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 VẼ THIẾT KẾ
Người hướng dẫn : PGS TS Nguyễn Tiến DũngSinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nam
Lớp: Kỹ thuật điện, điện tửKhóa : 62
NGHỆ AN, 2024
Trang 2LỜI MỞ ĐẦU
Hệ thống chiếu sáng đóng vai trò quan trọng không chỉ trong đời sống hàngngày mà còn trong các môi trường làm việc chuyên nghiệp Đặc biệt, trong lĩnhvực thiết kế và sáng tạo, ánh sáng là một yếu tố then chốt ảnh hưởng trực tiếpđến hiệu suất làm việc và chất lượng sản phẩm Phòng vẽ thiết kế, nơi các nhàthiết kế và kỹ sư làm việc, yêu cầu một hệ thống chiếu sáng tối ưu để đảm bảotính chính xác, sự sáng tạo và thoải mái.
Môn học "Cung cấp điện" không chỉ trang bị cho sinh viên những kiến thức cơbản về hệ thống điện mà còn giúp họ hiểu rõ về các yêu cầu và tiêu chuẩn kỹthuật trong việc thiết kế và lắp đặt hệ thống chiếu sáng Đề tài "Tính toán thiếtkế chiếu sáng phòng vẽ thiết kế" là một phần quan trọng trong chương trình học,giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tế, nắm vững các phương pháp tínhtoán và lựa chọn thiết bị chiếu sáng phù hợp.
Trong bối cảnh đó, việc tính toán và thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng vẽthiết kế không chỉ đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng mà còn phải đáp ứng các yêucầu về độ rọi, chỉ số hoàn màu, và phân bố ánh sáng đều Mục tiêu là tạo ra mộtmôi trường làm việc tối ưu, giúp các nhà thiết kế tập trung và phát huy tối đakhả năng sáng tạo của mình.
Bài viết này sẽ trình bày các bước cụ thể trong việc tính toán và thiết kế hệthống chiếu sáng cho phòng vẽ thiết kế, từ việc xác định nhu cầu chiếu sáng, lựachọn loại đèn phù hợp, đến việc bố trí và lắp đặt hệ thống Qua đó, sinh viên sẽhiểu rõ hơn về quá trình thiết kế chiếu sáng và những yếu tố cần cân nhắc để tạora một không gian làm việc hiệu quả và chuyên nghiệp.
Trang 3MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ……… 1
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3
1.1 Giới thiệu chung 3
1.1.1 Hệ thống chiếu sáng 3
1.1.2 Các thành phần của hệ thống chiếu sáng 3
1.1.3 Ứng dụng của hệ thống chiếu sáng 4
1.2 Tính cấp thiết của chiếu sáng phòn và thiết kế 5
CHƯƠNG 2 THẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÒNG VẼ THIẾT KẾ 7
2.1 Yêu cầu thiết kế 7
2.2 Thiết kế chiếu sáng sơ bộ 7
2.3 Thiết kế cung cấp điện 11
Trang 41.1.2 Các thành phần của hệ thống chiếu sáng
- Nguồn sáng: Là nguồn cung cấp ánh sáng, có thể là đèn huỳnh quang, đènLED, đèn halogen, đèn sodium, hoặc bất kỳ loại đèn nào khác phù hợp với yêucầu và điều kiện cụ thể của không gian sử dụng.
- Phụ kiện chiếu sáng: Bao gồm các bộ phận như chụp đèn, kính che chói, lướitản sáng, giúp điều chỉnh và phân tán ánh sáng một cách hiệu quả, giảm thiểuchói và bảo vệ mắt.
- Hệ thống điều khiển: Bao gồm các bộ điều khiển ánh sáng tự động hoặc bằngtay, giúp điều chỉnh độ sáng, màu sắc và hướng của ánh sáng theo nhu cầu sửdụng và điều kiện môi trường.
- Cáp điện và dây dẫn: Là hệ thống dẫn điện từ nguồn cấp đến các đèn và thiếtbị điều khiển, đảm bảo việc truyền tải điện năng an toàn và hiệu quả.
- Thiết bị phụ trợ: Bao gồm các thiết bị như cầu chì, cầu dao tự động, biến áp,nút nhấn, và bộ điều khiển thông minh, giúp bảo vệ hệ thống và tối ưu hóa hoạtđộng của nó.
