Báo cáo thiết kế chiếu sáng đường đôi trước thư viện Tạ Quang Bửu

Thiết kế chiếu sáng chi tiết cho phần đường đôi nội bộ trong trường đại học Bách Khoa Hà Nội.Có đủ phần thiết kế, bản vẽ CAD đường đôi trước cửa thư viện Tạ Quang Bửu.Cũng như mô phỏng dialux hệ thống chiếu sáng, hệ thống cung cấp điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực : T.s Phạm Hùng Phi : Hoàng Việt Thắng Mssv : 20144188 Lớp : Điện K59 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 PHẦN MỘT TÓM TẮT CƠ SỞ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG CHƢƠNG I CÁC ĐẠI LƢỢNG ĐO ÁNH SÁNG I.SÓNG VÀ ÁNH SÁNG Bản chất sóng ánh sáng: -Ánh sáng có tính chất sóng hạt gọi lƣỡng tính sóng hạt ánh sáng Ánh sáng đơn sắc ánh sáng có bƣớc sóng xác định Màu ứng với bƣớc sóng ánh sáng gọi màu đơn sắc - Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có bƣớc sóng chân khơng (hoặc khơng khí) khoảng từ 0,38mm (ánh sáng tím) đến 0,76mm (ánh sáng đỏ) Màu l(mm) Đỏ Cam Vàng Lục Lam Chàm 0,640¸ 0,590¸ 0,570¸ 0,500¸ 0,450¸ 0,430¸ 0,760 0,650 0,600 0,575 0,510 0,460 Bảng màu bước sóng ánh sáng chân khơng Tím 0,380¸ 0,440 II.CÁC ĐẠI LƢỢNG ĐO ÁNH SÁNG Góc khối  -Góc khối đƣợc định nghĩa tỷ số diện tích bình phƣơng bán kính khơng gian Ta giả thiết nguồn sáng điểm đặt tâm O hình cầu rỗng có bán kính R S nguyên tố mặt hình cầu Trong đó: S- Diện tích mặt chắn mặt cầu ( m2 ) R- Bán kính mặt cầu ( m ) Giá trị cực đại góc khối khơng gian chắn tồn mặt cầu: S    R2    4 R R2 TS.Phạm Hùng Phi Page Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 2.Cƣờng độ ánh sáng: (Candela, cd) Cƣờng độ sáng đại lƣợng quang học dùng việc đo thông số nguồn sáng, đơn vị hệ thống đo lƣờng quốc tế (m: mét, kg: kilogam, s: giây, A: Ampe, K: kelvin, mol, cd: candela) Khái niệm cƣờng độ sáng thể mật độ lƣợng phát từ nguồn sáng hƣớng cụ thể, hay đƣợc định nghĩa quang thơng theo hƣớng định phát đơn vị góc khối (1cd = lumen/steradian) Từ tháng 10-1979 CIE đƣa định nghĩa candela: candela cƣờng độ sáng theo phƣơng nguồn sáng đơn sắc có bƣớc sóng = 555nm có cƣờng độ lƣợng theo phƣơng 1/683 w/steradian Đơn vị đo cƣờng độ sáng candela (cd), chữ candela tiếng Latinh có nghĩa "ngọn nến" Một nến thơng thƣờng phát ánh sáng với cƣờng độ ánh sáng khoảng candela, số hƣớng bị che khuất nguồn sáng có cƣờng độ khoảng candela hƣớng mà không bị che khuất Một nguồn phát quang O, phát nguồn quang thơng d góc khối d : +Cƣờng độ sáng trung bình nguồn: I OA  d d +Cƣờng độ sáng điểm A: d d 0 d  I OA  lim Cƣờng độ sáng mạnh làm cho mắt bị lóa, khả phân biệt màu sắc nhƣ vật bị giảm đi, lúc thần kinh bị căng thẳng thị giác xác TS.Phạm Hùng Phi Page Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 3.Quang thông (lumen, lm): Quang thông nguồn sáng tổng thông lƣợng gây hiệu ánh sáng với mắt ngƣời, biểu diễn phần lƣợng nguồn tạo ánh sáng nhìn thấy phổ ánh sáng nhìn thấy, quang thơng bằng: 760 k  WV d  380 Quang thông cƣờng độ sáng :   I  4.