Chiếu sáng tự nhiên là phương thức chiếu sáng lợi dụng các nguồn sáng tự nhiên, ánh sáng tự nhiên có khả năng phân bố đều nên rất tốt cho hoạt động của thị giác Vì vậy, Công ty đã tổ chức thiết kế chiếu sáng tự nhiên cho khu nhà sản xuất nói chung và phân xưởng bóng đèn nói riêng
Hiện nay, do dược xây dựng theo kiểu nhà công nghiệp nhiều tầng nên hệ thống chiếu sáng tự nhiên của phân xưởng sử dụng cửa sổ để lấy ánh sáng tự nhiên Chiếu sáng ở phân xưởng có hình thức chiếu sáng ở hai bên bằng hệ thống cửa sổ Cửa sổ được bố trí đều theo kết cấu nhà với chiều dài là 55m, chiều rộng là 35m Toàn bộ ohân xưởng được thiết kế chiếu sáng bên hai phía bằng 16 cửa sổ, kích thước mỗi cửa sổ là 4m x 2m Vậy tổng diện tích cửa sổ là 128m2
Kết cấu cửa sổ của phân xưởng gồm lớp cửa chớp phía ngoài bằng gỗ, lớp trong là cửa kíng thường khung bằng gỗ Mỗi cửa sổ có một ô văng để tránh hiện tượng chói lóa do ánh sáng mặt trời chiếu thẳng vào chỗ làm việc và có tác dụng chống hắt khi mưa
Khi chiếu sáng bên có sự phản xạ ánh sáng bên trong phân xưởng, Công ty đã quét vôi trần, quét tường bằng vôi trắng, lát bằng gạch men màu ghi sáng nhằm tăng lượng ánh sáng phản xạ
Do khẩu độ của phân xưởng tương đối lớn nên chiếu sáng tự nhiên chỉ đảm bảo cho các vị trí máy gần cửa sổ Bên cạnh đố,nhiều lúc chiếu sáng tự nhiên không đảm bảo cho toàn phân xưởng khi thời tiết xấu Để đảm bảo chất lượng chiếu
sáng tốt, người lao động làm việc bớt căng thẳng thị giác hơn, Công ty đã thiết kế hệ thống chiếu sáng nhân tạo nhằm bổ sung thêm lượng ánh sáng trong phân xưởng
2 1 2 Hệ thống chiếu sáng nhân tạo
Hệ thống chiếu sáng nhân tạo trong phân xưởng được thiết kế theo phương thức chiếu sáng chung đều, các nguồn sáng được phân bố đều trên diện tích chiếu sáng và treo đèn trên cùng độ cao Phương thức chiếu sáng chung đều rất phù hợp với mật độ làm việc tập trung nhiều người, máy móc, thiết bị tại phân xưởng và việc bố trí máy móc theo hàng, dãy
Với phương thức chiếu sáng này, người lao động làm việc trong phân xưởng có điều kiện quan sát tốt, không bị cản trở đến thao tác, việc đi lại vận chuyển hàng hóa
Hệ thống chiếu sáng nhân tạo trong phân xưởng được bố trí gồm có 36 bộ máng đèn đôi Loại đèn sử dụng trong phân xưởng là đèn huỳnh quang có công suất 36 W Mỗi đèn đều được lắp chao đèn để tập trung ánh sáng và tăng cường độ chiếu sáng nhờ sự phản xạ ánh sáng trong chao đèn
Hệ thống chiếu sáng nhân tạo tại phân xưởng có thích ứng với yêu cầu sản xuất hay không ta căn cứ vào việc tính toán kiểm tra ở phần sau
2 2 Tính toán kiểm tra hệ thống chiếu sáng của phân xưởng bóngđèn nung sáng đèn nung sáng
2 2 1 Tính toán kiểm tra hệ thống chiếu sáng tự nhiên 2 2 1 1 Phương pháp tính toán kiểm tra chung
Để kiểm tra hệ thống chiếu sáng tự nhiên trong phân xưởng, ta cần phải tính hệ số độ rọi tự nhiên Hệ số độ rọi tự nhiên thực tế tại phân xưởng được xác định dựa vào công thức
100 Scs Ss = ett ηcs K fx τo r1 (m2) ⇒ ett = Scs τo r1 100 (%) Ss ηcs K fx Trong đó: Scs :Tổng diện tích cửa sổ Ss :Diện tích sàn
τo : Hệ số truyền qua của cửa sổ
τ1 :Hệ số xuyên suốt của vật liệu trong suốt Nó phụ thuộc vào loại kính lắp
cửa và được tra theo bảng sau:
Bảng 12 : Hệ số xuyên suốt τ1 của vật liệu trong suốt
τ2 :Tỷ lệ ánh sáng còn lại qua khung cửa và phụ thuộc vào kết cấu khung τ2 được tra theo bảng sau:
Bảng 13 :Tỷ lệ ánh sáng còn lại τ2 qua khung cửa
Kính τ1
Kính thường một lớp 0,90
Kính hoa văn 0,60
Kính cốt thép 0,60
Kính màu sữa 0,40
Khối thủy tinh 0,50
Kính hữu cơ trong suốt 0,90
Kính hữu cơ màu sữa 0,60
Loại kết cấu khung τ2
Khung gỗ 0,75
Khung Panen bêtông và khối thủy tinh 0,85
τ3 : Tỷ lệ ánh sáng còn lại qua lớp bẩn ở kính nên phụ thuộc vào mức độ bẩn của kính
τ3 được tra theo bảng sau:
Bảng 14 :Tỷ lệ ánh sáng còn lại τ3 qua lớp kính bẩn
τ4 :Tỷ lệ ánh sáng còn lại qua kết cấu chịu lực nên phụ thuộc vào loại kết cấu
chịu lực
τ4 được tra theo bảng sau:
Bảng 15 : Tỷ lệ ánh sáng còn lại τ4 qua kết cấu chịu lực
r1: Hệ số tăng ánh sáng nhờ phản xạ bên trong phòng khi chiếu sáng bên
r1 phụ thuộc tỷ số giữa chiều rộng nhà với chiều cao từ mặt phẳng lao động đến mép trên cửa sổ (B/h1), tỷ số giữa chiều dài nhà với chiều rộng nhà (L1/B), nó phụ thuộc vào hệ số phản xạ của sàn nhà, tường, trần nhà, chiếu sáng 1 bên hay hai bên
r1 được tra theo bảng sau:
Loại kết cấu chịu lực τ4
Vì kèo dàn bằng thép = 0,9
Dàn và vòm bằng bêtông cốt thép, gỗ 0,8
Vì kèo đặc chiều cao ≥ 0,50 m 0,8
Vì kèo đặc chiều dưới ≥ 0,5 m 0,9
Mức độ bẩn τ3
Bẩn đặc (bụi, khói) kính đứng 0,65
Bẩn vừa (bụi, khói) kính đứng 0,7
Bảng 16 : Hệ số tăng ánh sáng nhờ phản xạ bên trong phòng khi chiếu sáng bên, r1
ηcs : Chỉ số ánh sáng của cửa sổ
ηcs phụ thuộc vào tỷ số chiều dài nhà với chiều rộng nhà ( L1/B ) và tỷ số giữa chiều rộng nhà với chiều cao từ mặt phẳng lao động đến mép trên cửa sổ ( B/h1)
ηcs được tra theo bảng sau:
Bảng 17 :Chỉ số ánh sáng cửa sổ ηcs B/ h1 Chiếu sáng ρtb = 0,5 ρtb = 0,3 L1/B=0, 5 L1/B=1 L1/B≥2 L1/B=0, 5 L1/B=1 L1/B≥2 Từ 1 đến 1,5 1 bên 2 bên 2,1 1,35 1,9 1,25 1,5 1,15 1,4 1,1 1,3 1,1 1,2 1,1 >1,5 đến 2,5 1 bên 2 bên 3,8 1,8 3,3 1,45 2,4 1,25 2,8 1,25 2,4 1,15 1,8 1,1 > 2,5 đến 4 1 bên 2 bên 7,2 1,5 5,4 1,4 4,3 1,25 2,6 1,2 2,2 1,1 1,7 1,1 L1/B B/h1 1 1,5 2 3 4 5 7,5 10 ≥ 4 6,5 7 7,5 8 9 10 11 12,5 3 7,5 8 8,5 9,6 10 11 12,5 14 2 8,5 9 9,5 10,5 11,5 13 15 17 1,5 9,5 10,5 13 15 17 19 21 23 1 11 13 16 18 21 25 26,5 29 0,5 18 23 31 37 45 54 66 __
