Thiết Kế Chiếu Sáng Trung Tâm Thể Thao Thành Phố Quy Nhơn (Kèm Bản Vẽ)

Vì thế việc thiết kế chiếu sáng cần quan tâm 1 số tiêu chuẩn sau: - Độ rọi trung bình theo phương ngang - Độ rọi thẳng đứng để đảm bảo nhìn rõ quả bóng trong không gian - Các điều kiện

Tháng 07/2009

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TRUNG TÂM THỂ THAO

THÀNH PHỐ QUY NHƠN

Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Ngọc Mỹ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

- Bộ môn : Kỹ thuật điện - Khoa : Kỹ thuật & Công

nghệ

1 Đầu đề thiết kế:

Thiết kế chiếu sáng cho trung tâm thể thao Thành phố Quy Nhơn

2 Các số liệu ban đầu :

Khảo sát thực tế : Lấy số liệu

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Tổng quan về kỹ thuật chiếu sáng Chiếu sáng trong nhà, chiếu sáng ngoài trời.

- Các yêu cầu chiếu sáng cho trung tâm thể thao Thành phố Quy Nhơn.

- Thiết kế chiếu sáng sân bóng đá Kiểm tra thiết kế.

- Thiết kế chiếu sáng sân quần vợt Kiểm tra thiết kế.

- Thiết kế chiếu sáng nhà thi đấu Kiểm tra thiết kế.

- Thiết kế chiếu sáng bể bơi Kiểm tra thiết kế.

- Tính toán thiết kế cấp điện: Tiết diện dây; điện áp rơi trên đường trục; phương pháp cấp điện.

- Các biện pháp Tư8iết kiệm điện năng.

4 Các bản vẽ (ghi rõ các loại bản vẽ, kích thước bản vẽ):

4 bản vẽ A 0

5 Cán bộ hướng dẫn :

Họ tên cán bộ hướng dẫn : TS Nguyễn Ngọc Mỹ

LỜI NÓI ĐẦU

Ánh sáng là vấn đề đặc biệt quan trọng trong đời sống Ngoài việcchiếu sáng bằng ánh sáng tự nhiên thì ánh sáng nhân tạo đóng vai trò chủchốt Lịch sử của chiếu sáng nhân tạo được chia ra làm hai giai đoạn: Giaiđoạn trước khi có đèn điện và giai đoạn sau khi có đèn điện Giai đoạntrước khi có đèn điện thì loài người chiếu sáng ban đêm bằng bếp lửa, nén,đèn dầu hỏa vv Những nguồn sáng này có ánh sáng yếu, hiệu suất thấp.Từ khi nghành điện ra đời và đến nữa thế kỷ XIX những ngọn đèn điệnđầu tiên được sáng chế, nhưng hơn một trăm năm gần đây đèn điện mớiđược phát triển không ngừng với những tiến bộ vượt bậc, mở ra một kỷnguyên văn minh mới cho loài người Lúc đầu con người chưa quan tâmlắm đến chiếu sáng cũng như tính mỹ thuật và thẫm mỹ Khi đời sốngđược nâng cao thì nhu cầu của họ càng cao, nhất là khi sự nghiệp côngnghiệp hoá và hiện đại hoá phát triễn mạnh như ngày nay, các đô thị, khucông nghiệp, xa lộ, công trình thể thao càng phát triễn nhanh chóng Việcchiếu sáng các công trình phải được thiết kế theo đúng các tiêu chuẩn,đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật đem lại thẫm mỹ cho công trình kể cảnội và ngoài thất, chiếu sáng tạo nên vẻ đẹp ban đêm cho thành phố

Việc thiết kế chiếu sáng cho các công trình thể thao ngoài trời nóichung và sân vận động nói riêng đòi hỏi người kỹ sư thiết kế chiếu sángphải đặc biệt quan tâm đến các yếu tố về kỹ thuật và thẫm mỹ của côngtrình

Sau thời gian làm việc được sự giúp đỡ của các Thầy Cô giáo trongkhoa, bạn bè cùng lớp và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy TS.Nguyễn

Ngọc Mỹ em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài “ Thiết

kế chiếu sáng trung tâm thể thao thành phố Quy Nhơn”.