Độ rọi (lux) Độ rọi đặc trung cho mức độ chiếu sáng bề mặt, mật độ quang thơng bề mặt.Khi quang thơng vng góc với bề mặt chiếu sáng, ta có độ rọi đƣợc tính : E  S Gọi  góc hợp pháp tuyến n dS với phƣơng n.Góc khối d chắn hình cầu bán kính D, diện tích dS.cos d  dScos d   D2 I Từ suy : E  TS.Phạm Hùng Phi d  Icos  dS D2 Page Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 5.Độ chói, L-cd/m2 Để đặc trƣng cho khả xạ ánh sáng nguồn bề mặt phản xạ gây nên cảm giác chói sáng mắt, ngƣời ta đƣa định nghĩa độ chói đại lƣợng xác định cƣờng độ ánh sáng phát đơn vị diện tích bề mặt theo hƣớng cụ thể ƣớc lƣợng ánh sáng mà mắt ngƣời cảm nhận phụ thuộc vào hƣớng quan sát Độ chói đóng vai trò kỹ thuật chiếu sáng, sở khái niệm tri giác tiện nghi thị giác Đơn vị đo độ chói candela/m2 (cd/m2) L dI (cd ) dS  cos (m2 ) Bảng độ chói số nguồn sáng thơng dụng Nguồn sáng Độ chói (cd/m2) Bề mặt mặt trời 165.107 cd/m2 Bề mặt mặt trăng 1500 cd/m2 Bầu trời xanh 1500 cd/m2 Bầu trời xám 1000 cd/m2 Giấy trắng độ rọi 400 lux 80 cd/m2 Bề mặt đƣờng nhựa chiếu sáng với độ rọi 30lux 1,2~2 cd/m2 III.MÀU CỦA NGUỒN SÁNG 1.Nhiệt độ màu: Nhiệt độ màu khái niệm đƣợc rút từ định luật xạ Planck Chúng ta biết vật nóng phát sáng, quang phổ liên tục mà phát phụ thuộc vào nhiệt độ vật, quan sát quang phổ vật nóng ƣớc lƣợng đƣợc nhiệt độ Khi quan sát xạ vật đen tuyệt đối Planck phát nhiệt độ T định vật phát quang phổ liên tục với cƣờng độ sáng thay đổi theo tần số Tần số ánh sáng đƣợc phát xạ mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối vật (ví dụ vật có nhiệt độ 1500K (khoảng 1200 °C) phát ánh sáng có màu cam mạnh nhất, vật có nhiệt độ 3000K phát ánh sáng vàng mạnh nhất) TS.Phạm Hùng Phi Page Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 2.Chỉ số hoàn màu: Chỉ số hoàn màu CRI ( Color Rendering Index) nguồn sáng số đánh giá độ trung thực màu sắc đối tƣợng đƣợc chiếu sáng so với nguồn sáng lý tƣởng ánh sáng tự nhiên Chỉ số CRI đƣợc định nghĩa Ủy ban Quốc tế chiếu sáng (CIE) Nguồn ánh sáng có số hoàn màu cao cần thiết lĩnh vực chăm sóc trrer sơ sinh, nhiếp ảnh điện ảnh - truyền hình Thang đo số hồn màu ứng dụng ánh sáng có số khác nhau: CRI = 100 (ánh sáng mặt trời ban ngày, cho màu sắc vật trung thực nhất) CRI = 85 – 95 (ánh sáng trung thực với màu sắc, phục vụ nơi cần độ trung thực màu sắc cao nhƣ phòng nghiên cứu, phòng pha chế sơn, xƣởng in màu) CRI = 70 -85 ( ánh sáng thông dụng, cho cảm nhận trung thực) CRI = 50 -70 (màu sắc bị biến đổi, dùng cho khu vực không cần độ trung thực màu sắc cao : đèn sân, đèn đƣờng, màu sản xuất cơng nghiệp khơng cần độ xác màu sắc) CRI < 50 : màu sắc nhợt nhạt, hiển thị không thực tế CRI = : màu đơn sắc (đỏ, xanh cây, tím… làm thay đổi màu sắc bị nhìn thấy đối tƣợng bị chiếu sáng) – dùng trang trí, lễ hội TS.Phạm Hùng Phi Page Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 CHƢƠNG II CƠ SỞ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG ĐƢỜNG I.MỤC ĐÍCH Nhằm tạo mơi trƣờng chiếu sáng tiện nghi giúp ngƣời tham gia giao thơng xử lí, quan sát xác tình giao thông xẩy đƣờng, đồng thời tăng them mỹ quan cho đƣờng II.