Примеры решения задач
Задача 10.1. Рассчитать площадь световых проемов в механическом цехе локомотивного депо, расположенного в г. Свердловске, имеющего ширину В = 8 м, длину L = 16 м и высоту Н = 4 м. Высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна h1 = 2,8 м. По условиям зрительной работы цех относится к IV разряду. Коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка r 1 = 0,6; стен r 2 = 0,4; пола r 3=0,1.
Расстояние между механическим цехом депо и противостоящим зданием Р = 20 м, а высота расположения карниза противостоящего здания над подоконником механического цеха Нзд = 10 м. В цехе запроектировано боковое освещение из листового двойного стекла, переплеты для окон – деревянные одинарные.
Решение. Расчет площади световых проемов при боковом освещении производится по формуле
(10.1)
где So – площадь световых проемов при боковом освещении; EN – нормированное значение коэффициента естественного освещения (КЕО); Sп – площадь пола помещения; Кз – коэффициент запаса; h о – световая характеристика окон; Кзд – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями; t о – общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле (10.2); r1 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию.
Общий коэффициент светопропускания определяется по формуле
(10.2)
где t 1 – коэффициент светопропускания материала; t 2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема; t 3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении t 3 = 1); t 4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах.
По условиям задачи определяем:
· нормированное значение КЕО
,
где N – номер группы района по обеспеченности естественным светом; l H – нормированное значение КЕО; mN – коэффициент, учитывающий особенности светового климата района.
N = 1 [2, прил. Д]; l H = 1,5 [2, табл. 1 или 2]; mN = 1 [2, табл. 4].
Тогда
;
· площадь пола
,
м2;
- коэффициент запаса Кз = 1,6 [2, табл. 3];
- световая характеристика h 0 = 10,5 [3, табл. 26].
;
- коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями Кзд = 1,1 [3, табл. 27],
- коэффициенты t 1 = 0,8; t 2 = 0,75; t 3 = 1; t 4 = 1 (солнцезащитные средства отсутствуют [3, табл. 28]),
;
- коэффициент r1 по [3, табл. 30]. Для рассматриваемого случая он составляет 1,3,
м2;
м2;
;
м2.
Общая площадь световых проемов цеха должна быть не менее 31 м2.
Задача 10.2. Сборочный цех машиноремонтного завода, находящийся в Читинской области, имеет ширину В = 36 м (В1 – два пролета по 18 м), длину Lп = 48 м и высоту Н = 6м. Плиты покрытия опираются на железобетонные фермы высотой 2,7 м. В цехе запроектировано верхнее естественное освещение через световые проемы в плоскости покрытия; световые проемы закрыты колпаками из прозрачного органического стекла.
Световые проемы в разрезе имеют форму усеченного конуса, высота которого h = 0,6 м, радиус верхнего основания r = 0,6 м, нижнего основания R = 0,95 м; стенки светового проема имеют коэффициент отражения r ф = 0,7. Коэффициент отражения поверхностей помещения: покрытия r п = 0,55; стен r с = 0,3; пола r пол = 0,1.
По условиям зрительной работы цех относится к V разряду. Требуется определить необходимую площадь зенитных фонарей.
Решение.По условиям задачи определяем:
- нормированное значение КЕО; N – номер группы района для Читинской области – 2; l н = 3% по [2, табл. 1];
- коэффициент, учитывающий особенности светового климата mN = 0,9 [2, табл. 4].
По этим данным определяем:
- нормированное значение КЕО
;
- отношение L/В1 = 48/18 = 2,67 и Н/В1 = 6/18 = 0,33, а также площадь боковой поверхности Sб, входного Sвх и выходного Sвых отверстий светового проема в плоскости покрытия
;
м2;
;
м2;
;
м2;
;
- значение световой характеристики h ф световых проемов в плоскости покрытия при верхнем освещении по [3, табл. 32], h о = 1,45,
(10.3)
;
;
· значения следующих коэффициентов:
o светопропускания прозрачного органического стекла t 1 = 0,9 [3, табл. 28];
o учитывающего потери света в переплетах светопроема, t 2 = 1 (переплеты отсутствуют [3, табл. 28]);
o учитывающего потери света вследствие затенения строительными конструкциями t 3 = 0,8 (железобетонные фермы высотой 2,7 м [3, табл. 28]);
o коэффициента, учитывающего потери света в солнцезащитных устройствах t 4 = 1 (солнцезащитные средства отсутствуют);
o коэффициента, учитывающего потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, t 5 = 0,9;
o коэффициента, учитывающего тип светового проема верхнего света, Кф = 1,1 [3, табл. 34];
· общий коэффициент светопропускания по формуле
(10.4)
- площади по заданным размерам помещения:
а) пола S1 = 36ґ 48 = 1730 м2;
б) стен S2 = (36 + 36 + 48 + 48) 6 = 1010 м2;
в) потолка S3 = 36ґ 48 = 1730 м2;
- средневзвешенный коэффициент отражения внутренних поверхностей помещения
(10.5)
;
- значение коэффициента r2, учитывающего повышение КЕО при верхнем освещении за счет света, отраженного от поверхностей помещения, r2=1,1 [3, табл. 33].
