11.1 .Lý thuyết cơ sở
11.1.1 .Yêu cầu chung đối với hệ thống chiếu sáng
Trong thiết kế chiếu sáng điều quan trọng nhất chúng ta cần phải quan tâm đến là độ rọi (E) và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác của con người. Ngồi ra cịn cĩ các đại lượng như quang thơng, màu sắc ánh sáng do các bĩng đèn phát ra, sự bố trí các bộ đèn, vị trí treo đèn trên trần.để làm sao cho căn phịng hây phân xưởng được chiếu sáng điều ở mọi vị trí, đảm bảo tính kinh tế, vẽ mỹ quan của căn phịng ma khơng làm cho những người làm việc trong đĩ khơng bị chĩi, tính kinh tế cũng được xem xét trong thiết kế chiếu sáng. Vì vậy cơng việc thiết kế chiếu sáng cần các yêu cầu sau:
• Khơng làm lĩa mắt, vì cường độ ánh sáng cao chiếu vào mắt sẽ làm cho thần kinh bị căn thẳng, thi giác bị lệch lạc.
• Khơng bị lĩa khi ánh sáng bị phản xạ,ở một số thiết bị cĩ bề mặt sáng bĩng làm cho ánh sáng phản xạ lại cũng khá lớn. Do đĩ cần phải quan tâm đến vị trí lắp đặt đèn.
• Phải cĩ độ rọi đồng đều, để khi quan sát từ nơi nầy sang nơi khác mắt người khơng phải điều tiết nhiều gây nên hiện tượng mỏi mắt.
• Phải tạo được ánh sáng giống như ánh sáng ban ngày, điều nầy giúp mắt nhận xét, đánh giá mọi việc được chính xác.
• Đảm bảo độ rọi ổn định trong quá trình chiếu sáng bằng cách hạn chế sự dao động điện áp của lưới điện, treo đèn cố định,với bĩng đèn huỳnh quang cần hạn chế quang thơng bù.
11.1.2.LỰA CHỌN CÁC HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG.
Để thiết kế chiếu sáng trong nhà, thường sử dụng các phương pháp sau:
Hệ chiếu sáng chung : Khơng những bề mặt được chiếu sáng mà tất cả các
phịng nĩi chung điều được chiếu sáng. Trong trường hợp này đèn được đặt dưới trần cĩ bề cao cách sàn tương đối lớn. Trong phương thức này cĩ hai phương thức đặt đèn : Chung đều và khu vực .
Trong hệ chiếu sáng chung đều : Khoảng cách giữa các đèn trong một dãy và giữa các dãy được đặt đều nhau. Sự phân bố đều được sử dụng trong các trường hợp khi cần cĩ các điều kiện chiếu sáng giống nhau trên diện tích phịng.
Hệ chiếu sáng chung khu vực : Các đèn được chọn đặt theo sự lựa chọn hướng phân bố cĩ lợi của quang thơng và khắc phục các bĩng tối trên bề mặt được chiếu sáng do các dụng cụ, máy mĩc đặt sát gần nhau tức là cĩ những độ cao khác nhau làm che khuất các ánh sáng tới các bề mặt làm việc thấp hơn.Nhược điểm của sự phân bố này là huy độ phân bố khơng điều trong tầm mắt và hệ thống mạch điện phức tạp .
Hệ chiếu sáng hỗn hợp: Là sự kết hợp giữa chiếu sáng chung điều và chiếu
sáng địa phương.Gồm cĩ các đèn được đặt trực tiếp tại các chỗ làm việc dùng để chiếu sáng chỗ làm việc và các đèn dùng để chiếu sáng chung để khắc phục sự phân bố khơng đều của huy độ trong tầm nhìn và thiết bị, tạo 1 độ rọi cần thiết tại các lối đi trong phịng.
Lựa chọn giữa hệ chiếu sáng chung và chiếu sáng hỗn hợp là 1 bài tốn tương đối phức tạp. Kết quả của nĩ phải dựa vào hàng loạt yếu tố : tâm lý, sinh lý, kinh tế, cấu trúc và ngành nghề .
Chi phí vận hành chiếu sáng đối với hệ thống chiếu sáng hỗn hợp thường thấp hơn các hệ thơng chiếu sáng chung .
