Chương 11 TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG

Chương 11 TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG Khái niệm chung chiếu sáng Một số đại lượng dùng tính tốn chiếu sáng Nội dung thiết kế chiếu sáng Thiết kế chiếu sáng dân dụng Thiết kế chiếu sáng công nghiệp KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHIẾU SÁNG * ĐẶC ĐIỂM • Bản chất ánh sáng sóng điện từ mà mắt ta nhìn thấy Mắt ta nhìn thấy sóng ánh sáng có bước sóng từ (380÷760)nm, (1nm = 10-9 m) • Sóng điện từ nằm ngồi phạm vi sóng khơng nhỡn thấy, bước sóng ngắn tia cực tím, tia rơn ghen, tia gamma bước sóng dài tia hồng ngoại, sóng rađiơ 760 620 585 575 Quang phỉ cđa ¸nh s¸ng 550 510 480 380nm Đặc điểm sinh lý mắt • - Mắt có hai đặc tính: Đặc tính điều hồ: Mắt nhìn rõ vật khoảng cách khác Đặc tính thích ứng: Mắt thích ứng với độ rọi khác nhìn từ vị trí sang vị trí khác • Khi nhìn từ vị trí sang vị trí khác có độ rọi khác nhau, mắt cần phải điều tiết để thích ứng Nếu độ rọi chênh lệch mắt phải điều tiết nhiều, gây tượng mỏi mắt Vì vậy, lao động làm việc người ta phải thiết kế chiếu sáng tốt Đặc tính quang học vật chất • Khi ánh sáng chiếu vào vật thể xảy ba tượng - Một phần ánh sáng bị hấp thụ - Một phần bị phản xạ - Một phần xuyên qua vật thể • Lượng ánh sáng bị hấp thụ, phản xạ, xuyên qua đặc trưng hệ số: - Hệ số hấp thụ, α - Hệ số phản xạ, ρ - Hệ số xuyên qua, τ Bảng 11.1 – Đặc tính quang học số vật chất Hệ số phản xạ, HÖ sè hÊp thơ, HƯ sè xuyªn qua, ρ α τ 0,85 0,15 0,8 0,2 0,75 0,25 Men sứ 0,6 0,4 Sơn vàng 0,4 0,4 Mặt gang thô 0,1 0,9 0,02 0,98 Nhung ®en 0,005 0,995 KÝnh cưa sỉ 0,08 0,02 0,9 KÝnh mài mờ 0,1 0,05 0,85 0,45 0,15 0,4 Chất Gơng rọi Sơn keo trắng Giấy trắng Len, Kính màu s÷a CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI NGUỒN SÁNG • • • • Đảm bảo độ rọi độ ổn định Quang thông phân bố bề mặt cơng tác Khơng có ánh sáng chói vùng nhìn mắt Phải tạo ánh sáng gần giống ánh sáng ban ngày - CÁC HÌNH THỨC CHIẾU SÁNG + Hệ thống chiếu sáng làm việc Hệ thống chiếu sáng làm việc hệ thống phục vụ ánh sáng thường xuyên làm việc bình thường đơn vị sản xuất hay phòng làm việc Có hình thức chiếu sáng: • • Hệ thống chiếu sáng chung Chiếu sáng cục + Hệ thống chiếu sáng cố • • Là hệ thống chiếu sáng cung cấp nguồn chiếu sáng không lớn xảy cố mạng chiếu sáng Hệ thống chiếu sáng cố phải bảo đảm có đủ ánh sáng để cơng nhân sơ tán khỏi nơi nguy hiểm tiến hành thao tác sử lý cố + Hệ thống chiếu sáng ngồi trời • Ngồi hệ thống chiếu sáng có hệ thống chiếu sáng ngồi trời như: Chiếu sáng sân bãi, đường đi, bến cảng, nơi bốc dỡ hàng hoá vật liệu 2.MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG DÙNG TRONG TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG • Quang thơng, F Fx = Fλ kλ Trong đó: - Fλ cơng suất ánh sáng có bước sóng λ - kλ độ nhạy cảm quang mắt ánh sáng bước sóng λ - FX cơng suất ánh sáng có bước sóng λ quy chuyển ánh sáng có bước sóng 555 nm Đêng cong độ nhy cảm quang K = f() K Lơ Chàm Tím Xanh Lam Vàng Đỏ Vàng Lục Da cam ỏ 0,8 0,6 0,4 0,2 λ (nm) 380 580 510 555 575 ại lợng FX hay viết gọn F gọi quang thông 585 