Trong suốt thời gian làm việc dưới sự chỉ dẫn trực tiếp của thầy

TS Nguyễn Ngọc Mỹ, em đã hình dung được từng bước cụ thể trong côngviệc của người thiết kế, cũng như vận dụng được những kiến thức đã học,học hỏi thêm ở Thầy, ở bạn những kiến thức quí báu và tìm hiểu sâu hơntrong lĩnh vực chiếu sáng để trang bị cho mình một kiến thức cần thiết chocông việc sau này Tuy nhiên vì kiến thức và thời gian có hạn nên đồ áncủa em còn nhiền sai sót và hạn chế Em rất mong được sự xem xét và chỉbảo của các Thầy Cô

MỤC LỤC

TRANG

Lời nói đầu

Chương I: Tóm tắt cơ sỡ kỹ thuật chiếu sáng

1.1 Các đại lượng đo ánh sáng

1.2 Cấu tạo và những đặc tính của thiết bị chiếu sáng .

Chương II: Thiết kế chiếu sáng sân vận động

2.1 Phương pháp thiết kế chiếu sáng sân vận động .

2.2 Lựa chọn phương án chiếu sáng

2.3 Thiết kế chiếu sáng sân vận động

2.4 Tính toán độ rọi trên sân

2.5 Tính chiếu sáng tăng cường bằng đèn pha khán đài 38

2.6 Tính toán độ rọi tại các điểm do đèn pha khán đài gây ra

2.7 Độ rọi trên sân do toàn bộ hệ thống đèn pha gây ra

2.8 Các số liệu ban đầu và kết quả tính toán

Chương III: Thiết kế chiếu sáng sân quần vợt

3.1 Lựa chọn phương án chiếu sáng

3.2 Thiết kế chiếu sáng sân quần vợt

3.3 Tổng hợp các số liệu ban đầu và kết quả tính toán

Chương IV: Thiết kế chiếu sáng bể bơi

4.1 Lựa chọn phương án chiếu sáng

4.2 Thiết kế chiếu sáng bể bơi

4.3 Tổng hợp các số liệu ban đầu và kết quả tính toán

5.1 Phương pháp thiết kế chiếu sáng nhà thi đấu

5.2 Thiết kế chiếu sáng nhà thi đấu

Chương VI: Thiết kế cấp điện cho trung tâm thể thao

6.1 Những yêu cầu chung

6.2 Chọn phương án cấp điện

6.3 Tính toán hệ thống cấp điện

6.4 Tính chọn máy biến áp và máy phát diezen

6.5 Tính chọn phần tử cao áp

6.6 Tính chọn các phần tử hạ áp

6.7 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp về các tủ phân phối

6.8 Chọn ống luồng điện

6.9 Kiểm tra tổn thất điện áp

6.10 Chọn tủ phân phối tại các phụ tải

Chương VII: Các biện pháp tiết kiệm điện năng

7.1 Nhận xét chung

7.2 Các giải pháp giảm tổn thất điện năng

7.3 Các biện pháp tiết kiệm điện năng ở trung tâm thể thao

Kết Luận 101

Tài Liệu Tham Khảo 102

Phụ Lục 103

CHƯƠNG ITÓM TẮT CƠ SỠ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG

1.1 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG

1.1.1 Sóng điện từ

Sóng điện từ lan truyền trong không gian vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt, cũng giống như mọi sóng khác, sóng điện từ tuân theo các định luật vật lý.

1.1.2 Ánh sáng

Ánh sáng là bức xạ điện từ mà mắt người có thể cảm nhận được một cách trực tiếp.

tốt nhất trên võng mạc của mắt người tại đây có hai loại tế bào :

- Tế bào hình nón có khoảng bảy triệu tế bào, nằm giữa võng mạc cho ta phân biệt màu sắc của ánh sáng.

- Tế bào hình que có khoảng 120 triệu tế bào, chúng bao phủ phần còn lại của võng mạc cho ta phân biệt màu sắc của ánh sáng đen, trắng.

- Bước sóng mà mắt người có thể nhận được có bước sóng

Thần kinh

th giác ị

Hình 1

V(λ) - Thị giác ban ngày

1.1.3 Các đại lượng đo ánh sáng và đơn vị đo

S - Diện tích trên mặt chắn trên mặt cầu (m 2 )

1.1.3.2 Cường độ sáng I

Đơn vị đo Candela,kí hiệu: (cd):

Cường độ sáng là thông số đặc trưng cho khả năng phát quang của nguồn sáng

Candela là cường độ sáng theo một phương đã cho của nguồn phát một bức xạ đơn sắc có tần số là 540.10 12 Hz ( λ = 555 nm) và cường

trong góc khối dΩ có:

+ Cường độ sáng trung bình của nguồn :

- Cường độ sáng mạnh sẽ làm cho mắt có cảm giác bị loá, khả năng phân biệt màu sắc cũng như sự vật bị giảm đi, lúc này thần kinh căng thẳng và thị giác mất chính xác.

Đơn vị đo Lumen (lm).

