Расчет световой нагрузки и разработка схемы электроснабжения светонепроницаемой теплицы

АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИКУМ

ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

 

(САМАРСКИЙ  АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИКУМ)

 

Председатель цикловой комиссии

_____________________________

Подпись                                                 Ф.И.О.         

«____» _____________20____г. 

                                                                                 число           месяц              год

 

 

 

 

Задание (типовое)

 

На выполнение расчетно-практической работы по дисциплине

« Электроосвещение предприятий и гражданских зданий »

 

Студента  _________________________________________________________

Группы  __________________________________________________________

 

1. Шифр проекта ________________________________________________
2. Тема проекта __________________________________________________________________________________________________________________________
3. Исходные данные:
0. План размещения электрооборудования проектируемого объекта:__________________________________________________________________________________________________________________
4. Содержание расчетно-практической работы:

4.1. Титульный  лист.

4.2. Задание.

4.3. Содержание.

4.4.  Введение.

4.5.  Основная  часть.

4.6. Заключение.

4.7. Список  используемых источников.

     5. Перечень  вопросов, подлежащих разработке  в расчетно-практической    работе:

5.1 Краткая  характеристика проектируемого  объекта и описание основных  помещений в нем.

5.2. Классификация  помещений по взрыво-, пожаро-,   электробезопасности.

5.3  Нормы  освещенности проектируемых помещений, типы светильников, применяемых  в них и типы ламп.

5.4. Расчет  и выбор ламп и светильников  для проектируемых помещений.

5.5. Составление  схемы  питания осветительной  нагрузки.

5.6  Выбор  питающих проводов, распределительных  пунктов и расчет потери напряжения  в осветительной сети.

5.7. Заключение.

5.8. Список  используемых источников.

6. Графическая  часть может быть представлена:

6.1  План  осветительной сети  проектируемого  объекта.

 

 

 

 

 

 

 

Дата выдачи задания                                              «____»_________20__г.

                                                                                     Дата           месяц                  год

Срок выполнения                                                  «____»_________20__г.

                                                                                     Дата           месяц                  год

Руководитель   РПР                            ___________         ________________

                                                                                                     Подпись                                                Ф.И.О.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………………4

1. ОСНОВНАЯ  ЧАСТЬ. Расчет световой нагрузки  и разработка схемы электроснабжения  светонепроницаемой теплицы………………………………………6

1.1  Краткая  характеристика проектируемого  объекта и описание основных  помещений в нем………………………………………………………………………………………...6

1.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-,   электробезопасности………..7

1.3  Нормы  освещенности проектируемых помещений, типы светильников, применяемых в них и типы ламп…………………………………………………………9

1.4 Расчет и выбор ламп и светильников для проектируемых помещений…………..11

1.5 Составление схемы  питания осветительной нагрузки…………………………….14

1.6  Выбор питающих проводов, распределительных пунктов и расчет потери напряжения в осветительной сети…………………………………………………….....17

Заключение………………………………………………………………………………..18

Список используемых источников………………………………………………………19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Доля электрического освещения в электропотреблении разных стран различна.

В общем электропотреблении промышленных предприятий затраты электроэнергии на искусственное освещение относительно невелики (5-15%) и зависят от отрасли промышленности. Тем не менее следует стремиться к рациональному использованию этой энергии, обоснована применяя экономичные и наиболее подходящие для конкретных условий источники света и световые приборы. Весь важно также правильно организовать эксплуатацию осветительных установок, что необходимо учитывать при их проектировании.

От устройств искусственного освещения зависят безопасность работы, состояние и сохранность зрения человека, производительность труда, эстетическое восприятие интерьера помещений и архитектурный облик зданий.

Задачей оптимального проектирования и рациональной эксплуатации осветительных установок является обеспечение с наименьшими затратами требуемой освещенности и необходимого качества освещения помещений с целью создания нормальных условий для жизнедеятельности людей. Недопустимо экономить электроэнергию за счет ухудшения освещенности и качества освещения, так как это может повлечь за собой нежелательные последствия: снижение производительности труда, увеличение зрительной нагрузки работников, повышение травматизма и т.д.

