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: Lê Thành Vinh 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 phòng đọc
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 thời đại công nghệ hiện đại ngày nay, nhu cầu về không gian họctập và làm việc hiệu quả ngày càng trở nên quan trọng Phòng đọc, là một phầnkhông thể thiếu trong các thư viện, trường học, và cả trong các hộ gia đình,đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp một môi trường thuận lợi cho việcđọc sách, nghiên cứu và làm việc Để đạt được điều này, thiết kế chiếu sángphòng đọc là một yếu tố quan trọng không thể bỏ qua.
Thiết kế chiếu sáng không chỉ đơn thuần là việc bố trí các nguồn sáng,mà còn là nghệ thuật tạo ra không gian ánh sáng hài hòa, hỗ trợ tối đa cho cáchoạt động thị giác của người sử dụng Ánh sáng trong phòng đọc cần phải đượcbố trí sao cho đủ sáng, không gây chói mắt, đồng thời tạo cảm giác thoải mái,dễ chịu, giúp người đọc có thể duy trì sự tập trung trong thời gian dài.
Đồ án này sẽ tập trung vào việc nghiên cứu và đề xuất một phương ánthiết kế chiếu sáng tối ưu cho phòng đọc Chúng tôi sẽ xem xét các yếu tố như:1 Nhu cầu ánh sáng: Xác định mức độ chiếu sáng cần thiết cho các hoạt độngđọc sách và làm việc.
2 Các loại đèn và công nghệ chiếu sáng: Lựa chọn các loại đèn phù hợp, hiệuquả về mặt năng lượng và tuổi thọ.
3 Bố trí đèn: Đề xuất vị trí và cách bố trí đèn sao cho ánh sáng được phân bổđồng đều, tránh hiện tượng bóng đổ và giảm thiểu mỏi mắt.
4 Yếu tố thẩm mỹ và không gian: Thiết kế chiếu sáng không chỉ đảm bảo chứcnăng mà còn phải hài hòa với không gian kiến trúc, tạo cảm giác thân thiện vàthoải mái.
Chúng tôi hy vọng rằng đồ án này sẽ mang đến những kiến thức bổ ích vàgiải pháp thiết thực trong việc thiết kế chiếu sáng phòng đọc, góp phần nâng caochất lượng không gian học tập và làm việc cho người sử dụng.
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 Ý NGHĨA CỦA NGHIỆM VỤ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 5
1.2 TÍNH CHẤT CỦA VIỆC THIẾT KẾ , LẮP ĐẶT 5
1.3.NGHIÊN CỨU VỀ ĐỐI TỰỢNG CHIẾU SÁNG 6
1.4 LỰA CHỌN ĐỘ RỌI YỆU CẦU 6
1.5 CHỌN HỆ SÁNG : GỒM HAI HỆ SÁNG 7
1 6 CHỌN NGUỒN SÁNG 7
1.7 GIỚI THIỆU VỀ PHÒNG ĐỌC THIẾT KẾ 8
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÒNG ĐỌC 9
2.1 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG ĐÈN 9
2.2 BỐ TRÍ ĐÈN 10
2.3 XÁC ĐỊNH ĐỘ TREO CỦA ĐÈN 13
2.4 XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ PHÒNG 14
2.5 KIỂM TRA LẠI ĐỘ RỌI 14
2.6 LỰA CHỌN ÁP TÔ MÁT CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 15
2.7 LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO CÁC DẪY ĐÈN 16
2.8 VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG LẮP RÁP 16
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 18
Trang 43.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI Ổ CẮM 18
3.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỀU HÒA 18
3.3 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI QUẠT VÀ SỐ LƯỢNG QUẠT 19
