thiết kế chiếu sáng phòng văn phòng 8 x 8 x 4 2 12 ổ đôi cắm điện pđ 300w quạt 02 điều hòa

Chiếu sáng đóng vai trò then chốt, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm việc, an toàn lao động và sức khỏe của công nhân.Đối với phân xưởng cơ khí, nơi thường xuyên diễn ra các hoạt độn

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

PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

Người hướng dẫn : PGS TS Nguyễn Tiến Dũng

Sinh viên thực hiện: CAO ĐỨC MẠNH Lớp: Kỹ thuật điện, điện tử

Khóa : 62

NGHỆ AN, 2024

LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp hiện đại đặt ra yêu cầu ngày càng cao về điều kiện làm việc tối ưu cho người lao động, đặc biệt trong các phân xưởng sản xuất Chiếu sáng đóng vai trò then chốt, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm việc, an toàn lao động và sức khỏe của công nhân.Đối với phân xưởng

cơ khí, nơi thường xuyên diễn ra các hoạt động đòi hỏi độ chính xác cao, việc thiết kế hệ thống chiếu sáng phù hợp là yếu tố then chốt Ánh sáng chất lượng đảm bảo tầm nhìn rõ ràng, giảm thiểu sai sót và tai nạn lao động, góp phần nâng cao năng suất và bảo vệ sức khỏe cho người lao động2 Mục đích đề tài

Đề tài "TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ" thuộc môn Cung Cấp Điện hướng đến mục tiêu nghiên cứu và đề xuất giải pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng tối ưu cho một phân xưởng cơ khí điển hình Báo cáo sẽ trình bày chi tiết các bước tính toán, lựa chọn thiết bị chiếu sáng và

bố trí hệ thống đèn đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn an toàn

3 Ý nghĩa và giá trị thực tiễn

Cải thiện điều kiện làm việc trong phân xưởng cơ khí, nâng cao hiệu suất lao động và bảo vệ sức khỏe cho công nhân

Góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp, nâng cao chất lượng sản phẩm và tiết kiệm chi phí

Cung cấp kiến thức và kinh nghiệm thiết thực cho công tác thiết kế và triển khai

hệ thống chiếu sáng trong ngành cơ khí

Tạo tiền đề cho các nghiên cứu và ứng dụng khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực chiếu sáng công nghiệp trong tương lai

MỤC LỤC

PHẦN 1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CHIẾU 03

1.1 Gới thiệu chung 05

1.2 Cơ sở lý thuyết 04

1.3 Các dạng chiếu sáng 09

PHẦN 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 08

2.1 Yêu cầu thiết kế 08

2.2 Thiết kế chiếu sáng sơ bộ 08

KẾT LUẬN 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

1 Ánh sáng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong mọi hoạt động sản xuất, đặc biệt là trong môi trường làm việc phức tạp như phân xưởng cơ khí Hệ thống chiếu sáng hiệu quả không chỉ đảm bảo tầm nhìn rõ ràng cho công nhân, nâng cao năng suất lao động mà còn góp phần bảo vệ an toàn, sức khỏe và tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp

2 Thực trạng chiếu sáng tại các phân xưởng cơ khí hiện nay:

Tuy nhiên, thực tế cho thấy nhiều phân xưởng cơ khí hiện nay vẫn đang sử dụng

hệ thống chiếu sáng cũ kỹ, lạc hậu, không đáp ứng được các yêu cầu về độ rọi,

độ chói, nhiệt độ màu, chỉ số hoàn màu và tính đồng đều Điều này dẫn đến nhiều hệ quả tiêu cực như:

Nguy cơ tai nạn lao động cao: Thiếu sáng hoặc ánh sáng chói khiến công nhân khó quan sát chi tiết máy móc, dụng cụ, vật liệu, dẫn đến nguy cơ va chạm, tai nạn.Năng suất lao động thấp: Ánh sáng không phù hợp khiến công nhân thao tác chậm chạp, thiếu chính xác, ảnh hưởng đến tiến độ sản xuất

