TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
BÀI TẬP LỚN
CUNG CẤP ĐIỆN
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÒNG CHỜ
Người hướng dẫn : PGS TS Nguyễn Tiến DũngSinh viên thực hiện: Phan Hoàng Quang TrungLớp: Kỹ thuật điện, điện tử
Khóa : 62
NGHỆ AN, 2024
Trang 2LỜI MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh hiện đại, hệ thống chiếu sáng đóng vai trò quan trọng trongviệc đảm bảo sự tiện nghi và an toàn cho các không gian công cộng Đặc biệt,phòng chờ là nơi mọi người thường xuyên sử dụng, đòi hỏi một hệ thống chiếusáng vừa đảm bảo hiệu quả, vừa tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môitrường Việc tính toán và thiết kế chiếu sáng phòng chờ không chỉ liên quan đếnviệc cung cấp đủ ánh sáng mà còn phải chú trọng đến các yếu tố thẩm mỹ vàtâm lý người sử dụng.
Đề tài "Tính toán thiết kế chiếu sáng phòng chờ" trong môn học Cung cấpđiện nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng cần thiết để thực hiện mộtdự án thiết kế chiếu sáng hoàn chỉnh Nội dung của đề tài sẽ bao gồm các bướctừ việc khảo sát nhu cầu ánh sáng, lựa chọn thiết bị chiếu sáng, đến việc bố trívà tính toán các thông số kỹ thuật nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quảvà bền vững.
Thông qua đề tài này, sinh viên sẽ có cơ hội áp dụng những kiến thức đã họcvào thực tiễn, nâng cao khả năng tư duy thiết kế và giải quyết vấn đề Đồng thời,đề tài cũng góp phần nhấn mạnh vai trò của việc thiết kế chiếu sáng trong việctạo nên những không gian công cộng tiện nghi và thân thiện, phù hợp với nhucầu của xã hội hiện đại.
Trang 3PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
1.1.Giới thiệu chung.
1.1.1 Khái niệm hệ thống chiếu sáng
Hệ thống chiếu sáng là tập hợp các thiết bị chiếu sáng được kết nối với nhauvà được điều khiển bởi một thiết bị trung tâm hoặc bộ điều khiển Hệ thống nàycó thể bao gồm nhiều loại đèn khác nhau, chẳng hạn như đèn LED, đèn huỳnhquang, đèn sợi đốt, v.v., được lắp đặt ở các vị trí khác nhau để cung cấp ánhsáng cho một không gian cụ thể.
Hệ thống chiếu sáng được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu về độ sáng, độ chói,màu sắc và độ đồng đều, đồng thời đảm bảo hiệu quả sử dụng năng lượng vàtính thẩm mỹ cho không gian.
- Tăng cường an toàn: Hệ thống chiếu sáng ngoài trời giúp tăng cường an ninhcho khu vực xung quanh, giảm thiểu nguy cơ tai nạn và tệ nạn xã hội.
2 Tạo bầu không khí và tâm trạng:
- Tạo bầu không khí: Hệ thống chiếu sáng có thể tạo ra các bầu không khí khácnhau tùy theo mục đích sử dụng Ví dụ, ánh sáng ấm áp có thể tạo ra bầu khôngkhí thư giãn, trong khi ánh sáng sáng hơn có thể tạo ra bầu không khí năngđộng.
- Ảnh hưởng đến tâm trạng: Ánh sáng có thể ảnh hưởng đến tâm trạng và cảmxúc của con người Ví dụ, ánh sáng xanh lam có thể giúp tăng cường sự tỉnh táo,trong khi ánh sáng đỏ có thể giúp thư giãn.
3 Nâng cao tính thẩm mỹ:
Trang 4- Thiết kế đẹp mắt: Hệ thống chiếu sáng được thiết kế đẹp mắt có thể góp phầnnâng cao tính thẩm mỹ cho không gian, tạo điểm nhấn cho kiến trúc và nội thất.- Tăng giá trị thẩm mỹ: Hệ thống chiếu sáng trang trí có thể giúp tăng giá trịthẩm mỹ cho các không gian như nhà hàng, khách sạn, cửa hàng, v.v.