ĐẶC ĐIỂM -Chiếu sáng cho ngƣời quan sát chuyển động -Khác với chiếu sáng nội thất lấy độ rọi làm tiêu chuẩn ƣu tiên chiếu sáng đƣờng độ chói lại tiêu chuẩn ƣu tiên thiết kế chiếu sáng đƣờng -Khác với độ chói thiết kế nội thất, độ chói đƣờng không tuân thủ theo định luật Lambert mà phụ thuộc vào kết cấu lớp phủ mặt đƣờng -Khi thiết kế chiếu sáng mặt đƣờng cần đảm bảo độ đồng chiếu sáng để tránh tƣợng “bậc thang” -Các đèn cần có cơng suất lớn ý đến tiêu tiết kiệm điện chiếu sáng -Cần quan tâm đến yếu tố thẩm mỹ để đảm bảo mỹ quan cho đoạn đƣờng III.CÁC TIÊU CHUẨN Độ chói: tiêu chuẩn quan trọng Độ đồng chung độ chói:+Độ đồng chung: U  L Ltb +Độ đồng dọc: U1  L Lmax Tiêu chuẩn hạn chế chói lóa tiện nghi: G  ILS  0.97log Ltb  4.41log h '1.46log P Trong đó:+ILS số chói lóa đèn (3-6) + Ltb giá trị độ chói trung bình đƣờng +P số đèn bố trí 1km theo TCVN:  G  TS.Phạm Hùng Phi Page Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 IV.KIỂU BỘ ĐÈN - Kiểu chụp sâu: Kiểu ánh sáng phát phạm vi hẹp.Ƣu điểm khơng gây lóa mắt cho tài xế, nhƣợc điểm khơng cân nhắc gây hiệu ứng bậc thang - Kiểu chụp vừa: Phạm vi ánh sáng phát rộng hơn, đƣợc ứng dụng rộng rãi chiếu sáng đƣờng - Kiểu chụp rộng: Ánh sáng xạ theo nhiều hƣớng.Nhƣợc điểm gây lóa mắt nên khơng đƣợc sử dụng chiếu sáng đƣờng ô tô, nhƣng đƣợc dùng nhiều nơi có nhiều ngƣời nhƣ cơng viên, quảng trƣờng, khu nhà ở, để hạn chế độ chói, bóng đèn đƣợc đặt cầu có đƣờng kính phù hợp để giảm độ chói phạm vi cho phép V.CÁC PHƢƠNG ÁN BỐ TRÍ ĐÈN 1.Bố trí đèn bên đƣờng Ứng dụng cho đoạn đƣờng hẹp, bên có hàng che khuất.Điều kiện đảm bảo cho độ đồng h>l 2.Bố trí đèn hai bên so le Ứng dụng cho đƣờng chiều.Điều kiện đảm bảo độ đồng h  2l 3.Bố trí đèn bên song song Ứng dụng cho đƣờng có nhiều xe.Sự đồng cân thiết h  TS.Phạm Hùng Phi l Page Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 4.Bố trí đèn giải phân cách Ứng dụng cho đƣờng đơi ben có giải phân cách giữa.Cần đảm bảo điều kiện h > l 5.Bố trí đèn kiểu hỗn hợp Phƣơng pháp sử dụng mặt đƣờng q rộng, ta kết hợp bố trí đèn giải phân cách hai bên đƣờng Hệ số sử dụng đèn TS.Phạm Hùng Phi Page Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 PHẦN HAI TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG ĐƢỜNG ĐƠI TỪ CỔNG TRƢỜNG, PHỐ TRẦN ĐẠI NGHĨA TỚI CỔNG PARABOL, ĐƢỜNG GIẢI PHÓNG CHƢƠNG I GIỚI THIỆU SƠ QUA VỀ ĐOẠN ĐƢỜNG Bản Đồ Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Cổng Trần Đại Nghĩa TS.Phạm Hùng Phi Page Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 Cạnh trƣớc: l  a 23.4    2.036 Tra bảng đƣờng cong ta đƣợc hệ số sử dụng f2= 0.24 h 11 Hệ số sử dụng cho đèn B: f B  f1  f  0.25 + Hệ số sử dụng cho hệ thống : f  f A  f B  0.5 Quang thông đèn làm việc là:  e  l  R  Ltb 38.5  23.4 14 1.5   46713 V f 0.81 0.5 Ta chọn đèn LG LS2175BBHBA 200W- 16800lm Do quang thơng nhỏ tính tốn , để đảm bảo độ chói u cầu, khoảng cách hai đèn là: +Chọn lại khoảng cách đèn e  chon 16800  emax   38.5  13.84m tinhtoan 46713 Vậy số đèn 1km là: 1000 P(  1)   146.5 13.84 Chọn P = 146.5 Bóng Độ cao đèn so với mắt ngƣời: h'= h - 1.5= 11- 1.5= 9.5m +Kiểm tra số tiện nghi: G  ILS  0.97log Ltb  