Trang 5CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 Ý NGHĨA CỦA NGHIỆM VỤ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
Năng 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 nước nóiriêng Điện năng sản xuất từ các nhà máy được truyền tải và cung cấp cho cáchộ tiêu thụ trong việc truyền tải điện tới các hộ tiêu thụ việc thiết kế cung cấpđiện là một khâu rất quang trọng Với thời đại hiện nay , nền kinh tế nước tađang phát triển mạnh mẽ theo sự hội nhập của thế giới , đời sống xã hội củanhân dân được nâng cao , nên cần những tiện nghi trong cuộc sống nên đòi hỏimức tiêu thụ về điện cũng tăng cao Do đó việc thiết kế cung cấp điện khôngthể thiếu được trong xu thế hiện nay Như vậy một đồ án thiết kế cubg cấp điệncần thõa mãn các yêu cầu sau :
Độ tin cậy cấp điện : mức độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào yêu
cầu của phụ tải với công trình quang trọng cấp quốc gia phải đảm bảolien tục cấp điện ở mức cao nhất những dối tượng như nhà máy , xíngiệp , 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 người
vận hành , người sử dụng thiết bị và cho toàn bộ công trình
Kinh tế : trong quá trình thiết kế ta phải dưa ra nhiều phương án rồi chọn
lọc trong các phương án đó có hiệu quả kinh tế cao
1.2 TÍNH CHẤT CỦA VIỆC THIẾT KẾ , LẮP ĐẶT
Khi thiết kế chiếu sáng cho phòng học , giảng đường , và cácphòng hành chính ngoài ánh sáng tự nhiên còn phải có ánhsáng đèn và yêu cầu cầu đặt ra cho người thiết kế :
Trang 6 Đảm bảo độ rọi đầy đủ trên bề mặt làm việc Phải có sựtương phản giữa các mặt cần chiếu sáng và nền , mức độchiếu sáng và sự tập hợp quang phổ chiếu sáng
Độ rọi phân bố đồng đều , ổn định trong quá trình chiếusáng trên phạm vi bề mặt làmviệc bằng cách hạn chế daođộng của lưới điện.
Tập hợp quang phổ ánh sáng , nhất là lúc cần đảm bảo sựtruyền sáng tốt nhất hạn chế sự lóa mắt , hạn chế sự mệtmỏi khi làm việc, học tập
Hạn chế sự phản xạ chói của nguồn sáng bằng cách dùngánh sáng phản xạ , chọn cách bố trí đèn , chiều cao treođèn sao cho phù hợp với vị trí địa hình.
1.3.NGHIÊN CỨU VỀ ĐỐI TỰỢNG CHIẾU SÁNG
Được nghiên cứu theo nhiều góc độ:
Hình dạng ,kích thước , các bề mặt , các hệ số phản xạ ,đặc điểm phân bố các dồ đạc , thiết bị
Mức dộ bụi , ẩm , rung ảnh hưởng của môi trường Các điều kiện về khả năng phân bố và giới hạn. Đặc tính cung cấp điện ( nguồn 3 pha, 1 pha ). Loại công việc tiến hành
Độ căng thẳng công việc Lứa tuổi người sử dụng
Các khả năng và điều kiện bảo trì
1.4 LỰA CHỌN ĐỘ RỌI YỆU CẦU
Độ rọi là độ sáng trên bề mặt được chiếu sáng Độ rọidược chọn phải đảm bảo nhìn mọi chi tiết cần thết mà mắtnhìn không mệt mỏi theo Liên Xô ( cũ ) độ rọi tiêu chuẩn và làđộ rọi nhỏ nhất tại một điểm trên bề mặt làm việc Còn theo
Trang 7Pháp , Mỹ độ rọi tiêu chuẩn là độ rọi trung bình trên bề mặt làmviệc
các giá trị độ rọi tiêu chuẩn trong thang độ rọi :
0.2;0.3;0.5;1;2;3;5;7;10;20;30;50;75;100;150;200;300;400;500;600;750;1000;1250;2000;2500;3000;3500;4000;4500;5000 lux.Khi lựa chọn giá trị độ rọi phải dựa trên thang độ rọi , khôngđƣợc chọn giá trị
ngoài thang độ rọi
ví dụ chọn E=200lx hoặc E=300lx không được chọn E= 250 lx.