Hệ thống chiếu sáng được thiết kế dựa trên các yếu tố như mục đích sử dụng,loại không gian, yêu cầu ánh sáng, và thẩm mỹ Việc lựa chọn và thiết kế một hệthống chiếu sáng phù hợp đòi hỏi sự hiểu biết sâu rộng về các nguyên lý chiếusáng, công nghệ đèn, và kỹ thuật thiết kế điện.
Trang 51.1.3 Ứng dụng của hệ thống chiếu sáng
Hệ thống ánh sáng được sử dụng để đáp ứng nhiều mục đích khác nhau trongcuộc sống và công việc Dưới đây là một số ứng dụng cụ thể của hệ thống ánhsáng:
2 Chiếu sáng công nghiệp và thương mại:
- Nhà máy và xưởng sản xuất: Cung cấp đủ ánh sáng cho công nhân làm việcan toàn và hiệu quả.
- Văn phòng và trung tâm thương mại: Tăng cường hiệu quả làm việc và tạokhông gian mua sắm hấp dẫn.
3 Chiếu sáng dân dụng:
- Nhà ở: Tạo không gian sống thoải mái, tiện nghi và an toàn cho gia đình - Sân vườn và ngoại thất: Tăng cường vẻ đẹp và an ninh cho khu vực xungquanh nhà.
4 Chiếu sáng trong giáo dục và y tế:
- Trường học: Cung cấp môi trường học tập tốt, hỗ trợ sự tập trung và giảmmệt mỏi cho học sinh.
- Bệnh viện và cơ sở y tế: Đảm bảo điều kiện chiếu sáng phù hợp cho việckhám chữa bệnh và chăm sóc sức khỏe.
5 Chiếu sáng nghệ thuật và giải trí:
- Rạp hát, sân khấu và phòng triển lãm: Tạo hiệu ứng ánh sáng đặc biệt đểtăng cường trải nghiệm nghệ thuật.
- Sự kiện và buổi hòa nhạc: Sử dụng ánh sáng để tạo không khí và cảm xúccho khán giả.
6 Chiếu sáng nông nghiệp:
Trang 6- Nhà kính và trang trại: Cung cấp ánh sáng nhân tạo để hỗ trợ quá trình quanghợp và tăng trưởng của cây trồng, đặc biệt trong điều kiện thiếu ánh sáng tựnhiên.
8 Chiếu sáng thông minh:
- Hệ thống chiếu sáng tự động: Điều chỉnh ánh sáng dựa trên sự hiện diện củacon người hoặc ánh sáng tự nhiên, giúp tiết kiệm năng lượng.
- Điều khiển từ xa và điều chỉnh màu sắc: Tạo ra không gian sống và làm việclinh hoạt, phù hợp với nhu cầu và sở thích cá nhân.
Nhìn chung, hệ thống ánh sáng không chỉ phục vụ cho việc chiếu sáng cơ bảnmà còn đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống, tănghiệu suất làm việc, tạo môi trường an toàn và phát triển bền vững.
1.2 Tính cấp thiết của hệ thống chiếu sáng phòng vẽ thiết kế
Tính cấp thiết của hệ thống chiếu sáng trong phòng vẽ thiết kế là không thể phủ nhận, bởi nó đóng vai trò quan trọng trong môi trường làm việc của các nhà thiết kế và kiến trúc sư Dưới đây là một số lý do:
- Ánh sáng là yếu tố chính để kích thích sự sáng tạo và tưởng tượng Trongphòng vẽ thiết kế, một hệ thống chiếu sáng tốt sẽ tạo ra một môi trường làm việcsáng sủa và thoải mái, giúp nhà thiết kế dễ dàng tạo ra và phát triển các ý tưởngmới.
- Ánh sáng phải đủ đảm bảo phản ánh chính xác các màu sắc và chi tiết của cácbản vẽ và mô hình Điều này rất quan trọng để những quyết định thiết kế có thểđược đưa ra dựa trên thông tin chính xác.