Quang thông là một thông số hiển thị phần năng lượng chuyển thành ánh sáng, được đánh gía bằng cường độ sáng cảm giác với mắt thường của người có thể hấp thụ được lượng bức xạ :

φ

lm lux m

=

Trong đó:

φ - Quang thông bề mặt diện tích nhận được ( lm )

S - Diện tích bề mặt đuợc chiếu sáng ( m 2 )

sáng một lượng quang thông φ = 1 lm sẽ có độ rọi E = 1 lx.

1.1.3.5 Độ chói

L đơn vị cd/m 2 :

Độ chói là thông số để đánh giá độ tiện nghi của chiếu sáng, là tỷ số giữa cường độ sáng và diện tích biểu kiến của nguồn sáng theo một phương cho trước.

α

=cos.dS

dIL

Độ chói nhỏ nhất để mắt nhìn thấy là 10 -5 cd/m 2 và bắt đầu gây nên khó chịu và loá mắt ở 5000 cd/m 2

= EL

cos.I

1.1.3.7 Tri giác nhìn thấy và độ tương phản

Tri giác nhìn thấy là độ nhạy của mắt với sự tương phản, với sự

chênh lệch tương đối của hai độ chói của các vật cạnh nhau mà mắt có

thể phân biệt được

Khi quan sát một vật có độ L 0 trên một nền có độ chói L f chỉ có

thể phân biệt được nếu độ tương phản:

01.0C

L

L L

L 0 : Độ chói khi nhìn vật

L f : Độ chói khi nhìn nền

C : Độ tương phản.

1.1.3.8 Độ nhìn rõ và tính năng nhìn

Độ nhìn rỏ là khả năng cảm nhận của mắt khi nhìn nguồn sáng

và các bề mặt được chiếu sáng

+Tính năng nhìn được biểu diển theo:

C/C S : Cho phép đánh giá tính năng nhìn.

Trong đó:

C: Độ tương phản

1.1.4 Màu của nguồn

1.1.4.1 Nhiệt độ màu

Để đặc trưng rõ hơn khái niệm về ánh sáng trắng thì người ta

gán cho nó khái niệm về “ nhiệt độ màu “, tính bằng độ Kelvin Đó là

mô tả màu của một nguồn sáng bằng cách so sánh với màu của một vật

đen nói chung được nung nóng giữa 2000 và 10000 K.

2000 3000 4000 5000 6000

7000

Vùng môi Trừơng sáng Tiện nghi

50 100 200 300 400 500 1000 1500 2000

T, 0 K

1.1.4.2 Chỉ số màu của ánh sáng:(IRC)

Chỉ số màu là thông số để đánh giá chất lượng trung thực của ánh sáng do nguồn phát ra.

+ I.R.C = 0 là ánh sáng đơn sắc phản ánh màu sắc không trung thực.

Đối với chiếu sáng sân vận động có truyền tivi màu thì yêu cầu

I.R.C > 85

Khi tính toán thiết kế các nguồn sáng thì cần phải chú ý đến chỉ số màu.

1.2 CẤU TẠO VÀ NHỮNG ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ CHIẾU SÁNG

Có 3 cách cơ bản

- Dùng điện đốt nóng các sợi đốt ở nhiệt độ cao

- Dùng phóng điện giữa 2 điện cực để tạo ra các bức xạ

- Kết hợp phóng điện với lớp bột huỳnh quang

1.2.1 Những chỉ tiêu đánh giá ánh sáng và bóng neon

Hiệu suất ánh sáng:φP(lm/W)

Nhiệt độ màu:T m ( 0 K)

Tuổi thọ bóng neon

thủy tinh có thêm chì, bên trong có chứa khí trơ hoặc thành phần halogen, để tăng hiệu quả ánh sáng.

b Các đặc điểm:

- Ưu điểm:

+ Có nhiều loại, kích thước, cấp điện áp, và công suất khác nhau.

+ Chỉ số màu gần bằng 100, màu sắc ấm áp.

hóa cũng chỉ giảm khoảng 15%.

+ Nối trực tiếp vào lưới điện, bật sáng ngay.

+ Gọn nhẹ.

+ Giá thành rẻ.

+ Nhiệt độ màu phù hợp vơi chiếu sáng mức thấp và trung bình.

+ Không phụ thuộc vào điều kiện môi trường.

- Nhược điểm:

+ Tuổi thọ thấp 1000h Đèn halogen 2000h.

+ Tốn điện và phát nóng.

+ Tính năng của đèn thay đổi lớn theo sự biến thiên điện áp nguồn.

- Ứng dụng:

+ Dùng để chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng trang trí.

+Thuận lợi cho việc chiếu sáng mức thấp và trung bình ở các khu vực dân cư.

+ Dùng làm đèn tín hiệu.

+ Sử dụng trong vấn đề đốt nóng và sưởi ấm.

