CHƢƠNG 2 : THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG
2.4 Thiết kế chiếu sáng
2.4.1 Nội dung thiết kế bao gồm
Nghiên cứu về đối tƣợng chiếu sáng.. Chọn hệ chiếu sáng.
Lựa chọn độ rọi yêu cầu Chọn nguồn sáng. Chọn bộ đèn.
Lựa chọn chiều cao treo đèn.
Xác định các thơng số kỹ thuật ánh sáng. Xác định quang thơng tổng của các bộ đèn. Xác định số bộ đèn.
Phân bố các bộ đèn.
Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc.
Nghiên cứu về đối tƣợng chiếu sáng:
+ Đối tƣợng chiếu sáng đƣợc nghiên cứu theo các gĩc độ:
- Hình dạng, kích thƣớc, các bề mặt, các hệ số phản xạ các bề mặt, màu sơn, đặc điểm và sự phân bố các đồ đạc, thiết bị...
- Mức độ bụi, ẩm, rung, ảnh hƣởng của mơi trƣờng. - Các đều kiện về khả năng phân bố và giới hạn. - Đặc tính cung cấp điện (nguồn ba pha, một pha )
25 - Loại cơng việc tiến hành.
- Độ căng thẳng cơng việc. - Lứa tuổi ngƣời sử dụng.
- Các khả năng và điều kiện bảo trì...
Chọn hệ chiếu sáng:
+ Các yếu tố sau sẽ ảnh hƣởng tới chọn hệ chiếu sáng: - Yêu cầu của đối tƣợng chiếu sáng.
- Đặc điểm, cấu trúc căn nhà và sự phân bố của thiết bị. - Khả năng kinh tế và đều kiện bảo trì...
Lựa chọn độ rọi yêu cầu:
+ Việc chọn độ rọi yêu cầu phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Loại cơng việc, kích thƣớc các vật, sự sai biệt của vật vào hậu cảnh - Mức độ căng thẳng của cơng việc.
- Lứa tuổi ngƣời sử dụng.
Chọn nguồn sáng:
+ Chọn nguồn chiếu sáng phụ thuộc :
Nhiệt độ màu của nguồn sáng theo biểu đồ Kruithof:
- Đây chính là tiêu chuẩn chọn nguồn sáng đầu tiên để thực hiện độ rọi đã cho trong mơi trƣờng tiện nghi. Quan hệ này đƣợc cho theo biểu đồ Kruithof nĩ sẽ tạo nên một điều kiện tiên nghiệm trong tất cả chiếu sáng nhân tạo.
+ Các tính năng của nguồn sáng:
Hình1.2: Biểu đồ Kruithof
26
- Đặc tính điện (điện áp, cơng suất), kích thƣớc, hình dạng bĩng đèn, đặc tính ánh sáng, màu sắc, tuổi thọ đèn.
Mức độ sử dụng:
+ Chiếu sáng bình thƣờng (Chiếu sáng làm việc): - Là loại chiếu sáng thơng thƣờng hằng ngày . + Chiếu sáng sự cố:
- Phải bảo đảm cho việc di tản ngƣời ra khỏi vùng cĩ tai nạn trong trƣờng hợp hệ chiếu sáng bình thƣờng bị mất. Hơn nữa, chiếu sáng sự cố phải hỗ trợ đƣợc cho các hoạt động đảm bảo an tồn.
+ Chiếu sáng dự phịng:
- Để thay thế chiếu sáng bình thƣờng khi cĩ sự cố. Loại chiếu sáng này cho phép tiếp tục cơng việc hằng ngày bình thƣờng hoặc ít nhiều tuỳ theo đặc điểm thiết kế và thời gian mất hệ chiếu sáng bình thƣờng. Hệ thống chiếu sáng sự cố phải tự hoạt động ngay khi hệ chiếu sáng dự phịng khơng làm việc đƣợc nữa.
Chọn bộ đèn:
+ Việc chọn bộ đèn dựa trên:
- Tính chất mơi trƣờng xung quanh.
