Bài tập dài môn kĩ thuật chiếu sáng

Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 1 Bài tập dài môn kĩ thuật chiếu sáng Yêu cầu: Thiết kế chiếu sáng cho hội trường C2- ĐHBKHN Hội trường C2 có 26 26 7abh m m m××= × × Có hai mức chiếu sáng: - Mức 1: có E yêu cầu = 500 Lx - Mức 2: có E yêu cầu = 200 Lx Và hệ số phản xạ là: [ ] [ ] 134 731 ρ ρρ = đặt đèn sát trần Lời mở đầu Hội trường C2 là nơi để diễn ra các hoạt động văn hoá, văn nghệ, và những hội nghị cần thiết bổ ích cho tất cả các toàn thể các cán bộ trong trường và sinh viên. Vì vậy việc thiết kế chiếu sáng là rất cần thiết để đảm bảo độ sáng cho hội trường. Mục đích thiết kế chiếu sáng đưa ra được một phân bố ánh sáng hợp lý đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật, đáp ứng được nhu cầu tiện nghi ánh sáng và thẩm mĩ trong không gian thiết kế. Nội dung bài toán thiết kế chiếu sáng như sau: - Thiết kế sơ bộ: qua nghiên cứu các không gian thường gặp, hội chiêu sáng quốc tế đưa ra một không gian tiêu chuẩn hình hộp để bằng cách tính toán và thực nghiệm đưa ra bảng tiêu chuẩn, bảng tra. Thiết kế sơ bộ đưa ra phương pháp chiếu sáng, cấp và số l ượng bộ đèn. Đưa ra tổng quang thông cần cấp và chọn loại bóng đèn đáp ứng nhu cầu chất lượng cùng với lưới bố trí đèn. Thường bố trí lưới hình chữ nhật với chiều cao đặt đèn đã ấn định, bước này thường thực hiện nhiều phương án để so sánh cân nhắc chọn phương án tối ưu để tiếp tục tính toán. Ở đây yếu t ố thẩm mĩ cũng được cân nhắc trong thiết kế chiếu sáng. - Kiểm tra thiết kế: ở bước này cần phải thực hiện việc tính toán để tìm được các độ rọi trên trần tường, mặt phẳng làm việc một cách chính xác hơn. Sau đó dùng các kết quả tính toán được để kiểm tra theo các tiêu chuẩn đã đặ ra vê yêu cầu,, tiện nghi ánh sáng. Trình tự thiết kế I. Thiết kế sơ bộ 1. Khảo sát thực địa, lấy số liệu Qua việc tìm hiểu về hội trường C2 kích thước hình học là: 25 25 7abh m m m××= × × Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 2 2. Chọn độ rọi yêu cầu - Độ rọi được lấy làm tiêu chuẩn đầu tiên và quan trọng nhất trong thiết kế chiếu sáng nội thất. Căn cứ theo nội dung và hoạt động của hội trường C2 thì cớ độ rọi như sau: - Mức 1: có E yêu cầu = 500 Lx - Mức 2: có E yêu cầu = 200 Lx - Và thông số bộ phản xạ + Hệ số phản xạ của trần 1 0,7 ρ = + Hệ số phản xạ của tường 3 0,3 ρ = + Hệ số phản xạ của sàn nhà 4 0,1 ρ = * Với độ rọi E yc = 500 Lx 1. Xác định kiểu chiếu sáng và cấp bộ đèn a) Kiểu chiếu sáng Kiểu chiếu sáng cần được lựa chọn phù hợp với các hoạt động thường diễn ra trong phòng. Thường các