2 Đèn phóng điện

Gồm hai điện cực đặt trong bóng thủy tinh có chứa khí trơ hoặc hơi kim loại Để có sự phóng điện phải đặt vào hai điện cực một điện áp U Pd lớn hơn điện áp định mức của đèn (U dm den ) do đó phải dùng chấn lưu (balat) và tắc te để tạo ra quá trình quá độ.

- Có hai loại chấn lưu: chấn lưu điện cảm và chấn lưu điện từ.

3 Các loại đèn phóng điện

a Đèn hơi Natri áp suất thấp

Đèn có hình ống hoặc chữ U, chứa natri ( khi nguội ở trạng thái giọt) trong khí neon cho phép mồi Sau vài phút natri bốc hơi phát sáng

- Đặc trưng của đèn:

+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 190lm/w.

+ Chỉ số màu bằng 0 do sự tỏa tia hầu như đơn sắc.

+ Tuổi thọ khoảng 8000 giờ.

+ Thường dùng chiếu sáng xa lộ, đô thị.

b Đèn hơi Natri áp suất cao:

Đèn có kích thước nhỏ để duy trì nhiệt độ và áp suất Được làm bằng thủy tinh Alumin, thạch anh bị ăn mòn bởi Na Đèn được đặt trong một bóng hình quả trứng hay hình ống có đuôi xoáy.

- Các đặc trưng của đèn:

+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 120lm/w.

+ Chỉ số màu thấp ( Ra ≈ 20) tuy nhiên có loại Ra>80.

+ Có nhiệt độ thấp nên dễ chịu ở mức độ rọi thấp.

+ Tuổi thọ đạt tới 10000 giờ.

+ Dùng để chiếu sáng đường phố, bến đổ xe và các công trình thể thao

c Đèn Halogen kim loại:

Là đèn gồm hỗn hợp thủy ngân và halogen kim loại ở áp suất cao.

- Các đặc trưng của đèn:

+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 95 lm/w.

+ Tuổi thọ trung bình là 4000 giờ.

+ Đèn dùng để chiếu sáng diện tích lớn như sân vận động, quảng

trường vì có chỉ số màu cao nên có thể truyền hình tivi màu.

+ Nhược điểm của đèn là giảm nhiệt độ màu sau thời gian sử dụng

500÷1000 giờ, giá thành cao.

d Đèn huỳnh quang ( đèn ống)

Được cấu tạo là một ống thủy tinh, bên trong có hai điện cực (sẽ nung hoặc sơi đốt) đặt ở hai đầu ống, phiá trong ống có chứa khí Acgôn và thủy ngân, phía trong ống có bôi một lớp huỳnh quang để làm phát ra các tia bức xạ lần hai có bước sóng mắt thường nhìn thấy được Loại đèn này có công tăc te và chấn lưu kèm theo.

- Đặc điểm của đèn huỳnh quang:

+ Chỉ số màu từ 55÷92.

+ Nhiệt độ màu giữa 2800÷6500 o K.

+ Tuổi thọ khoảng 7000 giờ.

+ Ít nóng.

+ Độ chói tương đối ít.

+ Dùng lâu quang thông của bóng đèn sẽ giảm.

+ Giá thành chỉ đắt hơn so với đèn sơiï đốt

+ Thời gian làm việc phụ thuộc vào số lần bật, tắt đèn.

+ Quang thông và phạm vi phát quang phụ thuộc vào nhiệt độ.

3 Một số loại đèn thông dụng dùng để chiếu sáng diện tích lớn.

a/ Đèn SON – SON/T:

Nhìn bóc tách.

1 Ống phóng điện oxit nhôm trong để có hiệu suất tối đa.

2 Lớp phủ bên trong.

3 Thiết bị giãn nỡ để khữ ứng suất nhiệt trên mối hàng và ống phóng điện.

4 Điện vào / giá đỡ trên ống phóng điện thẳng hàng.

5 Đầu điện vào / giá xoắn cải thiện đặc tính quang học.

7 Ống phóng giá đỡ.

8 Chất hút khí để giữ chân không cao đảm bảo hiệu quả cực đại trong quá trình đèn làm việc.

9 Đuôi đèn xoáy E40

b/ Đèn HPI (/T):

Nhìn bóc tách.

1 Vòng cố định khí giữ chân không cao đảm bảo hiệu quả cực đại cho đèn.

chịu ảnh hưởng của khí quyển.

3 Lớp phủ bên trong.

4 Ống phóng điện thạch anh.

5 Măng sông bảo vệ giá đỡ.

6 Điện vào, giá đỡ.

c/ Bóng đèn huỳnh quang HPL N:

Nhìn bóc tách.

quyển

4. Điện vào/ giá đỡ

9. Đuôi xoáy.