620 760 Nếu ánh s¸ng bao gåm nhiỊu tia s¸ng víi c¸c bíc sãng từ (1ữ2) thỡ quang thông đợc tính nh sau: F= λ2 ∫F k λ λ dλ.k λ1 Trong ®ã: k hệ số qui đổi đơn vị thực nghiệm k = 683 Lm/W ơn vị quang thông Lumen, ký hiệu Lm Cũng có đơn vị quang thông W Quan hệ gia Lm W nh sau: 1Lm = W 683 Ví dụ Mét phòng thí nghiệm đặt dãy đèn ống, dãy gồm cụm, cụm có đèn ống ộ treo cao h = 2,2m, điện áp U = 220V, đèn có công suất P = 30W, quang thông đèn F = 1450 Lm Tỡm độ rọi ®iĨm A vµ B D·y 3,4 2,1 A D·y B D·y 8,5 Quang thông đơn vị nguồn quang: 7.3.1450 = 3582(Lm/m) ,35 8,5 ộ rọi điểm A: Với d·y vµ 2: P ; 1,7 = = 0,77 h 2,2 l 8,5 = = 3,86 h 2,2 Tra bng tỡm đợc độ rọi tơng đối dãy: ε = 85 Lx Víi d·y 3: P 5,1 =; = 2,31 h 2,2 độ rọi tơng đối dãy 3: ε = 10 Lx l 8,5 = = 3,86 h 2,2 Tổng độ rọi tơng đối điểm A lµ: ΣA = 2.85 + 10 =180 Lx - đé rọi điểm A: Lx F 3582,35 E quang = phía bên.trái EcủaA hai = dãy rọi.180 = 293 - Phần vào điểm B: A 1000.h 1000.2,2 *ộ rọi điểm B: P 1,7 = = 0,77 h 2,2 l 2,1 = = 0,955 h 2,2 độ rọi tơng đối dãy: - = 65 Lx Phần quang phía bên phải hai dãy rọi vào điểm B: P 1,7 = = 0,77 h 2,2 độ rọi tơng đối d·y: - ε = 85 Lx l 6,4 = = 2,91 h 2,2 Phần quang phía bên trái dãy rọi vào điểm B: P 5,1 = = 2,31 độ rọi tơng đối hcủa 2mỗi ,2 dãy: = 45 Lx l 2,1 = = 0,955 h 2,2 - Phần quang phía bên phải dãy rọi vào ®iÓm B: P 5,1 = = 2,31 h 2,2 ®é rọi tơng đối dãy: l 6,4 = = 2,91 h 2,2 ε = Lx Tỉng ®é räi tơng đối ba dãy điểm B là: B = 2.65 + 2.85 + 45 + =313,5 - Lx ộ rọi điểm B: F 3582,35 Lx EB = ∑ E B = 313,5 = 510,48 1000.h 1000.2,2 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CƠNG NGHIỆP • • • • Khái niệm Trong xí nghiệp nào, ngồi chiếu sáng tự nhiên phải dùng chiếu sáng nhân tạo, phổ biến dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo Ánh sáng nhân tạo cần thiết, thay bổ xung cho ánh sáng tự nhiên, ánh sáng tự nhiên phụ thuộc vào mặt trời thường không liên tục, không đủ độ rọi cần thiết gần hồn tồn khơng có vào ban đêm Vì chiếu sáng cần phải bảo đảm yêu cầu độ rọi hiệu chiếu sáng thị giác Ngoài ra, phải quan tâm đến màu sắc ánh sáng, lựa chọn chao chụp đèn, bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật phải đảm bảo mỹ quan Trình tự thiết kế • Những số liệu ban đầu - Mặt xí nghiệp, phân xưởng, vị trí đặt máy mặt phân xưởng - Mặt mặt cắt nhà xưởng để xác định vị trí treo đèn - Những đặc điểm q trình cơng nghệ (làm việc xác, cần phân biệt màu sắc v.v ) Các tiêu chuẩn độ rọi khu vực làm việc - Số liệu nguồn điện, nguồn vật tư Các bước tiến hành thiết kế chiếu sáng • Chọn nguồn sáng: Chọn nguồn sáng phải vào yêu cầu chiếu sáng, ưu nhược điểm loại nguồn sáng • Chọn hệ thống chiếu sáng: Chọn hệ thống chiếu sáng vào yêu cầu chiếu sáng ưu nhược điểm hệ thống chiếu sáng • • • • Chọn độ rọi hệ số dự trữ Chọn đèn điện Chọn độ cao treo đèn Chọn số lượng đèn PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ SỬ DỤNG Fc = n.F.K sd • Trong đó: - Fc: quang thơng mà mặt cơng tác nhận được, [Lm] - n: số bóng đèn - F: quang thông đèn, [Lm] - Ksd: tra bảng theo loại đèn, hệ số phản xạ tường trần nhà, số phòng ϕ Chỉ số phòng: a.b ϕ= H.(a + b) + a, b: chiều dài chiều rộng phòng, [m] + H : khoảng cách từ đèn tới mặt công tác, [m] • Nếu gọi diện tích cần chiếu sáng S, độ rọi trung bình mặt cơng tác: Fc n.F.K sd E tb = = = E Z S S ES =tb a b Z= - Z: tỷ lệ độ rọi bình quân so với rọi tối thiểu (thể mức độ không đồng độ rọi Eđộ bề mặt làm việc) + Đèn với loại đèn đặt vị trí có lợi nhất: Z = 1,1 - 1,2 + Đèn với gian phòng diện tích nhỏ 10 m : Z = - Emin: độ rọi tối thiểu ứng với loại cơng việc (tra bảng) • Quang thông cần thiết nguồn sáng: E Z.S F= n.K sd • • Để bù lại giảm quang thơng đèn q trình làm việc ta đưa thêm hệ số dự trữ K dt: K dt E Z.S F= n.K Căn vào quang thông vừa tính trasdbảng, xác định cơng suất đèn Khi chọn công suất đèn tiêu chuẩn, người ta cho phép quang thông chênh lệch từ -10% đến +20% so với tính tốn Ví dụ Mét phßng cã a = 28 m, b = 16 m, chiÒu cao phòng h = 4,5 m iện áp mạng điện cung cấp cho phòng 220 V Xác định công suất đèn, số lợng đèn chiếu sáng cho phòng với yêu cầu độ rọi tối thiểu Emin = 30 Lx ĐĨ chiÕu s¸ng ngêi ta sư dơng đèn vạn nng có chụp che bóng, đèn đợc bố trÝ trªn nhiỊu d·y BiÕt: Kdt = 1,3; hc = 0,7 m; hlv = 0,9 m; ρtr = 50%; ρtg = 30% Bài giải: - Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác: H = h - hlv - hc = 4,5 - 0,9 - 0,7 = 2,9 m Tra bảng với cách bố trí nhiều dãy sử dụng đèn vạn nng ta đợc L/H = 1,8 Vậy L = 1,8 H = 1,8 2,9 = 5,2 m Chän L = m Ta bè trÝ ®Ìn nh hình vẽ Sơ đồ bố trí đèn TrÇn hc = 0,7 3m h = 4,5 3m H=3 5m 1,5m hlv= 0,9 5m 3m 1,5m 5m 3m b) a) VËy, tæng sè bóng đèn thiết kế là: n = 18 đèn Chỉ sè phßng: a.b 28.16 ϕ= = = 3,5 H.(a + b) 2,9.(28 + 16) HƯ sè sư dơng tra b¶ng øng víi: ρtr = 50%; ρtg = 30%; ϕ = 3,5, ta cã: Ksd = 0,46 ĐÌn treo ë vÞ trÝ cã lỵi nhÊt chän: Z = 1,2 - Quang thông đèn: Lm K dt E Z.S 1,3.30.1,2.28 16 F= = = 2532 n.K sd 18.0,46 Chän ®Ìn cã c«ng st 200 W cã quang th«ng F = 2528 Lm - Tổng công suất chiếu sáng: P = n 200 W = 18 200 = 3,6 kW Phương pháp tính gần • Phương pháp thích hợp để tính chiếu sáng cho phòng nhỏ số phòng nhỏ 0,5 u cầu tính tốn khơng cần xác lắm.Trong mục ta cần xác định công suất ánh sáng đơn vị diện tích (W/m ) theo yêu cầu chiếu sáng khác nhau, sau nhân với diện tích cần chiếu sáng công suất tổng Được công suất tổng xác định số đèn, loại đèn độ treo cao đèn…khi cần thiết kiểm tra lại tiêu chuẩn độ rọi theo phương pháp tính độ rọi điểm Ptổng=p0.S, W Trong đó: • p0 công suất đơn vị mét vuông, W/m ; • S - diện tích cần chiếu sáng, m ... sáng chung Chiếu sáng cục + Hệ thống chiếu sáng cố • • Là hệ thống chiếu sáng cung cấp nguồn chiếu sáng không lớn xảy cố mạng chiếu sáng Hệ thống chiếu sáng cố phải bảo đảm có đủ ánh sáng để công... thống chiếu sáng làm việc Hệ thống chiếu sáng làm việc hệ thống phục vụ ánh sáng thường xuyên làm việc bình thường đơn vị sản xuất hay phòng làm việc Có hình thức chiếu sáng: • • Hệ thống chiếu sáng. .. thống chiếu sáng ngồi trời • Ngồi hệ thống chiếu sáng có hệ thống chiếu sáng ngồi trời như: Chiếu sáng sân bãi, đường đi, bến cảng, nơi bốc dỡ hàng hoá vật liệu 2.MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG DÙNG TRONG TÍNH