Hệ chiếu sáng hỗn hợp cĩ ưu điểm hơn trong việc thuận tiện sử dụng , vì các đèn được làm việc tại chỗ nên dễ dàng thay đổi , lau chùi và cĩ thể bật tắt chúng khi cần thiết.
11.1.3.CÁC KHÁI NIỆM VỀ CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN TRONG CHIẾUSÁNG. SÁNG.
a) Quang thơng : Φ Đơn vị : lumen (lm)
Quang thơng là thơng lượng hữu ích trong hệ ánh sáng hay lượng ánh sáng phát ra trong một đơn vị thời gian của các nguồn sáng.
Quang thơng của một hay nhiều bức xạ phức tạp là:
Φ =
∫
ϕe(λ)V(λ)d λΦ = Σ 683VλiΦeλi
b) Quang hiệu của nguồn sáng: H (lm/W)
Được xác định bằng tỷ số quang thơng phát ra trên cơng suất của nguồn sáng : H =
P
Φ
c) Cường độ ánh sáng: I (cd).
Nguồn sáng điểm là nguồn sáng mà khoảng cách từ điểm cho trước đến nguồn đĩ (l) so với kích thước lớn nhất của nguồn sáng ( a ) bằng l/a ≥5.
Cường độ ánh sáng theo hướng α bằng tỷ số quang thơng phát ra trong một đơn vị gĩc khối theo hướng α.
ω
α d
d
I = Φ
; Đơn vị candela (cd). Gĩc khối: Đĩ là gĩc khối tạo bởi bề mặt nĩn, cĩ giá trị: dw = ds/r2. ds : Diện tích bề mặt cầu mà gĩc khối tạo nên.
r : Bán kính hình cầu.
Đơn vị : Steradian (st), gĩc khối lớn nhất = 4π.
Theo các đặc tính phân bố cường độ ánh sáng của nguồn sáng điểm, người ta phân chia làm hai nhĩm :
Nguồn đối xứng : Cường độ ánh sáng phân bố đối xứng qua một trục nào đĩ.
Nguồn khơng đối xưng : Cường độ ánh sáng phân bố khơng đối xứng qua bất kỳ một trục nào.
d) Độ rọi: E (lux).
Là một đại lượng rất quang trọng và khơng thể thiếu trong thiết kế chiếu sáng, nĩ chính là mật độ quang thơng rớt lên bề mặt được chiếu sáng.
ds d E = φ
; Đơn vị : lux (lx).
Mỗi một đối tượng chiếu sáng được đặc trưng bởi một giá trị độ rọi khác nhau, giá trị này là một tiêu chuẩn để đánh giá về thiết kế chiếu sáng cĩ yêu cầu hay khơng.
Là huy độ bức xạ trong ánh sáng. L = α α dA dI
Trong đĩ : dAαlà diện tích biểu kiến (diện tích hình chiếu của mguồn sáng lân mặt phẳng vuơng goc với hướng α).
Huy độ la một đại lượng quan vì nĩ tách dụng trực tiếp lên mắt người. 1. Đèn quỳnh quang: L = 7x103 (cd/m2) 2. Đèn thủy ngân : L ≤ 1.8x109 (cd/m2) 3. Tim đèn nung sáng 100W,220V: L = 5.5x106 (cd/m2) f) Độ trưng: M (lm/ m 2 ) M = dA dΦ g) Nhiệt độ màu: Tm ( o K).
Nhiệt độ màu là nhiệt độ của vật đèn cĩ màu sắc bức xạ giống như màu sắc của vật bức xạ khảo sát với nhiệt độ thực của nĩ. Các nguồn sáng cĩ nhiệt độ màu thấp chấp nhận ở mức độ rọi thấp, cịn các mức độ cao địi hỏi nguồn sáng cĩ nhiệt độ màu cao.
h) Chỉ số màu: Ra.
Chỉ số màu nĩi lên sự phản ánh trung thực về màu sắc của một nguồn sáng nào đĩ khi chiếu sáng một vật nào đĩ.
Ra < 60 : Khơng địi hỏi về màu sắc.
60 < Ra < 70 : Sự phản ánh màu sắc bình thường. Ra >70 : Sự phản ánh màu sắc trung bình. Ra > 80 : Địi hỏi về chất lượng màu sắc. Ra > 90 : Địi hỏi cao về chất lượng màu sắc. i) Hệ số bù : d.
