TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
VIỆN KĨ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Trong cuộc sống hiện đại, ánh sáng đóng vai trò vô cùng quan trọng trongviệc tạo ra không gian sống và làm việc hiệu quả, thoải mái và an toàn Thiết kếchiếu sáng không chỉ đơn thuần là việc sắp xếp các nguồn sáng một cách ngẫunhiên, mà là một nghệ thuật kết hợp giữa khoa học và thẩm mỹ, giữa chức năng vàcảm xúc.
Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng vẽ thiết kế cần đảm bảo đáp ứng cáctiêu chí về hiệu quả làm việc, thẩm mỹ, sức khỏe và bảo vệ môi trường Cụ thể,mục đích của việc thiết kế này bao gồm:
- Đảm Bảo Hiệu Quả Làm Việc:
Độ Sáng Phù Hợp: Cung cấp đủ ánh sáng để người làm việc có thểnhìn rõ các chi tiết nhỏ và màu sắc chính xác Điều này đặc biệt quan trọng trongphòng vẽ thiết kế, nơi cần sự tỉ mỉ và chính xác cao.
Ánh Sáng Không Nhấp Nháy: Sử dụng các nguồn sáng chất lượng caođể tránh hiện tượng nhấp nháy, giảm thiểu mỏi mắt và tăng cường sự tập trung.
- Đáp Ứng Tiêu Chí Thẩm Mỹ:
Tạo Không Gian Thoải Mái và Sáng Tạo: Ánh sáng không chỉ giúpnhìn rõ mà còn phải tạo ra một không gian làm việc thoải mái, khơi dậy sự sáng tạocho các nhà thiết kế.
Thẩm Mỹ và Phong Cách: Thiết kế hệ thống chiếu sáng phù hợp vớiphong cách nội thất và kiến trúc của phòng vẽ, tạo nên sự hài hòa và thẩm mỹ.
- Bảo Vệ Sức Khỏe Người Sử Dụng:
Ánh Sáng Tự Nhiên: Tận dụng ánh sáng tự nhiên càng nhiều càng tốt,kết hợp với ánh sáng nhân tạo để tạo ra một môi trường làm việc lành mạnh, giảmthiểu mỏi mắt và stress.
Ánh Sáng Không Gây Hại: Sử dụng các loại đèn không phát ra tia UV
hay ánh sáng xanh quá mạnh, bảo vệ mắt và da của người sử dụng.- Tiết Kiệm Năng Lượng và Bảo Vệ Môi Trường:
Trang 3Sử Dụng Công Nghệ Tiết Kiệm Năng Lượng: Ưu tiên sử dụng đènLED hoặc các công nghệ chiếu sáng tiết kiệm điện năng khác để giảm tiêu thụ nănglượng.
Trang 43 Ý nghĩa của nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện 5
Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7
1.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 7
1.2 NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 7
1.3 ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 8
Trang 5MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC1 MỤC TIÊU
- Áp dụng kiến thức lý thuyết- Phát triển kỹ năng thực hành
- Nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề- Chuẩn bị cho nghề nghiệp tương lai
2 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
- Thu Thập và Nghiên Cứu Tài Liệu: Cần thu thập các tài liệu liên quan đến đề tài được giao, bao gồm sách giáo trình, bài báo khoa học, vàcác tiêu chuẩn kỹ thuật.
- Phân Tích Hiện Trạng: Đánh giá và phân tích hiện trạng của hệ thống cung cấp điện hiện tại hoặc của một mô hình cụ thể.
- Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện: Thực hiện thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một công trình, nhà máy, hoặc khu dân cư, bao gồm các phần như thiết kế mạng lưới điện, lựa chọn thiết bị, và tính toán côngsuất.
- Tính Toán Kỹ Thuật: Thực hiện các tính toán cần thiết để đảm bảo hệ thống điện hoạt động ổn định và hiệu quả.
- Kiểm Tra và Đánh Giá: Kiểm tra, đánh giá các giải pháp đã thiết kế và so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của dự án.