Việc chọn độ rọi phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Loại công việc , kích thước các vật , sự sai biệt của vật vàhậu cảnh Mức độ căng thẳng của công việc
Lứa tuổi người sử dụng
Hệ chiếu sáng , loại nguồn sáng lựa chọn
1.5 CHỌN HỆ SÁNG : GỒM HAI HỆ SÁNG
Hệ 1 : với hệ chiếu sáng chung, không những bề mặt làm việc được mà
tất cả mọi nơi trong phòng được chiếu sáng, trong trường hợp này đèn đượcphân bố phía trên với độ cao cách sản tương đối trong hệ chiếu sáng này có haiphương thức đặt đèn chung và và khu vực.
Trong hệ chiếu sáng chung đều: khoảng cách từ các đèn trong một dãy
được đặt cách đều nhau, đảm bảo các điều kiện chiếu sáng mọi nơi như nhau.
Trong hệ chiếu sáng khu vực : khi cần phải thêm những phần chiếu
sáng mà những phần này chiếm diện tích khá lớn, tại chỗ làm việc không sửdụng các đèn chiếu sáng tại chỗ các đèn được chọn đặt theo sự lựa chọn hệchiếu sáng :
yêu cầu của đối tượng chiếu sáng
đặc điểm cấu trúc căn nhà và sự phân bố thiết bị khả năng kinh tế, diều kiện bảo trì
1 6 CHỌN NGUỒN SÁNG
Trang 8Chọn nguồn sáng phụ thuộc vào
Nhiệt độ màu của nguồn sáng theo biểu đồ Kruithof
Các tính năng của nguồn sáng: đặc tính ánh sáng, màu sắc tuổi thọ đèn Mức độ sử dụng (liên tục hay gián đoạn); nhiệt độ môi trường: kinh tế
chọn nhiệt độ màu T: biểu đồ Kruithof (bảng 3 phụ lục) cho phép lựa
chọn bóng đèn theo độ rọi yêu cầu trong môi trường tiện nghi
chọn chỉ số màu Ra chiếu các đèn khác nhau lên cùng một vật, ta sẽ thấy vật có
màu khác nhau Sự biến đổi này do phát xạ phổ khác nhau của các bóng đèn,được đánh giá qua độ sai lệch màu và gán cho một chỉ số màu Ra Với các cácđèn có:
R <50; các màu của vật bị chiếu hoàn toàn thay đổi.
R <70: sử dụng trong công nghiệp khi sự thể hiện màu thứ yếu
70<R < 80 : sử dụng nơi thông thường, ở đó sự thể hiện màu có thể chấp nhậnđược
R>80 : sử dụng nơi đòi hỏi sự thể hiện màu quang trọng
1.7 GIỚI THIỆU VỀ PHÒNG ĐỌC THIẾT KẾ
Phòng đọc có chiều dài 6m, chiều rộng là 8m, chiều cao là 4,2m Phụ tảigồm 8 ổ cắm đôi, quạt, 2 cái điều hòa.
Trang 9Hình 1 Hình minh họa phòng đọc
Trang 10CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÒNGĐỌC
2.1 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG ĐÈN
Độ rọi cần thiết cho phòng đọc, hay mức độ chiếu sáng phù hợp, phụthuộc vào mục đích sử dụng và loại hoạt động diễn ra trong phòng Theo cáctiêu chuẩn chiếu sáng thông dụng, độ rọi cho phòng đọc nên đạt mức từ 300 đến500 lux Đây là mức độ chiếu sáng đủ để đảm bảo rằng mắt không phải điều tiếtquá nhiều khi đọc sách, viết lách hay thực hiện các hoạt động cần sự tập trung.Cụ thể:
- Phòng đọc thông thường: Khoảng 300 lux là mức tối thiểu để đọc sách một
cách thoải mái.
- Phòng học, thư viện hoặc khu vực nghiên cứu: Khoảng 500 lux sẽ phù hợp
hơn, vì các hoạt động này thường yêu cầu mức độ chiếu sáng cao hơn để giảmthiểu sự mỏi mắt và tăng cường sự tập trung.
Ngoài ra, cần chú ý đến các yếu tố bổ sung khác như:
- Chất lượng ánh sáng: Ánh sáng nên đều và không gây chói lóa Sử dụng ánhsáng khuếch tán có thể giúp giảm thiểu bóng và chói.