Вопросы качества проектирования электрического освещения в конечном итоге связаны со здоровьем людей, поэтому следует грамотно подходить к осуществлению данной работы, строго выполняя требования действующей нормативно-технической документации.

Проектирование электрического освещения осуществляется при разработке электрической части строительного проекта объекта.

При проектировании электрического освещения необходимо, чтобы были обеспечены требуемые уровни освещенности и показатели качества освещения на рабочих местах и в помещениях в целом, поскольку при этом создаются комфортные условия для зрения работающих там людей.

При проектировании освещения для помещений и наружных установок с повышенными требованиями к архитектурно-художественному оформлению необходимо рассматривать электрическое освещение как элемент дизайна. В этом случае основные проектные решения принимаются совместно с соответствующими специалистами (архитекторами, дизайнерами и др.).

Существует определенный порядок расчета электрического освещения. При проектировании осветительных установок условно выделяют светотехническую и электрическую части проекта. В рамках светотехнической части разрабатываются такие основные вопросы, как выбор системы освещения, требуемой освещенности и коэффициента запаса, источников света и световых приборов, размещение светильников. В результате расчета определяется число и мощность ламп, необходимых для обеспечения заданной освещенности.

В электрической части проекта решаются задачи питания электроэнергией выбранных световых приборов и защиты сетей освещения. При этом проектирование ведется в следующей очередности: сначала осуществляется выбор схемы питания осветительной установки, типа групповых щитков и мест их расположения, намечаются трассы питающих и групповых линий. Далее в зависимости от конкретных условий принимаются марки проводов и кабелей и способы их прокладки. Следующим шагом является определение мер защиты от поражения электрическим током, а также выбор номинальных токов и установок защитных аппаратов. После принятия решения по всем перечисленным позициям осуществляется расчет сечений проводов и кабелей питающих и групповых линий осветительной сети и решаются вопросы рациональной эксплуатации осветительной установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ. Расчет световой нагрузки и разработка схемы электроснабжения светонепроницаемой теплицы
1. Краткая характеристика проектируемого объекта и описание основных помещений в нем

 

Светонепроницаемая теплица (СНТ) предназначена для культивирования овощей в районах Крайнего Севера. Она является принципиально новым сооружением и превосходит светопроницаемые теплицы по технико-экономическим показателям.

СНТ позволяет провести 6 культурооборотов в год с общей урожайностью до 180 кг/м2. 

На площади одноэтажной теплицы размещены: рассадное отделение и две камеры для выращивания овощей, лаборатория, насосная, зал кондиционеров и другие помещения.

Для создания теплового затвора на наружных боксах спроектированы тепловые боксы (ТБ).

Обогрев осуществляется за счет тепла облучательной установки, а поддержание микроклимата - кондиционерами.

Облучательная установка состоит из набора секций с плоскими световодами. Воздух в ламповом отсеке нагревается до 80 °С и по воздуховоду распределяется по помещениям.

Электроснабжение (ЭСН) теплица получает от собственной комплектной трансформаторной подстанции (КТП), расположенной в пристройке.

Питание на КТП напряжением 10 кВ подается от распределительного пункта (РП) электростанции.

По надежности ЭСН СНТ относится к 2 категории. Количество рабочих смен – 3 (круглосуточно).

Грунт - глина с температурой - 5 °С. Каркас теплицы сооружен из теплоизоляционных блоков-секций длиной 6 м каждый.

Размеры теплицы = м.

Высота пристроек по периметру - 4 м.

 

 

 

 

 

 

1.2. Классификация помещений по взрыво-, пожаро-,   электробезопасности

 

Взрывоопасные зоны. Класс взрывоопасной зоны, в соответствии с которым производится выбор электрооборудования, определяется технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации.

При определении взрывоопасных зон принимается, что:

-  взрывоопасная  зона в помещении занимает  весь объем помещения, если объем  взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения;

-  взрывоопасной  считается зона в помещении  в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ, если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5% свободного объема помещения. Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным, если нет других факторов, создающих в нем взрывоопасность;

- взрывоопасная  зона наружных взрывоопасных  установок ограничена размерами.