Trang 7- Một hệ thống chiếu sáng hiệu quả không chỉ cung cấp ánh sáng đủ đẹp mà còngiúp giảm căng thẳng và mỏi mắt cho những người làm việc trong phòng vẽthiết kế Điều này cải thiện sự thoải mái và tăng hiệu suất làm việc
Trang 8PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÒNG VẼTHIẾT KẾ
2.1 Yêu cầu thiết kế
3.1.1 Kích thước phòng vẽ thiết kế- Kích thước : a*b*h=8m*8m*4.2m - Diện tích sàn: 64 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 Eyc= 750 lux đối với phòng vẽ
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 = 750lx nên chọn đèn có T=3500÷6000 oK
Bước 4: Chọn loại đèn:
Từ các số liệu của các bước trên chọn loại bóng đèn LED Rạng Đông 1200/40WM36
Trang 10- 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.(8+8)8 x 8 = 1,14
- 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 = na
max = 3,858 = 2,08 => Chọn tối thiểu 3 đèn
Trang 11- Số đèn tối thiểu theo chiều rộng:Nb = nb
max = 3,858 = 2,08 => Chọn tối thiểu 3 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 = 1,14; U =1,17
Tổng quang thông trong không gian chiếu sáng là: FΣ= E S δƞ U = 7 50.8 6 1,250 ,5.1,17 = 76923,07 lm
- Số lượng đèn tối thiểu cần thiết: Nđ = 76923,073600 = 19,2 => 20 đèn
Dựa vào số lượng đèn tối thiểu theo 2 chiều ta chọn theo chiều dài 5 đèn, chiều rộng 4 đèn
- Khoảng cách giữa các đèn theo chiều dài: x = Na
a = 85 = 1,6 m- Khoảng cách giữa các đèn theo chiều rộng: y = Nb
b = 84 = 2 m- Khoảng cách giữa đèn với tường theo chiều dài: 1, 63 ≤p ≤1, 6
2 => p = 0,8 m- Khoảng cách giữa đèn với tường theo chiều rộng: 23 ≤q ≤ 2
2=> q = 1m- Bố trí đèn như hình:
+ Chiều dài phòng : a = 8 m+ Chiều rộng phòng : b = 8 m
+ Khoảng cách từ tâm đèn đến tường theo chiều dài : p = 0,8 m+ Khoảng cách từ tâm đèn đến tường theo chiều rộng : q = 1 m+ Khoảng cách của 2 đèn theo chiều dài : x = 1,6 m
+ Khoảng cách của 2 đèn theo chiều rộng : y = 2 m
Trang 142.3.3 Tổng công suất thiết kế
Tổng công suất đèn là 20 x 40 = 800 WTổng công suất quạt là 6 x 75 = 450 WTổng công suất điều hòa 2 x 1010 = 2020 WTổng công suất ổ cắm là 300W
=> Tổng công suất cả phòng: 3570 W
2.3.4 Chọn thiết bị bảo vệ Aptomat tổng:
Điều kiện:
Uđmcb≥ Uđm lưới => Uđmcb≥ 220 VIđmcb≥ Ilàm việc => Iđmcb≥16,2 A
Từ hai điều kiện trên ta chọn MCB Panasonic BBD2502CNV 30A 6kA 2P
Hình 5 MCB Panasonic BBD2502CNV 30A 6kA 2P
Trang 152.3.5 Sơ đồ đấu nối
Sơ đồ đấu nối
Trang 16KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Tính toán và thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng vẽ thiết kế trong môn cung cấp điện đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo một môi trường làm việc hiệu quả và an toàn Điều này đặc biệt quan trọng trong các hoạt động vẽ vàthiết kế, nơi yêu cầu sự chính xác và tập trung cao Đầu tiên, việc xác định độ rọi tiêu chuẩn cho phòng vẽ là bước cơ bản nhưng cực kỳ quan trọng Độ rọi phù hợp giúp đảm bảo ánh sáng đủ để thực hiện các công việc chi tiết một cách chính xác và hiệu quả.
Tiếp theo, việc sử dụng công nghệ chiếu sáng hiện đại như ánh sáng LED không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn tạo ra một nguồn sáng ổn định và chất lượng cao Đối với phòng vẽ thiết kế, việc có ánh sáng đồng đều và không gây chói là điều cực kỳ quan trọng để đảm bảo sự thoải mái và tập trung của những người làm việc.
Cuối cùng, việc phối hợp hệ thống chiếu sáng với nội thất và thiết kế không gian giúp tạo ra một môi trường làm việc thẩm mỹ và sáng sủa Sự cân nhắc kỹ lưỡng trong việc lựa chọn loại đèn, bố trí đèn và điều chỉnh ánh sáng là những yếu tố quan trọng để tạo ra một không gian làm việc không chỉ hiệu quả mà còn sáng sủa và thoải mái cho mọi người.
Trang 17TÀI LIỆU THAM KHẢO
1, "Illumination Engineering: Design with Nonimaging Optics" by R John Koshel (Wiley, 2013)
2, "Lighting Engineering: Applied Calculations" by R H Simons and A R Bean (Routledge, 2008)