Проектирование осветительных установок

Министерство сельского хозяйства  и продовольствия РФ

 

Департамент кадровой политики и образования

 

Волгоградская государственная сельскохозяйственная   академия

 

 

 

Кафедра:   ЭТСХ

Дисциплина: Светотехника

 

 

 

 

 

Курсовой проект

Тема: Проектирование осветительных установок

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент

                    группы Эл – 41

                    Пестрецов А.П.

Проверил:  Баев В.И. 

 

 

 

 

Волгоград 2005 г

Введение 

 

При научной организации  труда в сельском хозяйстве, как и в промышленности, качество освещения занимает одно из важных мест. Исследованиями установлено, что при современном интенсивном производстве правильно спроектированное освещение позволяет повысить производительность труда на 10...12 %. Оно включает в себя не только соблюдение норм освещенности, но и соблюдение качественных характеристик освещения с учетом технологического процесса. Поэтому до начала проектирования следует тщательно разобраться с технологическим процессом, схемой размещения оборудования, механизмов и животных.  Нужно  ясно представлять,  где находятся  работающие люди и характер зрительных работ. Это даст возможность правильно выбрать норму освещенности и расположение светильников.

Одна из особенностей освещения в сельскохозяйственном производстве заключается в том, что рабочее освещение в помещениях для содержания животных одновременно и технологическое, т. е. обеспечивающее световой климат для животных: последнее является решающим при расчетах освещения в таких помещениях.

При проектировании электрического освещения должны быть обеспечены: нормы освещенности и показатели качества освещения; бесперебойность действия освещения; удобство обслуживания осветительной установки и управления ею; а в необходимых случаях — соответствие освещения требованиям технической эстетики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Светотехническая  часть 

 

Выбор источника  света. Из всего многообразия выпускаемых промышленностью источников света для освещения помещений наиболее приемлемы лампы накаливания и люминесцентные. Высокая световая отдача, значительный срок службы, более благоприятный спектральный состав излучения люминесцентных ламп позволяют проектировщикам уверенно отдавать им предпочтение.

В спектре люминесцентных ламп преобладают сине-фиолетовые и  желтые излучения. Красные излучения  очень искажают цветопередачу. С этим же связан еще один большой недостаток люминесцентных ламп (а также и ламп типа ДРЛ), заключающийся в существенном повышении нижней границы зоны зрительного комфорта (когда освещение воспринимается как вполне достаточное). Так, если для установки с лампами накаливания эта граница находится на уровне освещенности 30...50 лк, то для установки с люминесцентными лампами белого света 150...200 лк, а с лампами дневного света 300...500 лк. Это явление, получившее название "сумеречного эффекта".

Наружное освещение  следует выполнять при помощи ламп накаливания или типа ДРЛ.

Разумный выбор типа источника света и светильника  для каждого конкретного случая в значительной мере предопределяет техническую и экономическую эффективность проектируемой осветительной установки, ее долговечность и надежность работы. Делая выбор между лампами накаливания и люминесцентными лампами, нужно иметь в виду следующие соображения:

1. Осветительная установка,  выполненная на базе люминесцентных  ламп, обеспечивает более высокий уровень освещенности, чем установка с лампами накаливания при равной мощности. Однако комфортное состояние органов зрения зависит не только от уровня освещенности, но и от цветовой температуры излучения. Чем выше цветовая температура источника, тем большей должна быть - создаваемая им освещенность для получения равного эффекта.

2.  Капитальные   затраты   на   осуществление   осветительных установок с люминесцентными лампами могут более чем в 3 раза превосходить соответствующие затраты при использовании ламп накаливания.

3.   Надежная  работа   люминесцентных  ламп  и   стабильность   их   светотехнических  характеристик,   как   об этом говорилось выше, обеспечиваются лишь при определенных параметрах внешней среды.

Принимаем использование люминесцентных источников света в зрительном зале, во всех же остальных используем лампы накаливания.

Выбор нормированной освещенности. Нормированная освещенность — это наименьшая допустимая освещенность в "наихудших" точках рабочей поверхности перед очередной чисткой светильников. Значение этой освещенности устанавливают в зависимости от характера зрительной работы, размеров объекта различия, фона и контраста объекта с ним, вида и системы освещения, типа источника света. Все нормы освещенности приведены в отраслевых нормативах, справочной литературе, СНиП  и инструктивных материалах. Нормы освещенности сельскохозяйственных объектов также даны в специальной литературе.