Примечания:

- Объемы  взрывоопасных газов и паровоздушной  смесей, а также время образования  паровоздушной смеси определяются  в соответствии с «Указаниями  по определению категории производств  по взрывной, взрывопожарной и  пожарной опасности», утвержденными  в установленном порядке.

-  В  помещениях с производствами  категорий А, Б и Е электрооборудование  должно удовлетворять требованиям  к электроустановкам во взрывоопасных  зонах соответствующих классов. Зоны взрывоопасности: В-І, В-Іа, В-Іб, В-Іг, В-ІІ, В-ІІа.

Все помещения светонепроницаемой теплицы являются не взрывоопасными.

Пожароопасные зоны. Пожароопасной зоной называется пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях.

Зоны пожароопасности: П-I, П-II, П-IIа, П-IIІ.

В электромеханическом цехе встречаются помещения следующих классов:

Зоны класса П-I — зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются  горючие жидкости с температурой вспышки выше 61℃.

Зоны класса П-IIа — зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества.

 

Таблица 1 - Классификация помещений по взрыво-, пожаро-  электробезопасности

Наименование помещения	Категории
	Взрывной безопасности	Пожарной безопасности	Электрической безопасности
ТБ1-ТБ6	В-111	П-111	БПО
КТП	В-11	П-11а	ОО
Коридор 1	В-111	П-111	БПО
Мастерская	В-111	П-11а	ПО
Зал кондиционеров	В-11	П-11а	ПО
Рассадное отделение	В-111	П-11а	ОО
Камера для огурцов	В-111	П-11а	ОО
Камера для томатов	В-111	П-11а	ОО
Лаборатория	В-111	П-111	ПО
Насосная	В-11	П-11а	ПО
Коридор 2	В-111	П-111	БПО
Гардероб	В-111	П-111	БПО
ТБ 7	В-111	П-111	БПО

Классификация помещений по электробезопасности. В отношении опасности поражения людей электрическим током различаются:

-  помещения  без повышенной опасности, в которых  отсутствуют условия, создающие  повышенную или особую опасность.

-  помещения  с повышенной опасностью, характеризующиеся  наличием одного из следующих  условий, создающих повышенную опасность:

• сырость или токопроводящая пыль;
• токопроводящиё полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и ...;
• высокая температура;
• возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям), с другой;

-  особо  опасные помещения, характеризующиеся  наличием одного из следующих  условий, создающих особую опасность:

• особая сырость;
• химически активная или органическая среда;

1.3 Нормы освещенности проектируемых помещений, типы светильников, применяемых в них и типы ламп

 

Таблица 2 – Нормы освещенности проектируемых помещений

№	Наименование	Размер	Кривая силы света	Тип осветительного прибора	Тип светильника	i	E	u
1	ТБ1-ТБ6	2 × 6 12 м2	Д, Г	НСП03-60-02	Б215-225-60	0,6	75	0,35
2	КТП	4 × 6 24 м2	Д, Г	ЛПП20	ЛБ36	0,96	100	0,43
3	Коридор 1	36 × 6 216 м2	Д, Г	ЛПП20	ЛБ36	2,06	75	0,65
4	Мастерская	6 × 12 72 м2	Д, Г	ЛПП20	ЛБ36	1,6	300	0,6
5	Зал кондиционеров	6 × 15 78 м2	Д, Г	ЛПП20	ЛБ36	1,49	150	0,57
6	Рассадное отделение	6 × 18 108 м2	Д, Г	ЖСП 12	ДНаТ700	0,53	500	0,27
7	Камера для огурцов	18 × 18 324 м2	Д, Г	ЖСП 12	ДНаТ700	1,06	300	0,4
8	Камера для томатов	12 × 18 216 м2	Д, Г	ЖСП 12	ДНаТ700	0,85	300	0,37
9	Лаборатория	6 × 12 72 м2	Д, Г	ЛПП20	ЛБ36	1,6	400	0,5
10	Насосная	6 × 9 42 м2	Д, Г	ЛПП20	ЛБ36	1,12	100	0,5
11	Коридор 2	30 × 6 144 м2	Д, Г	ЛПП20	ЛБ36	1,6	75	0,7
12	Гардероб	9 × 6 54 м2	Д, Г	ЛПП20	ЛБ36	1,44	75	0,7
13	ТБ 7	3 × 6 18 м2	Д, Г	НСП03-60-02	Б215-225-60	0,8	75	0,35