không gian có hoạt động thông thường: văn phòng, phòng học, siêu thị thì chọn các phương án kiểu trực tiếp hoặc bán gián tiếp. Các không gian sinh hoạt, tự dinh,khu vui chơi giải trí,tiếp khách thường chọn kiểu chiếu sáng hỗn hợp hoặc gián ti ếp. - Kiểu chiếu sáng trực tiếp tăng cường: dùng cho những nơi có chiều cao tương đối lớn, độ rọi yêu cầu cao hoặc là các chiếu sáng cục bộ. Khi đó tường và không gian xung quanh sẽ tối. - Kiểu chiếu sáng trực tiếp rộng và bán trực tiếp thường tạo được không gian có tiện nghi tốt, cả mặt phẳng làm việc và tường đều được chiếu sáng theo một tỷ lệ thích hợ p. Thường ứng dụng cho chiếu sáng chung, các hoạt động thông thường. - Kiểu chiếu sáng gián tiếp và bán gián tiếp: được ứng dụng cho nơi có độ rọi thấp, tính thẩm mĩ và trang trí cao thường ứng dụng trong tư gia, không gian giải trí. Với hội trường C2 là nơi diễn ra các hoạt động văn hoá, văn nghệ, các cuộc học chính trị cho sinh viên và nhiều các cuộc hội thảo thì chọn kiểu chiếu sáng trực tiế p rộng và bán gián tiếp. b) Chọn bộ đèn Chọn cấp bộ đèn căn cứ vào kiểu chiếu sáng đã lựa chọn đồng thời quan tâm đến tính thẩm mĩ. Như vậy với hội trường C2 thì ta chọn bộ đèn có kí hiệu: 0,37G + 0,06 T kí hiệu DOMINO 265 2. Chọn loại đèn Việc chọn đèn phụ thuộc vào các yếu tố Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 3 - Căn cứ đầu tiên là phải phù hợp độ rọi yêu cầu với nhiệt độ màu của đèn theo biểu đồ Kioff - Chỉ số hoàn màu phải đáp ứng được yêu cầu về chất lượng ánh sáng cho công việc diễn ra trong phòng - Tính kinh tế: hiệu suất phát quang - Thời gian khởi động, hiệu ứng nhấp nháy đặc biệt là cho những ứng dụng chiếu sáng dự phòng ở những nơi công cộng hoặ c chiếu sáng cho những nơi quan sát chuyển động. Có một số loại đèn thông dụng - Đèn huỳnh quang: nhờ vào hiệu suất phát quang cao, chỉ số hoàn màu đạt tiêu chuẩn, nên đèn được ứng dụng rộng rãi nhất trong chiếu sáng nội thất. - Đèn sợi đốt có hiệu suất phát quang thấp, tuổi thọ thấp nhưng chất lượng ánh sáng cao ( chỉ số hoàn màu cao) được ứng dụng ở nhữ ng nơi có độ rọi thấp, hoặc được sử dụng trong chiếu sáng cục bộ, đèn bàn, đèn máy công cụ, đèn trang trí. Việc chiếu sáng cho hội trường C2 ta dùng đèn huỳnh quang có φ = ® 5100Lm 3. Chọn chiều cao đặt đèn - h - là khoảng cách từ bộ đèn đến mặt phẳng làm việc - h ’ - là khoảng cách từ bộ đèn đến trần h là thông số hình học quan trọng nhất trong các thông số kĩ thuật quyết định chất lượng thiết kế. Khi chọn h cần cân nhắc kết cấu công trình, dầm nhà quạt trần Về nguyên tắc nhà cao, có điều kiện để chọn h lớn thì sẽ đạt được độ đồng đều ánh sáng và hiệu suất cao vì khi đó sẽ sử dụng được bóng có công suất lớn, quang thông lớn, thường bóng có hiệu suất cao hơn. Vì theo kết cấu ngôi nhà thì ta chọn đèn sát trần nghĩa là h ’ = 0. 