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG SÂN VẬN ĐỘNG QUY NHƠN

2.1 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG SÂN VẬN ĐỘNG

2.1.1 MỤC ĐÍCH, ĐẶC ĐIỂM VÀ TIÊU CHUẨN CHIẾU SÁNG

2.1.1.1 Mục đích:

thiết,ánh sáng trung thực,độ tiện nghi cao giúp cho cầu thủ,trọng tài,khán giả quan sát tốt nhất quả bóng và đảm bảo truyền hình màu trực tiếp

2.1.1.2 Các đặc điểm và yêu cầu chiếu sáng sân vận động

Sân vận động là nơi thuờng xuyên tổ chức tập luyện thi đấu các môn thể thao đặc biệt là bóng đá Vì thế việc thiết kế chiếu sáng cần quan tâm 1 số tiêu chuẩn sau:

- Độ rọi trung bình theo phương ngang

- Độ rọi thẳng đứng để đảm bảo nhìn rõ quả bóng trong không gian

- Các điều kiện tiện nghi ,độ chói để tránh gây chói mắt

Với cầu thủ và khán giả

- Chỉ số màu của nguồn sáng và nhiệt độ màu của nguồn sáng để đảm bảo ánh sáng chân thật

- Để đáp ứng yêu cầu đó ta phải thiết kế hệ thống chiếu sáng cho

r i ngang

2.1.2 CHIẾU SÁNG BẰNG ĐÈN PHA

Việc sử dụng đèn pha có quang thông tương đối tập trung là giải pháp thực tế duy nhất để chiếu sáng mức cao có ít c t cách xa nhau ộ

Chùm tia sáng được đặc trưng bằng chỉ số phát có các mặt đối

xứng là các mặt của đèn chiếu sáng và giao tuyến xác định trục quang của bộ đèn ,tất nhiên trục này cũng là trục khai triển đối với các đèn

chiếu sáng cùng loại

Trong trường hợp đèn pha,trục quang của đèn làm với pháp tuyến của mặt đất góc tới hoặc góc nhìn (V) nhưng V<65

và góc nhìn V, bằng cách tiến hành việc hiệu chỉnh lần đầu tỷ lệ với

B<0 cực

B>0 cực

Tr c ụ

c c ự

Hình 8

Tr c quang ụ

quang thông thực tế cũng như lần hiệu chỉnh thứ hai tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách.

Lấy hệ toạ độ OXYZ gắn liền với sân, các cường độ sáng do đèn pha phát ra xung quanh trục quang với một nguồn sáng 1000 lm được

kinh tuyến chứa trục quang và trục các cực hay chiều dọc của đèn pha theo hình trên.

Đối với điểm P(x,y) chiều cao của đèn điện, góc nhìn V, độ rọi ngang trên điểm phụ thuộc vào:

d - Khoảng cách từ P đến đèn: d= x2+y2+z2

d

yxarcsin

2 2

β - Góc dư vĩ đối với điểm P:

xarctg

B - Độ kinh với điểm P:

Vz

yarctg

được độ rọi ngang ở điểm P đối với nguồn sáng 1000 lx là:

d

I

EX,Y 2

Tính độ rọi thẳng đứng trên một nguyên tố diện tích có độ cao h’

so với mặt đất được tiến hành tương tự khi coi rằng độ cao : Z’ = Z.

Z’=Z- h’

+Độ rọi thẳng đứng trên mặt có nX hướng về các âm:

Z

X.Ed

X.d

I

EVx = 2 = h

+ Độ rọi thẳng đứng trên mặt có pháp tuyến:

y.Ed

y.d

Nếu pháp tuyến đối với mặt này theo hướng chân cột đèn (hướng

OP)độ rọi thẳng góc là:

α

=α

= sin E tgd

I

Khi tính toán độ rọi thẳng đứng trên một nguyên tố diện tích có độ cao h’ so với mặt đất được tiến hành tương tự khi coi rằng Z’=Z với Z’=Z- h.

2.1.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

d

αβ

Hình 9

Lựa chọn bộ đèn cũng như loại bóng đèn cần sử dụng là đèn halogen kim loại cao áp, phải cố định khoảng cách tới biên sân cũng như hàng cột để chọn chiều cao của cột đèn.

Ngoài ra cũng cần quan tâm đến việc thực hiện đèn pha quay xung quanh trục OZ để cho phép ánh sáng đều trên sân Góc quay ký hiện R (hình 19) là đường khi quay vào giữa sân và ta gắn cho nó tam diện thuận X 0 ,Y 0 ,Z.

Vị trí của cột so với góc sân gần nhất được ký hiệu bằng các

Từ độ rọi trung bình E 0 và từ hệ số đồng đều U 0 ta cũng có thể xác định được hệ số sử dụng f ut bằng cách xác định như tỷ số của quang

pha.