4.41log h ' 1.46log p  5.12 Tính cho vỉa hè: a = 1m, lvh= 3.2m, h= 11m Cạnh sau: a   0.09 Tra bảng đƣờng cong ta đƣợc hệ số sử dụng f1= 0.01 h 11 Cạnh trƣớc: TS.Phạm Hùng Phi Page 27 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 lvh  a 3.2    0.38 Tra bảng đƣờng cong ta đƣợc hệ số sử dụng f2= 0.05 h 11 f A  0.05  0.01  0.04 Quang thông vỉa hè sau năm sử dụng: vh  den  f V  16800  0.04  0.81  544.32 Độ rọi vỉa hè bằng: Etb   vh 544.32   12.29(lux) Lvh  e 3.2 13.84 V.TỔNG KẾT TÍNH TỐN THIẾT KẾ: -Với phần đƣờng thứ (Từ cổng Trần Đại Nghĩa đến thƣ viện từ thƣ viện đến cổng Parabol): 38 cột đèn với chiều cao h =7m (33 cột đơn cột nhánh đôi) Khoảng cách đèn e= 17.8m h'= 5.5m Chỉ số tiện nghi G= 4.23 Độ rọi vỉa hè E= 25.48 (lux) 43 bóng đèn LG LS1575BBHBA 150W12000lm Tổng công suất tiêu hao: P= Pđ+ Pcl= 7095 (W) - Với phần đƣờng thứ hai (Trƣớc thƣ viện Tạ Quang Bửu): 14 cột đèn với chiều cao h =11m Khoảng cách đèn e= 13.84m h'= 9.5m Chỉ số tiện nghi G= 5.12 Độ rọi vỉa hè E= 12.29 (lux) 14 bóng đèn LG LS2175BBHBA 200W16800lm Tổng công suất tiêu hao: P= Pđ+ Pcl= 3080 (W) Tổng công suất chiếu sáng P= 10175 (W) TS.Phạm Hùng Phi Page 28 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 CHƢƠNG BA KIỂM TRA KẾT QUẢ TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM DIALUX TS.Phạm Hùng Phi Page 29 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 TS.Phạm Hùng Phi Page 30 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 TS.Phạm Hùng Phi Page 31 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 TS.Phạm Hùng Phi Page 32 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 TS.Phạm Hùng Phi Page 33 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 TS.Phạm Hùng Phi Page 34 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 Mơ hình mơ phần mềm Dialux TS.Phạm Hùng Phi Page 35 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 Kết mơ độ chói Nhìn vào kết mô phỏng, ta thấy thiết kế đạt yêu cầu độ chói, nhƣ độ đồng ngang.Đồng thời đảm bảo đƣợc độ rọi vỉa hè giải phân cách TS.Phạm Hùng Phi Page 36 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 CHƢƠNG THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG I.Đặc điểm hệ thống cung cấp điện cho chiếu sáng đƣờng Hệ thống cung cấp điện cho chiếu sáng đƣờng hộ loại ba, cho phép điện thời gian ngắn để khắc phục cố, nên đƣợc cung cấp từ nguồn Đặc điểm chiếu sáng đƣờng đèn có cơng suất, cách làm việc đồng thời, chủ yếu hoạt động vào ban đêm Hệ thống cung cấp điện cho chiếu sáng đƣờng cần đảm bảo điện áp ổn định tổn thất cho phép II.Yêu cầu thiết kế: - Độ tin cậy cấp điện: Trong điều kiện cho phép nên ƣu tiên phƣơng án có độ tin cậy cấp điện cao - Chất lƣợng điện: Chất lƣợng điện đƣợc đánh giá hai tiêu tần số điện áp Ở ta quan tâm đến chất lƣợng điện áp Đối với mạng điện cấp điện cho chiếu sáng, sụt điện áp đèn cuối đƣờng dây không vƣợt 3% - An toàn cung cấp điện: hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo an toàn cho ngƣời thiết bị - Kinh tế: Chỉ tiêu kinh tế đƣợc xét đến tiêu kỹ thuật đƣợc đảm bảo III.Phƣơng án