Mỏi mắt, giảm thị lực: Làm việc trong môi trường thiếu sáng hoặc ánh sáng chói trong thời gian dài dẫn đến mỏi mắt, giảm thị lực, ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân.Tốn kém chi phí điện năng: Hệ thống chiếu sáng cũ kỹ thường tiêu thụ nhiều điện năng, gây lãng phí và ảnh hưởng đến lợi nhuận của doanh nghiệp

3 Giải pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng tối ưu cho phân xưởng cơ khí:

Để khắc phục những hạn chế trên, việc thiết kế hệ thống chiếu sáng tối ưu cho phân xưởng cơ khí là vô cùng quan trọng Dưới đây là một số giải pháp hiệu quả:

3.1 Phân chia khu vực chiếu sáng:

Chia phân xưởng thành các khu vực có mức độ chiếu sáng phù hợp với các hoạt động cụ thể:

Khu vực thao tác máy: Cần độ rọi cao (500 - 1000 lux) để đảm bảo độ chính xác cho các thao tác chi tiết

Khu vực lắp ráp: Cần độ rọi trung bình (300 - 500 lux) để dễ dàng quan sát các chi tiết và bộ phận máy móc

Khu vực kho bãi: Cần độ rọi thấp (100 - 200 lux) để đảm bảo an toàn di chuyển

và tiết kiệm điện năng

Khu vực văn phòng: Cần độ rọi phù hợp cho công việc văn phòng (300 - 500 lux)

3.2 Lựa chọn loại đèn phù hợp:

Sử dụng đèn LED là lựa chọn tối ưu cho hệ thống chiếu sáng phân xưởng cơ khí nhờ những ưu điểm vượt trội như:

Hiệu suất phát sáng cao, tiết kiệm điện năng đến 70% so với đèn huỳnh quang Tuổi thọ cao, lên đến 50.000 giờ, giảm chi phí thay thế và bảo trì

Ít tỏa nhiệt, an toàn cho người sử dụng và môi trường

Đa dạng về chủng loại, công suất, nhiệt độ màu và chỉ số hoàn màu, đáp ứng mọi nhu cầu chiếu sáng

Nên ưu tiên sử dụng các loại đèn LED có khả năng chống bụi, chống nước, chống rung phù hợp với môi trường làm việc khắc nghiệt trong phân xưởng cơ khí

3.3 Sắp xếp đèn hợp lý:

Tính toán số lượng đèn, khoảng cách và vị trí lắp đặt đèn dựa trên độ cao trần, diện tích phân xưởng và các yêu cầu chiếu sáng cụ thể

Sử dụng phần mềm chuyên dụng để mô phỏng phân bố ánh sáng, đảm bảo độ đồng đều và tránh điểm sáng, bóng râm

Lắp đặt đèn theo các hàng song song hoặc so le để tối ưu hóa hiệu quả chiếu sáng

3.4 Thiết bị điều khiển thông minh:

Áp dụng hệ thống điều khiển thông minh như cảm biến ánh sáng, cảm biến chuyển động, hẹn giờ tắt bật đèn tự động để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng

Sử dụng hệ thống điều chỉnh độ sáng đèn phù hợp với nhu cầu sử dụng tại từng khu vực

3.5 Bảo trì hệ thống định kỳ:

Vệ sinh đèn định kỳ, kiểm tra sự cố và thay thế đèn khi cần thiết để đảm bảo hệ thống chiếu sáng luôn hoạt

1.2 Cơ sở lý thuyết

1.2.1 Tiêu chuẩn của hệ thống chiếu sáng

a) Đối với hệ thống chiếu sáng trong nhà:

