Расчет осветительной сети

Введение

     Свет  является одним из важнейших параметров микроклимата. Оптические излучения, лежащие в основе работы осветительных и облучательных установок, применяют не только для создания необходимых условий видения человеку, животным и птице, но и для обеспечения здоровья, продуктивности животных, экономичного расхода кормов и повышения качества получаемой продукции. Это приобретает все большее значение в связи с развитием промышленного животноводства, птицеводства и теплично-парниковых хозяйств.

     Исследованиями  установлено, что при современном  интенсивном производстве правильно спроектированное освещение увеличивает производительность труда на 10…20%. Оно включает в себя не только соблюдение норм освещенности, но и соблюдение качественных характеристик освещения с учетом технологического процесса.

     Одна  из особенностей освещения в сельском хозяйстве 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.

     С внедрением новой технологии на крупных  специализированных фермах и комплексах существенно изменились условия  обитания животных, наблюдается все  большая изоляция их от естественной среды. В частности, беспастбищное, безвыгульное содержание животных и птицы лишает их организм благотворного влияния солнечного света. В этих условиях резко возрастает роль осветительных и облучательных установок.

     Рационально спроектированные и грамотно эксплуатируемые  осветительные установки позволяют компенсировать нехватку естественного света при минимальных затратах электроэнергии, электротехнического оборудования и материала.

     Свинарник для содержания 280 холостых маток  и 10 хряков с пунктом искусственного осеменения. Он входит в состав репродуктивной племенной фермы, обеспечивающей свиноводческие промышленные комплексы ремонтным молодняком.

      В составе свинарника предусмотрено  помещение для содержания маток  в групповых станках на 224 головы, помещение для содержания маток  в боксах на 56 голов, помещение для  содержания хряков на 10 голов и пункт  искусственного осеменения.

      Удаление  навоза предусмотрено транспортерами ТС-1, расположенными в каналах под  решетчатым полом.

     Отделка внутренняя – известковая побелка, масляная окраска, облицовка керамической плиткой.

     Электроснабжение  – от наружной электросети 380/220 В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Светотехническая  часть

      3.1. Выбор нормированной  освещенности

      Нормированная освещенность – это наименьшая допустимая освещенность в «наихудших» точках рабочей поверхности. Все нормы  освещенности приведены в отраслевых нормативах, справочной литературе, СНиП, инструктивных материалах. Наиболее удобны отраслевые нормы освещения, т.к. в них нормированная освещенность определяется наименованием технологического процесса или наименованием помещения. Нормированная освещенность представлена в таблице

Таблица 1 – Нормированная освещенность и коэффициент запаса помещений

     3.2. Выбор вида и  системы освещения

      В настоящее время различают несколько  видов освещения: рабочее, дежурное, аварийное, эвакуационное и т.д. Согласно нормам в сельскохозяйственных производственных помещениях предусматривается два вида освещения: рабочее и дежурное.

      Рабочее освещение предназначено для  создания во всех точках рабочих поверхностей нормальных условий видения при выполнении работ, а также оно должно обеспечивать надлежащую продуктивность животных. При этом освещенность во всех точках должна быть не ниже нормированной. Рабочее освещение предусмотрено во всех помещениях объекта.

      Дежурное  освещение служит для создания определенных условий видения при периодическом  контроле состояния животных, работающего  в автоматическом режиме оборудования, а также в проходах, коридорах, при входах в помещение. Поэтому дежурное освещение предусматриваем в основных помещениях №1, 2, в тамбурах №9. Оно должно создавать 10…20% нормированной рабочей освещенности, но не менее 0,5 лк в главных проходах и 2 лк в тамбурах и на выходных площадках. Его следует предусматривать во всех животноводческих помещениях [4].

      В осветительных установках различают  системы общего и комбинированного освещения. Система общего освещения может быть равномерной и локализованной. Использование в помещениях одной системы местного освещения не допускается.

      В помещении №12 необходимо создать  высокий уровень освещенности, поэтому используем комбинированную систему освещения.

      При использовании люминесцентных ламп применяют общее локализованное освещение, т.к. светильники располагают, как правило, в сплошную линию. [3] с. 27. Поэтому в помещениях №1, 2, 4, 5, 7, 11, 13, 17 используем общую локализованную систему освещения, для остальных помещений – общую равномерную. 
 

     3.3. Обоснование выбора  источника света  и типа светильников 

     Тип источника излучения существенно  влияет на экономические показатели системы, выбор которого зависит  от нормируемой освещенности и должен базироваться на требованиях освещаемого объекта.