- Nhiệt độ màu: Ánh sáng trắng tự nhiên hoặc ánh sáng trắng ấm (khoảng 5000K) thường được ưa chuộng cho các khu vực đọc sách vì nó tạo cảm giác dễchịu và không làm mỏi mắt.
4000 Vị trí đèn: Đảm bảo rằng ánh sáng chiếu trực tiếp vào khu vực đọc mà khôngtạo bóng lớn lên trang sách hoặc màn hình.
Áp dụng các nguyên tắc này sẽ giúp tạo ra một môi trường đọc thoải mái vàhiệu quả.
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.
Trang 11Công 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 phòng đọc là 400lux và hiệu suất phát sáng là 36 lumen/W, ta có:
Chọn dùng đèn tuýp dài 1,2 m , công suất 30 (w), có cos φ=1 Lm/W =36
1 Đảm bảo ánh sáng đủ mạnh: Ánh sáng cần đủ mạnh để người đọc có thể
nhìn rõ văn bản mà không phải căng mắt Điều này giúp tránh mỏi mắt và cácvấn đề về thị lực.
Trang 122 Giảm thiểu bóng đổ: Bố trí đèn sao cho ánh sáng không tạo ra bóng đổ lớn
trên sách hoặc tài liệu Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng nhiều nguồnsáng hoặc đèn có khả năng điều chỉnh vị trí.
3 Ánh sáng dịu và không chói: Ánh sáng không nên quá chói lóa vì điều này
có thể gây khó chịu cho mắt Sử dụng đèn có chao đèn hoặc bóng đèn có ánhsáng dịu sẽ giúp giảm độ chói.
4 Phân bổ ánh sáng đồng đều: Toàn bộ khu vực đọc cần được chiếu sáng
đồng đều, tránh việc có những vùng quá sáng hoặc quá tối Điều này giúp duytrì sự thoải mái và tập trung cho người đọc.
5 Sử dụng ánh sáng tự nhiên khi có thể: Khi có thể, tận dụng ánh sáng tự
nhiên bằng cách bố trí cửa sổ hoặc giếng trời Ánh sáng tự nhiên thường dễ chịuvà tốt cho mắt hơn so với ánh sáng nhân tạo.
6 Chỉnh hướng ánh sáng phù hợp: Đối với đèn bàn, ánh sáng nên chiếu từ
phía trên và một bên (thường là bên trái đối với người thuận tay phải và ngượclại) để tránh tạo bóng đổ từ tay khi viết hoặc làm việc.
7 Điều chỉnh cường độ ánh sáng: Sử dụng các đèn có khả năng điều chỉnh
cường độ để phù hợp với các nhu cầu khác nhau, như đọc sách, làm việc trênmáy tính, hoặc nghỉ ngơi.
Việc bố trí đèn phòng đọc không chỉ cải thiện chất lượng không giansống mà còn bảo vệ sức khỏe thị lực và tăng cường hiệu quả làm việc và họctập.
Trang 142.3 XÁC ĐỊNH ĐỘ TREO CỦA ĐÈN
Mục đích của việc xác định độ treo của đèn trong phòng đọc bao gồm:
1 Đảm bảo ánh sáng đồng đều: Đèn treo ở độ cao phù hợp giúp phân phối
ánh sáng một cách đồng đều trên toàn bộ khu vực đọc, tránh tạo ra vùng sángquá mạnh hoặc quá tối, giúp bảo vệ mắt người đọc.
2 Tạo không gian thoải mái: Độ treo đèn thích hợp giúp tránh chói mắt, tạo
cảm giác dễ chịu và thoải mái cho người sử dụng phòng đọc.
3 Tối ưu hóa hiệu quả ánh sáng: Khi đèn được treo ở độ cao hợp lý, hiệu suất
chiếu sáng của đèn sẽ được tối ưu hóa, giảm thiểu lãng phí năng lượng và đảmbảo rằng ánh sáng đủ mạnh để phục vụ nhu cầu đọc sách.
4 Thẩm mỹ và thiết kế: Độ treo đèn cũng góp phần vào yếu tố thẩm mỹ và
thiết kế của phòng đọc Đèn được bố trí ở độ cao hợp lý sẽ tạo nên một khônggian hài hòa và dễ chịu.