- Khu vực văn phòng: 400 - 500 lux

- Trung tâm thương mại: 400 - 500 lux

- Sảnh, hành lang: 100 - 150 lux

- Phòng máy, phòng kỹ thuật: 150 - 200 lux

- Phòng vệ sinh: 100 - 150 lux

- Cầu thang bộ: 150 - 200 lux

- Bàn tiếp tân: 250 - 300 lux

- Phòng kho: 100 - 200 lux

- Tầng hầm: Trên 75 lux

- Căn hộ: 200 - 250 lux

b) Đối với hệ thống chiếu sáng ngoài trời:

- Chiếu sáng đường cao tốc đô thị: 2 cd/m²

- Chiếu sáng đường cấp đô thị: 1.5 - 2 cd/m²

- Chiếu sáng đường phố cấp khu vực: 1 cd/m².

- Chiếu sáng đường nội bộ: 0.5 - 0.75 cd/m²

- Đường ngõ xóm: 0.2 - 0.4 cd/m²¹

c) Đối với hệ thống chiếu sáng đường phố:

- Là hệ thống đèn, cột đèn, dây, đường dây điện dùng để tạo ra hệ thống chiếu sáng các khu vực đường phố, đường quốc lộ, khu dân cư, cao tốc, cầu vượt, v.v

- Chiếu sáng đường phố cần đáp ứng các tiêu chuẩn về chất lượng ánh sáng, nguồn điện ổn định, ánh sáng chân thực cho khả năng quan sát tốt và nhìn xa tốt, đảm bảo giao thông diễn ra một cách thuận tiện

- Mạng lưới chiếu sáng đường phố trải dài trên khắp các khu vực, là hệ thống điện quan trọng để đảm bảo mọi hoạt động giao thông diễn ra ổn định Hệ thống này phải đáp ứng các tiêu chuẩn chống nước, chống sét và bền bỉ khi sử dụng ngoài trời

1.2.2 Đại lượng đo lường ánh sáng

Đo lường ánh sáng là một phần quan trọng trong thiết kế hệ thống chiếu sáng, giúp đảm bảo ánh sáng đủ và phù hợp với nhu cầu sử dụng Dưới đây là các đại lượng cơ bản thường được sử dụng trong lĩnh vực chiếu sáng:

1 Quang Thông (Luminous Flux)

- Ký hiệu: Φ (Phi)

- Đơn vị: Lumen (lm)

- Định nghĩa: Quang thông là tổng lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng theo mọi hướng Đây là đại lượng biểu thị công suất ánh sáng của nguồn sáng, không phụ thuộc vào hướng phát sáng

2 Độ Rọi (Illuminance)

- Ký hiệu: E

- Đơn vị: Lux (lx)

- Định nghĩa: Độ rọi là mật độ quang thông trên một đơn vị diện tích bề mặt được chiếu sáng Nó biểu thị mức độ sáng trên bề mặt làm việc

- Công thức: E = Φ / A, trong đó A là diện tích bề mặt được chiếu sáng (m²)

3 Độ Chói (Luminance)

- Ký hiệu: L

- Đơn vị: Candela trên mét vuông (cd/m²)

- Định nghĩa: Độ chói là đại lượng đo lường cường độ ánh sáng phát ra hoặc phản xạ từ một bề mặt theo một hướng nhất định Độ chói liên quan đến cảm nhận của mắt người về độ sáng của bề mặt

- Công thức: L = I / A cos(θ), trong đó I là cường độ sáng (cd), A là diện tích), trong đó I là cường độ sáng (cd), A là diện tích

bề mặt và θ), trong đó I là cường độ sáng (cd), A là diện tích là góc giữa hướng quan sát và pháp tuyến của bề mặt

4 Cường Độ Sáng (Luminous Intensity)

- Ký hiệu: I

- Đơn vị: Candela (cd)

- Định nghĩa: Cường độ sáng là lượng quang thông phát ra theo một hướng nhất định từ nguồn sáng Nó cho biết mức độ sáng của nguồn sáng theo một hướng cụ thể

