Tinh toan chieu sang

CHƯƠNG 8 : TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG8-1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHIẾU SÁNG

1. Đặc điểm:

2. Các yêu cầu cơ bản:


2. Các yêu cầu cơ bản


3. Các hình thức chiếu sánga. Hệ thống chiếu sáng làm việc

* Hệ thống chiếu sáng chung: Là hệ thống chiếu sáng cho bề mặt làm việc của phân xưởng có độ rọi đồng đều tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động trong phân xưởng

+ Phân bố đều:

+ Phân bố chọn lọc:

- Ưu điểm, nhược điểm: Ưu điểm:Tạo nên độ rọi đều có ảnh hưởng rất tốt tới mắt, có thể dùng đèn

chiếu sáng công suất lớn để nâng cao hiệu suất chiếu sáng.Nhược điểm:Lãng phí điện năng vì không phải chỗ nào cũng yêu cầu độ rọi như

nhau.



* Hệ thống chiếu sáng chung: * Chiếu sáng cục bộ.

+ Khi không làm việc có thể tắt đèn do đó tiết kiệm điện năng.

- Ưu điểm:+ Tạo ra độ rọi cao ở những nơi cần thiết

+ Có thể điều chỉnh được hướng chiếu sáng.

+ Có thể dùng các đèn chiếu sáng điện áp thấp để nâng cao hiệu xuất.

b. Hệ thống chiếu sáng sự cố.



Là hệ thống chiếu sáng tạo ra ánh sáng cần thiết, khi xẩy ra sự cố mạng chiếu sáng chính. Hệ thống chiếu sáng sự cố phải bảo đảm có đủ ánh sáng để công nhân sơ tán khỏi nơi nguy hiểm hoặc tiến hành thao tác sử lý sự cố.

* Đặc điểm của hệ thống chiếu sáng sự cố:




- Nhà sản xuất có trên 50 công nhân phải có hệ thống chiếu sáng sự cố.- Nguồn cung cấp cho chiếu sáng sự cố phải lấy từ nguồn dự phòng hoặc tổ ác qui.

- Hệ thống chiếu sáng sự cố có thể làm việc đồng thời với hệ thống chiếu sáng làm việc hoặc phải có thiết bị tự động đóng tức thời hệ thống chiếu sáng sự cố vào hoạt động khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị sự cố.

- Chiếu sáng sự cố có thể có hai bộ phận, một bộ phận làm việc đồng thời với chiếu sáng làm việc, một bộ phận được tự động đóng hoặc đóng bằng tay khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị sự cố.

c. Hệ thống chiếu sáng ngoài trời.




Chiếu sáng ngoài trời chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu như sương mù, mưa, bụi khói... Nên các nguồn sáng phải được lựa chọn đặc biệt.

K

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

380 580 510 555 575 585 620

(nm)

Hình 8-1: Đường cong độ nhảy cảm quang K = f()

Lơ Xanh Vàng Đỏ

760

ĐỏDa camVàngLụcLamChàmTím

8-2 CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ CƠ BẢNTRONG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

1. Quang thông (F)


1. Quang thông (F)

Quang thông chính là công suất của ánh sáng khi xét đến đặc điểm cảm thụ ánh sáng của mắt người.

Đơn vị quang thông là Lumen, ký hiệu là Lm. Cũng có khi đơn vị quang thông là W.

)(683

1)(1 WLm Quan hệ giữa Lm và W như sau:

Nếu ánh sáng bao gồm nhiều tia sáng với các bước sóng từ (12) thì quang thông sẽ được tính như sau:

k.d.kFF2

1

Trong đó: k là hệ số qui đổi đơn vị bằng thực nghiệm. k = 683 Lm/W.


1. Quang thông (F):

0r

S

Hình 8-2: Nguồn sáng

2. Cường độ sáng (I):



2. Cường độ sáng (I): Là mật độ không gian của quang thông, hay là dạo hàm của quag thông theo góc không gian.

d

dFI

Đơn vị cường độ sáng là Candela, ký hiệu là Cd.

Sr1

Lm1Cd1

* Chú ý: Góc không gian d có đơn vị là Steradian, ký hiệu Sr.

(Sr)

.4r

r...4

r

S2

2

2

S là diện tích ta nhìn từ tâm 0 với góc không gian là d, khoảng cách là r

3. Độ rọi (E):




Độ rọi là mật độ quang thông mà mặt chiếu sáng nhận được từ nguồn sáng.

dSdFE

Đơn vị độ rọi là Lx. (Lx là quang thông 1 Lm mà 1 m2 mặt chiếu sáng nhận được).

Nếu quang thông phân bố đều thì: (Lx) S

FE

ds là diện tích của mặt chiếu sáng.

4. Độ chói (L):

3. Độ rọi (E):




Một bề mặt được chiếu sáng sẽ phản xạ lại một phần quang thông theo mọi hướng.

ds.cos

IL

Hình 8-3: Sơ đồ biểu diễn góc nhìn của độ chói

dsTrong đó:- I là cường độ sáng theo hướng .- ds là diện tích mặt bao nhìn từ hướng

.

Đơn vị của độ chói: Cd/m2.

4. Độ chói (L):

3. Độ rọi (E):




5. Độ trưng B

Độ trưng là quang thông bức xạ trên một đơn vị diện tích của nguồn.

dS

dFB

Đơn vị của B là Lux, ký hiệu là Lx.

2xm1

Lm1L

ds là diện tích của nguồn sáng.

8-3 NỘI DUNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNGI. Một số thiết bị chiếu sáng

1. Bóng đèn dây tóc(sợi đốt).a) Cấu tạo:

Dây tóc vonfram để thẳng

Hình 8-4: Đèn nung sáng (đèn dây tóc)

Bóng đèn tròn đuôi soánBóng đèn tròn đuôi cài


1. Bóng đèn dây tóc(sợi đốt).a. Cấu tạo: b. Nguyên lý: c. Các thông số của bóng đèn sợi đốt: d. Ưu nhược điểm:

- Tạo ra ánh sáng gần giống với quang phổ của ánh sáng tự nhiên, độ sáng tương đối bằng phẳng ít nhấp nháy theo tần số của nguồn.- Hiệu suất phát quang thấp vì 40% năng lượng điện chuyển thành nhiệt năng, dễ cháy, hỏng khi điện áp làm việc tăng quá 5% so với điện áp định mức.- Khi điện áp tăng, tuổi thọ của bóng đèn giảm rất nhanh, quang thông của bóng đèn suy giảm trong quá trình sử dụng.

2. Đèn huỳnh quang.


a. Cấu tạo.

U~

C1

A B

2

C2

Hình 8-5. Sơ đồ nguyên lý đèn huỳnh quang

3



a. Cấu tạo.

Bột phát quang

sợi đốt



a. Cấu tạo.

b) Nguyên lý làm việc.



a. Cấu tạo.

U~

C1

A B

2

C2

Hình 8-5. Sơ đồ nguyên lý đèn huỳnh quang

3



c. Ưu nhược, điểm.- Hiệu suất phát quang lớn, khoảng (40105)

WLm

- Phát sáng không kèm theo nhiệt độ.- Có thể cải thiện được màu sắc của ánh sáng nên chế tạo được nhiều loại đèn màu khác nhau để trang trí.- Tuổi thọ của bóng đèn cao khoảng (20007000) h.- Cos thấp, sơ đồ đấu dây và chế tạo phức tạp, giá thành cao.

- Quang thông dao động theo tần số gây cảm giác khó chịu, mỏi mắt.

- Khi điện áp giảm nhỏ thì khó khởi động, nếu điện áp giảm quá 30% thì không khởi động được.- Khi đóng điện không sáng ngay trong lần mồi đèn đầu tiên, khi điện áp dao động thì lúc tắt lúc sáng.- Khi nhiệt độ thấp hơn 500 C đèn rất khó khởi động.

3. đèn thuỷ ngân, cao áp.


a. Cấu tạo.



a. Cấu tạo.1- Bãng ngoµi: trong cã n¹p khÝ tr¬ (nit¬, ag«n), thµnh bãng cã quÐt bét huúnh quang.2- Bãng th¹ch anh: n»m bªn trong bãng thuû tinh, trong bãng còng ® îc n¹p khÝ tr¬ (nit¬, ag«n), vµ cßn cã mét l îng nhá thuû ng©n.3- Cùc chÝnh 1.4- Cùc chÝnh 2.5- Cùc phô.6- §iÖn trë (15 100)k.7- ChÊn l u.8- CÇu ch×.9- Tô bï cos.10- C«ng t¾c.

1 2 3

4 5

6

7 8 9 10

S¬ ®å cÊu t¹o bãng ®Ìn thuû ng©n cao ¸p chÊn l

u ngoµi.



a. Cấu tạo.1- Bãng ngoµi: trong cã n¹p khÝ tr¬ (nit¬, ag«n), thµnh bãng cã quÐt bét huúnh quang.2- Bãng th¹ch anh: n»m bªn trong bãng thuû tinh, trong bãng còng ® îc n¹p khÝ tr¬ (nit¬, ag«n), vµ cßn cã mét l îng nhá thuû ng©n.3- Cùc chÝnh 1.4- D©y tãc tù chÊn l u.5- Cùc chÝnh 2.6- Cùc phô.7- §iÖn trë (15 100)k.

S¬ ®å cÊu t¹o bãng ®Ìn thuû ng©n cao ¸p tù chÊn l u.

1 2 34

5

6

7

b. Nguyên lý làm việc.



a. Cấu tạo.

c. Ưu nhược, điểm.- Có hiệu suất phát quang lớn (4050)

WLm

- Tuổi thọ cao (vì không có dây tóc) khoảng 40000C.

- Ánh sáng của đèn có độ xuyên thấu qua sương mù và bụi khói cao

- Ánh sáng không thích hợp với những công việc cần độ chính xác cao, dễ gây ảo giác như văn phòng, gia công chi tiết quay...- Thời gian khởi động lớn khoảng (37) phút.

- Thời gian khởi động lại rất lâu (1015) phút.

- Khi điện áp giảm quá mức khoảng 20% thì không khởi động được.


4. §Ìn Compact

5. Đèn Halogen.


1 2 3

Sơ đồ cấu tạo của đèn Halogen

a. Cấu tạo.

- Ống thuỷ tinh thạch anh 1 có nhiệt độ nóng chảy cao khoảng 40000C, được hút chân không và nạp vào đó khí halogen để sử dụng tính chất hoàn nguyên kim loại của halogen.

- Khí halogen 2 là các muối iốt.- Sợi đốt 3 có cấu tạo tương tự như sợi đốt của đèn nung sáng.

5. Đèn Halogen.


a. Cấu tạo.

b. Ưu nhược điểm:

- Có hiệu suất phát quang lớn.

- Có ánh sáng khá gần với ánh sáng tự nhiên.

- Có thể chế tạo với công suất lớn để tiết kiệm điện năng.

II. Chao đèn.8-3 NỘI DUNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

Chao đèn là bộ phận bao bọc ngoài bóng đèn. Nó có tác dụng sau:1. Tác dụng của chao đèn

- Phân phối quang thông theo yêu cầu sử dụng.- Bảo vệ mắt khỏi bị loá do độ sáng của nguồn.

- Bảo vệ bóng đèn khỏi các tác dụng cơ học, hoá học, bụi bặm, phòng nổ và nước.- Trang trí đẹp.

2. Chỉ tiêu chủ yếu của chao đèn:a. Hiệu suất.


1. Tác dụng của chao đèn

Hiệu suất của chao đèn là tỷ số giữa quang thông của đèn có chao và quang thông của bản thân đèn. Vì chao đèn hấp thụ một số quang thông của nguồn sáng nên hiệu suất của chao đèn chỉ vào khoảng (0,50,9) tuỳ theo loại chao đèn.

Rr

h

Hình 8-7: Góc bảo vệ của chao đèn khi dùng bóng nung sáng




b. Góc bảo vệ.

Là góc trên (hình 10-11). Góc bảo vệ càng lớn càng hạn chế được sự chói mắt do nhìn trực tiếp vào nguồn sáng và ngược lại.




b. Góc bảo vệ.

Rr

htg

Trong đó:- h là khoảng cách từ dây tóc đến mép dưới của

chao.- r là bán kính của vùng dây sợi đốt của đèn.- R là bán kính của miệng chao đèn.




b. Góc bảo vệ.c. Các loại chao đèn

- Chao đèn chiếu trực tiếp: là chao tập chung hơn 90% quang thông của đèn xuống phía dưới.- Chao đèn phản xạ: tập chung hơn 90% quang thông của đèn lên phía trên rồi phản xạ xuống.

- Chao đèn khuếch tán: tạo ra ánh sáng khuếch tán chứ không chiếu sáng trực tiếp.

* Theo cách phân bố quang thông của nguồn sáng




b. Góc bảo vệ.c. Các loại chao đèn

* Theo cách phân bố quang thông của nguồn sáng

* Theo cấu tạo chia ra:- Kiểu hở: Nguồn sáng thông với bên ngoài.

- Kiểu kín: Nguồn sáng được cách ly với bên ngoài.

- Kiểu phòng nổ: Dùng ở nơi dễ nổ.

8-3 NỘI DUNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNGIII. Cách bố trí đèn trong không gian cần chiếu sáng1. Bố trí theo hình vuông

Ll

a)

Lb

La

8-3 NỘI DUNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNGIII. Cách bố trí đèn trong không gian cần chiếu sáng1. Bố trí theo hình thoi

8-3 NỘI DUNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

IV. Lựa chọn các thiết bị và dây dẫn

Xem lại phần tính chọn các thiết bị điện

8-4 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG DÂN DỤNGI. Các yêu cầu đối với thiết kế chiếu sáng.

1. Bảo đảm đủ độ rọi và ổn định.

2. Quang thông phân bố đều trên toàn bộ mặt công tác.

3. Không có ánh sáng chói trong vùng nhìn của mắt.

4. Phải tạo ra ánh sáng gần giống ánh sáng ban ngày.

II. Những số liệu ban đầu khi thiết kế.

1. Mặt bằng của xí nghiệp, phân xưởng, vị trí đặt các máy trên mặt bằng phân xưởng.

2. Mặt bằng và mặt cắt nhà xưởng để xác định vị trí chao đèn.

3. Những đặc điểm của quá trình công nghệ

4. Số liệu về nguồn điện vật tư.

8-4 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG DÂN DỤNG


III. Các bước tiến hành thiết kế chiếu sáng.

Bước 1: Chọn nguồn sáng.Phải căn cứ vào yêu cầu chiếu sáng, ưu nhược điểm của từng loại nguồn sáng.Riêng đối với đèn huỳnh quang nên sử dụng trong những loại công tác sau đây:- Các nơi làm việc cần tập chung thị giác cao và liên tục hoặc là nơi cần tạo ra điều kiện nhìn dễ chịu cho nhiều người như phòng kiểm tra chất lượng sản phẩm, phòng học, phòng thiết kế ...

- Các nơi cần phân biệt màu sắc như xưởng in màu, xưởng dệt, xưởng may.

- Các nơi không có ánh sáng tự nhiên, nơi cần tập chung đông người và lâu như phòng đợi nhà ga, phòng họp ...

- Những nơi cần trang trí đẹp như viện bảo tàng, triển lãm.

Bước 2- Chọn hệ thống chiếu sáng.



+ Hệ thống chiếu sáng hỗn hợp :

+ Hệ thống chiếu sáng chung :

+ Hệ thống chiếu sáng chung phân bố chọn lọc.



Bước 3. chọn độ rọi và hệ số dự trữ



Bước 4. Chọn đèn điện.

Đèn điện được chọn theo ba điều kiện.

- Đặc tính môi trường - Đặc tính phân bố quang thông và đặc tính quang học không gian của môi trường, yêu cầu đối với chiếu sáng.

- Chỉ tiêu kinh tế.



Bước 5. Phân bố vị trí đèn.

hlv

H

hc

Sơ đồ để tính toán chiếu sáng

- Bố trí hình vuông.

- Bố trí hình thoi.

+ H là khoảng cách từ đèn đến mặt công tác.

+ hc khoảng cách từ trần đến đèn hc=0,25H.

+ hlv độ cao của mặt công tác so với nền nhà.

* Chú ý:

- Trị số

không nên vượt quá (56) trị số tốt nhất là ch

L)6,14,1(

ch

L

Nếu sẽ có độ rọi không đều trên trần như vậy không sử dụng hết tia khuếch tán từ trần xuống.

H

L

h

L

c


III. Các bước tiến hành thiết kế chiếu sáng.Bước 6. các phương pháp tính toán chiếu sáng.

1. Phương pháp hệ số sử dụng (phương pháp quang thông).

Tính quang thông cần thiết của mỗi đèn.

n.k

S.Z.EF

sd

minn.k

S.Z.E.kF

sd

mindthay

+ Hệ số dự trữ kdt (tra bảng 10-5)

+ Emin là độ rọi tối thiểu (Lx) ứng với từng loại công việc (tra bảng).

+ Z là tỷ lệ độ rọi bình quân so với độ rọi tối thiểu. Thường chọn Z = (1,11,2). Phòng diện tích nhỏ hơn 10 m2 thì lấy Z = 1 min

tb

E

EZ

+ Fc là quang thông mà mặt công tác nhận được Fc = ksd.n.F (Lm) .