- Các yêu cầu về sự phân bố ánh sáng, sự giảm chĩi:
- Hạn chế sự lố mắt, giảm độ chĩi của nguồn bằng cách chọn gĩc bảo vệ, chọn chiều cao treo đèn sao cho phù hợp. Độ chĩi phân bố đồng đều trong phạm vi bề mặt làm việc phù thuộc vào các dạng chiếu sáng, sự phân bố ánh sáng và bố trí đèn.
- Các cấp bộ đèn đã đƣợc phân chia theo tiêu chuẩn IEC. - Chọn theo yêu cầu kinh tế
Lựa chọn chiều cao treo đèn: + Tuỳ theo:
- Đặc điểm của đối tƣợng. - Loại cơng việc.
- Loại bĩng đèn. - Sự giảm chĩi. - Bề mặt làm việc.
+ Độ tƣơng phản giữa vật và nền:
27
- Khi độ chĩi của nền và vật khác nhau ở mức độ trung bình, độ tƣơng phản trung bình: khoảng 0,2 đến 0,5
- Khi độ chĩi của nền và vật khác nhau rõ rệt, độ tƣơng phản lớn: khoảng 0,5 + Mức độ sáng của nền:
- Nền xem nhƣ tối: Khi hệ số phản xạ của nền 0,3 - Nền xem nhƣ sáng: Khi hệ số phản xạ của nền > 0,3
Xác định các thơng số kỹ thuật ánh sáng:
+ Tính chỉ số địa điểm:
Đặc trƣng cho kích thƣớc hình học của địa điểm:
(Trang 60 Kỹ thuật chiếu sáng của Dƣơng Lan Hƣơng) Với: a,b: Chiều dài và rộng của căn phịng. (m)
- htt: Chiều cao tính tốn : htt =h - (hlv + h’)
- hlv: Độ cao của bàn làm việc so với đất, thƣờng lấy bằng 0,8 - h’ : khoảng cách từ đèn đến trần (m)
+ Tính hệ số bù:
- Chọn hệ số suy giảm quang thơng 1: Tuỳ theo loại bĩng đèn.
- Chọn hệ số suy giảm quang thơng do bụi bẩn 2: Tuỳ thuộc theo mức độ bụi, bẩn, loại khí hậu, mức độ kín của các bộ đèn.
+ Hệ số bù:
(Trang 55 Kỹ thuật chiếu sáng của Dƣơng Lan Hƣơng) + Tính tỷ số treo:
Nếu htt là chiều cao của nguồn so với bề mặt hữu ích và h' là khoảng cách từ đèn đến trần, ta cĩ thể xác định tỷ số treo j theo:
(Trang 83 Kỹ thuật chiếu sáng của Dƣơng Lan Hƣơng)
+ Thơng thƣờng nên chọn h’ cực đại bởi vì:
) (a b h ab k tt 2 1 1 d tt h h h j ' '
28
- Các đèn cĩ cơng suất lớn hơn và do đĩ cĩ hiệu quả ánh sáng tốt hơn. - Các đèn cĩ thể cách xa nhau hơn, do đĩ làm giảm số đèn.
- Tuy nhiên đối với chiếu sáng bán trực tiếp hoặc chiếu sáng hỗn hợp hay ở các địa điểm cơng nghiệp rất cao, cần chấp nhận một chiều cao treo đèn h' cho phép hoặc phản chiếu lên trần, hoặc để giảm thể tích chiếu sáng của địa điểm đến phần thật sự cĩ ích.
+ Xác định hệ số sử dụng:
U = d ud + iui
Dựa trên các thơng số: Loại bộ đèn, tỷ số treo, chỉ số địa điểm, hệ số phản xạ trần, tƣờng, sàn, ta chọn đƣợc giá trị hệ số sử dụng trong các bảng do các nhà chế tạo cho sẵn.
Trong trƣờng hợp loại bộ đèn khơng cĩ tổng các giá trị hệ số sử dụng, thì ta xác định cấp của bộ đèn đĩ, rồi tra giá trị cĩ ích trong các bản trong các cataloge về chiếu sáng. Từ đĩ xác định hệ số sử dụng U:
Xác định quang thơng tổng yêu cầu:
+ Quang thơng (lumen, lm):
Đơn vị cƣờng độ sáng Candela do nguồn phát theo mọi hƣớng tƣơng ứng với đơn vị quang thơng tính bằng Lumen. Lumen là quang thơng do nguồn này phát ra trong một gĩc mở bằng một steradian. Do đĩ nếu ta biết sự phân bố cƣờng độ ánh sáng của một nguồn trong khơng gian, ta cĩ thể suy ra quang thơng của nĩ.