Trong thiết kế chiếu sáng phải chú ý trong quá trình vận hành của hệ thống chiếu sáng, giá trị độ rọi trên bề mặt làm việc suy giảm, nguyên nhân chính là do sự giảm quang thơng của nguồn sáng trong quá trình sáng, sự giảm hiệu suất của đèn, tường và trần bị bẩn. Do đĩ khi tính tốn phải kể đến hệ số bù d.
2 1. 1 ∂ ∂ = d 1
∂
: Hệ số suy giảm quang thơng.2
∂
: Hệ số suy giảm do các bề mặt phản xạ bị bẩn.11.1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN.
a) Phương pháp hệ số sử dụng.
Quang thơng tổng của bộ đèn được xác định :
i i d d tc tơng
u
u
Sd
E
η
η +
=
Φ
Etc : Độ rọi tiêu chuẩn trên bề mặt làm việc (lx). ηd, ηi : Hiệu suất trực tiếp và gián tiếp của bộ đèn. ud, ui : Hệ số cĩ ích của bộ đèn.
S : Diện tích bề mặt làm việc. d : Hệ số bù. Sd U bơ cácbĩng bđ / tb E Ν Φ = ; Với :
{
bơ cácbĩng tơng bđ i i d dN
u
u
U
/.
.
φ
φ
η
η
=
+
=
b) Phương pháp cơng suất riêng.
Khi các bộ đèn phân bố chiếu xuống mặt phẳng nằm ngang thì người ta sử dụng rộng rải phương pháp cơng suất riêng. Phương pháp nầy dung để tính tốn cho các đối tượng khơng quan trọng.
Cơng suất riêng: Là cơng suất của hệ thống chiếu sáng trên mặt phẳng chiếu sáng. S đ bđ ng e ri Ρ Ν = Ρ . ; Pđ : Cơng suất đèn (W) Khi đĩ cơng suất đèn sẽ là :
Ptổng = priêng. S Số bộ đèn là : bđ tơng bđ p p = Ν c)Phương pháp điểm.
Người ta sử dụng phương pháp này khi đối tượng chiếu sáng khơng cĩ hình hợp chữ nhật và cĩ ít nhất hai nguồn sáng trở lên.
+ Nguồn sáng điểm đối xứng trịn xoay.
+ Nguồn sáng khơng điểm đối xứng trịn xoay. + Nguồn sáng dài.
Khi so sánh các phương pháp trên thì ta thấy.
+ Phương pháp hệ sử dụng cĩ kết quả chính xác nhất, cách tính tốn tương đối đơn giản.
+ Phương pháp cơng suất riêng sai số lớn nhưng tính tốn củng đơn giản.
11.1.5. CÁC LOẠI NGUỒN SÁNG.
a. Lọai đèn nung sáng ( Incandescend filment lamps).
Đèn nung sáng phát sáng là do cĩ dịng điện chạy qua dây tĩc, được nung nĩng đến phát sáng. Dây tĩc thường làm bằng volfram ( do nhiệt độ nĩng chảy cao khoảng 3650oK ),sự bĩc hơi chậm và độ bền khí cao.
+ Cĩ nhiều loại cơng suất và chịu được nhiều điện áp khác nhau. + khơng địi hỏi thiết bị phụ tải ( ballast ).
+ Bật sáng tức thời. + Giá thành rẻ.
Nhược điểm :
+ Tuổi thọ khơng cao ( < 200 giờ). + Tiêu thụ điện nhiều.
Các chuẩn loại cũng thuộc đèn nung sáng : đèn cĩ tráng gương, đèn màu, đèn hồng ngoại, đèn halogen ...
b.Các lọai đèn phĩng điện.
b1.Đèn huỳnh quang (Flourescent lamps).
Là đèn phĩng điện trong hơi thủy ngân áp suất thấp,nhờ lớp bột huỳnh quang ở bên trong thành bĩng đèn mà biến đổi những tia cực tím thành những tia ánh sáng nhìn thấy được.
Ưu điểm :
+ Kinh tế ( >7000 giờ ).
+ Chiếu sáng những nơi cần độ sáng cao. + Độ chĩi nhỏ.
Nhược điểm :
+ Khơng cĩ các loại cơng suất khác nhau, kích thước lớn. + Cần thiết bị phụ ( ballast, tụ điện ).