Вычисляем исходную площадь зенитных фонарей в процентах от площади пола
%.
Задача 10.3. Рассчитать общее электрическое освещение производственного помещения методом коэффициента использования светового потока и подобрать лампу.
Общее освещение производственного помещения площадью S = 18ґ 26 м2 и высотой подвеса hо = 3 м запроектировано двухламповыми люминесцентными светильниками типа ОДР. Светильники размещены в виде трех сплошных светящихся линий, расположенных на расстоянии 6 м одна от другой по 21 шт. в каждой линии. Коэффициенты отражения потолка r п = 0,7; стен r с = 0,5 и расчетной поверхности r р = 0,1. Нормированная Ен = 300 лк, а коэффициент запаса Кз = 1,5. Затенение рабочих мест отсутствует.
Решение.Расчет общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности выполняется методом коэффициента использования светового потока по формуле
(10.6)
где Ф – световой поток лампы, лм; Ен – нормированная освещенность, лк, Ен=300 лк; S – площадь помещения, м2; Кз – коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источника света в процессе эксплуатации; Z – поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность освещения, Z = 1,1…1,2; N – количество светильников;
nЛ – количество ламп в светильнике; g – коэффициент затенения рабочего места работающим, g = 0,8…0,9; h и – коэффициент использования светового потока.
Коэффициент использования светового потока определяется в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения стен и потолка помещения и индекса помещения, определяемого по формуле
(10.7)
где А и В – длина и ширина помещения, м; hр – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м,
.
Пользуясь [4, табл. 13], определяем коэффициент использования светового потока. Для осветительной установки со светильниками ОДР при рассчитанном индексе помещения и заданных коэффициентах отражения h и = 0,62, тогда
лм.
Ближайшая по световому потоку [4, табл. 12] люминесцентная лампа типа ЛБ-40 имеет номинальный световой поток 3000 лм, что несколько больше потребного.
Определим фактическую среднюю освещенность при использовании выбранного источника света:
лк.
Следовательно, с учетом допустимых отклонений выбранный тип лампы обеспечивает требуемую освещенность. 
Задача 10.4. Определить необходимое количество N ламп накаливания типа Г для светильников типа ШМ (мощность Р=200 Вт) для создания общего искусственного освещения в помещении площадью S = 500 м2, отвечающего нормативным требованиям Ен = 250 лк. Коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности при эксплуатации Кз = 1,3; световой поток для ламп накаливания типа Г мощностью Р = 200 Вт Ф = 3200 лм; коэффициент использования светового потока h и = 0,5; коэффициент неравномерности освещения Z = 0,8.
Решение. Необходимое количество ламп определяем из выражения:
(10.8)
где Ен – нормированная освещенность, лк; Кз – коэффициент запаса; S – площадь помещения, м2; Z – поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность освещения; Ф – световой поток лампы, лм; h и – коэффициент использования светового потока,
шт.
Задача 10.5.Определить необходимое количество N люминесцентных ламп дневного света марки ЛДЦ мощностью Р = 60 Вт для создания общего искусственного освещения в помещении площадью S=100 м2, отвечающего нормативным требованиям, Ен = 250 лк. Коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности при эксплуатации, Кз = 1,5; световой поток для ламп ЛДЦ мощностью Р = 65 Вт, Ф = 3050 лм; коэффициент использования светового потока h и = 0,5, коэффициент неравномерности освещения Z = 1,2.
Решение. Необходимое количество ламп определяем из выражения (10.8)
шт.
30 ламп ЛДЦ мощностью 60 Вт обеспечат в рассматриваемом случае нормируемую освещенность.
Задача 10.6. В рабочем помещении площадью 60ґ 24 = 1440 м2 установлено 120 светильников типа ОДО с двумя лампами ЛБ-80 в каждом. Коэффициенты отражения стен и потолка рассматриваемого помещения соответственно равны 50 % и 30 %. Нормируемая освещенность в помещении – 200 лк; высота подвеса светильников над рабочей поверхностью hр = 5,5 м; коэффициент запаса Кз = 1,5.
Проверить, достаточна ли фактическая освещенность для проведения работ в данном помещении.
Решение. По формуле (10.7) определим индекс помещения:
Коэффициент использования светового потока для светильников ОДО [4, табл. 13] при индексе помещения i = 3 составляет 56 %.
Учитывая световой поток лампы ЛБ-80, равный 5220 лм, по формуле (10.9) определяем освещенность в помещении
(10.9)
где Ф – расчетный световой поток лампы, лм; Nс – количество светильников; nЛ=количество ламп в светильнике; h и – коэффициент использования светового потока; Кз – коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источника света в процессе эксплуатации; S – площадь помещения, м2; Z – поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность освещения, Z = 1,1ј 1,2,
лк.
Так как расчетная освещенность превышает нормируемую, т.е. 271 > 200, то созданная освещенность достаточна для выполнения работ.
Задача 10.7. Помещение с размерами А = 54 м; В = 12 м освещается светильниками типа ОДО с двумя лампами типа ЛБ-80. Коэффициент запаса Кз = 1,5; коэффициенты отражения потолка, стен и расчетной плоскости соответственно равны r п = 50 %; r с = 30 %; r р = 10 %. Высота подвеса светильников над расчетной поверхностью hр = 4 м. Определить методом коэффициента использования светового потока необходимое число светильников, если нормируемая освещенность Ен = 200 лк.
Решение. По формуле (10.7) определим индекс помещения:
.
По [4, табл. 13] находим, что коэффициент использования светового потока h и = 55%. Учитывая, что световой поток люминесцентной лампы типа ЛБ-80 [4, табл. 12] равен 5220 лк, определяем необходимое число светильников
(10.10)
шт.
Следовательно, для освещения помещения необходимо установить 41 светильник.
Задача 10.8. Помещение освещено светильниками АСТРА-1 и имеет размеры А = 12 м; В = 12 м; Н = 3,5 м. Высота расчетной плоскости hп = 0,8 м, свес светильников hс = 0,7 м. Запыленность воздуха 8 мг/м3; пыль темная. Помещение имеет побеленный потолок, бетонные стены, темную рабочую поверхность. Определить мощность источников света, общую установленную мощность осветительной установки, необходимые для обеспечения нормируемой освещенности Ен = 100 лк.
Решение. Высоту подвеса светильников над рабочей поверхностью hр определяем по формуле
(10.11)
где Н – высота помещения, м; hn – высота расчетной поверхности, м;
hс – свес светильника, м.
м.
По формуле (10.7) определяем индекс помещения
Для заданных условий коэффициенты отражения потолка, стен и рабочей поверхности составляют: r п = 0,7; r с = 0,5; r р = 0,1. По [4, табл. 13] находим коэффициент использования светового потока hи = 0,73.
Наивыгоднейшее значение отношения l = L/hр = 1,6 расстояния между светильниками a к расчетной высоте их подвеса hр для заданного светильника находим по табл. 10.1. Высота подвеса светильников hр = 2 м, расстояние между светильниками L = 1,6Ч 2 = 3,2 м. Для расчетов принимаем L = 3 м.
Таблица 10.1
Рекомендуемые значения l для светильников
с типовыми кривыми силы света в нижней полусфере
| Типовая кривая и силовая обозначения в шифре светильника | l |
| Концентрированная К | 0,6 |
| Глубокая Г | 0,9 |
| Косинусная Д | 1,4 |
| Полушаровая Л | 1,6 |
| Равномерная М | 2,0 |
Приняв расстояние от светильников до стен L/2 = 1,5 м, можно по углам квадрата со стороной L = 3 м разместить в помещении Nс=16 светильников. Схема размещения светильников представлена на рис. 10.1.
Рис. 10.1. Схема размещения светильников
Принимаем величину поправочного коэффициента Z = 1,15. По [4, табл. 5] находим, что величина коэффициента запаса для заданной запыленности воздуха темной пылью при использовании ламп накаливания должна быть принята Кз = 1,7.
По формуле (10.6) определяем световой поток одной лампы, необходимый для создания нормированной освещенности Ен = 100 лк
лм.
Необходимую мощность лампы для заданного напряжения сети установим по [4, табл. 11]. Наиболее близка к расчетной величине светового потока лампа накаливания типа Г мощностью 200 Вт, Фл = 3200 лм. Выбранная лампа создает фактическую освещенность, лк,
лк.
Мощность осветительной установки Роу, Вт, составит
,
Вт.
Задача 10.9. В помещении ремонтного участка площадью 45 м2 светильники типа ЛДОР с лампами ЛД 2ґ 80 Вт подвешены на высоте 3,8 м над рабочей поверхностью. Коэффициент запаса Кз = 1,8.
Определить по удельной мощности число светильников, необходимое для создания освещенности Ен=200 лк.
Решение. При расчете осветительных установок по расчетной мощности Рл, Вт, пользуемся следующей формулой
(10.12)
где W – значение удельной мощности, необходимое для обеспечения нормируемой освещенности, Вт/м2; S – освещаемая площадь, м2; Nc –количество светильников; nЛ – количество ламп в светильнике; Роу –мощность осветительной установки, Вт.
Лампу выбирают исходя из расчетной мощности Рл. Допускается отклонение фактического светового потока лампы от расчетного на 10ј 20%. При больших отклонениях необходимо изменять число ламп или их мощность.
В табл. 10.2 в качестве примера даны величины удельной мощности W для некоторых светильников в зависимости от высоты их подвеса, размеров помещения и нормированной освещенности.
В тех случаях, когда тип светильника задан, определяют необходимое число светильников
(10.13)
Таблица 10.2 Удельная мощность общего равномерного освещения при освещенности 100 лк (учтены значения r п = 50%; r с = 30%; r р = 10%; Кз = 1,5; Z = 1,1)
| Параметры помещения | Типы светильников | ||||||||
| ПВЛМ-Д, ЛСПО, ЛСПО2 | ПВЛМ-ДОР, ЛДОР, ЛСПО6 | ||||||||
| hр, м | S, м2 | ЛБ-40 ЛБ-65 | ЛХБ-40, ЛХБ-65, ЛБ-30, ЛТБ-40, ЛТБ-65, ЛД-40 | ЛХБ-80, ЛДВ-40, ЛТБ-80, ЛД-65 | ЛД-80, ЛДЦ-65, ЛДЦ-80 | ЛБ-40, ЛБ-65 | ЛХБ-40, ЛХБ-65, ЛТБ-40, ЛТБ-65, ЛД-40, ЛБ-80 | ЛХБ-80, ЛТБ-80, ЛД-65, ЛДЦ-40 | ЛД-80, ЛДЦ-65, ЛДЦ-80 |
| 3–4 | 10–15 | 13,0 | 15,2 | 17,6 | 20,0 | 14,2 | 18,4 | 21,0 | 24,0 |
| 15–20 | 11,6 | 13,6 | 15,5 | 18,0 | 11,2 | 14,5 | 16,0 | 18,6 | |
| 20–30 | 9,9 | 11,2 | 13,0 | 15,6 | 9,5 | 10,8 | 12,5 | 14,5 | |
| 30–50 | 7,7 | 8,6 | 10,0 | 12,1 | 7,6 | 8,9 | 10,0 | 11,4 | |
| 50–120 | 5,5 | 6,4 | 7,4 | 8,4 | 5,9 | 7,0 | 7,8 | 9,1 | |
| 120–300 | 4,4 | 5,2 | 5,9 | 6,7 | 4,8 | 5,7 | 6,5 | 7,5 | |
| 3,6 | 4,1 | 4,7 | 5,4 | 3,9 | 4,5 | 5,0 | 5,9 |
По табл. 10.2 находим значение удельной мощности Wт = 11,4 Вт/м2.
Так как в таблице приведены значения удельной мощности для коэффициента запаса Кз = 1,5 и освещенности Е = 100 лк, то введем соответствующую поправку.
Тогда расчетная величина удельной мощности, Вт/м2, составит:
Вт/м2.
Определяем число светильников
,
Задача 10.10. В помещении размерами А = 12 м; В = 5 м необходимо создать освещенность на расчетной плоскости Ен = 300 лк. Светильники ЛСПО с лампами ЛБ2ґ 40 Вт подвешены на высоте hр = 3,5 м над расчетной плоскостью. Коэффициент запаса КЗ = 1,8.
Определить мощность осветительной установки и необходимое число светильников.
Решение. Пользуясь табл. 10.2, определяем значение удельной мощности для КЗ = 1,5; hр = 3,5 и S = 60 м2; Wт = 5,5 Вт/м2.
С учетом поправки на заданные освещенности и коэффициент запаса получим величину удельной мощности, Вт/м2
Вт/м2.
Мощность осветительной установки, Вт,
Вт.
Определяем необходимое число светильников:
шт.
Таким образом, для обеспечения освещенности 300 лк необходимо установить 15 светильников.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тесленко, И.М. Освещение производственных помещений: Учебное пособие / И.М. Тесленко. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001.
2. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. – М.: Стройиздат, 1995.
3. СНиП II-4-79. Естественное и искусственное освещение. – М.: Стройиздат, 1980.
4. Тесленко, И.М. Освещение: Методические указания для студентов, изучающих курс “Безопасность жизнедеятельности” / И.М. Тесленко, Б.А. Мамот. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000.