Освещённость — физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу поверхности: Единицей измерения освещённости в системе СИ служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр)

 

В данной светонепроницаемой теплице я применил следующие типы осветительных приборов: ЛПП20, ЖСП12, НСП03-60-02 и следующие типы светильников: ЛБ36, ДНаТ700, Б215-225-60.

ЛПП20 применяются для освещения общественных и промышленных помещений, пожароопасных и взрывоопасных зон. Высокая эффективность и конструктивное исполнение позволяет устанавливать светильники в любой тип помещений, в том числе в “смешанные”, где требуется эстетика и повышенная степень защиты от пыли и влаги (читальные залы совмещенные с книгохранилищами, учебные классы со столярными мастерскими, экспериментальные цеха на фабриках легкой промышленности и т.д.). Различные типы отражателей, декоративная решетка и высокие эксплуатационные характеристики делают светильники универсальными для любого типа помещений.

ЖСП12 применяются для общего освещения промышленных, складских и других помещений. Корпусные детали светильников выполнены из алюминиевого сплава. Светопропускающий колпак - из силикатного стекла, сетка - стальная. Есть исполнения с одним или двумя сальниковыми вводами. Крепятся светильники на трос или на крюк, а так же на вертикальный или горизонтальный монтажный профиль. Рекомендуемая высота установки светильников: 5-10 м.

НСП03-60-02 применяются для общего освещения влажных, сырых, пыльных (в т.ч. пожароопасных зон), производственных помещений. Корпус выполнен из фенопласта (карболита); рассеиватель - стекло силикатное прозрачное.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Расчет и выбор ламп и светильников  для проектируемых помещений

 

Рисунок 1 – Расчетная схема подвеса светильников

Исходные данные:

КТП

Площадь теплицы: S=А×В; где А – длина (м), В – ширина (м),

S=40×32=1440 м2.      (1)

Среда в теплице с повышенной влажностью с коэффициентами отражения: ρп=50 %, ρс=30 %, Н=10 м.

Система освещения – комбинированная, вид освещения: рабочее и аварийное.

Расчет освещения промышленной зоны ведем методом коэффициента использования для каждого отделения, если оно имеется.

Для освещения промышленной зоны в качестве источников света выбираем лампы

ДНаТ700, тип светильника ЖСП 12.

Для создания благоприятной среды в теплице выбираем освещенность: Е=200 ЛК.

Определяем расчетную высоту h ( расстояние от рабочей поверхности до источника света при высоте Н=10 м и h=0,7 м (высота свеса светильников) и hup=0,8 м (высота рабочей поверхности) расчётная высота будет:

(2)

       

где Н=10 м – высота от пола до потолка,

hс=0,7 м. – высота свеса светильников,

hр=0,8 м. – высота рабочей поверхности.

 

 

 

   Определяем индекс помещения:

(3)

   

    Определяем коэффициент использования для * по таблице:

При условии

 ρп=50 %, ρст=30 %, ри  = 0,1%

 

   Определяем количество ламп. Для определения количества ламп, задаёмся мощностью для  ЛБ36, выбираем мощность лампы 36 Вт, Фл=3050 Лм, U=220 В. Количество ламп определяем по формуле:

(4)

где К- коэффициент запаса обусловленный загрязнением светильников в процессе эксплуатации К=1,5

Z- коэффициент минимальной освещённости Z=1,1

* =

Из расчетных данных выбираем 2 лампы

 

Определяем общую установленную мощность:

(5)

 

Определяем расстояние между светильниками для принятых ламп:

              (6)

 

 

Определяем количество рядов:

(7)

 

Определяем количество ламп в ряду:

(8)

лампы

Определяем удельную мощность :

(9)

 

Определяем максимальную активную мощность:

(10)

 

Определяем максимальную реактивную мощность:

      (11)

 

Определяем полную мощность:

       (12)

 

Определяем максимальный ток:

       (13)

 

Данные расчетов заносим в таблицу 3.