2.1.3.1 Xác định lưới các điểm tính toán:

Ta chọn một góc sân làm góc toạ độ của hệ XYZ toàn bộ các diện tích mặt sân được chia thành các điểm lưới hình chử nhật theo toạ độ này, tất cả các điểm này được định vị khác nhau tùy theo các môn thể thao khác nhau Để kiểm tra chính xác hơn độ đồng đều trên sân thì số điểm chia phải từ 25 điểm trỡ lên.

y y

P

β>0

β=0

Chiều rộng

Tại mỗi điểm ta phải tính độ rọi của mỗi đèn và sau đó ta xếp chồng độ rọi của các đèn của các cột gây nên tại điểm đó lúc này ta được độ rọi tại điểm xét.

2.1.3.2 Quy đổi hệ toạ độ

Khi phân lưới để tính toán thì ta phân theo hệ toạ độ XYZ, nhưng khi tính theo toạ độ của từng mắt lưới thì ta lại tính trong hệ toạ độ

hệ toạ độ X 0 Y 0 Z thông qua hệ toạ độ X’Y’Z.

Đối với hệ toạ độ X’Y’Z ta chọn một cột làm tâm 0’, có trục X’ song song với trục X và trục Y’ song song với trục với trục Y của hệ trục toạ độ XYZ Để chuyển hệ toạ dộ XYZ sang hệ tọa độ X’Y’Z ta dùng ma trận tịnh tiến.

Với : X 1 = X cột

Y 1 = Y cột

pháp quay trục tọa độ một góc R.

' 0

' 0

cos sin

sin cos

Y 0 = X’ sinR - Y’ cosR

x 0

0’

x , x

y 0 y

R

y ,

0

Hình 11

Trong quá trình tính toán độ rọi trên sân ta đều phải tính theo hệ toạ độ X 0 Y 0 Z.

2.1.3.3 Phương pháp xác định độ rọi tại một điểm:

Để xác định độ rọi tại một điểm bất kỳ trên mặt sân ta dựa vào hệ tọa đ X ộ đ 0 Y 0 Z như đã nêu ở trên.

Sau khi có giá trị X 0 , Y 0 ta tính được các giá trị d, α và B, với β,B tìm được của từng điểm lưới, ta tiến hành nội suy kép theo bảng cường độ

của nguồn sáng 1000 lm.

Cường độ sáng thực tế: I u = I P φ1nhóm

Trong đó φ1nhóm là quang thông tổng của tổng số đèn chiếu sáng của một nhóm đèn trên một cột.

φ1nhóm = N 1nhóm φđèn

Trong đó:

N 1nhóm - Số đèn một nhóm bố trí trên một cột

φđèn - Quang thông của một đèn.

Công thức nội suy tuyến tính kép:

1 2

1 2

2 1

2 1

XX

XX.X

X

XX.Y

−

−

=

Từ bảng cường độ sáng ta thực hiện nội suy tuyến tính kép, với B

cường độ sáng ta tính độ rọi của từng điểm do một cột gây ra và sau đó xếp chồng độ rọi do tất cả các cột gây ra ta có độ rọi tại điểm cần tìm.

∑

=

= n1

EE

n m

1

i i0

m, n - Số điểm lưới chia theo phương X và Y

2.1.3.4 Tính độ đồng đều của ánh sáng

Độ đồng đều là tỷ số giữa độ rọi nhỏ nhất và độ rọi trung bình.

0

min 0

E

E

U =

Trong đó:

E min – Độ rọi nhỏ nhất trên sân.

2.1.3.5 Tính hệ số sử dụng của đèn pha

Hệ số sử dụng là tỷ số giữa quang thông trực tiếp nhận được với tổng quang thông của các đèn pha.

N

E.b.af

den

0

u = φ

Trong đó:

a - Chiều dài của sân (m)

b - Chiều rộng của sân (m)

N - Tổng số đèn sử dụng.

2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHIẾU SÁNG

2.2.1.CÁC PHƯƠNG ÁN CHIẾU SÁNG

2.2.1.1 Phương án 1

Bố trí đèn bốn cột có góc quay R = 0 (hình vẽ)

5 4 3

1 2

6 7 8

10 10 9

15 14 13

11 12

16 17 18

20 19

25 24 23

21 22

26 27 28

Theo cách bố trí này thì sự đồng đều của ánh sáng thấp nhưng hệ số sử dụng quang thông của đèn tương đối lớn Để tăng sự đồng đều thì

ta phải tăng chiều cao của cột đèn do đó làm giảm độ rọi và hệ số sử dụng của đèn, hoặc bằng cách định hướng khác nhau đối với mỗi bộ đèn.