+ Độ rọi E (lux, lx):
Ngƣời ta định nghĩa mật độ quang thơng rơi trên một bề mặt là độ rọi, cĩ đơn vị là lux:
hoặc 1 lux = 1 lm/m2
Khi sự chiếu sáng trên bề mặt khơng đều, nên tính trung bình số học ở các điểm khác nhau để tính độ rọi trung bình. Sau đây là một số giá trị thơng thƣờng khi sử dụng chiếu sáng tự nhiên hoặc nhân tạo:
Ngồi trời buổi trƣa trời nắng: 100.000 lx Trời cĩ mây: 2000 10000 lx Trăng trịn : 0,25 lx ) ( ) ( ) ( 2 m S lm lx E
29 Phịng làm việc: 400 600 lx
Nhà ở: 150 300 lx
Phố đƣợc chiếu sáng: 20 50 lx
Ta cĩ biểu thức xác định quang thơng tổng yêu cầu:
Với:
Etc : Độ rọi lựa chọn theo tiêu chuẩn (lx) S : Diện tích bề mặt làm việc (m2) D : Hệ số bù
yc : Quang thơng tổng của các bộ đèn (lm)
Xác định bộ đèn :
Số bộ đèn đƣợc xác định bằng cách chia quang thơng tổng các bộ đèn cho số quang thơng một bộ đèn. Tuỳ thuộc vào số đèn tính đƣợc ta cĩ thể làm trịn lớn hơn hoặc nhỏ hơn để tiện việc phân chia thành các dãy. Tuy nhiên sự làm trịn ở đây khơng đƣợc vƣợt quá khoảng cho phép: (-10%20%), nếu khơng số bộ đèn lựa chọn sẽ khơng đảm bảo đủ độ rọi yêu cầu (hoặc quá cao hoặc quá thấp).
Với:
:Tổng quang thơng các bĩng trong 1 bộ đèn
Tuy nhiên, trong phần lựa chọn bộ đèn, nếu ta chọn trƣớc số bộ đèn (thay vì chọn quang thơng của bộ đèn) thì ở đây thơng số cần xác định sẽ là quang thơng của bộ đèn:
Kiểm tra sai số quang thơng khơng đƣợc vƣợt quá khoảng cho phép: (-10%
20%)
(Trang 192 - Sách hệ thống cung cấp điện của Nguyễn Cơng Hiền và Nguyễn Mạnh Hoạch nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2001)
Sai số quang thơng đƣợc tính :
U Sd Etc yc yc bộđèn N bộđèn yc bộđèn N N
30 x1 Y X Y1 X Y1 X1x1 Y Phân bố các bộ đèn:
+ Dựa trên các yếu tố:
Phân bố cho độ rọi đồng đều và tránh chĩi.
Đặc điểm kiến trúc của đối tƣợng, phân bố đồ đạc.
Thoả mãn các yêu cầu về khoảng cách tối đa giữa các dãy và giữa các đèn trong một dãy.
Dễ vận hành và bảo trì.
Cĩ thể phân bố đèn theo hình chữ nhật
- Đối với đèn huỳnh quang X là khoảng cách theo chiều ngang giữa hai bộ đèn kế nhau
Y là khoảng cách theo chiều dài giữa hai tâm đèn .
- Vì phân bố đƣờng phối quang của đèn huỳnh quang cĩ phân bố theo chiều ngang lớn hơn theo chiều dọc, để ánh sáng đƣợc phân bố đều nên bố trí X > Y
Đối với các loại nguồn sáng cĩ dạng hình cầu thì tỉ số giữa khoảng cách theo chiều ngang và theo chiều dọc của các đèn 1,5.
Ngồi ra cịn cĩ thể phân bố đèn theo hình bàn cờ
Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc :
Cần kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc ban đầu và sau một năm ứng với số bộ đèn ta lựa chọn:
(Trang 60 Kỹ thuật chiếu sáng)
=