+ Khơng làm việc ở những nơi cĩ dao động điện áp.
Gồm các loại: stander, trắng cơng nghiệp và trắng chĩi,deluxe.
b2. Đèn thủy ngân cao áp (Mercury lamps).
Trong đèn ngồi khí trơ, cịn cĩ hơi thủy ngân. Khi đèn làm việc áp suất hơi thủy ngân đạt 2-5 atm. Ưu, nhược điểm cũng tương tự như đèn huỳnh quang. Ngồi ra, đèn chỉ bật sáng trở lại khi đã nguội và thời gian bật sáng lâu từ 5-7 phút.
Sự phĩng điện xảy ra hổn hợp hơi thủy ngân và halogen áp suất cao, sự xung động quang thơng nhỏ hơn và thời gian mồi sáng nhanh hơn so với đèn thủy ngân cao áp.
Phạm vi sử dụng: Tượng đài, khu thể thao.
b4. Đèn natri áp suất thấp (Low-Pressure Sodium lamps)
Sự phĩng điện xảy ra trong khí trơ Ne khi đến 250o, sự phĩng điện sẻ qua hơi natri, thời gian mồi sáng từ 5-10 phút.
Ưu điểm: Ánh sáng màu vàng cam rất gần với độ nhạy cảm cực đại của mắt (555 mm ), nĩ cĩ ưu điểm nhìn thấy rõ những nơi cĩ nhiều sương mù. Do đĩ hiện nay nĩ được dùng nhiều cho chiếu sáng xa lộ, đơ thị.
b5. Đèn natri áp suất cao (High-pressure Sodium lamps).
Ở nhiệt độ trên 1000oC, Na phát ra các vạch quang phổ nhìn thấy được, do đĩ cho ánh sáng trắng hơn, nhiệt độ màu 2000-2500oK.
Ưu điểm : Nhiệt độ màu thấp, do đĩ dễ chịu ở mức độ rọi thấp, dùng để chiếu sáng ở trung tâm thành phố và sân bãi.
11.2.TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG.
Tính chiếu sáng cho khu vực xưởng may:
1.Kích thước :
Chiều rộng a = 18m ; Chiều dài b = 6m ; Chiều cao H = 4,2m Diện tích S = a.b = 108m2
2.Màu sơn : Trần : trắng, hệ số phản xạ ρtr = 0,75
Tường : vàng nhạt, hệ số phản xạ ρtg = 0,5 Sàn : xám, hệ số phản xạ ρs = 0,3
3.Độ rọi yêu cầu : Chọn Etc = 300lux
4.Chọn hệ chiếu sáng : Chung đều
5.Chọn nhiệt độ màu : Tm = 35000K
6.Chọn bĩng đèn : Loại : Huỳnh quang trắng nĩng
7.Chọn bộ đèn : Loại Profil paralume aluminium, Cấp bộ đèn : 0,62E, Số đèn/1bộ : 2 ; Ldọcmax = 1,55Htt ; Lngangmax = 2Htt ;
Quang thơng các bĩng/1bộ : φ = 2.3000 = 6000 (lm)
8.Phân bố các bộ đèn : Cách trần h/ = 0 (m) ; Bề mặt làm việc hlv = 0,8 (m) Chiều cao treo đèn so với bề mặt làm việc :
Htt= H – ( h/ + hlv ) = 4,2 – 0,8 = 3,4 (m) 9.Chỉ số địa điểm : = = = + + a.b 18.6 K 1,324 H .(a b) 3,4.(18 6)tt
10.Hệ số bù : d = 1,25 (đèn huỳnh quang, mức độ ít bụi )
11.Tỷ số treo : = = = + + / h 0 j / 0 0 3,4 h Htt 12.Hệ số sử dụng : U = η.Ud = 0,62.0,75 = 0,465 13.Quang thơng tổng : φ =∑ E .S.d 300.108.1,25tc = =87096,77lm U 0,465 14.Số bộ đèn: = φ∑ = = φ 87096,77 NBĐ 14,52 6000 cácbóng/1bộ Chọn NBĐ = 15 bộ
15.Kiểm tra sai số quang thơng
φ − φ∑ − ∆φ = = = ∈ − ÷ φ∑ NBĐ. 15.6000 87096 3,33% ( 10% 20%)thoãmãn 87096