4 Tiết kiệm năng lượng:
- Sử dụng đèn LED: Hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn LED có thể giúp tiết kiệmnăng lượng đáng kể so với các loại đèn truyền thống như đèn huỳnh quang vàđèn sợi đốt.
- Thiết kế hiệu quả: Hệ thống chiếu sáng được thiết kế hiệu quả có thể tối ưu hóaviệc sử dụng năng lượng, giảm thiểu lãng phí điện năng.
1.2 Yêu cầu hệ thống chiếu sáng
Một hệ thống chiếu sáng hiệu quả cần phải đáp ứng nhiều yêu cầu quan trọngđể đảm bảo an toàn, tiện nghi, và tiết kiệm năng lượng Dưới đây là các yêu cầucơ bản cho một hệ thống chiếu sáng:
- Đảm bảo cung cấp đủ lượng ánh sáng cần thiết cho các hoạt động khác nhautrong không gian Mức độ sáng cần thiết thay đổi theo từng loại không gian vàhoạt động cụ thể.
- Ánh sáng phải được phân bố đều khắp không gian, tránh hiện tượng các vùngquá sáng hoặc quá tối Điều này giúp giảm mỏi mắt và tăng hiệu quả làm việc.
Trang 5- Giảm thiểu độ chói để tránh gây khó chịu và mỏi mắt cho người sử dụng Điềunày có thể được đạt được thông qua việc sử dụng thiết bị chiếu sáng và các biệnpháp che chắn phù hợp.
- Lựa chọn nhiệt độ màu phù hợp với mục đích sử dụng của không gian Vídụ, ánh sáng ấm thường được sử dụng trong các khu vực nghỉ ngơi, trong khiánh sáng trắng hoặc lạnh thường được sử dụng trong môi trường làm việc.
- Đảm bảo rằng ánh sáng có chỉ số hoàn màu cao, giúp tái tạo màu sắc trungthực và tự nhiên, điều này đặc biệt quan trọng trong các lĩnh vực như bán lẻ, ytế, và nghệ thuật.
- Sử dụng các công nghệ chiếu sáng tiết kiệm năng lượng như đèn LED và hệthống điều khiển ánh sáng thông minh để giảm thiểu tiêu thụ điện năng và chiphí vận hành.
- Hệ thống chiếu sáng nên cho phép điều chỉnh độ sáng và chế độ chiếu sángtheo nhu cầu sử dụng, bao gồm cả các tính năng tự động điều chỉnh dựa trênđiều kiện ánh sáng tự nhiên.
- Đảm bảo hệ thống chiếu sáng an toàn, không gây nguy hiểm về điện và đápứng các tiêu chuẩn về an toàn điện lực Thiết bị chiếu sáng cũng cần có độ bềncao và ít cần bảo trì.
- Lựa chọn các thiết bị chiếu sáng có ít tác động đến môi trường, bao gồm việcsử dụng vật liệu tái chế và giảm thiểu phát thải carbon.
- Hệ thống chiếu sáng cần được thiết kế sao cho phù hợp với kiến trúc và nộithất của không gian, tạo nên sự hài hòa và tăng cường giá trị thẩm mỹ.
- Thiết bị chiếu sáng nên được thiết kế dễ dàng bảo trì và thay thế để đảm bảohoạt động liên tục và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.
Đáp ứng đầy đủ các yêu cầu này sẽ giúp tạo ra một hệ thống chiếu sáng hiệuquả, bền vững, và phù hợp với nhu cầu sử dụng của mọi không gian.
Trang 6PHẦN II: TÍNH CẤP THIẾT CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG2.1 Các đại lượng đo lường ánh sáng ánh sáng
Có nhiều đại lượng khác nhau được sử dụng để đo lường ánh sáng, mỗi đạilượng có ý nghĩa và cách sử dụng riêng Dưới đây là một số đại lượng đo lườngánh sáng phổ biến nhất:
2.1.1 Quang thông (Φ):Φ):):
- Là đại lượng đo tổng lượng ánh sáng được phát ra bởi nguồn sáng trong mộtgiây.
- Đơn vị đo: Lumen (Φ):lm)
- Ví dụ: Một bóng đèn LED 10W có quang thông 1000 lm, nghĩa là nó phát ra1000 lumen ánh sáng mỗi giây.