2.2.1.2 Phương án 2: Bố trí sáu cột đèn

Việc thưc hiện tăng thêm số cột sẽ làm tăng độ đồng đều mà

và không có tính mỹ quan cho sân bóng.

2.2.1.3 Phương án 3: Đặt bốn cột đèn ở bốn góc sân, góc quay R >

0.

5 4 3

1 2

6 7 8

10 9

15 14 13

11 12

16 17 18

20 19

25 244 23

21 22

26 27 28

30

29

Y 1 Y’

Y1

0

5 4 3

1 2

6 7 8

10 10 9

15 14 13

11 12

16 17 18

20 19

25 24 23

21 22

26 27 28

Cách bố trí này có X 1 âm và góc quay R > 0, nên các góc nhìn lớn nhưng không được quá 65 0 vì gây lóa mắt trực tiếp Đối với cách bố trí này thì chiều cao của cột phải lớn ( 30 ÷ 42 m).

Phương án này hệ số đồng đều cao hơn phương án một, ít tốn kém hơn phương án hai, nhưng hệ số sử dụng của bóng đèn thấp, do vậy để tăng độ rọi ta phải tăng công suất phát quang của đèn.

4 Phương án 4

Bố trí đèn rải đều theo hai mái che của khán đài chính A và B Đối với phương án này tính mỹ quan rất cao, độ đồng đều và hệ số sử dụng của đèn pha lớn, dùng cho những sân vận động có sức chứa lớn và khán đài phải cao để tránh loá mắt cho các cầu thủ thi đấu trên sân, tổ trọng tài và tất cả khán giả trên sân.

2.2.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Sau khi phân tích 4 phương án trên ta thấy:

Hinh 15

5 4 3

1 2

6 7 8

10 10 9

15 14 13

11 12

16 17 18

20 19

25 244 23

21 22

26 27 28

Đối với phương án một tuy có hệ số sử dụng của đèn lớn,nhưng đối với sân vận động Quy Nhơn có sức chứa trung bình nên phải đặt trụ xa làm cho hệ số sử dụng giảm hơn nữa độ đồng đều không cao và không có tính mỹ quan nên ta không chọn phương án này

Với phương án hai khi bố trí thêm cột thì đảm bảo độ đồng đều và hệ số sử dụng cao nhưng không có tính kinh tế vì phải dùng đến sáu cột.

Phương án ba đảm bảo được sự đồng đều hơn so với phương án một và kinh tế hơn phương án hai nhưng hệ số sử dụng của đèn thấp do đó để đảm bảo được độ rọi ta phải dùng nhiều bóng với bốn cột nên phương án này tính kinh tế không cao

Phương án bốn do bố trí trên mái của khán đài nên không tốn trụ nhưng chỉ áp dụng cho những sân có sức chứa trung bình và lớn,có khán đài tương đối cao từ 24m trở lên nên có thể bố trí đèn mà không gây loá mắt cầu thủ bố trí này có tính kinh tế và tính thẩm mỹ cao cho nên phù hợp với xu hương thiết kế chiếu sáng thời đại

Chọn phương án

Sau khi phân tích và xem xét các phương án và điều kiện thực tế của sân vận động Quy Nhơn có sức chứa nhỏ và mái che khán đài thấp nên

ta chọn phương án ba có bốn cột đặt ở bốn góc sân và có góc quay của các nhóm đèn R > 0 là giải pháp hợp lý

2.3 THI T K CHI U SÁNG SÂN V N Ế Ế Ế Ậ ĐỘNG

2.3.1 YÊU C U VÀ Ầ ĐẶ Đ ỂC I M

2.3.1.1 Yêu c u ầ

Vi c thi t k chi u sáng cho các cơng trình th d c th thao nĩi ệ ế ế ế ể ụ ể

cho luyện tập và thi đấu

- Tuân thủ các yêu cầu về kĩ thuật và các tiêu chuẩn của nhà chế tạo

- Hệ thống chiếu sáng phải bố trí phù hợp với từng sân bãi, không gây lãng phí vận hành đơn giản

- Dùng các thiết bị chiếu sáng hiện đại,đáp ứng các yêu cầu về

- Đảm bảo được các mức chiếu sáng theo quy định của sân bãi

- Hệ thống chiếu sáng phải có tính thẫm mỹ đem lại cảnh quang cho khu vực chiếu sáng

2.3.1.2 Đặc điểm

Sân vận động Quy Nhơn có sức chứa nhỏ,các khán đài A,B,C,D đều chỉ có một tầng và có mái che vì thế ngoài việc thiết kế chiếu sáng đèn pha còn thiết kế chiếu sáng khán đài