3 Ý nghĩa của nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện
Trang 6Năng lượng điện hay còn gọi là điện năng, hiện nay là một dạng nănglượng rất phổ biến và quang trọng đối với thế giới nói chung và cả nướcnói riêng Điện năng sản xuất từ các nhà máy được truyền tải và cungcấp cho các hộ tiêu thụ.Trong việc truyền tải điện tới các hộ tiêu thụ việcthiết kế cung cấp điện là một khâu rất quang trọng Thời đại hiện nay,nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ theo sự hội nhập của thếgiới, đời sống xã hội của nhân dân được nâng cao, nên cần những tiệnnghi trong cuộc sống nên đòi hỏi mức tiêu thụ về điện cũng tăng cao Dođó việc thiết kế cung cấp điện không thể thiếu được trong xu thế hiệnnay.
Như vậy một đồ án thiết kế cung cấp điện cần thõa mãn các yêu cầu sau ;- Độ tin cậy cấp điện: mức độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào yêucầu của phụ tải Với công trình quang trọng cấp quốc gia phải đảm bảoliên tục cấp điện ở mức cao nhất Những đối tượng như nhà máy, xínghiệp, tòa nhà cao tầng ….tốt nhất là dùng máy phát điện dự phòng khimất điện sẽ dùng máy phát.
- Chất lượng điện: được đánh giá qua hai tiêu chỉ tiêu tần số và điện áp,điện áp trung và hạ chỉ cho phép trong khoảng 5% do thiết kế đảmnhiệm còn chỉ tiêu tần số do cơ quang điện lực quốc gia điều chỉnh.- An toàn điện: công trình cấp điện phải có tính an toàn cao cho ngườivận hành, người sử dụng thiết bị và cho toàn bộ công trình
- Kinh tế: trong quá trình thiết kế ta phải đưa ra nhiều phương án rồichọn lọc trong các phương án đó có hiệu quả kinh tế cao.
Trang 7Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG
Thiết kế chiếu sáng là một phần quan trọng trong việc tạo ra khônggian sống và làm việc thoải mái và hiệu quả Ánh sáng không chỉ giúpchúng ta nhìn rõ môi trường xung quanh mà còn ảnh hưởng đến tâmtrạng và sức khỏe của con người Việc thiết kế chiếu sáng đúng cáchkhông chỉ tạo ra không gian đẹp mắt mà còn giúp tiết kiệm năng lượngvà tăng cường hiệu suất làm việc.
1.2 NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG
Khi thiết kế chiếu sáng, có một số yêu cầu quan trọng cần được xem xét:- Độ sáng: Cần xác định đúng mức độ sáng cần thiết cho từng khônggian cụ thể để đảm bảo môi trường làm việc và sinh hoạt thoải mái.
- Màu sắc ánh sáng: Chọn lựa màu sắc ánh sáng phù hợp với mục đíchsử dụng của không gian, ví dụ ánh sáng ấm cho không gian nghỉ ngơi vàánh sáng trắng cho không gian làm việc.
- Hướng chiếu: Xác định hướng chiếu sáng sao cho đảm bảo ánh sánglan tỏa đều và không gây chói lóa hoặc bóng đổ.
- Tiết kiệm năng lượng: Sử dụng các công nghệ chiếu sáng tiết kiệmnăng lượng như đèn LED để giảm thiểu lượng điện tiêu thụ.
- An toàn: Đảm bảo hệ thống chiếu sáng an toàn và không gây nguy
hiểm cho người sử dụng.
Trang 8- Thẩm mỹ: Thiết kế chiếu sáng cần phải hài hòa với không gian tổng thểvà tạo điểm nhấn esthetic cho không gian đó.
1.3 ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
Độ tin cậy cung cấp điện là một yếu tố quan trọng đối với hệ thốngđiện, đảm bảo rằng người tiêu dùng luôn có điện một cách ổn định vàliên tục Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, các công ty điện lựcthường áp dụng các giải pháp kỹ thuật và công nghệ hiện đại như việcđầu tư vào hệ thống thông minh, sử dụng thiết bị bảo vệ và giám sát tựđộng, cũng như tăng cường công tác bảo dưỡng và sửa chữa Điều nàygiúp giảm thiểu thời gian mất điện và tăng cường chất lượng cung cấpđiện cho người tiêu dùng.
1.4 CHẤT LƯỢNG ĐIỆN
Chất lượng điện năng là một yếu tố quan trọng trong hệ thống điện,ảnh hưởng đến việc vận hành của các thiết bị điện và sản xuất hiện đại.Dưới đây là một số yếu tố chính định nghĩa chất lượng điện:
- Điện áp cung cấp phải ổn định trong khoảng giới hạn cho phép, tránhcác biến động đột ngột có thể gây hỏng hóc thiết bị điện.
- Tần số: Tần số chuẩn là 50Hz hoặc 60Hz tùy theo quốc gia Một tần sốổn định là cần thiết cho các thiết bị điện hoạt động đúng cách.
- Biên độ điện áp: Biên độ của điện áp nên nằm trong một khoảng nhấtđịnh, tránh các biến động quá lớn có thể gây hỏng hóc hoặc hỏng hócthiết bị.
Trang 9- Điện Trở: Điện trở của hệ thống phải được kiểm soát để tránh tổn thấtđiện năng không cần thiết và ảnh hưởng đến chất lượng điện.
- Bảo vệ: Hệ thống phải được bảo vệ khỏi các nguy cơ như quá tải, ngắnmạch và chập chờn để tránh hỏng hóc thiết bị và nguy hiểm cho người sửdụng.
- Nguồn cung cấp điện: Sự ổn định của nguồn cung cấp điện từ trạm biếnáp và các nguồn phát điện quan trọng khác là cần thiết để đảm bảo chấtlượng điện.
1.5 AN TOÀN CUNG CẤP ĐIỆN
Để đạt được mục tiêu này, các công ty điện lực thường tập trung vàoviệc nâng cao sức đề kháng của hệ thống điện, đảm bảo nguồn cung cấpđủ và an toàn Các biện pháp như khắc phục khiếm khuyết trên lưới điện,đầu tư vào trạm biến áp, sửa chữa và bảo dưỡng định kỳ giúp giảm thiểurủi ro sự cố mất điện và đảm bảo an toàn cho người dân trong dịp lễ tếtvà các sự kiện đặc biệt khác Điều này giúp tăng cường đáng kể độ tin
cậy cung cấp điện và đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của cộng đồng.
1.6 ÁNH SÁNG VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO LƯỜNG ÁNH SÁNG1.6.1 Khái niệm
- Sóng điện từ là sự kết hợp của dao động điện trường và từ trường vuông góc
với nhau, lan truyền trong không gian Chúng có thể di chuyển qua chân khônghoặc thông qua các chất điện dẫn như dây điện hay chất lỏng.
Trang 10Hình 1: Thang sóng điện từ.
- Ánh sáng là hiện tượng vật lý được quan tâm rất nhiều trong nghiên cứu và
ứng dụng Nó có thể được mô tả như sự truyền tải năng lượng thông qua sóng điệntừ trong không gian Ánh sáng có tính chất đồng thời là hạt vật lý, hay còn được gọilà các hạt photon Đại diện cho ánh sáng là tia sáng, màu sắc và một số đặc tínhquang học khác.
Bước sóng mà mắt người có thể cảm nhận được: λ = 380 – 780 nm
Hình 2: Bước sóng.
1.6.2 Các đại lượng đo lường ánh sáng
Trang 11- Cường độ sáng là một đại lượng quang học cơ bản được sử dụng để đo
thông số của nguồn sáng Đơn vị đo cường độ sáng là candela (cd), và chữ“candela” trong tiếng Latinh có nghĩa là “ngọn nến” Một ngọn nến thông thườngphát ra ánh sáng với cường độ khoảng một candela Nếu một số hướng bị chekhuất, nguồn sáng này vẫn có cường độ khoảng một candela trong các hướng màkhông bị che khuất.
- Quang thông (Luminous Flux): Đại lượng này cho biết công suất bức xạ
của chùm ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng Đơn vị đo quang thông là lumen(lm)1 Để đo quang thông của một nguồn sáng nhân tạo, người ta sử dụng một thiếtbị đo chuyên dụng gọi là Photometric hoặc còn gọi là Integrating sphere.
- Độ chói (Luminance): Đại lượng này đặc trưng cho khả năng bức xạ ánh
sáng của nguồn hoặc bề mặt phản xạ gây nên cảm giác chói sáng đối với mắt Đơnvị đo độ chói là candela/m² (cd/m²).