16.Kiểm tra độ rọi trên bề mặt làm việc
φ
= NBĐ. .U 15.6000.0,465= ;
ETB 310lux thoã mãn
S.d 108.1,25
17.Phân bố các bộ đèn: NBĐ = 15 bộ, chia 3 dãy, mỗi dãy 5 bộ Sao cho Lngang = 3,75 (m) < Lngangmax = 2Htt = 2.4,8= 9,6(m)
Ldọc = 2 (m) < Ldọcmax = 1,55Htt = 1,55.4,8 = 7,44 (m) Lngang = 3,75 (m) > Ldọc = 2(m)
11.3 T
ính tốn bằng phần mềm LUXICON11.3.1. Giới thiệu phần mềm LUXICON 11.3.1. Giới thiệu phần mềm LUXICONLuxicon là phần mềm tính tốn chiếu sáng của hãng Cooper Lighting (Mỹ), cho phép thiết kế chiếu sáng trong nhà và ngồi trời. Luxicon tính tốn trong những khơng gian đặc biệt (trần nghiêng, tường nghiêng, cĩ đồ vật, vật dụng trong phịng) trong điều kiện cĩ và khơng cĩ ánh sáng tự nhiên. Luxicon được cài từ 1 đĩa CD và chạy tốt trên hệ điều hành Windows 95 trở lên.
11.3.2.Tính tốn chiếu sáng VĂN PHỊNG MAY bằng phần mềm Luxicon.
Các phịng khác tương tự
1.Kích thước : Chiều rộng a = 18m ; Chiều dài b = 6 m; Chiều cao H = 4,2 m Trần : trắng, hệ số phản xạ ρtr = 0,75
Tường : vàng nhạt, hệ số phản xạ ρtg = 0,5 Sàn : xám, hệ số phản xạ ρs = 0,3
Độ rọi yêu cầu :Chọn Etc = 300lx Bề mặt làm việc hlv = 0,8 [m]
2.Bố trí cửa
Bố trí cửa sổ, Nhập kích thước
Bề rộng a = 2m ; bề dọc b = 1,2m ; hệ số phản xạ 0,1 ; hệ số truyền nhiệt 0,9 và lắp đặt 4 cửa sổ cho hướng Bắc
Bố trí 2 cửa chính theo kiến trúc xây dựng của khu văn phịng may Nhập kích thước
3.Bố trí thêm bàn ghế
Chọn các thơng số chiều cao, bề rộng, bề dọc, hệ số phản xạ…của bàn ghế như sau Bố trí 10 bàn làm việc trong khu văn phịng may, bố trí đều quanh phịng.
4.Lựa chọn bộ đèn : Tại Luminaire Type : chọn interior (thiết kế trong nhà)
Chọn <all> : Industrial, Class Room
Chọn Fluorescent (đèn huỳnh quang), nhập số bĩng trong 1 bộ là 2, cơng suất lớn hơn 30W, hiệu suất lớn hơn 80%. Sau đĩ chọn Search. Ta thấy cĩ 18 bộ đèn đã tìm thỗ mãn yêu cầu.
Chọn Search Results để xem kết quả cụ thể của bộ đèn.
Ta chọn loại đèn : 2-32W T- 8 Rapid Start 4” Desingner Nhấp OK > hộp thoạ > Nhập Type : A
Chọn OK
Chọn Quantily để xem số bộ đèn dùng cho cả phịng (13 bộ)
Chọn nút để thay đổi các yếu tố tác động lên hệ số suy giảm.
Ta chọn hệ số suy giảm do bụi bẩn (LDD) : 0,9
Hệ số tính đến sự già hố của bộ đèn (LSD) : 0,95 Các hệ số suy giảm khác : 1
Chọn hệ số suy giảm thực tế : 0,85
=> Ta thấy hệ số suy giảm tổng cộng là : 0,72
Chọn Add to Plan
Kết quả bộ đèn được chọn là : Mã hiệu đèn : Metalux Loại đèn theo Catalog : P410-323, hệu suất 83,35%
2bĩng/1bộ, cơng suất đèn Pđ = 32W, Quang thơng đèn Φđ = 2925lm Chọn chỉ số màu CRI = 85, nhiệt độ màu Tm = 35000K
Chọn điện áp U = 220V, số ballast là 2