Таблица 3 – Данные расчетов основных участков теплицы

Наименование помещения	S, м2	Pуд, В/м	Pл, кВт	Pу, кВт	Pм, кВт	Qм, кВАр	Sм, кВА	Iм, А	n, шт.
Рассадное отделение	108	25,9	700	2,8	2,5	0,82	2,64	12	4
Камера для огурцов	324	12,9	700	4,2	3,76	1,24	3,96	18	6
Камера для томатов	216	12,9	700	2,8	2,5	0,82	2,64	12	4
Итого	648	51,7	-	9,8	8,76	2,88	9,24	42	14

 

 

Таблица 4  - Данные расчета освещения бытовых помещений

№ п/н	Наименование помещения	S, м	Pу, Вт	Е, лк	Тип лампы	Pм, кВт	Qм, кВАр	Sм, кВА	Iм, А	n, шт
1.	ТБ1-ТБ6	72	720	75	Б215-225-60	0,64	0,21	0,66	3	2×12
2.	КТП	24	72	100	ЛБ-36	0,06	0,02	0,06	0,3	2
3.	Коридор 1	216	324	75	ЛБ-36	0,29	0,09	0,3	1,38	8
4.	Мастерская	72	468	300	ЛБ-36	0,42	0,13	0,44	2	12
5.	Зал кондиционеров	78	252	150	ЛБ-36	0,22	0,07	0,23	1,08	6
6.	Лаборатория	72	720	400	ЛБ-36	0,64	0,21	0,67	3,08	20
7.	Насосная	42	108	100	ЛБ-36	0,09	0,03	0,1	0,46	3
8.	Коридор 2	144	216	75	ЛБ-36	0,19	0,06	0,2	0,92	6
9.	Гардероб	54	72	75	ЛБ-36	0,06	0,02	0,06	0,31	2
10.	ТБ 7	18	120	75	Б215-225-60	0,1	0,03	0,11	0,5	2
	Итого	792	3072	1425		2,74	0,9	2,87	13	73

 

Таблица 5  - Итоговая световая нагрузка

Осветительный участок	n, шт.	S, м2	Pм, кВт	Qм, кВАр	Sм, кВА	Iм, А	Pу, кВт
Цеховые помещения	14	648	8,776	2,894	9,242	42,016	9,8
Бытовые помещения	73	792	2,745	0,902	2,871	13,07	3,072
Итого:	87	1440	11,521	3,796	12,113	55,086	12,872

 

 

1.5  Составление схемы  питания осветительной  нагрузки

Питание осветительных установок производят от общих для силовых и осветительных приемников трансформаторов на напряжении 380/220 В. Область применения самостоятельных осветительных трансформаторов в сетях промышленных предприятий ограничивается случаями, когда характер силовой нагрузки (мощные сварочные аппараты, частый пуск мощных электродвигателей с короткозамкнутым ротором) не позволяет при совместном питании обеспечить требуемое качество напряжения у ламп.

Осветительные сети не совмещаются с силовыми сетями. Наиболее характерные схемы питания осветительных установок приведены на рисунках 5 и 6. В качестве аппаратов защиты и управления линиями питающей сети показаны автоматические выключатели (автоматы). На щитах подстанций и магистральных щитках (пунктах) могут использоваться предохранители и рубильники.

Питание от одно- и двухтрансформаторных встроенных комплектных трансформаторных подстанций ( рисунок 5). для питания освещения в большинстве случаев устанавливаются магистральные щитки 6 с автоматами. При устройстве дистанционного управления освещением устанавливаются щиты станций управления (ЩСУ) 7 с автоматами и магнитными пускателями или контакторами. От магистральных щитков или ЩСУ отходят линии питающей сети к групповым щиткам 8; магистральный щиток или ЩСУ питается непосредственно от КТП.