cấp điện: - Nguồn điện: Ta sử dụng nguồn điện nội nhà trƣờng.Có thể chọn lấy điện từ trạm biến áp C6 nhà D7 - Phƣơng pháp điều khiển chiếu sáng: Do đoạn đƣờng nằm bên trƣờng nên mật độ giao thông thấp.Vì ta sử dụng phƣơng pháp điều khiển bật tắt (ON- OFF) theo mức.Sau 23h đêm tắt 2/3 số đèn để tiết kiệm điện TS.Phạm Hùng Phi Page 37 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 - Phƣơng án dây: + Để đảm bảo mỹ quan nhƣ an toàn điện, dây đƣợc chôn ngầm dƣới đất Ta chọn dây đồng bọc cách điện PVC + Để tiện cho việc thi công điểu khiển chiếu sáng tắt bớt đèn.Ta chọn phƣơng án cấp điện sau: Chọn dây lớn dọc theo đƣờng, dây cấp điện cho 2/3 số đèn dây cấp điện cho 1/3 số đèn lại Sơ đồ cấp điện + Ta chọn áp tơ mát để đóng cắt chế độ chiếu sáng ( 1/3 2/3) áp tơ mát tổng để đóng cắt hai.Đồng thời ta chọn cầu dao tự động dƣới chân cột đèn, để gặp cố cắt cột khỏi hệ thống, đảm bảo hệ thống hoạt động bình thƣờng -Chọn dây: TS.Phạm Hùng Phi Page 38 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 Bảng giá cáp lõi đồng ( triệu đồng/ km) + Các dây nhánh nối từ đèn đến dây tổng: (Tổng chiều dài: 14x20m+ 43x14m) Với bóng 150W : I150W  Với bóng 200W: I 200W  P 150   0.39( A) U  cos  380 1 P 200   0.52( A) U  cos  380 1 + Các dây tổng: (Tổng chiều dài: 2x426.7m) I max1  P 1/ 10175   8.93( A) 380  cos  380 I max  P / 10175   17.85( A) 380  cos  380 Sai số điện áp cho phép đèn % Sai lệch tối đa điện áp = 3%, điện trở suất dây dẫn = 0.022Ωmm2/m = 0.03 x 380 = 11.4 V Bóng đèn có chiều dài lớn tới nguồn L(max)= 326.7(m) thuộc nhánh Ta chọn dây dẫn theo phƣơng pháp mật độ dòng điện kinh tế, sau kiểm tra sụt áp đèn xa nguồn nhất: Số sử dụng cực đại năm 12x365= 4380 (h) TS.Phạm Hùng Phi Page 39 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 Dây đồng cáp cách điện PVC Tmax= 4380 (h) nên ta có mật độ dòng điện kinh tế J= 2.5( A/mm2) Vậy ta chọn dây nhƣ sau: -Đối với Cáp tổng (426.7m): Fkt1  8.93  3.572(mm2 ) 2.5 Fkt  17.85  7.14(mm2 ) 2.5 Ta chọn cáp với tiết diện lần lƣợt 10mm2 16mm2 - Đối với cáp nối từ dây cáp tổng đến đèn ta chọn dây tiết diện 2.5 (mm2) - Kiểm tra sụt áp: Với bóng đèn cách xa nguồn điện áp rơi là: U1  U   Ftong1  Ftong ( Lcaptong I1 )   Fnhanh ( Lcaptong I )  ( Lcapnhanh I den )  6.41  0.05  6.46(V )  Fnhanh ( Lcapnhanh I den )  7.77  0.05  7.82(V ) U1 , U  U chophep TS.Phạm Hùng Phi Page 40 Bài tập lớn kỹ thuật chiếu sáng 2018 Tổng kết vật tƣ cho phƣơng án thiết kế: STT 10 11 12 13 14 Vật tƣ Bóng đèn LG LS2175BBHBA 200W16800lm Bóng đèn LG LS1575BBHBA 150W12000lm Cột đèn thép mạ kẽm h=7 (m) Cột đèn thép mạ kẽm h=11 (m) Cáp điện LG lõi đồng bọc cách điện PVC3x2.5 (mm2) Cáp điện LG lõi đồng bọc cách điện PVC3x10 (mm2) Cáp điện LG lõi đồng bọc cách điện PVC3x16 (mm2) Cần đèn nhánh, độ vƣơn 1.5m Cần đèn nhánh, độ vƣơn 1.5m Áp tô mát ba pha- 10A Áp tô mát ba pha- 20A Áp tô mát tổng ba pha- 30A Chụp đèn loại vừa Cầu dao tự động cực- A TS.Phạm Hùng Phi Đơn vị Bóng Số lƣợng 14 Bóng 43 Chiếc Chiếc m 38 14 882 m 426.7 m 426.7 Chiếc Chiếc Chiếc Chiếc Chiếc Chiếc Chiếc 52 1 57 52 Page 41