- Công thức: I = Φ / Ω, trong đó Ω là góc khối (sr, steradian)

5 Hiệu Suất Sáng (Luminous Efficacy)

- Ký hiệu: η

- Đơn vị: Lumen trên watt (lm/W)

- Định nghĩa: Hiệu suất sáng là tỷ lệ giữa quang thông và công suất điện tiêu thụ Nó cho biết mức độ hiệu quả của nguồn sáng trong việc chuyển đổi điện năng thành ánh sáng

6 Nhiệt Độ Màu (Color Temperature)

- Ký hiệu: Tc

- Đơn vị: Kelvin (K)

- Định nghĩa: Nhiệt độ màu là thước đo màu sắc của ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng, dựa trên cơ sở so sánh với ánh sáng phát ra từ một vật đen tuyệt đối được nung nóng đến nhiệt độ đó Ánh sáng có nhiệt độ màu thấp (<3000K) có màu vàng ấm, trong khi ánh sáng có nhiệt độ màu cao (>5000K) có màu trắng xanh lạnh

7 Chỉ Số Hoàn Màu (Color Rendering Index - CRI)

- Ký hiệu: Ra

- Đơn vị: Không có đơn vị, giá trị từ 0 đến 100

- Định nghĩa: CRI là chỉ số đo lường khả năng của nguồn sáng trong việc hiển thị màu sắc của các vật thể một cách trung thực so với ánh sáng tự nhiên Chỉ số càng cao, màu sắc càng được tái tạo chính xác

Các đại lượng này đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và đánh giá hệ thống chiếu sáng, đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng với chất lượng cao cho các hoạt động trong môi trường làm việc Việc hiểu và áp dụng đúng các đại lượng

đo lường này giúp tối ưu hóa hiệu quả chiếu sáng và tiết kiệm năng lượng

PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÂN

XƯỞNG CƠ KHÍ

2.1 Yêu cầu thiết kế

2.1.1 Kích thước phân xưởng cơ khí

- Kích thước giảng đường: a*b*h= 8m*7m*4.2m

- Diện tích sàn: 56 m2

2.1.2 Các thiết bị điện

- 8 ổ đôi cắm điện (Pđ = 300w)

- Quạt

- 02 điều hòa

2.2 Thiết kế chiếu sáng sơ bộ

- Bước 1 Chọn độ rọi yêu cầu và cấp quan sát

Theo TCVN 7114 - 1 : 2008, độ rọi yêu cầu E= 1000lx đối với phân xưởng cơ khí

Bước 2: Chọn chỉ số hoàn màu CRI:

Theo TCVN 7114 - 1 : 2008, ISO 8995 - 1 : 2002, 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=

6000 oK

Bước 4: Chọn loại đèn:

Hình 2: Đèn led NỔI TRẦN 40W

Tuổi thọ 25000 giờ

Bước 5: Bố trí sơ bộ

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

=> h = H - h’ = 4,2 - 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 (8 X 7) 8 X 7 = 0,88

- 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 4,2m = 4,62 m

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

max = 4 ,628 =1,73 => Chọn tối thiểu 2 đèn

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

max = 4 ,627 = 1,51 => 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 = 0,88; U =1,17

Tổng quang thông trong không gian chiếu sáng là: F Σ= E S δ ƞ U = 1000 8.7 1,25 0 , 9.1,17 = 66476,73 lm

- Số lượng đèn tối thiểu cần thiết: Nđ = 66476,738 000 = 8,2 => 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 = 84 = 2 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: 23 ≤ p ≤ 2

2

=> p = 1 m

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

2

=> p = 1,75 m

- Bố trí đèn như hình:

+ Chiều dài phòng : a = 7 m

+ Chiều rộng phòng : b = 6 m

+ Khoảng cách từ tâm đèn đến tường theo chiều dài : p = 1 m + Khoảng cách từ tâm đèn đến tường theo chiều rộng : q = 1,75 m + Khoảng cách của 2 đèn theo chiều dài : x = 2 m

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

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ

Phương pháp tính toán điều hòa.