После выбора нормированной освещенности из таблиц сводим ее в светотехническую ведомость.

Выбор коэффициента запаса и добавочной освещенности. Снижение светового потока осветительной установки из-за загрязнения светильников и источников света (даже при регулярной чистке) и их старения при расчетах учитывают коэффициентом запаса, представляющим собой отношение светового потока нового светильника с новой лампой к световому потоку того же светильника в конце срока службы лампы. Коэффициент запаса κ выбирают в зависимости от характеристики помещения и типа источника света по отраслевым нормам освещения (для люминесцентных источников света κ=1,5; для ламп накаливания κ=1,3), специальной справочной литературе [3, стр. 148]. При расчете освещенности в любой точке учитывают световые потоки только ближайших светильников. Для учета действия удаленных светильников и отраженных потоков в расчетной формуле используют коэффициент добавочной освещенности  μ. Его значение зависит от коэффициентов отражения стен и потолка помещения и от светораспределения светильников, т. е. от их типа. Значения коэффициента добавочной освещенности даны в справочной литературе [3, стр. 147].

Расчет и  выбор мощности источников света. Задача светотехнического расчета - определить потребную мощность источников света для обеспечения нормированной освещенности. В результате расчета находят световой поток источника света, устанавливаемого в светильнике. По этому потоку выбирают стандартную лампу. Отклонение светового потока выбранной лампы от расчетного значения допускается в пределах — 10 ... +20 %. Если расхождение больше, то необходимо изменить число светильников, их размещение, тип и выполнить перерасчет, чтобы это расхождение укладывалось в указанные допустимые пределы. Так проводят прямой расчет осветительной установки. При проектировании делают поверочный расчет, цель которого — определить фактическую освещенность в расчетных точках рабочих поверхностей по светильникам известных типов и световым потокам установленных в них ламп. Расчеты обоих видов выполняют на основе одних и тех же методов.

В практике светотехнических расчетов наиболее широко применяют точечный метод, метод коэффициента использования светового потока и метод удельной мощности.

 

 

 

Рассчитаем одно из помещений точечным методом:

 

Помещение – артистическая ( площадь 7,4 м²)

1. выбор источника света – лампы накаливания.
2. выбор нормированной освещенности – 100 лк [1, Приложение 30]
3. выбор коэффициента запаса κ=1,3 расчетная частота чистки светильников 2 раза в месяц [3, стр.148]; коэффициента добавочной освещенности μ=1,1 [3,стр. 147].
4. выбор светильников – выбираем светильники НСО02 ( Д – 2).
5. находим расчетную высоту светильников:

                                h_p=h-h_c-h_p.п.

            h – высота помещения ( 3 метра)

            h_c – расстояние от потолка до светильника (“свес” 0,3 метра)

            h_p.п. – высота расчетной поверхности (0 метров)

           

            

                                 h_p= 3-0,3-0=2,7 метров

 

схема помещения:

 

                                               Находим суммарную условную освещенность

          1             1                            для этого используем кривые изолюкс свети-        

                                                        льников [2, стр. 163]

                      d_A1                             высота  2,7 м.

        d_B1      . А                  3,5         Проекции светильников: d_A1=d_A2=0,75 м.

                d_C1d_A2                                                                          d_B1=1,6м; d_B2=0,5м

        В    d_B2                                                                                                                                                  d_C1=2,1м; d_C2=0,7м

         0,5  .d_C2     2                              

               С                                       Значит суммарная условная освещенность в

                                                         точках равна: 

                   2,0                                  т. А     Σе = е₁+е₂=2е₁=2*35=70лк.

                                                          т. В      Σе = е₁+е₂= 25+40 = 65 лк.

                                                          т. С      Σе = е₁+е₂= 16+32=48 лк.

Выбираем из контрольных  точек точку с наименьшей суммарной  условной освещенностью  (т. С – расчетная)

Вычисляем величину требующегося светового  потока лампы:

 

               F=1000 E_min κ / μ Σe N = 1000*100*1.3/(1.1*52*2)=1231,5 лм.