Kfx : hệ số ảnh hưởng của kiến trúc đối diện
Kfx: phụ thuộc vào tỷ số giữa khoảng cách công trình cần xác định đến công trình bên cạnh với chiều cao của công trình cần xác định
Kfx được tra theo bảng:
Bảng 18 ; Hệ số ảnh hưởng của kiến trúc đối diện Kfx
Khi xác định được hệ số độ rọi thực tế, ta đem so sánh với tiêu chuẩn và từ đó đánh giá thực trạng
2 2 1 2 Tính toán cụ thể cho phân xưởng bóng đèn
áp dụng công thức tính độ rọi tự nhiên cho phân xưởng ta có:
ett = Scs τo r1 100 (%)
Ss ηcs K fx
Để xác định được hệ số độ rọi tự nhiên, ta cần xác định được các thông số sau: Diện tích sàn Ss:
Ss = 55 35 = 1925 (m2)
Tổng diện tích cửa sổ: Scs = 16 2 4 = 128 (m2)
Hệ số tăng phản xạ trong phân xưởng khi chiếu sáng bên là: r1
Biết hệ số phản xạ của tường trần là: ρ t =0,5, ρ tr = 0,7, ρ s = 0,3 nên
ρ tb = 0,5
Chiều rộng nhà là B=35m, chiều dài nhà là L1= 55m, chiều cao từ mặ phẳng lao động đến mép trên của cửa sổ : h1 =2,4m ta có:
L1/B = 1,57 , B/h1 = 14,6
Xí nghiệp chiếu sáng bên 2 phía Tra bảng ta được r1 = 1,4
L/H 0,5 1 1,5 2 ≥ 3
Hệ số của cửa sổ tính cho vật liệu:
τo = τ1 τ2 τ3 τ4
Cửa sổ của phân xưởng làm bằng kính thường 1 lớp Tra bảng được:
τ1 = 0,9
Kết cấu khung cửa sổ bằng khung gỗ nên ta tra bảng được:
τ2 = 0,75
Kính bẩn vừa nên ta tra bảng được :
τ3 = 0,7
Kết cấu chịu lực của phân xưởng bằng bêtông cốt thép nên tra bảng ta được:
τ4 = 0,8
⇒ τo = 0,9 0,75 0,7 0,8 = 0,378 Chỉ số ánh sáng cửa sổ :η cs
Biết L1/B = 1,57 ; B/h1 = 14,6 nên tra bảng ta được η cs = 23 Hệ số ảnh hưởng của kiến trúc nhà đối diện : Kfx = 1
Vậy hệ số độ rọi tính toán : ett = 100 128 0,378 1, 4
23 1925 = 0,153 (%)
2 2 1 3 So sánh với tiêu chuẩn
Công việc trong phân xưởng là loại công việc đòi hỏi tính chính xác vừa Theo tiêu chuẩn TCXD 29- 69 : hệ số độ rọi tự nhiên tiêu chuẩn cho mức độ chính xác của công việc và hình thức chiếu sáng bên tại phân xưởng là etc ≥ 1,0% Theo kết quả tính toán, hệ số độ rọi tự nhiên thực tế tại phân xưởng là 0,153 % so với tiêu chuẩn thì nhỏ hơn rất nhiều Vậy hệ thống chiếu sáng tự nhiên của phân xưởng không đảm bảo hệ số độ rọi tự nhiên theo tiêu chuẩn nên hoạt động thị giác của người lao động bị ảnh hưởng
2 2 2 Tính toán kiểm tra hệ thống chiếu sáng nhân tạo 2 2 2 1 Phương pháp tính toán chung 2 2 2 1 Phương pháp tính toán chung
Hiện nay, người ta dùng 2 phương pháp tính toán chủ yếu: +Hệ số hiệu dụng quang thông
Trong đồ án này, ta sử dụng hệ số hiệu dụng quang thông Nguyên lý của