4. Bố trí các bộ đèn và số bộ đèn tối thiểu N min + ) Bố trí các bộ đèn - Các bảng tra được lập ra trên cơ sở các bộ đèn bố trí theo tính chất tổ chức lưới chữ nhật trên trần - Giá trị m, n, p, q sẽ quyết định đến việc bố trí đồng đều ánh sáng và tương quan về độ rọi giữa tường và mặt phẳng làm việc. + ) Số bộ đèn tối thiểu cho một không gian N min Với một không gian có chiều cao 7 m, kích thước a = 26 m, b = 26 m thì sau khi chọn h và cấp của bộ đèn có thể xác định được số điểm đặt đèn ít nhất trên trần để đảm bảo được độ đồng đều ánh sáng trên mặt phẳng làm việc. Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 4 Từ cấp của bộ đèn → ax 1, 5 m n h ⎛⎞ = ⎜⎟ ⎝⎠ h = H – 0,85 = 7 – 0,85 = 6,15 (m) m, n < 1,5. 6,15 = 9,225 (m) Vì giá trị của m, n còn phụ thuộc vào cả p , q () () () 11 32 mn pq mn→≤≤ Xét phương a Số bộ đèn === 26 2.8 9,225 9,225 a X Chọn X = 3 bộ Lấy p = 0,5.m →+ = →= = 20,5.226 26 8,67( ) 3 mm mm Chọn m = 9 (m) như vậy p = 3,5 (m) Xét phương b Số bộ đèn === 26 2,8 9,225 9,225 b Y Chọn Y = 3 bộ Lấy q = 0,5 n →+ = →= = 20,5.2.26 26 8,67( ) 3 nn nm Chọn n = 9 (m) như vậy q = 3,5 (m) Vậy số bộ đèn nhỏ nhất là N min = 9 bộ 5. Tính quang thông tổng cần cấp tt φ Quang thông tổng là thông số quan trọng nhất dùng làm cơ sở tính ra số bộ đèn và lưới phân bố. - Tính quang thông tổng cần cấp . yc tt sd ab E K δ φ = Cho 1, 3 δ = Tìm K sd bằng cách tra bảng U d , U i sd d d i i KU U η η =+ Lập bảng nội suy Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 5 () == = ++ 26.26 2,114 ( ) 6,15. 26 26 ab K ha b Tra bảng trang 104 – 105 sách kỹ thuật chiếu sang K 2,114 U d 0,71 U i 0,5 Vậy tại K = 2 ta có K sd = 0,37.0,71 + 0,06.0,5 = 0,293 φ == 26.26.1,3.500 1499659( ) 0,293 tt Lm - Số bộ đèn cần đặt φ φ == = ® 1499659 147 . 2.5100 tt N n bộ Chọn N = 169 bộ Do kích thước hội trường là hình vuông nên mỗi chiều có tương ứng là 13 bộ Lúc đó ta có các khoảng cách m, n, p, q là : + ) Theo phương a Lấy p = 0,5m →+ = →= = 12 2.0,5 26 26 2( ) 13 mm mm Chọn m = 2 (m) như vậy p = 1 (m) + ) Theo phương b n = 2 (m) và q = 1 (m) II. Kiểm tra thiết kế 1. Kiểm tra các độ rọi Tính các E 1 , E 3 , E 4 Cụ thể: () '' . .1000 iuii NF EFRS ab η δ =+ Trong đó: N- số bộ đèn F- quang thông tổng của một bộ đèn a=24 b=18 q p n m L-íi ph©n bè ®Ì Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 6 '' u F - quang thông tương đối riêng phần trên mặt phẳng làm việc tra và nội suy theo bảng trang 116- 117 tra theo cấp của bộ đèn và các chỉ số sau: Chỉ số địa điểm: () . ab K ha b = + Chỉ số treo: ' ' h J hh = + Chỉ số lưới: () 2. m mn K hm n = + Chỉ số gần ( tường ): () p ap bq K ha b + = + . p p m m K KK K αα =→= Các chỉ số R i , S i tra được ở bảng trang 118. Cụ thể với bài toán này ta tính được như sau: + Tính các chỉ số K= 2,114, J = 0 () () == = ++ 2 . 2.2.2 0,325 6,15. 2 2 m mn K hm n () () ++ == = ++ 26.1,5 26.1,5 0,244 6,15. 26 26 p ap bq K ha b α == = 0,244 0,75 0,325 p m K K →=0,75 p m KK Tra bảng, nội suy * Với K = 2 ta có =→= ⎡ ⎢ =→ = ⎣ 0,5 0,375 10,75 mP mP KK KK Từ K m = 0,5, K P = 0,375 ⎡ =→= → ⎢ =→= ⎢ ⎣ '' '' 0,5 630 * 0,25 580 Pu Pu KF KF Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 7 Từ K m = 1, K P = 0,75 ⎡ =→ = → ⎢ =→= ⎢ ⎣ '' '' 1682 ** 0,5 593 Pu Pu KF KF Nội suy cấp K p Từ * () − →= + − = − '' 630 580 580 0,375 0,25 605 0,5 0,25 u F Như vậy với K m = 0,5 thì F u ’’ = 605 ** () − →= + − = − '' 682 593 593 0,75 0,5 637,5 10,5 u F Như vậy với K m = 1 thì F u ’’ = 637,5 Ta ngoại suy ra giá trị của F u ’’ ứng với K m = 0,325 Ngoại suy cấp K m () − →= + − = − '' 637,5 605 605 0,325 0,5 593,625 10,5 u F Vậy với K = 2 ta có F u ’’ = 593,625 * Với K = 2,5 ta có =→= ⎡ ⎢ =→ = ⎣ 0,5 0,375 10,75 mP mP KK KK Từ K m = 0,5, K P = 0,375 ⎡ =→= → ⎢ =→= ⎢ ⎣ '' '' 0,5 689 * 0,25 642 Pu Pu KF KF Từ K m = 1, K P = 0,75 ⎡ =→ = → ⎢ =→= ⎢ ⎣ '' '' 1735 ** 0,5 653 Pu Pu KF KF Nội suy cấp K p Từ * () − →= + − = − '' 689 642 642 0,375 0,25 665,5 0,5 0,25 u F Như vậy với K m = 0,5 thì F u ’’ = 665,5 ** () − →= + − = − '' 735 653 653 0,75 0,5 694 10,5 u F Như vậy với K m = 1 thì F u ’’ = 694 Ta ngoại suy ra giá trị của F u ’’ ứng với K m = 0,325 Ngoại suy cấp K m Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 8 () − →= + − = − '' 694 665,5 665,5 0,325 0,5 655,525 10,5 u F Vậy với K = 2,5 ta có F u ’’ = 655,525 Như vậy ta tiếp tục dùng phép nội suy để tính ra giá trị F u ’’ tại K=2,114 () − →= + −= − '' 655,525 593,625 593,625 2,114 2 607,74 2,5 2 u F nội suy tính được R i , S i K R 1 S 1 R 3 S 3 R 4 S 4 cấp d cấp i cấp d cấp i cấp d cấp i 2,5 -0,065 143 1069 -1,324 1390 333 0,846 198 547 3 -0,065 148 1070 -1,578 1648 344 0,840 208 576 2,114 -0,065 144,14 1069,23 -1,382 1402,2 335,5 0,8443 200,88 553,6 - Độ rọi trên mặt phẳng hữu ích '' 444 1000 . d du NF ERFS ab η δ ⎡⎤ =+ ⎣⎦ () () () =+ =+ = 4 4 4 169.2.5100.0,37 0,8443.607,74 200,88 1000.1,3.26.26 0,7257. 0,8443.607,74 200,88 518,2 d d d E E ELx () () η =+ = = 444 4 4 0,67. . .0 0,67.0,06.553,6 22,255 ii i i i ERS E ELx E 4 = E 4d + E 4i = 518,2+22,255 = 540,455 (Lx) - Độ rọi trên tường E 3 = E 3d + E 3i ( ) =− + = 3d 3d E 0,7257. 1,382.607,74 1402,2 E408,06()Lx E 3i = 0,67.0,06. 335,5 = 13,487 (Lx) E 3 = 408,06+13,487 = 421,55 (Lx) Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 9 - Độ rọi trên trần E 1 = E 1d + E 1i E 1d = 0,7257. ( -0,065.607,74+ 144,14 ) = 76 (Lx) E 1i = 0, 67.0,06. 1069,23 = 43 (Lx) E 1 = 76 + 43 = 119 (Lx) 2. Kiểm tra các tiêu chuẩn +) Độ rọi yêu cầu − Δ= = < 500 540,455 .100% 8,1% 10% 500 E đạt +) ==< 3 4 421,55 0,78 0,8 540,455 E E đạt +) Độ chói khi nhìn đèn Tính ( ) ® Çn 75 50 tr L r L =< ( lao động mức thô ) Độ chói của trần () ρ π == = 2 11 Çn .0,7.119 26,53 / 3,14 tr E Lcdm Theo hướng ngang ® ® bk S I L = Trong đó: () () φ === ®n ® ng 75 . 45.2.5100 459 1000 1000 I Icd = = bk os75+acsin75 S =1,7.0,6.cos75+1,7.0,25sin75 0,675 bk bk Sabc S () == 2 ® 459 680 / 0,675 Lcdm == 680 25,63 26,53 r < 50 thoả mãn Theo hướng dọc ® ® bk S I L = Trong đó: ( ) () φ === ®n ® d 75 . 30.2.5100 306 1000 1000 I Icd Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 10 = = bk os75+bcsin75 S =1,7.0,6.cos75+0,6.0,25sin75 0,41 bk bk Sabc S () == 2 ® 306 746,34 / 0,41 Lcdm == 746,34 28,13 26,53 r < 50 đạt Như vậy với số bộ đèn là 169bộ và mỗi bộ 2 bóng thì đảm bảo độ đồng đều ánh sáng và đủ độ sáng. + ) Kiểm tra điều kiện không bị loá mắt bằng cách vẽ các đường cong độ chói dọc trên biểu đồ của Sollner Tính các giá trị L tại các góc γ ta được bảng sau: γ 45 50 60 70 75 80 L(cd/m 2 ) * Với độ rọi E yc = 200 Lx 1. Bố trí các bộ đèn và số bộ đèn tối thiểu N min Từ cấp của bộ đèn → ax 1, 5 m n h ⎛⎞ = ⎜⎟ ⎝⎠ h = H – 0,85 = 7 – 0,85 = 6,15 (m) m, n < 1,5. 6,15 = 9,225 (m) Vì giá trị của m, n còn phụ thuộc vào cả p , q () () () 11 32 mn pq mn→≤≤ Xét phương a Số bộ đèn === 26 2.8 9,225 9,225 a X Chọn X = 3 bộ Lấy p = 0,5.m →+ = →= = 20,5.226 26 8,67( ) 3 mm mm Chọn m = 9 (m) như vậy p = 3,5 (m) [...]... + b) 6,15.( 26 + 26) Tra bảng trang 104 – 105 sách kỹ thuật chiếu sang →n= K Ud Ui 2,114 0,71 0,5 Vậy tại K = 2 ta có Ksd = 0,37.0,71 + 0,06.0,5 = 0,293 26.26.1,3.200 φtt = = 599863,5( Lm) 0,293 - Số bộ đèn cần đặt φ 599863,5 N = tt = = 59 bộ n.φ® 2.5100 Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 11 Bài tập thiết kế chiếu sáng Do yêu cầu đối với mức độ chiếu sáng này không cao nên ta chọn số bộ đèn là 49 bộ Từ... vậy với số bộ đèn là 49 bộ và mỗi bộ 2 bóng thì đảm bảo độ đồng đều ánh sáng và đủ độ sáng + ) Kiểm tra điều kiện không bị loá mắt bằng cách vẽ các đường cong độ chói dọc trên biểu đồ của Sollner Tính các giá trị L tại các góc γ ta được bảng sau: γ 45 50 60 70 75 80 2 L(cd/m ) Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 16 Bài tập thiết kế chiếu sáng * Lưới phân bố: Khi Eyc = 200 thì bật các bóng màu đen (trên sơ... lưới: Km = h ( m + n) Chỉ số gần ( tường ): K p = α= ap + bq h ( a + b) Kp → K p = α Km Km Các chỉ số Ri, Si tra được ở bảng trang 118 Cụ thể với bài toán này ta tính được như sau: + Tính các chỉ số Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 12 Bài tập thiết kế chiếu sáng K= 2,114, J = 0 2m.n 2.4.4 Km = = = 0,65 h( m + n) 6,15.( 4 + 4) ap + bq 26.1,5 + 26.1,5 Kp = = = 0,244 h( a + b) 6,15.( 26 + 26) K 0,244 α=... của Fu’’ ứng với Km = 0,65 Nội suy cấp Km 562,6 − 565,8 → Fu'' = 565,8 + ( 0,65 − 0,5) = 564,84 1 − 0,5 Vậy với K = 2 ta có Fu’’ = 564,84 * Với K = 2,5 ta có Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 13 Bài tập thiết kế chiếu sáng ⎡ K m = 0,5 → K P = 0,1877 ⎢ ⎣ K m = 1 → K P = 0,3754 ⎡ K P = 0 → Fu'' = 588 Từ Km = 0,5, KP = 0,1877 → ⎢ * '' ⎢ K P = 0,25 → Fu = 642 ⎣ ⎡ K P = 0 → Fu'' = 537 Từ Km = 1, KP = 0,3754 →... cấp i 1390 333 0,846 S4 cấp d cấp i 198 547 -1,578 1648 0,840 208 576 200,88 553,6 1069,23 -1,382 344 R4 1402,2 335,5 0,8443 - Độ rọi trên mặt phẳng hữu ích Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 14 Bài tập thiết kế chiếu sáng NFηd ⎡ R4 Fu'' + S ⎤ 4⎦ 1000δ ab ⎣ 49.2.5100.0,37 E4d = ( 0,8443.578,65 + 200,88) 1000.1,3.26.26 E4d = 158,57( Lx ) E4d = E4i = 0,67.ηi ( R4 0 + S i ) 4 E4i = 0,67.0,06.553,6 E4i = 22,255(... 100% = 9,5% < 10% đạt 200 E 138,5 +) 3 = = 0,765 < 0,8 đạt E4 181 +) Độ chói khi nhìn đèn L ( 75) < 50 ( lao động mức thô ) Tính r = ® LtrÇn Độ chói của trần Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 15 Bài tập thiết kế chiếu sáng Ltr Çn = ρ1.E1 0,7.67 = = 15( cd / m2 ) 3,14 π Theo hướng ngang L® = I® Sbk Trong đó: I ®n ( 75) φ® 45.2.5100 = = 459( cd ) 1000 1000 S = abcos75+acsin75 bk I ng = Sbk =1,7.0,6.cos75+1,7.0,25sin75.. .Bài tập thiết kế chiếu sáng Xét phương b Số bộ đèn Y = b 26 = = 2,8 9,225 9,225 Chọn Y = 3 bộ Lấy q = 0,5 n → 2n + 0,5.2.n = 26 26 = 8,67(m) 3 Chọn n = 9 (m) như vậy q = 3,5 (m) Vậy số bộ đèn nhỏ nhất là Nmin = 9 . Bài tập thiết kế chiếu sáng Đoàn Khánh Toàn– TBĐ- ĐT3- K49 1 Bài tập dài môn kĩ thuật chiếu sáng Yêu cầu: Thiết kế chiếu sáng cho hội trường. vậy việc thiết kế chiếu sáng là rất cần thiết để đảm bảo độ sáng cho hội trường. Mục đích thiết kế chiếu sáng đưa ra được một phân bố ánh sáng hợp lý đảm