2.1.2 Cường độ sáng (Φ):I):
- Là đại lượng đo mật độ quang thông trên một đơn vị góc vuông tại một điểmnhất định từ nguồn sáng.
- Đơn vị đo: Candela (Φ):cd)
- Ví dụ: Một ngọn nến có cường độ sáng khoảng 1 candela.2.1.3 Độ rọi (Φ):E):
- Là đại lượng đo mật độ quang thông rơi trên một đơn vị diện tích bề mặt.- Đơn vị đo: Lux (Φ):lx)
- Ví dụ: Mức độ rọi tiêu chuẩn cho văn phòng là 500 lx, nghĩa là 500 lumen ánhsáng phải rơi trên mỗi mét vuông diện tích bề mặt.
2.1.4 Độ chói (Φ):L)
Trang 7- Là đại lượng đo cảm giác sáng của mắt khi nhìn vào một nguồn sáng hoặc bềmặt phản xạ.
- Đơn vị đo: Candela trên mét vuông (Φ):cd/m²)
- Ví dụ: Mức độ chói cho phép trong văn phòng là 1000 cd/m².2.1.5 Nhiệt độ màu (Φ):Tc)
- Là đại lượng mô tả màu sắc của ánh sáng, được đo bằng Kelvin (Φ):K).
- Ánh sáng có nhiệt độ màu thấp (Φ):khoảng 2700K) có màu đỏ cam, trong khi ánhsáng có nhiệt độ màu cao (Φ):khoảng 6500K) có màu xanh lam.
Nhiệt độ màu phù hợp cho từng không gian cụ thể được quy định trong các tiêuchuẩn chiếu sáng.
2.1.6 Chỉ số hoàn màu (Φ):CRI):
- Là đại lượng đo khả năng thể hiện màu sắc thực của vật thể dưới ánh sáng sovới ánh sáng tự nhiên.
- Chỉ số hoàn màu càng cao (Φ):khoảng 100), khả năng thể hiện màu sắc thực củavật thể càng tốt.
Ngoài ra, còn có một số đại lượng đo lường ánh sáng khác ít phổ biến hơn nhưhiệu suất phát sáng, tuổi thọ đèn, độ nhấp nháy, v.v.
Lựa chọn đại lượng đo lường ánh sáng phù hợp phụ thuộc vào mục đích sửdụng Ví dụ, nếu bạn cần đo lượng ánh sáng tổng thể được phát ra bởi nguồnsáng, bạn nên sử dụng quang thông Nếu bạn cần đo mức độ sáng của một bềmặt, bạn nên sử dụng độ rọi Và nếu bạn cần đo màu sắc của ánh sáng, bạn nênsử dụng nhiệt độ màu Hiểu rõ các đại lượng đo lường ánh sáng sẽ giúp bạn lựachọn hệ thống chiếu sáng phù hợp và sử dụng ánh sáng một cách hiệu quả.
Trang 82.2 Tính cấp thiết của hệ thống chiếu sáng phòng chờ
Phòng chờ là không gian mà mọi người thường xuyên sử dụng, đặc biệt trong các khu vực công cộng như bệnh viện, sân bay, nhà ga, văn phòng, và các cơ sở dịch vụ Hệ thống chiếu sáng phòng chờ có tầm quan trọng đặc biệt và cần được chú trọng thiết kế vì các lý do sau:
- Ánh sáng đầy đủ và đồng đều giúp giảm thiểu nguy cơ tai nạn do vấp ngã, trượt, và các sự cố khác trong không gian phòng chờ, nơi có nhiều người di chuyển qua lại.
- Một hệ thống chiếu sáng tốt tạo ra môi trường thoải mái, giúp giảm căng thẳngcho người chờ đợi Ánh sáng ấm áp và dễ chịu có thể cải thiện tâm trạng và giúpthời gian chờ đợi trở nên dễ chịu hơn.
- Trong các phòng chờ tại cơ sở y tế hoặc các trung tâm dịch vụ, ánh sáng tốt giúp nhân viên làm việc hiệu quả hơn, dễ dàng thực hiện các nhiệm vụ như đọc hồ sơ, xử lý thông tin và giao tiếp với khách hàng hoặc bệnh nhân.
- Một phòng chờ được chiếu sáng đẹp và hiệu quả tạo ấn tượng tích cực với khách hàng và khách thăm quan Ánh sáng phù hợp góp phần vào việc tạo nên hình ảnh chuyên nghiệp và thân thiện của tổ chức hoặc doanh nghiệp.
- Thiết kế hệ thống chiếu sáng hiệu quả với công nghệ tiên tiến như đèn LED và cảm biến ánh sáng không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn giảm chi phí vận hành và bảo trì Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh chi phí năng lượng ngày càng tăng.
- Hệ thống chiếu sáng phòng chờ cần tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định về chiếu sáng để đảm bảo an toàn và chất lượng Việc tuân thủ các quy định này cũng giúp tránh các rủi ro pháp lý và đảm bảo sự hài lòng của khách hàng.- Trong các phòng chờ của bệnh viện, ngân hàng, hay văn phòng công ty, ánh sáng đủ mạnh và không chói giúp khách hàng dễ dàng đọc các tài liệu, bảng thông báo, hoặc các biểu mẫu cần điền.
- Ánh sáng tự nhiên hoặc ánh sáng mô phỏng ánh sáng tự nhiên có thể giúp điều chỉnh nhịp sinh học của con người, giảm cảm giác mệt mỏi và căng thẳng, góp phần vào sức khỏe tổng thể tốt hơn.
Trang 9PHẦN III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÒNGCHỜ
3.1 Yêu cầu thiết kế
3.1.1 Kích thước phòng chờ
- Kích thước : a*b*h=10m*8m*4.2m - Diện tích sàn: 80 m2
3.1.2 Các thiết bị điện
- 12 ổ đôi cắm điện (Pđ = 300w)- Quạt
- 02 điều hòa
3.2 Thiết kế chiếu sáng sơ bộ
- Chọn độ rọi yêu cầu và cấp quan sát: Theo TCVN 7114 - 1 :2008, độ rọi yêu cầu E = 200lx đối với phòng chờ
- Chọn chỉ số hoàn màu CRI: Theo TCVN 7114 - 1 : 2008 chỉ sốhoàn màu CRI≥80%
- Chọn nhiệt độ màu: Dựa vào biểu đồ Kruithof với độ rọi yêucầu Eyc = 200lx nên chọn đèn có T= 3500÷6500 oK
- Chọn loại đèn: Từ các số liệu của các bước trên chọn loại led 1,2m 40wDCN0402 với thông số như sau:
+ LED tuýp 1.2m+ Điện áp: 220V/50Hz
+ Kích thước LxWxH (Φ):mm): 1370x230x135+ Ánh sáng: 3000K/6500K
+ Quang thông: 4000lm+ CRI: 85
+ Hệ số công suất 0,85
Trang 10Đèn led dài 1,2m 40w DCN0402
3.3 Bố trí đèn
- Chọn khoảng cách từ bộ đèn đến trần: h’ = 0 m => h = H - h’ - 0,7 = 4,2 - 0 - 0 = 4,2 m
- Chỉ số treo đèn: j = h+h 'h ' = 4, 2+00 = 0
- Chỉ số không gian: k = h(a+b)a b = 4, 2 (10+8)10.8 = 1,05
- Để đảm bảo độ đồng đều độ rọi trên mặt phẳng làm việc khoảng cách giữa cácbộ đèn thỏa mãn điều kiện sau: ¿)max = 1,1
=> nmax = 1,1h = 1,1 x 4,2m = 4,62 m- Số đèn tối thiểu theo chiều dài:Na = na
max = 4, 6210 = 2,16 => Chọn tối thiểu 2 đèn
- Số đèn tối thiểu theo chiều rộng:Nb = nb
max = 4, 628 = 1,73 => Chọn tối thiểu 2 đèn
- Tổng quang thông: Đèn LED trong môi trường bụi trung bình, bảo dưỡng tốtcó δ = 1.25, bộ đèn B có j = 0, k = 1,05 , U =1,17
Tổng quang thông trong không gian chiếu sáng là: F Σ= E S δƞ U = 200 10 8 1,250 , 85 1,17 =
Trang 11b = 82 = 4 m- Khoảng cách giữa đèn với tường theo chiều dài: 3 ,33 ≤p ≤3 ,3
2 => p = 1,65 m- Khoảng cách giữa đèn với tường theo chiều rộng: 43 ≤q ≤ 4