Chọn điều hòa

Với phòng đọc có diện tích 48 m2 ta chọn Điều hòa Daikin 2 chiều inverter

17100 btu FTHF50VVMV có công suất 2HP - 17.700 BTU =1710 W với số lượng là 2 cái

Hình 3: Điều hòa Daikin 2 chiều inverter 17100 btu FTHF50VVMV

Phương pháp tính toán quạt

Chọn loại quạt:

Với phòng đọc có diện tích 80 m2 ta chọn lắp 4 quạt trần 3 cánh điện cơ 25cm QT1400-S với các thông số mỗi quạt như sau:

Hình 4: Quạt trần 3 cánh Panasonic F-60MZ2.

Phương pháp tính toán thiết bị bảo vệ

Tổng công suất đèn là 6 x 80 = 480 W

Tổng công suất quạt là 4 x 75 = 450 W

Tổng công suất điều hòa 2 x 1710 = 3420 W

Tổng công suất ổ cắm là 300W

=> Tổng công suất cả phòng: 4650 W

Chọn thiết bị bảo vệ

Điều kiện:

Uđmcb≥ Uđm lưới => Uđmcb≥ 220 V

Iđmcb≥ Ilàm việc => Iđmcb≥22,2 A

Từ hai điều kiện trên ta chọn MCB 2P 50A Sino Vanlock

Sơ đồ đấu nối

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Hệ thống chiếu sáng đóng vai trò then chốt trong phân xưởng cơ khí, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, an toàn và sức khỏe của công nhân Thiết kế hệ thống chiếu sáng tối ưu cần đảm bảo các yếu tố sau:

 Độ rọi phù hợp: Đáp ứng tiêu chuẩn chiếu sáng cho từng khu vực làm việc, đảm bảo tầm nhìn rõ ràng và chính xác

 Kiểm soát độ chói: Hạn chế ánh sáng chói từ đèn hoặc phản xạ từ bề mặt, bảo vệ mắt công nhân

 Nhiệt độ màu thích hợp: Sử dụng ánh sáng trắng mát (CCT 4000K -5000K) để tăng khả năng tập trung và nhận diện chi tiết

 Chỉ số hoàn màu cao (CRI > 80): Hiển thị màu sắc chính xác, quan trọng cho các công việc kiểm tra và sửa chữa

 Tính đồng đều: Ánh sáng phân bố đồng đều trên toàn bộ diện tích phân xưởng, tránh điểm sáng và bóng râm

 Tiết kiệm năng lượng: Ưu tiên sử dụng đèn LED tiết kiệm năng lượng, kết hợp với các biện pháp điều khiển thông minh

Việc áp dụng hệ thống chiếu sáng tối ưu mang lại nhiều lợi ích:

 Nâng cao năng suất lao động: Cải thiện độ chính xác và hiệu quả công việc của công nhân

 Bảo vệ sức khỏe: Giảm mỏi mắt, căng thẳng và bảo vệ thị lực cho công nhân

 Tăng cường an toàn lao động: Giảm nguy cơ tai nạn lao động do thiếu sáng hoặc ánh sáng chói

 Tiết kiệm chi phí: Giảm thiểu hóa đơn tiền điện và chi phí bảo trì hệ thống

 Nâng cao hình ảnh doanh nghiệp: Thể hiện sự chuyên nghiệp và quan

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] QCVN 01:2008/BXD - Quy chuẩn quốc gia về quy hoạch xây dựng [2] QCVN 07-4:2016/BXD - Quy chuẩn quốc gia về các công trình hạ tầng kỹ thuật/Công trình giao thông.

[3] QCVN 07-5:2015/BXD - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về công trình cấp điện.