phương pháp này là đảm bảo trên mặt phẳng làm việc có giá trị độ rọi đúng theo tiêu chuẩn Etc tương ứng với hệ số dự trữ K
Để kiểm tra hệ thống chiếu sáng nhân tạo của phân xưởng ta cần xác định được giá trị độ rọi trong phân xưởng
Độ rọi thực tế trong phân xưởng được xác định dựa vào công thức
Φt = S Ett K (Lm)
U Z η
Trong đó: - S: Diện tích cần chiếu sáng (m2)
-Φt: Quang thông tổng của các bóng đèn - η : hiệu suất của 1bóng đèn
- U: Hệ số hiệu dụng quang thông U phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố : Cấu tạo đèn
Đặc tính phản xạ của trần, tuờng và sàn Độ cao treo đèn
Kích thước phòng
i : Chỉ số phòng i được xác định theo công thức:
i= a b
(a + b) h
Trong đó:
a,b là chiều rộng, chiều dài phòng cần chiếu sáng h : độ cao treo đèn so với bề mặt làm việc
Z : hệ số chiếu sáng đồng đều khi sử dụng chiếu sáng nhân tạo K : hệ số dự trữ của đèn
Bảng 19 : Hệ số hiệu dụng quang thông( đèn huỳnh quang) được xác định theo bảng sau:
2 2 2 2 Tính toán cụ thể tại phân xưởng Bóng đèn
áp dụng công thức tính độ rọi thực tế cho phân xưởng ta có:
Ett = Φt η U Z ( Lux) S K ρ trần % ρ tường % ρ sàn % 70 50 30 70 50 10 50 50 10 50 30 10 0 0 0 I Hệ số U % 0,5 23 22 16 14 10 0,6 29 28 21 18 12 0,7 33 32 24 21 14 0,8 37 35 27 24 16 0,9 40 38 30 27 18 1,0 43 41 32 29 19 1,1 46 43 34 31 20 1,25 49 46 37 34 22 1,5 54 50 40 37 24 1,75 57 53 43 40 25 2,0 60 55 45 42 27 2,25 63 57 47 44 28 2,5 65 59 48 45 29 3,0 68 61 50 48 30 3,5 71 63 52 50 31 4,0 73 65 54 52 32 5,0 76 67 56 53 34
Để tính độ rọi thực tế ta cần xác định các thông số sau: Quang thông của mỗi bóng đèn
Phân xưởng dùng bóng đèn huỳnh quang 36 W nên ta có Φ = 3200 Lm
Tổng số bóng đèn trong phân xưởng: n = 36 2 = 72
⇒ Φt = n Φ = 72 3200 = 230400 (Lm) Hiệu suất đèn là 100% nên η = 1
Hệ số dự trữ : K = 1,3
Độ chiếu sáng đồng đều là : Z = 0,77 Diện tích chiếu sáng : 1925 m2
Hệ số hiệu dụng quang thông được xác định với chỉ số phòng
i= 35 55 = 6,7 (35 + 55) 3,2 và ρtr = 70%, ρt = 50%, ρs = 30% Tra bảng ta được U = 76% Ett = 230400 0,76 0,77 = 54 ( Lux) 1925 1,3
2 2 2 3 So sánh với tiêu chuẩn
Căn cứ theo tiêu chuẩn TCVN 3743-83 độ rọi tiêu chuẩn là 200 Lux khi dùng đèn huỳnh quang chiếu sáng chung
Theo kết quả tính toán, độ rọi chiếu sáng nhân tạo tại phân xưởng là Ett=54 Lux , nhỏ hơn nhiều so với tiêu chuẩn
2 3 Kết luận chung
Qua tính toán kiểm tra trên, hệ số độ rọi tự nhiên và độ rọi chiếu sáng nhân tạo tại phân xưởng Bóng đèn không đạt tiêu chuẩn quy định Hệ thống chiếu sáng tự nhiên và hệ thống chiếu sáng nhân tạo của phân xưởng chưa cung cấp đủ ánh sáng cần thiết cho quá trình làm việc của người lao động
Chương III: Thiết kế hệ thống chiếu sáng tự nhiên và hệ thống chiếu sáng nhân tạo cho phân xưởng Bóng đèn nung sáng Công ty Bóng đèn - phích
nước Rạng Đông
3 1 Thiết kế hệ thống chiếu sáng
3 1 1 Thiết kế hệ thống chiếu sáng tự nhiên 3 1 1 1 Phương pháp tính toán chung 3 1 1 1 Phương pháp tính toán chung
Hệ thống chiếu sáng tự nhiên của phân xưởng sử dụng các cửa sổ bên hai phía để lấy ánh sáng Vì vậy, để thiết kế hệ thống chiếu sáng tự nhiên cho phân xưởng, ta cần tính toán tổng diện tích cửa sổ đảm bảo hệ số độ rọi tự nhiên ≥
1,0% (TCXD 29 68)
Tổng diện tích cửa sổ được tính theo công thức:
etc ηcs Kfx Ss
Scs = 100 τo r1 (m2)
Trong đó:
Ss: Diện tích sàn cần chiếu sáng(m2) etc: Hệ số độ rọi tự nhiên tiêu chuẩn (%) Kfx: Hệ số ảnh hưởng bởi kiến trúc đối diện r1 : Hệ số phản xạ ánh sáng trong phòng
ηcs: Chỉ số ánh sáng của cửa sổ
τo: Hệ số của cửa sổ tính cho vật liệu
Khi tính được tổng diện tích cửa sổ, ta sẽ xác định số lượng cửa sổ và diện tích cho mỗi cửa sổ để đảm bảo độ rọi tự nhiên theo đúng tiêu chuẩn
3 1 1 2 Tính toán thiết kế cho phân xưởng Bóng đèn
áp dụng phương pháp tính toán thiết kế hệ thống chiếu sáng tự nhiên cho phân xưởng ta có:
Scs = etc ηcs Kfx Ss (m2) 100 τo r1
Trong đó:
Diện tích sàn cần chiếu sáng của phân xưởng: Ss= 1925 (m2) Hệ số độ rọi tự nhiên tiêu chuẩn của phân xưởng: etc = 0,7% Chỉ số lấy ánh sáng của cửa sổ : ηcs = 23
Hệ số phản xạ ánh sáng trong phòng : r1 = 1,4 Hệ số của cửa sổ tính cho vật liệu : τo = 0,378 Hệ số ảnh hưởng của kiến trúc nhà đối diện : K fx = 1
Vậy tổng diện tích cửa sổ cần thiết để đảm bảo hệ số độ rọi tự nhiên tiêu chuẩn trong phân xưởng là:
Scs = 0,7 23 1925 = 585 (m2)
100 0,378 1,4
Ta sẽ bố trí các cửa sổ đảm bảo hệ số độ rọi tự nhiên theo tiêu chuẩn cho các dãy máy dọc theo phân xưởng ở gần cửa sổ
Chọn cửa sổ có kích thước 4 x 3,5m Khi đó, diện tích một cửa sổ sẽ là : 4 3,5 = 14 (m2)
Số lượng cửa sổ là 20 cửa Vậy tổng diện tích cửa sổ là : Scs = 20 14 = 280 (m2)
3 1 2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng nhân tạo
Như đã phân tích ở trên,việc sử dụng phương thức chiếu sáng chung đều bằng đèn huỳnh quang ở phân xưởng là hợp lý
Trên cơ sở đó, ta thiết kế lại hệ thống chiếu sáng nhân tạo cho phân xưởng cũng sử dụng hệ thống đèn huỳnh quang Loại đèn huỳnh quang được sử dụng là đèn huỳnnh quang 36W 100% 3 phổ dưới dạng bộ máy đôi do chính Công ty sản xuất
3 1 2 1 Phương pháp tính toán thiết kế chung
Để đảm bảo độ rọi chiếu sáng nhân tạo trong phân xưởng = 200 Lux, ta phải tính toán được số lượng đèn cần thiết
Số lượng đèn cần sử dụng trong phân xưởng được tính dựa vào công thức