5 An toàn: Treo đèn ở độ cao phù hợp cũng đảm bảo an toàn, tránh va chạm
hoặc tai nạn cho người sử dụng phòng đọc.
Việc xác định độ treo của đèn cần dựa trên nhiều yếu tố như kích thướcvà chiều cao của phòng đọc, loại đèn được sử dụng, mục đích sử dụng phòng,và thói quen của người dùng.
2.3.2 Tính toán độ treo đèn
H =h −h1−h2
Hình 2 độ treo của đèn
Trong đó
Trang 15h là độ cao của giảng đường
Mục đích kiểm tra lại độ rọi phòng đọc bao gồm:
1 Đảm bảo tiêu chuẩn chiếu sáng: Độ rọi (lux) của phòng đọc phải tuân theo
các tiêu chuẩn chiếu sáng quy định để đảm bảo điều kiện ánh sáng phù hợp chongười đọc Tiêu chuẩn này thường được quy định bởi các tổ chức quốc gia hoặcquốc tế về chiếu sáng.
2 Tăng cường hiệu quả đọc sách: Ánh sáng đầy đủ và phân bổ đều giúp
người đọc dễ dàng tập trung, giảm căng thẳng mắt và mệt mỏi, từ đó nâng caohiệu quả đọc và học tập.
3 Bảo vệ sức khỏe mắt: Độ rọi phù hợp giúp bảo vệ sức khỏe mắt của người
đọc, ngăn ngừa các vấn đề về mắt như cận thị, mỏi mắt và đau đầu do ánh sángkhông đủ hoặc phân bố không đều.
4 Đảm bảo an toàn: Ánh sáng tốt giúp người sử dụng phòng đọc dễ dàng di
chuyển, tránh vấp ngã hoặc gặp phải các tai nạn không mong muốn do thiếu ánhsáng.
Trang 165 Cải thiện trải nghiệm người dùng: Một không gian chiếu sáng tốt tạo ra
môi trường thoải mái và dễ chịu, cải thiện trải nghiệm của người sử dụng phòngđọc, từ đó khuyến khích việc sử dụng phòng đọc thường xuyên hơn.
6 Tiết kiệm năng lượng: Kiểm tra và điều chỉnh độ rọi có thể giúp tối ưu hóa
việc sử dụng năng lượng chiếu sáng, tránh lãng phí và tiết kiệm chi phí điệnnăng.
7 Đáp ứng yêu cầu kiểm tra định kỳ: Nhiều nơi có quy định kiểm tra định kỳ
độ rọi để đảm bảo điều kiện chiếu sáng luôn đạt yêu cầu Điều này cũng giúpphát hiện và khắc phục kịp thời các vấn đề về hệ thống chiếu sáng.
8 Bảo trì và nâng cấp hệ thống chiếu sáng: Qua việc kiểm tra, có thể xác
định được các đèn hỏng, đèn yếu hoặc hệ thống chiếu sáng cần nâng cấp, từ đólên kế hoạch bảo trì hoặc thay thế nhằm duy trì chất lượng chiếu sáng tốt nhất.
Kiểm tra lại độ rọi phòng đọc là một quy trình quan trọng để đảm bảomôi trường đọc sách luôn đạt chất lượng cao và bảo vệ sức khỏe cũng như sựthoải mái của người sử dụng.
2.5.2 Tính toán lại độ rọi
Độ rọi = công suất (w ) quang hiệu(lmw ) số lượng đèn sử dụngDiện tích cần chiếu sáng(m2)
= 30 36 1848 = 405 lx
Độ rọi 405 nằm trong 400 - 500 nên thõa mãn
2.6 LỰA CHỌN ÁP TÔ MÁT CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
Lựa chọn áptômát tổng cho hệ thống chiếu sáng :
IđmAT≥ Itt= 533,28220.1 =2,424 ( A )
Chọn áp tô mát 15 A do Nhật chế tạo Lựa chọn áp tô mát nhánh :
Có 3 áp tô mát nhánh, dòng tính toán mỗi nhánh là dòng của đèn
IdmAi≥ Itt= 220.16 18 = 0,5 (A)