               

            E_min – нормированная освещенность

            κ – коэффициент запаса (1,3)

            μ – коэффициент добавочной освещенности (1,1)

            N – число светильников.

 

Принимаем стандартную  лампу, взяв её из таблиц [ 1, приложение 5]     Б-235-245-100 со световым потоком 1330 лм (входит в предел +20..-10%).

 

Проведем поверочный расчет методом удельной мощности:

Находим мощность осветительной  установки с выбранными ранее источниками света:

     Р_уст. = Р_л.р.* N=100*2=200 Вт

Находим удельную мощность равномерного освещения для h_р=2,7 м и площади помещения 7м²:

    Р_уд.= Р_уст./А=200/7=28,5 Вт/м²

С помощью таблицы  минимальной освещенности [2 стр.145] находим значении освещенности нашего помещения:

   E_min=108 лк

Выбранная нами лампа  подходит для данного помещения, т.к отклонения находятся в допустимых приделах.

 

Рассчитаем следующее  помещение методом коэффициента использования светового потока:

 

Помещение – зрительный зал (162 м²)

1. выбор источника света – люминесцентные лампы.
2. выбор нормированной освещенности – 200 лк [1, Приложение 30]
3. выбор коэффициента запаса κ=1,5 расчетная частота чистки светильников 2 раза в месяц [3, стр.148]; коэффициента добавочной освещенности μ=1,1 [3,стр. 147].
4. выбор светильников – выбираем светильники ЛСО02 (  Г – 2).
5. находим расчетную высоту светильников:

                                 h_p=h-h_c-h_p.п.

            h – высота помещения (4,5метра)

            h_c – расстояние от потолка до светильника (“свес” 0,5 метра)

            h_p.п. – высота расчетной поверхности (0 метров)

           

             

                                 h_p= 4,5-0,5-0=4 метра

 

Найдем оптимальное относительное расстояние между светильниками λ=0,9 [3, стр.143. таб.12,1]

 

Следовательно, расстояние между рядами люминесцентных светильников L  равно, м:

                                     L=λ * h_p= 0,9*4=3,6 метра

 

 

 

 

Размешаем светильники в помещении в два ряда  по четыре светильника в каждом.

 

 

Схема помещения:

                                                            Находим индекс помещения:

      1                           2                                                                  

                                                                          i=a*b/h(a+b),          где:

                                                             h – расчетная высота, м     

           3                         4                            a,b – размеры помещения в плане, м

                                                                  

                                                                    принимаем стандартное значение 1,75

                                                          18      Принимаем значения коэффициентов

           5                       6                               отражения поверхностей помещения:

                                                                             потолка: ρ_П = 70%

                                                                              стен:     ρ_СТ = 50 %

                                                                              пола:     ρ_ПЛ= 10 %

           7                       8                             Находим коэффициент использования

                                                                 светового потока, выбирая его из

                                                                  таблицы [2, стр 143 таб. 6.5.]

                                                                                 η = 0,88%

                          9

Определяем требующийся  световой поток источника света  по формуле:

                                         

                                          F_л.р. = E_min A Z K / N η

 

где:        А – площадь помещения, м²

               Z – коэффициент неравномерности освещенности (1,1) [3 стр. 151]

               К – коэффициент запаса (1,5)

               N – число ламп

                          

                F_л.р.= 200*162 *1,1*1,5/(32*0,88) = 1898,44 лм.

 

       Принимаем лампу ЛБ – 30 – 1 со световым потоком 2180                          [2 стр. 77 таб.4.8]

ΔF% = 13.81 – световой поток выбранной лампы отличается от расчетного в пределах допустимого значения (+20…-10 %)

 

Проведем поверочный расчет точечным методом:

Выбираем на плане помещения  несколько контрольных точек 

По кривеем изолюкс светильников [2 стр. 163 рис. 7.11] по расстояниям от проекций до точек при расчетной высоте 4м находим условную освещенность:

 

 

т. А:     Σе_А = (е₅+е₆+е₃+е₄) = 4*е₃ = 32 лк

             d_{А 3} = 3,182 м.