+ ksd được tra bảng theo loại đèn, hệ số phản xạ của tường và trần nhà, chỉ số phòng . Ksd = f(φ,tg , tr )




+ Chỉ số phòng:)ba.(H

b.a

+ a, b là chiều dài và chiều rộng của phòng (m).

+ H là khoảng cách từ đèn tới mặt công tác.

Căn cứ vào quang thông vừa tính được tra bảng ta xác định được công suất của mỗi đèn. Khi chọn công suất tiêu chuẩn người ta cho phép quang thông chênh lệch từ (- 10%) đến (+20%) so với tính toán.




Ví dụ:Một phòng có a = 30 m, b = 20 m, cao 4, 5 m. Điện áp mạng điện cung

cấp cho phòng là 220 V. Hãy xác định công suất mỗi đèn, số lượng đèn chiếu sáng cho phòng với yêu cầu độ rọi tối thiểu là 30 Lx. Để chiếu sáng người ta sử dụng đèn vạn năng Ym (đèn có chụp băng thuỷ tinh, chao bằng sắt). Biết kdt = 1,2; hc = 0,7 m; hlv = 0,8 m.

Bài giải:

H = 3

hc = 0,7

hlv= 0,8

a)

Trần

la=3m

la=3m

lb=1,5m

L=5m

b)

L=5m

L=5m

la=3m

l b=1,

5m

la=3m

Bài giải:Tra bảng 10-1 với cách bố trí nhiều dãy và đèn vạn năng Ym ta được L /H = 1,8.

Tính H = h - hcv - hc = 4,5 - 0,8 - 0,7 = 3 m

Vậy L = 1,8. 3 = 5,4 m.

ta chọn L = 5 m. sơ đồ bố trí đèn như hình vẽ (b).Lấy hệ số phản xạ của tường và trần:

tg = 50% tr = 30%

Chỉ số phòng: 5,3)1628.(3

16.28

)ba.(H

b.a

Tra bảng hệ số Ksd = f(φ,ρtg ,ρtr ) ta có hệ số Ksd = 0,46

Chọn Z = 1,2 và với n = 18 đèn

Quang thông của 1 bóng đèn Bài giải:

)(252046,0.18

16.28.2,1.30.3,1

.

... min lmnK

SZEKF

sd

dt

Tra bảng ta thấy có chọn loại đèn có quang thông gần nhất là Fđ = 2528 lm tương ứng với công suất Pđ = 200 W.

Vậy công suất chiếu sáng tổng cộng là:

P = n. 200 W = 18. 200 = 3600 W


III. Các bước tiến hành thiết kế chiếu sáng.Bước 6. các phương pháp tính toán chiếu sáng.2. Phương pháp tính gần đúng đối với đèn nung sáng.a) Phương pháp thứ nhất.

)(.0 wSPP

Trong đó:- P0 là suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích w /m2.

- S là diện tích cần chiếu sáng m2.

Tra bảng 10-10 ta được công suất mỗi bóng đèn từ đó xác định được số lượng đèn:

den

cs

P

Pn

Căn cứ vào những điều kiện chủ yếu của công trình kiến trúc ảnh hưởng đến việc lắp đặt các thiết bị chiếu sáng và yêu cầu chiếu sáng ta bố trí đèn cho thích hợp.

b) Phương pháp thứ hai.


III. Các bước tiến hành thiết kế chiếu sáng.Bước 6: các phương pháp tính toán chiếu sáng.2. Phương pháp tính gần đúng đối với đèn nung sáng.

Phương pháp này thích hợp để tính chiếu sáng cho các phòng nhỏ hoặc chỉ số phòng nhỏ hơn 0,5. Yêu cầu tính toán không cần chính xác lắm. Phương pháp gần đúng này có hai cách tính.

* Phương pháp thứ nhất.Phương pháp này xác định theo suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2) đối với từng yêu cầu chiếu sáng khác nhau.

S.PP 0

P0 là suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích w /m2.

S là diện tích cần chiếu sáng m2.




* Phương pháp thứ nhất.

Số lượng đèn:den

cs

P

Pn

Căn cứ vào những điều kiện chủ yếu của công trình kiến trúc ảnh hưởng đến việc lắp đặt các thiết bị chiếu sáng và yêu cầu chiếu sáng ta bố trí đèn cho thích hợp.




* Phương pháp thứ hai.




* Phương pháp thứ hai.

Documents

Tinh toan chieu sang