = 3,5 m

- Khoảng cách giữa đèn với tường theo chiều dài: 1, 753 ≤ p ≤ 1, 75

2 => p = 0,875 m

- Khoảng cách giữa đèn với tường theo chiều rộng: 3,53 ≤ q ≤ 3,5

2 => q = 1,75 m

- Bố trí đèn như hình:

+ Chiều dài phòng : a = 7 m

+ Chiều rộng phòng : b = 7 m

+ Khoảng cách từ tâm đèn đến tường theo chiều dài : p = 0,875 m

+ Khoảng cách từ tâm đèn đến tường theo chiều rộng : q = 1,75 m

+ Khoảng cách của 2 đèn theo chiều dài : x = 1,75 m

+ Khoảng cách của 2 đèn theo chiều rộng : y = 3,5 m

Hình 3 Sơ đồ bố trí bóng đèn

2.3 THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

2.3.1 Chọn loại quạt:

Với phòng có diện tích 49 m2 ta chọn lắp 4 Quạt trần 3 cánh điện cơ 25cm QT1400-S với các thông số mỗi quạt như sau:

2.3.2 Chọn điều hòa

Với văn phòng có diện tích 49m2 ta chọn điều hòa Điều hòa Casper Inverter GC-09IS35 1010W với số lượng là 2 cái

2.3.3 Tổng công suất thiết kế

Tổng công suất đèn là 8 x 40 = 320 W

Tổng công suất quạt là 4 x 75 = 300 W

Tổng công suất điều hòa 2 x 1010 = 2020 W

Tổng công suất ổ cắm là 300W

=> Tổng công suất cả phòng: 2940 W

2.3.4 Chọn thiết bị bảo vệ

 Aptomat tổng:

Điều kiện: Uđmcb≥ Uđm lưới => Uđmcb ≥ 220 V

Iđmcb≥ Ilàm việc => Iđmcb≥13,36 A

Từ hai điều kiện trên ta chọn MCB Panasonic BBD2502CNV 20A 6kA 2P

Hình 5 MCB Panasonic BBD2502CNV 30A 6kA 2P

2.3.5 Sơ đồ đấu nối

KẾT LUẬN

Hệ thống chiếu sáng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo dựng môi trường học tập hiệu quả và bảo vệ sức khỏe người sử dụng Hiểu được tầm quan trọng đó, chúng tôi đề xuất giải pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng phòng đọc đáp ứng đầy đủ các yêu cầu sau:

1 Tiêu chuẩn chiếu sáng:

Tuân thủ các tiêu chuẩn chiếu sáng quốc tế (ISO, EN) và Việt Nam (TCVN) về độ rọi, đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng cho mọi khu vực trong phòng đọc

Đảm bảo độ rọi tối thiểu phù hợp với các hoạt động học tập và đọc sách, giúp người đọc tập trung và tiếp thu kiến thức hiệu quả

Kiểm soát độ chói lóa trong phạm vi an toàn, bảo vệ mắt khỏi mỏi mệt và tổn thương

2 Chất lượng ánh sáng:

Lựa chọn nhiệt độ màu phù hợp, tạo cảm giác thoải mái, dễ chịu, kích thích

tư duy sáng tạo và tập trung cho người đọc

Sử dụng đèn có chỉ số hoàn màu (CRI) cao, giúp hiển thị màu sắc trung thực, chính xác, bảo vệ thị lực và mang lại trải nghiệm đọc sách tốt nhất

3 Hiệu quả năng lượng:

Ưu tiên sử dụng đèn LED tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu chi phí vận hành và góp phần bảo vệ môi trường

Áp dụng các biện pháp điều khiển thông minh như cảm biến chuyển động, công tắc hẹn giờ để tối ưu hóa việc sử dụng điện năng

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1, TCVN 7114-1:2008 (ISO 8995-1:2002) - Chiếu sáng nơi làm việc - Phần 1: Nơi làm việc trong nhà (Bộ Khoa học và Công nghệ, 2008)

2, IEC 60598 - Tiêu chuẩn quốc tế về thiết bị chiếu sáng (International Electrotechnical Commission,

2021)