- Quang hiệu: Thể hiện đầy đủ khả năng biến đổi năng lượng mà nguồn sáng
tiêu thụ thành quang năng Quang hiệu là tỷ số giữa quang thông do nguồn sángphát ra và công suất điện mà nguồn sáng tiêu thụ, nghĩa là 1W điện tạo ra được baonhiêu lumen, đơn vị đo lường quang hiệu là lm/w.
- Độ rọi: Là đại lượng đặc trưng cho bề mặt được chiếu sáng, biểu thị mật độ
quang thông trên bề mặt có diện tích S Đơn vị đo độ rọi là Lux, một lux là mật độquang thông của một nguồn sáng 1 lummen trên diện tích 1 m2 (1 lux = 1 lm/m2)
- Nhiệt độ màu: của một nguồn sáng được thể hiện theo thang Kelvin (K) là
biểu hiện màu sắc của ánh sáng do nó phát ra.
- Chỉ số hoàn màu CRI: Là một đại lượng biểu thị về khả năng của một
nguồn sáng nhân tạo so với nguồn sáng lý tưởng hoặc tự nhiên khi so sánh độ trungthực màu sắc của vật được nguồn sáng chiếu tới.
Trang 12Chương II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG GIẢNGĐƯỜNG
2.1 GIỚI THIỆU VỀ GIẢNG ĐƯỜNG
- Giảng đường là một không gian học tập quan trọng trong các cơ sở giáodục, đặc biệt là các trường đại học cao đẳng Nó được thiết kế phục vụ cho việc giảng dạy và học tập của sinh viên và giảng viên
- Giảng đường là 1 không gian lớn, thường được trang bị các thiết bị hỗ trợ giảng dạy như bảng trắng, máy chiếu, hệ thống âm thanh và ánh sáng.Nó được thiết kế để chứa một số lượng lớn sinh vên tham gia các buổi học tập trung, bài giảng hoặc hội thảo.
- Giảng đường thường được thiết kế với các dãy ghế xếp theo hàng ngang hoặc bậc thang để tối ưu hoá tầm nhìn.
2.2 CHỌN ĐỘ RỌI
- Độ rọi là quang thông trên một đơn vị diện tích, đơn vị lux.
- Độ rọi là một yếu tố quan trọng trong việc tạo ra một môi trường chiếu sáng hiệu quả và thoải mái.
- Độ rọi là độ sáng trên bề mặt được chiếu sáng Độ rọi được chọn phải đảm bảo nhìn mọi chi tiết cần thết mà mắt nhìn không mệt mỏi
- Độ rọi của giảng đường từ 300 đến 500 lux ta chọn: E = 500 lux.
2.3 LỰA CHỌN CHIỀU CAO TREO ĐÈN
Trang 13Tùy theo đặc điểm đối tượng : loại công việc, loại bóng đèn, sự giảm chói, bề mặt làm việc
Ta có thể phân bố các đèn sát trần (h = 0) hoặc cách trần một khoảng h’ chiều cao bề mặt làm việc có thể trên độ cao 0.8m so với mặt sàn ( mặt bàn) hoặc ngay trên sàn tùy.
Ta cần chú ý rằng chiều cao h đối với đèn huỳnh quang không vượt quá 4m Nếu không độ sáng trên bề mặt làm việc sẽ không đủ Còn đối với các đèn thủy ngân cao áp , đèn halogen kim loại ….nên treo trên độ cao từ 5m trở lên để tránh chói.
Ta sử dụng đèn led nên không lắp quá 4m.
Chú thích:
H là khoảng cách từ sàn tới trần.
Trang 14h’ là khoảng cách từ bộ đèn đến trần.
h là khoảng cách từ mặt phẳng làm việc đến đèn.
2.4 XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH VÀ YÊU CẦU CHIẾU SÁNG
- Giảng đường có diện tích
Trang 15n = 96040 = 24 bóng
Số lượng đèn này được bố trí thành 4 dãy, mỗi dãy 6 bóng chia làm 3 cụm, mỗi cụm 2 bóng.