      Люминесцентные  лампы (ЛЛ) используют при нормированной  освещенности более 50 лк, они обеспечивают благоприятный спектр излучения, высокую световую отдачу и длительный срок службы. Их следует применять при повышенных требованиях к цветопередаче, при недостатке естественного света, в сельском хозяйстве учитывается благоприятное влияние излучения ЛЛ на продуктивность животных и птицы [3] c. 23. Поэтому в помещениях № 2, 5, 7, 11, 12, 13 используем люминесцентные лампы типа ЛБ40, для помещений №1, 11, 17 – лампы типа ЛБ65, для помещений № 4, 7 лампы типа ЛБ80.

      Лампы накаливания (ЛН) предпочтительны при низких и средних уровнях освещенности (до 50 лк). Их рекомендуют применять для освещения вспомогательных и складских помещений. Поэтому в помещениях №3, 8, 9, 10, 15 используем лампы типа БК215-225-40, в помещениях № 6, 16 – лампы типа БК215-225-60, в помещениях № 9, 14 – лампы типа БК215-225-100.для освещения открытой площадки используем лампу накаливания типа Г220-230-200.

     Характеристики  ламп приведены в таблице 2, [2] с.150, 154. 

     Таблица 2 – Параметры выбранных ламп

      Выбор светильника должен определяться следующими условиями: тип источника света, характер окружающей среды, требования к светораспределению и ограничению слепящего эффекта, соображениями экономики и эстетическими

 требованиями. К светильникам, устанавливаемых  в помещениях с нормальными  условиями среды, не предъявляется  специальных требований [3] с. 24. Также следует иметь в виду, что нельзя применять лампы большей мощности, чем допустимо для данного светильника. В противном случае светильник перегреется, и изоляция вводных проводов выйдет из строя. Использование ламп меньшей мощности неэкономично [2] с. 126. В наших помещениях потолок и стены с плохой отражательной способностью (ρ_п=0,5; ρ_с=0,3 [5] c. 126), поэтому в них используем светильники с прямым и преимущественно прямым светораспределением [1] с. 108.

     Так как, помещения с люминесцентными лампами №1, 2, 13 предназначены для содержания животных и проведения их санобработки, то среда в таких помещениях – химически активная. Поэтому выбираем светильники типа ЛСП14 с IP54. Для помещений с нормальными условиями среды – №4, 5, 7, 11, 12, 17 – ЛСП02 с IP20. Также в помещения №12 для обеспечения высокого уровня освещенности используем настенные светильники типа ЛНП01. Для помещений с лампами накаливания №3, 6, 8, 9, 10, 15, 16 с нормальными условиями среды используем светильник НПО18 с IP2’0, и для влажного помещения №14 – светильник типа НСП21с IP54.

     Характеристики  выбранных осветительных приборов представлены в таблице 3 [2] с. 168-171. 

Таблица 3 – Характеристики выбранных светильников

      Для освещения открытой площадки по типу лампы выбираем прожектор типа ПСМ30 со следующими характеристиками: максимальная сила света 33 ккд,  КПД 33%, угол рассеяния в горизонтальной плоскости 16⁰, в вертикальной плоскости – 16⁰, наименьшая высота установки 10 м. 

      3.4 Расчет освещения  основного помещения  методом 

коэффициента  использования светового  потока

      Рассчитаем  освещение в помещении №2 для маток. Площадь помещения S=938,3 м², длина помещения А=78,1 м, ширина В=12 м, световой поток лампы Ф_л=3000 лм, КПД светильника η=65%, высота помещений Н=3 м, высота свеса светильника h_св=0,575 м [4] c.61, рабочая поверхность – пол, нормированная освещенность Е_норм=75 лк [1], с 214, K_з=1,5 [1], с 98.

      Вычисляем расчетную высоту по формуле:

где h_р – расчетная высота помещения, м;

      h_св – высота светильника, м;

      h_р.п. – высота рабочей поверхности над полом, м, так как в помещении в

      помещении для маток рабочая поверхность – пол, то h_р.п.=0 м.

      Намечаем  в данном помещении 2 ряда светильников. Т.к. помещение для маток узкое, то принимаем Z=1,2 [3] c. 25. Находим индекс помещения:

      Далее по типу светильника, индексу помещения, коэффициентам отражения (ρ_пот=50%, ρ_ст=30%, ρ_п=10% [4] c. 126) определяем коэффициент использования светового потока η_о.у., принимаем η_о.у=0,6 [4] с. 136.

      Вычисляем расчетный световой поток ряда:

где Ф_р.р. – расчетный световой поток ряда, лм;

       n_в – количество рядов;

      Определяем  число светильников в ряду:

где n_a – количество светильников в ряду;

      2 – количество ламп в светильнике;

 _{Общее число светильников}

     3.5. Определение фактической  освещенности в  контрольной точке  на рабочей поверхности  основного помещения

      Для проверки предыдущих расчетов определим  освещенность в точке, где освещенность будет значительно меньше – в  точке А, расположенной на торце ряда светильников. Для расчетов пользуемся рисунком 1, на котором представлен план размещения светильников.

Рисунок 1 – План размещения рядов светильников, где

         1 – световой ряд, 2 – световой ряд, 3 – средняя линия помещения;

         а, б, в, г – обозначение полурядов светильников 

      Находим расстояние от пола до световой линии  h_р:

      Далее необходимо определить отношения  и для каждого полуряда, где p – расстояние от проекции световой линии до контрольной точки, м,

  L – длина светового ряда, 78 м. По значениям p’ и L’ по графику линейных изолюкс [4] с. 199 определяем линейные изолюксы е_л для каждого полуряда. Полученные значения заносим в таблицу 4. 
 

     Таблица 4 – Значения величин, необходимых  для вычисления фактической освещенности

     Вычисляем фактическую освещенность в точке А Е_фак.А, лк:

_{где Ффак.р. – фактический световой поток ряда, лм,}

      _{Σел – суммарная условная освещенность в точке А, лк;}

      _{1000 – световой поток ряда с условной лампой 1000 лм, (лм·м)/м;}

      _{n – количество ламп в светильнике;}

      _{μ – коэффициент добавочной освещенности, принимаем μ=1,1.}

      _{Значение  фактической освещенности удовлетворяет условию}

      _{Поэтому расчеты основного  помещения верны.} 

      _{3.6. Расчет освещения  вспомогательного  помещения методом  удельной мощности}

      _{С помощью этого метода рассчитаем освещение в помещении №3 для инвентаря. Сначала находим число светильников.}  
 

     _{Расчетная высота:}

 
 Оптимальное расстояние между светильниками  L_опт, м:

где λ – величина, зависящая от КСС светильника, для нашего светильника 

            λ=1,6 [4] с. 123;

      Далее определяем расстояние от стены до ряда светильников l, м:

      Находим количество светильников в ряду n_a:

_{где А – длина помещения, А=2,73 м;}

     Определяем  количество рядов n_в:

_{где B – ширина помещения, B=2,18 м;}

      Общее число  светильников:

      По  таблице определяем удельную мощность – ω=4,5 Вт/м² [4] с. 148

Далее находим расчетную мощность лампы  р_р.л., Вт:

где S_р.п. – площадь рабочей поверхности, S_р.п.=6,1 м²;

      По  таблице [2] c. 150 выбираем лампу БК215-225-40, с мощностью 40 Вт. 

      3.7. Расчет наружного  освещения

     Нормированная освещенность открытой площадки составляет Е_норм=0,5 лк, коэффициент запаса К_з=1,3 [1] с. 98, 116, размеры площадки – А=116 м, В=50 м.

     Освещение выполняется прожектором ПСМ30 (минимальная  высота h=10,5 м, максимальная сила света I₀=33 ккд,  КПД η=33%, половинные максимальные углы рассеивания в вертикальной и горизонтальной плоскости β_вм=8,2º и β_гм=8,2°, n=21, M=0,85) с лампой Г220-230-200 (ее характеристики приведены в таблице 2). Устанавливаем 4 прожектора по вершинам площадки.

     Определяем  угол установки прожектора в вертикальной плоскости:

     Расстояние  между опорой прожектора и ближней  стороной площадки l₁, м:

     Вычислим  расчетные углы рассеяния:

 – для ближней стороны площадки:

     – для дальней точки, расположенной на середине площадки:

где с – расстояние от прожектора до середины площадки

     Освещенность ближайшей точки площадки:

      Освещенность середины площадки от одного прожектора:

     Суммарная освещенность дальней точки:

где N – количество прожекторов;

     Схема управления наружным освещением представлена на рис. 2. 
 
 

           Рисунок 2 – Электрическая  схема управления наружным освещением 

     Принцип работы

     При уменьшении уровня освещенности, сопротивление  фоторезистора BL увеличивается, следовательно, потенциал на базе VT9 снижается до тех пор, пока транзисторы VT8 и VT9 не закроются. Как только закроются VT8 и VT9, током, протекающим через R2, R5 откроются транзистор VT6 и связанный с ним тиристор VD5, что обеспечит включение прожекторов. Прожекторы будут работать, до тех пор, пока освещенность не уменьшится до такого значения, при котором сопротивление снизится, и снова не откроются транзисторы VT8 и VT9. Транзистор VT6 и тиристор VD5 закроются.