D a vào các yêu c u chi u sáng c a sân v n ự ầ ế ủ ậ độ ng ta ch n èn pha ọ đ

h p lý, lo i èn Halogen kim lo i cao áp ợ ạ đ ạ

- Cấp bảo vệ IP -65

- Cấp bảo vệ điện Class1

- Trọng lượng 16,7kg

2.3.2.3 Sơ bộ phân bố các điểm rơi ánh sáng trên sân

Để tăng độ đồng đều trên sân ta chia số bóng đèn trên một cột

ra thành 4 nhóm,mỗi nhóm có một góc quay và một góc nhìn khác nhau

a Xác định góc quay

A A

Y R d

=

Trong đó : Y A :là toạ độ của điểm rơi ánh sáng nhóm đèn A so với trục Y

D A : là khoảng cách từ chân cột đèn đến điểm rơi ánh sáng nhóm đèn A

Z

=

Trong đó Z:chiều cao cột đèn

Tương tự cho tgV B , tgV C , tgV D

2.3.3 TÍNH SƠ BỘ SÂN VẬN ĐỘNG

2.3.3.1 Quang thông tổng yêu cầu

δ

Trong đó :

a:chiều dài sân

b:chiều rộng sân

E: độ rọi tiêu chuẩn trên sân

E =1000(lx)

f u :hệ số sử dụng ,f u = 0,25

2.3.3.2 Số đèn cần sử dụng

3003000

168 180000

t den

N φ φ

Trong đó :

φt : Quang thông tổng

2.3.3.3 Số đèn bố trí trên một cột là :

1cot

168 42

N

2.3.3.4 Quang thông của đèn trên một cột

1cot N1cot 1cot 42.180000 7560000

2.3.3.5 Số đèn bố trí trong một nhóm

- Nhóm A= nhóm B = 10(đèn )

- Nhóm C = nhóm D = 11(đèn)

2.3.3.6 Quang thông của nhóm đèn Avà B

Để có độ đồng đều cao ta lần lượt thay đổi các góc quay và các góc nhìn để tính ra các góc R,V tối ưu cho các nhóm đèn với điều kiện V<65 0 để tránh loá mắt cầu thủ và R phải 25 0 <R<90 0 để có độ đồng đều cao

Để kiểm tra độ rọi trên sân ta chia sân thành :

m.n=6.5=30(điểm) Khoảng cách giữa hai điểm liên tiếp theo phương ngang : 16,25(m)

Khoảng cách giữa hai điểm liên tiếp theo phương dọc : 21(m)

2.3.3.8 Phân bố nhóm đèn

Để tăng độ đồng đều trên sân ta chia số bóng đèn trên một cột thành 14 nhóm,ứng với góc quay và góc nhìn khác nhau

Để tránh ánh sáng gây loá mắt cầu thủ,tổ giám sát và khán giả thì góc nhìn V ≤ 65 0

2.4 TÍNH TOÁN ĐỘ RỌI TRÊN SÂN

Ta kiểm tra độ rọi trên sân theo góc quay và góc nhìn đã tối ưu

Từ các số liệu ban đầu và các công thức đã đưa ra tính được các giá trị X 1 ’ ,Y 1 ’ ,X 0 ,Y 0 ,α,β,B và I P

bảng cường độ sáng do nhà chế tạo quy định

E hi-j : độ rọi theo phương ngang do một nhóm đèn trên một cột gây ra

3 hom

Z

− =

E VXi-j ,E VYi- j: là độ rọi thẳng đứng theo phương X,phương Y

do một nhóm đèn của một cột gây ra

13

14

Hình 17

,

.

Độ rọi theo phuơng ngang của một cột gây ra :

E hi = E hi-nhómA + E hi nhómB + E hi nhómC +E hi- nhómD

Tương tư như E hi , ta có E VXi ,E VYi

Vì độ rọi các điểm trên sân có tính đối xứng nên khi tính toán ta

chỉ cần tính cho một cột rồi sau đó xếp chồng cho 4 cột ta sẽ có

độ rọi tổng và cũng áp dụng tính đối xứng ta tính ở góc phần tư

thứ nhất rồi sau đó suy ra góc phần tư còn lại

Kết hợp tính đối xứng và thứ tự các điểm được đánh dấu ta có

Nhóm đèn A: R A = 34 0 ,V A =58 0

Nhóm đèn B : R B = 45 0 ,V B = 60 0

Nhóm đèn C : R C = 54 0 ,V C = 64 0

Nhóm đèn D : R D = 64 0 ,V D = 61 0

Tính độ rọi tại điểm 1 do đèn 1 gây ra

Ta có toạ độ

X = 0, Y = 0

Ta chuyển về hệ toạ độ OX 0 Y 0 để tính

• Với nhóm đèn A :R A = 34 0 , V A = 58 0

cos 0,92

X Y arctg arctg

Z

α α

X arctg arctg

Y

1 2 3 4

23

10