TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMVIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Họ tên sinh viên: Nguyễn Nam Dương Ngành: CNKT Điện – Điện tử
1 Mục tiêu đồ án: Hoàn thành được đề tài được giao theo đúng yêu cầu và thời
gian quy định
2 Nhiệm vụ:Tính toán thiết kế chiếu sáng; phân bố đèn; kiểm tra lại độ rọi;
Tính toán lựa chọn giây và thiết kế đi dây cho chiếu sáng giảng đường
3 Ngày giao đồ án: 15/05/2024
4 Ngày hoàn thành đồ án: 31/5/2024
5 Người hướng dẫn:PGS.TS Nguyễn Tiến Dũng
Nghệ An, ngày 30 tháng 05 năm 2024
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Trong bối cảnh hiện nay, giáo dục và đào tạo đóng vai trò then chốt trongsự phát triển của xã hội Một môi trường học tập hiệu quả không chỉ dựa trênnội dung giảng dạy và phương pháp sư phạm, mà còn phụ thuộc rất lớn vào cácyếu tố hạ tầng, trong đó có hệ thống chiếu sáng Chiếu sáng hợp lý không chỉgiúp cải thiện hiệu quả học tập, tăng cường sự tập trung của sinh viên mà cònđảm bảo sức khỏe thị giác và tạo ra một không gian học tập thoải mái, thânthiện.
Đồ án thiết kế chiếu sáng giảng đường này được thực hiện nhằm nghiêncứu và đưa ra giải pháp chiếu sáng tối ưu cho một giảng đường hiện đại Đồ ánsẽ bao gồm các bước khảo sát hiện trạng, phân tích nhu cầu chiếu sáng, tínhtoán và lựa chọn thiết bị phù hợp, đồng thời đưa ra các phương án thiết kế cụthể Mục tiêu của em là tạo ra một hệ thống chiếu sáng không chỉ đáp ứng cáctiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu thẩm mỹ, mà còn tiết kiệm năng lượng và bềnvững với môi trường.
Qua quá trình thực hiện đồ án, em hy vọng sẽ mang đến những đóng gópthiết thực cho việc nâng cao chất lượng môi trường giáo dục Đồng thời, đâycũng là cơ hội để em áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế, rèn luyện kỹnăng nghiên cứu và phát triển khả năng tư duy sáng tạo trong lĩnh vực thiết kếchiếu sáng.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô, cũngnhư sự hỗ trợ quý báu từ các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp Mong rằng đồán này sẽ nhận được những góp ý, phản hồi tích cực để hoàn thiện hơn và có thểáp dụng vào thực tế một cách hiệu quả.
Trang 3MỤC LỤC
MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
LỜI NÓI ĐẦU 2
MỤC LỤC 3
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 5
1.2 NHỮNG YÊU CẦU CHUNG TRONG THIẾT KẾ MỘT DỰ ÁNCUNG CẤP ĐIỆN 5
1.4 PHÂN LOẠI HỘ TIÊU THỤ ĐIỆN 8
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO GIẢNG ĐƯỜNG 11
2.1 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG ĐÈN 11
2.2 BỐ TRÍ ĐÈN 12
2.3 XÁC ĐỊNH ĐỘ TREO CỦA ĐÈN 15
2.4 XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ PHÒNG 16
2.5 KIỂM TRA LẠI ĐỘ RỌI 17
2.6 LỰA CHỌN ÁP TÔ MÁT CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 18
2.7 LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO CÁC DẪY ĐÈN 18
2.8 VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG LẮPRÁP 19
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 21
3.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI Ổ CẮM 21
3.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI QUẠT VÀ SỐ LƯỢNG QUẠT 21
Trang 43.3 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỀU HÒA 22
Trang 5CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Trong các đô thị lớn, do có tốc độ đô thị hoá cao, dân số ở đây ngày mộttăng nhanh, các công trình giao thông đòi hỏi ngày càng mở rộng diện tích đấtđô thị ngày càng bị thu hẹp Vì vậy việc phát triển nhà ở chung cư cao tầng làmột khuynh hướng tất yếu để giải quyết gánh nặng nhà ở cho người dân Đặcđiểm cung cấp điện cho các nhà cao tầng là lắp đặt trong không gian chật hẹp,mật độ phụ tải cao, yêu cầu cao về độ tin cậy, an toàn và mỹ thuật.
1.2 NHỮNG YÊU CẦU CHUNG TRONG THIẾT KẾ MỘT DỰ ÁNCUNG CẤP ĐIỆN
Thiết kế hệ thống cung cấp điện như một tổng thể và lựa chọn các phầntử của hệ thống sao cho các phần tử này đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, vậnhành an toàn và kinh tế Trong đó mục tiêu chính là đảm bảo cho hộ tiêu thụluôn đầy đủ điện năng với chất lượng cao.
Trong quá trình thiết kế điện một phương án được cho là tối ưu khi nóthoả mãn các yêu cầu sau:
Tỉnh khả thi cao;Vốn đầu tư nhỏ;
Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tuỳ theo mức độ tính chất phụ tải:Chi phí vận hành hàng năm thấp;
Đảm bảo an toàn cho người dùng và thiết bị;Thuận tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa
Đảm bảo chất lượng điện, nhất là đảm bảo độ lệch và dao động điện áp nhỏ nhấtvà nằm trong giới hạn cho phép so với điện áp định mức, Ngoài ra khi thiết kế
Trang 6cũng cần phải chú ý đến các yêu cầu phát triển trong tương lai, giảm ngắn thờigian thi công lắp đặt và tính mỹ quan của công trình.
1.3 ĐẶC ĐIỂM CẤP ĐIỆN CHO GIẢNG ĐƯỜNG
Cấp điện cho giảng đường, đặc biệt trong bối cảnh giáo dục hiện đại, cầnphải đảm bảo một số đặc điểm quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng vàđảm bảo an toàn Dưới đây là những đặc điểm chính cần lưu ý:
a Nguồn cung cấp điện ổn định:
- Hệ thống điện phải được thiết kế để cung cấp nguồn điện ổn định, tránh tìnhtrạng cắt điện đột ngột gây gián đoạn các hoạt động giảng dạy và học tập.
b Công suất phù hợp:
- Công suất điện phải đủ để đáp ứng nhu cầu sử dụng của tất cả các thiết bịtrong giảng đường, bao gồm máy tính, máy chiếu, hệ thống âm thanh, điều hòakhông khí và các thiết bị khác.
c An toàn điện:
- Hệ thống điện cần được lắp đặt theo các tiêu chuẩn an toàn, bao gồm việc sửdụng các thiết bị bảo vệ như cầu chì, bộ ngắt mạch tự động và hệ thống tiếp đất - Các dây điện và ổ cắm phải được bố trí gọn gàng và bảo vệ tránh nguy cơchập cháy.
d Tiết kiệm năng lượng:
- Sử dụng các thiết bị điện tiết kiệm năng lượng, như đèn LED, điều hòainverter.
- Hệ thống chiếu sáng và điều hòa không khí cần có cơ chế tự động điều chỉnhhoặc hẹn giờ để tiết kiệm điện.
e Dự phòng điện:
Trang 7- Có hệ thống dự phòng như máy phát điện hoặc UPS (Uninterruptible PowerSupply) để đảm bảo hoạt động liên tục trong trường hợp mất điện lưới.
f Hệ thống quản lý thông minh:
- Ứng dụng công nghệ quản lý điện thông minh để theo dõi và điều chỉnh việcsử dụng điện một cách hiệu quả.
- Hệ thống quản lý thông minh có thể bao gồm cảm biến ánh sáng, cảm biếnchuyển động để tự động bật/tắt đèn và các thiết bị điện khác khi cần thiết.
g Phân phối điện hợp lý:
- Cấu trúc hệ thống phân phối điện hợp lý để tránh quá tải ở một khu vực nhấtđịnh và đảm bảo cung cấp đủ điện cho mọi vị trí trong giảng đường.
1.3.1 Đáp ứng tốt về chất lượng điện
Khi đời sống kinh tế, văn hóa xã hội ngày càng nâng cao, các thiết bị điệnphục vụ nhu cầu giải trí và sinh hoạt của con người ngày càng phong phú, đadạng và hiện đại dẫn đến nhu cầu sử dụng năng lượng điện ngày càng lớn Chấtlượng điện được đánh giá thông qua hai chỉ tiêu là tần số và điện áp Nhiệm vụcủa người thiết kế là tỉnh toán đảm bảo chất lượng điện áp cho các thiết bị dùngđiện, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc vận hành và tuổi thọ của các thiết bị.
Trang 81.3.2 Độ tin cậy cấp điện cao
Độ tin cậy cấp điện cao là một yếu tố quan trọng trong hệ thống điệnnhằm đảm bảo nguồn điện được cung cấp liên tục và ổn định cho người sửdụng Một hệ thống điện có độ tin cậy cao sẽ giảm thiểu tình trạng mất điệnhoặc gián đoạn cung cấp điện, từ đó giảm thiểu thiệt hại kinh tế và xã hội
1.3.3 Đảm bảo an toàn điện
Hệ thống cung cấp điện phải có tính an toàn cao để bảo vệ người vậnhành, người sử dụng và bảo vệ cho các thiết bị điện Vì vậy, phải chọn sơ đồ,cách đi dây phải rõ ràng để tránh trường hợp vận hành nhầm, tỉnh toán lựa chọndây dẫn và khí cụ đóng cắt chính xác Chọn thiết bị đúng tỉnh năng sử dụng, phùhợp với cấp điện áp và dòng điện làm việc.
Ngoài việc tỉnh toán chính xác, lựa chọn đúng các thiết bị và khí cụ điệncòn phải nắm được các quy định về an toàn điện, hiểu rõ về môi trường và đặcđiểm cấp điện, phải có chỉ dẫn, cảnh báo ở những nơi nguy hiểm cao để nângcao ý thức của người sử dụng.
1.3.4 Đảm bảo phù hợp về kinh tế
Khi thiết kế thường đưa ra nhiều phương án lựa chọn để giải quyết mộtvấn đề như dẫn điện bằng đường dây trên không hay cáp ngầm, có nên đặt máyphát dự phòng không mỗi phương án sẽ có ưu nhược điểm riêng Vì vậy, thiếtkế cung cấp điện sao cho vừa đảm bảo nhu cầu sử dụng điện lại vừa hợp lý vềkinh tế Đánh giá kinh tế kỹ thuật của phương án cấp điện gồm 2 đại lượngchính: vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành.
Ngoài những yêu cầu trên, tùy theo điều kiện cụ thể của từng tòa nhà nhưđiều kiện khí hậu tự nhiên, vị trí địa lý, mục đích sử dụng người thiết kể cầnchú ý đến: tính thẩm mỹ, tính hiện đại, dễ sử dụng, dễ phát triển trong tươnglai
Trang 91.4 PHÂN LOẠI HỘ TIÊU THỤ ĐIỆN
Hộ tiêu thụ điện là tất cả những thiết bị tiêu thụ điện năng và biến thànhdạng năng lượng khác Theo độ tin cậy cung cấp điện chia làm 3 loại hộ tiêuthụ:
Hộ loại 1: Là những hộ khi có sự cố, nếu ngừng cung cấp điện có thể gây ranhững hậu quả nguy hiểm đến tính mạng của con người, thiệt hại về kinh tế dẫnđến hư hỏng thiết bị, có thể ảnh hưởng đến chính trị, ở hộ loại 1 có độ tin cậycung cấp điện cao, thường dùng 2 nguồn nhằm hạn chế đến mức thấp nhất việcmất điện Thời gian mất điện bằng thời gian tự đóng nguồn 2 (nguồn dự trữ).
Ví dụ: Phòng mổ, các phòng điều trị đặc biệt trong bệnh viện, các trungtâm hội nghị quốc gia, quốc tế, các chương trình truyền hình trực tiếp cácchương trình lớn, nhà máy hóa chất, sân bay, bến cảng, văn phòng chính phủ,Quốc hội, các lò luyện thép, hệ thống rađa quân sự
Hộ loại 2: Là những hộ nếu ngừng cung cấp điện thì sẽ gây thiệt hại về kinh tế,hóng sản phẩm, lãng phí sức lao động Cung cấp điện ở hộ loại này thườngdùng nguồn dự phòng hoặc không có Điều này còn phụ thuộc vào việc so sánhvốn đầu tư và giá trị thiệt hại kinh tế do ngừng cung cấp điện.
Ví dụ: Các phân xưởng cơ khí, xí nghiệp công nghiệp, nhà máy thực phẩm,khách sạn lớn, trạm bơm tưới tiêu,
Hộ loại 3: Là những hộ còn lại, cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp,cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa nhưng không quá 1 ngày đêm.Thông thường hộ loại 3 cung cấp điện từ 1 nguồn.
1.5 TỔNG QUAN VỀ GIẢNG ĐƯỜNG
Là một toàn nhà giảng đường chiều dài 6m , chiều rộng là 7m, chiều caolà 4,2m.
Phụ tải : gồm 12 ổ đôi cắm điện, quạt và 2 điều hòa
Trang 10Căn cứ vào các loại phụ tải, mức độ thiết yếu sử dụng và phân loại hộ tiêu thụđiện có thể phân loại hộ tiêu thụ điện của giảng đường là hộ loại 3
Hình 1 Hình minh họa giảng đường
Trang 11CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHOGIẢNG ĐƯỜNG
2.1 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG ĐÈN 2.1.1 chọn độ rọi
Độ rọi (illuminance) là một yếu tố quan trọng trong việc thiết kế chiếusáng cho giảng đường, nhằm đảm bảo điều kiện học tập tốt nhất cho sinh viênvà giảng viên Theo tiêu chuẩn quốc tế và các nghiên cứu về ánh sáng trongkhông gian giáo dục, độ rọi phù hợp cho giảng đường thường được khuyến nghịnhư sau:
1 Khu vực bàn học và giảng dạy: Độ rọi từ 300 đến 500 lux Đây là mức độ
ánh sáng đủ để đọc, viết và nhìn rõ các chi tiết nhỏ mà không gây mỏi mắt.
2 Khu vực bảng: Độ rọi từ 500 đến 750 lux Khu vực này cần có ánh sáng
mạnh hơn để đảm bảo rằng các thông tin trên bảng rõ ràng và dễ nhìn từ xa.
3 Khu vực chung và hành lang: Độ rọi từ 100 đến 200 lux Đây là mức ánh
sáng đủ để di chuyển an toàn và dễ dàng mà không gây lãng phí năng lượng.Ngoài độ rọi, một số yếu tố khác cũng cần được xem xét để đảm bảo chấtlượng chiếu sáng trong giảng đường:
- Ánh sáng đồng đều: Tránh tạo ra các vùng sáng tối khác nhau quá nhiều, gây
mỏi mắt và khó chịu cho người sử dụng.
- Chất lượng ánh sáng: Sử dụng đèn có chỉ số hoàn màu (CRI) cao để màu sắc
được hiển thị chính xác, giúp việc đọc và nhận diện màu sắc dễ dàng hơn.
- Ánh sáng không gây chói: Đèn chiếu sáng cần được bố trí sao cho không gây
chói mắt hoặc bóng đổ mạnh lên bảng và khu vực học tập.
Tuân thủ các tiêu chuẩn và khuyến nghị này sẽ giúp tạo ra môi trườnghọc tập hiệu quả và thoải mái cho tất cả mọi người trong giảng đường.
Trang 122.1.1 tính toán
Nếu hiệu suất phát sáng là 36 lumen/W, chúng ta có thể tính toán công suất chiếu sáng cần thiết cho phòng chờ theo cách tương tự.
Công thức chuyển đổi từ lux (lx) sang watt trên mét vuông (W/m²) là:
Công suất (W/m²) = Hiệu suất phát sáng(lm /W )Lux
Vì để dễ dàng tính toán nên ta độ rọi cho văn phòng là 300lux và hiệu suất phát sáng là 36 lumen/W, ta có:
300 lux: 30036 ≈ 8,3 W/m²500 lux: 50036 ≈ 13,8 W/m²
Giảng đường yêu cầu mức độ chiều sáng vừa Chọn công suất chiếu sáng ：
Điện áp, V Ánh sáng ban ngày Thời gian sửdụng, hQuang thông,
Trang 13Nhưng trong thực tế dể tiện thiết kế vào bố trí ta lấy 16 cáiđèn để dễ dàng thiết kế vào.
2.2 BỐ TRÍ ĐÈN
2.2.1 Mục đích của việc bố trí đèn
Việc bố trí đèn trong giảng đường có một số mục đích chính sau đây:
1 Đảm bảo ánh sáng đầy đủ: Cung cấp đủ ánh sáng giúp sinh viên và giảng
viên nhìn rõ tài liệu, bảng viết, và các thiết bị trình chiếu, từ đó nâng cao hiệuquả học tập và giảng dạy.
2 Tạo không gian học tập thoải mái: Ánh sáng phù hợp giúp tạo ra một môi
trường học tập thoải mái, giảm căng thẳng cho mắt và hạn chế mệt mỏi cho cảsinh viên lẫn giảng viên.
3 Tăng cường sự tập trung: Ánh sáng tốt giúp cải thiện sự tập trung của sinh
viên trong suốt thời gian học, giúp họ duy trì mức độ chú ý cao và nắm bắt bàigiảng hiệu quả hơn.
4 An toàn: Đảm bảo an toàn trong việc di chuyển và hoạt động trong giảng
đường, đặc biệt trong các tình huống khẩn cấp hoặc khi cần di tản.
5 Tạo thẩm mỹ và không gian học tập hiện đại: Hệ thống chiếu sáng được
thiết kế thẩm mỹ có thể góp phần làm cho giảng đường trở nên hiện đại và hấpdẫn hơn, từ đó tạo cảm giác tích cực cho người học.
6 Tiết kiệm năng lượng: Sử dụng các loại đèn hiệu suất cao và bố trí hợp lý
giúp tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí điện năng cho nhà trường và bảo vệ môitrường.
Bố trí đèn trong giảng đường không chỉ đơn thuần là cung cấp ánh sángmà còn phải cân nhắc nhiều yếu tố liên quan đến sức khỏe, tâm lý học tập vàhiệu quả sử dụng năng lượng.
Trang 152.3 XÁC ĐỊNH ĐỘ TREO CỦA ĐÈN2.3.1 Mục đích xác độ treo của đèn
Việc xác định độ treo đèn trong giảng đường có mục đích quan trọng vàđa dạng, nhằm tạo điều kiện học tập tốt nhất cho sinh viên cũng như giảng viên.Dưới đây là một số mục đích chính:
1 Đảm bảo ánh sáng đủ và đồng đều: Độ treo đèn phải được tính toán sao
cho ánh sáng phủ đều khắp phòng học, không có khu vực nào quá sáng hoặcquá tối Điều này giúp tất cả sinh viên trong giảng đường có thể nhìn rõ bảng,sách vở và tài liệu mà không bị căng thẳng mắt.
2 Tăng cường tập trung và hiệu suất học tập: Ánh sáng phù hợp giúp cải
thiện khả năng tập trung và giảm mệt mỏi, từ đó nâng cao hiệu suất học tập vàgiảng dạy.
3 Tạo môi trường học tập thoải mái: Ánh sáng không chỉ đủ mạnh mà còn
phải có màu sắc và cường độ phù hợp để tạo cảm giác thoải mái cho người học.Ánh sáng quá mạnh hoặc quá yếu đều có thể gây khó chịu và ảnh hưởng đếntinh thần học tập.
4 Đảm bảo an toàn: Đèn được treo ở độ cao và vị trí phù hợp giúp tránh các
rủi ro liên quan đến điện và cơ học, đảm bảo an toàn cho tất cả mọi người tronggiảng đường.
5 Tiết kiệm năng lượng: Việc xác định độ treo đèn hợp lý giúp tối ưu hóa việc
sử dụng năng lượng, tránh lãng phí điện năng Đèn được lắp đặt đúng cách sẽhoạt động hiệu quả hơn và có tuổi thọ cao hơn.
6 Tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định: Việc xác định độ treo đèn còn giúp
đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn, quy định về chiếu sáng trong giảng đường do
Trang 16các cơ quan chức năng đề ra, góp phần đảm bảo chất lượng giáo dục và điềukiện học tập tốt nhất.
Như vậy, việc xác định độ treo đèn trong giảng đường không chỉ đơnthuần là một khía cạnh kỹ thuật mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng giáodục và sự thoải mái, an toàn của người học và người dạy.
φ=a b
H (a+b) = 3,2(6+7)6 7 = 1
Lấy hệ số xạ tường là 50%, trần 30% tra sổ tay tìm được hệ số sử dụng