2=> q = 2m- Bố trí đèn như hình:
+ Chiều dài phòng : 10 m+ Chiều rộng phòng : 8 m
+ Khoảng cách từ tâm đèn đến tường theo chiều dài : 1.65 m+ Khoảng cách từ tâm đèn đến tường theo chiều rộng : 2 m+ Khoảng cách của 2 đèn theo chiều dài : 3,3 m
+ Khoảng cách của 2 đèn theo chiều rộng : 4 m
Trang 12- Sải cánh : 1.5m
Trang 13Quạt trần 3 cánh Midea FC150-15A Chọn điều hòa
Với phòng chờ có diện tích 80 m2 ta chọn điều hòa Casper GC-18IS33 có côngsuất =2630 W với số lượng là 2 cái với thông số như sau:
• Model: GC-18IS33 (Φ):GC18IS33)• Loại : Treo tường 1 chiều lạnh• Công suất: 2630
• Inverter: Có Inverter• Công nghệ: iFeel, i-Clean• Gas: R32
• CSPF: 4.31 (Φ):5* năng lượng)
Tổng công suất đèn là 6 x 40 = 240 WTổng công suất quạt là 4 x 75 = 300 WTổng công suất điều hòa 2 x 2630 = 5260 W
Trang 14Từ hai điều kiện trên ta chọn MCB 2P 50A Schneider Electric EZ9F34250
Hình MCB 2P 50A Schneider Electric EZ9F34250
3.3 Bản vẽ mô phỏng
Trang 15KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trong bài tập này, đã tiến hành tính toán và thiết kế hệ thống chiếu sáng chophòng chờ theo các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định hiện hành Hệ thống chiếusáng được thiết kế đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về độ rọi và độ chói, tạo điềukiện thuận lợi cho người sử dụng Độ chói được kiểm soát tốt để không gây mỏimắt hay khó chịu Độ rọi đạt mức cần thiết, tạo không gian sáng sủa và dễ chịucho phòng chờ.
Sử dụng các loại đèn LED hiệu suất cao giúp giảm tiêu thụ năng lượng và chiphí vận hành Các thiết bị điều khiển chiếu sáng thông minh được áp dụng để tốiưu hóa việc sử dụng ánh sáng theo thời gian thực Thiết kế chiếu sáng không chỉđáp ứng yêu cầu kỹ thuật mà còn tạo ra không gian thẩm mỹ, thoải mái và tiệnnghi cho người sử dụng Bố trí đèn hợp lý tạo ra không gian chiếu sáng đồngđều và hài hòa.
Tất cả các thiết bị chiếu sáng và dây dẫn được lựa chọn và lắp đặt đảm bảotuân thủ các tiêu chuẩn an toàn về điện, giảm thiểu nguy cơ chập cháy hay sự cốkỹ thuật Kết quả của bài tập này chứng minh rằng việc tính toán và thiết kế hệthống chiếu sáng cho phòng chờ cần được thực hiện một cách chi tiết và khoahọc Hệ thống chiếu sáng hợp lý sẽ góp phần nâng cao chất lượng không giansống và làm việc, tạo cảm giác dễ chịu và tiện lợi cho người sử dụng Bài tậpnày không chỉ giúp nâng cao kiến thức lý thuyết mà còn trang bị cho chúng tôinhững kỹ năng thực tiễn quan trọng trong lĩnh vực thiết kế hệ thống cung cấpđiện và chiếu sáng.
Trang 16TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 M Altomonte, "Lighting Design Basics," John Wiley & Sons, 2004.
2 S R Gaventa, "Architectural Lighting: Designing with Light and Space,"Princeton Architectural Press, 2011.
3 J Rose, "Interior Lighting for Designers," John Wiley & Sons, 2012.4 L Tregenza và M Wilson, "Daylighting: Architecture and Lighting
Design," Routledge, 2013.
5 K Steffy, "Lighting Design Basics," Fairchild Books, 2017.