Hình 1:Mặt bằng cấp điện chiếu sáng cho giảng đường
1 ,6: bảng điện ; 2:dây đến 4 cụm đèn ; 3:cụm đèn ; 4:aptomat tổng ;5:các aptomat nhánh
Trang 16Hình 2: Sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng cho giảng đường
2.7 LỰA CHỌN APTOMAT CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
- Lựa chọn aptomat tổng AT:
IdmAT≥ Itt ¿960
220.0,8 = 5,45 (A)Chọn aptomat 20A của Panasonic
- Lựa chọn cho các aptomat nhánh:
Có 4 nhánh, dòng tính toán mỗi nhánh là dòng của 6 bóng đèn
IdmAi≥ Itt = 220× 0,86 × 40 = 1,36 (A)Chọn dùng 4 aptomat 6A của Panasonic
Thông số kỹ thuật của các áptomat cho trong bảng sau:
Tên aptomat UⅆmmIⅆmm Loại Số Ic mⅆm (kA ) Số
Trang 17(V) (A) cực
Chọn dùng dây đôi mềm tròn loại VCmd (2x1,5) có ICP=10 A
Kiểm tra điều kiện kết hợp aptomat bảo vệ.
Icp=10 A ≫1,25 IdmA2,5 =
Vậy chọn dây VCmd (2x1,5) cho các dãy đèn là thoả mãnKhông cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp (vì ngắn )
Không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch (vì xa nguồn ).2.8 Bố trí 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 rộng :
x = Na
a = 84 = 2 m
Trang 18- Khoảng cách giữa các đèn theo dài :
y = Nb
b = 62 = 3 m
- Khoảng cách giữa đèn với tường theo chiều dài:
23 ≤p ≤
2 => p = 1 m
- Khoảng cách giữa đèn với tường theo chiều rộng:
33 ≤q ≤
2 => q = 1,5 m
- Bố trí đèn như hình:
+ Chiều dài phòng : a = 6 m+ Chiều rộng phòng : b = 8 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 = 1,5 m+ Khoảng cách của 2 đèn theo chiều dài : x = 2 m
+ Khoảng cách của 2 đèn theo chiều rộng : y = 3 m
Trang 19Hình 6: Sơ đồ bố trí bóng đèn
Trang 20CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI3.1 THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
3.1.Chọn loại quạt:
Thể tích không gian được tính theo bằng công thức sau :
Thể tích = Chiều dài x Chiều rộng x Chiều cao (m3)= 6 8 4,2 = 201,6 m3
Số lần thay đổi không khí trong một phân xưởng cơ khí thường đượctính để đảm bảo môi trường làm việc an toàn và thoải mái cho côngnhân, cũng như để duy trì chất lượng sản phẩm Đây là một yếu tố quantrọng trong thiết kế hệ thống thông gió và điều hòa không khí Để tínhtoán số lần thay đổi không khí (ACH - Air Changes per Hour), bạn cầnbiết các thông tin sau:
Lưu lượng không khí cung cấp hoặc thoát ra từ phân xưởng (Q):Đơn vị là mét khối trên giờ (m³/h).
Thể tích của phân xưởng (V): Đơn vị là mét khối (m³)
Công thức tính số lần thay đổi không khí
Số lần thay đổi không khí có thể được tính theo công thức sau:ACH = QV
Trong đó:
- Q là lưu lượng không khí (thường tính bằng đơn vị cubic feet perminute - CFM hoặc cubic meter per hour - CMH).
Trang 21- V là thể tích của không gian (tính bằng cubic feet - ft³ hoặc cubicmeters - m³).
Nếu bạn có các thông số cụ thể như lưu lượng không khí của hệthống thông gió và thể tích của phòng, bạn có thể áp dụng công thức trênđể tính toán số lần thay đổi không khí.
Số lượng quạt cần thiết (ký hiệu là n) được tính bằng công thức:
n = Q / Lưu lượng gió của 1 quạt = 1411,2 m1400 m33/h
/h≈ 1 cái
Vậy cần lắp đặt khoảng 1 chiếc quạt treo tường
Cho hệ số hiệu suất Ksd = 0.8
Công suất quạt được tính theo công thức:Công suất quạt Pquạt=380 1 Ksd=¿ 304 W