              е_А3 = 8 лк                   Σе = 32 лк

 

т. В:      Σе_В = (е₁+е₂+е₃+е₄+е₅+е₆)= 4*е₁+2*е₃=39,2 лк

              d_B1= 5 м                      d_B3= 2,25 м

              е_В1= 2,8 лк                   е_В3 = 14 лк

               Σе = 39,2 лк

 

т. С       Σе_С =   (е₁+е₂+е₃+е₄) =  2*е₁+2*е₃ = 31,2 лк

             d_С1= 2,6 м                  d_С3= 6,2 м

              е_С1= 14 лк                   е_С3 = 1,6 лк

                Σе = 31,2 лк   

 

т.D         Σе_D =   (е₁+е₂+е₃+е₄) =   30,2 лк

              d_D1= 5,75 м                  d_D3= 8,1 м

              d_D2= 1,6 м                  d_D4= 5,75 м

              е_D1= 2,3 лк                   е_D3 = 0,6 лк

              е_D2= 25 лк                   е_D4 = 2,3 лк

 

               Σе = 30,2 лк   

                                      

За расчетную принимаем  точку с наименьшей условной суммарной  освещенностью.

По формуле точечного  метода определяем фактическую освещенность в т.D при установленных в светильниках лампах ЛБ – 30 – 1 со световым потоком 2180 лм.

 

       Е_D= Σе_D* ( 4*F_л/1000)*(μ/κ) = 30,2*4*2180/1000*1,1/1,5= 193,119 лк

ΔЕ= -3,6% - значение освещенности в точке    D находится в допустимых пределах. Отсюда следует , что расчет проведен верно.

 

Произведем расчет следующего помещения       методом удельной мощности:

 

  Помещение – гардероб (11,6 м²)

1. выбор источника света – лампы накаливания.
2. выбор нормированной освещенности – 100 лк [1, Приложение 30]
3. выбор коэффициента запаса κ=1,3 расчетная частота чистки светильников 2 раза в месяц [3, стр.148]; коэффициента добавочной освещенности μ=1,1 [3,стр. 147].
4. выбор светильников – выбираем светильники НСО02 (  Д – 2).
5. находим расчетную высоту светильников:

                                 h_p=h-h_c-h_p.п.

            h – высота помещения (3 метра)

            h_c – расстояние от потолка до светильника (“свес” 0,3 метра)

            h_p.п. – высота расчетной поверхности (0 метров)

           

             

                                 h_p= 3,0-0,3-0=2,7 метра

 

схема помещения:

 

               ^{1,5              0,6}

                       ₃             6,1

 

                      _1,55

 

             2,7

 

Находим удельную мощность равномерного освещения для h_р=2,7м и площади помещения 11,6 м²:

Р_уд=25,4 Вт/м² [ 2 стр. 145], пересчитаем на 75 Вт Р_уд=19,05 Вт/м²

Находим  требуемую мощность осветительной  установки для данного помещения:

Р_уст=Р_уд*А=19,05*11,6=220,98 Вт

А – площадь помещения, м²

Находим мощность требуемой лампы:

Р_л.р.= Р_уст/N=220,098/3=73,66 Вт

Принимаем лампу  Б  – 230 – 240 – 75

Производим поверочный расчет методом коэффициента использования светового потока.

 

Найдем оптимальное  относительное расстояние между  светильниками λ=1,6 [3, стр.143. таб.12,1]

 

Следовательно, расстояние между  светильниками L  равно, м:

                                     L=λ * h_p= 1,6*2,7=4,32 метра

 

Находим индекс помещения:

                           i=a*b/h(a+b),          где:

  h – расчетная высота, м     

           a,b – размеры помещения в плане, м

                                                                  

     принимаем  стандартное значение 0,6

Принимаем значения коэффициентов  отражения поверхностей помещения:

                                      потолка: ρ_П = 70%

                                      стен:     ρ_СТ = 50 %

                                      пола:     ρ_ПЛ= 10 %

Находим коэффициент  использования светового потока, выбирая его из                                                           таблицы [2, стр 143 таб. 6.5.]

                                            η = 0,42%

 

Находим освещенность помещения с использованием принятой ранее лампы:

 

                                  E_min= F_л.р. N η/АZ κ

 

                F_л.р.= 935*3*0,42/11,6*1,3*1,1 = 74,9 лк.

Световой поток выбранной нами лампы отличается от расчетного на -0,133%, что находится в допустимых пределах.

 

Рассчитываем остальные  помещения любым из трёх методов  и результаты расчетов сводим в светотехническую ведомость (таблица 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                        _{СВЕТОТЕХНИЧЕСКАЯ ВЕДОМОСТЬ (ТАБ. 1)}

Характеристика помещения								Вид осве- щения	сис-ма осве-ще-ния	класс под-класс раз-ряд  работ	норма осве-щен-ности Лк	Коэф. запаса	светильник		лампа		Штепсельные розетки		Устано-вленная мощн. приборов    Вт	Удел. мощн. освет. на- груз- ки Вт/м2
номер по плану	наименова-ние	пло-щадь	вы-сота	класс по среде	коэф. отражения %								тип	число	Тип	мощ-ность
					стен	по-толка	пола										число	мо-щность Вт
1	Зрительный зал	162	4,5	С   У   Х   О   Е	50	70	10	Р   А   Б   О   Ч   Е   Е	О   Б   Щ   Е   Е		200	1,5	ЛСО02	8	ЛБ-30	30	2	500	1960	12,1
2	Кино проекционная	25,1	3								75	1,3	ПСО02	4	НБ   220-100	100	1	500	900	35,9
3	Склад инвентаря и мебели	9,1	3								75	1,3	ПСО02	2	Б       215-225	100			200	22
4	Перемоточная	5,4	3								75	1,3	ПСО02	1	НБ   220-150	150	1	500	650	120
5	Склад бутафории	10,5	3								75	1,3	ПСО02	2	Б 235..245	100			200	19,1
6	Щитовая	6,9	3								50	1,3	ПСО02	1	БК   235-245	100			100	14,5
7	Тепловой пункт	7,1	3								75	1,3	ПСО02	2	БК   215-225	75			150	21,1
8	Артистическая	7,5	3								100	1,3	ПСО02	2	Б      235-245	100	1	500	700	93,3
9	Артистическая	7,5	3								100	1,3	ПСО02	2	Б      235-245	100	1	500	700	93,3
10	Душевая и санузел	7,1	3								75	1,3	НПО16	3	Б      215-225	75			225	31,7
11	Библиотека	30,1	3								150	1,3	СВП	4	Г      230-240	200	2	500	1800	59,8
12	Кружковая	39,3	3								100	1,3	ПСО02	6	БК   215-225	100			600	15,3
13	Санузел	6,5	3								75	1,3	НПО16	2	БК   215-225	75			150	23,1
14	Санузел	6,5	3								75	1,3	ПСО02	2	БК   215-225	75			150	23,1
15	Вестибюль фойе	65,0	3								75	1,3	ПСО02	8	БК   215-225	100			800	12,3
16	Гардероб	11,6	3								75	1,3	ПСО02	3	Б      230-240	75			225	19,4
17	Касса и комната админ.	7,0	3								150	1,3	ПСО02	4	Б      235-245	100	1	500	900	129

 

                                        Электрическая часть проекта

Источниками питания  осветительных установок сельскохозяйственных объектов чаще всего служат трансформаторные подстанции, питающиеся от энергосистем, а в отдельных случаях местные электрические станции. Причем они общие для осветительных и силовых нагрузок.

Напряжения, применяемые  в сельскохозяйственных установках, как правило, 380/220 В при заземленных нейтралях сетей. Такие напряжения возможны в любых помещениях для установок общего освещения при высоте подвеса светильников более 2,5 м, при меньшей высоте — только в помещениях без повышенной опасности поражения электрическим током.

Так как в нашем  объекте предусмотрена щитовая, то целесообразно все щитки расположить в ней.

Разобьем нагрузку на три части (по числу фаз) и получим распределение  нагрузки по фазам в таком виде:    

                                       А – 3630 Вт

                                        В – 3615 Вт

                                        С – 3680 Вт

Затем разбиваем    каждую фазу на две группы и в итоге получаем шесть групповых   линий:

                                                                                                      1

                                                                                                      2

                     8 м    В                                                                     3

       А                          В                                                                                                          

                                                                                                      4

                                                                                                        

                                                                                                      5

                                                                                                      6

 

Определяем моменты  на всех участках: