Светотехнический расчет освещения

В этой небольшой статье я расскажу о расчетах освещенности, зачем они нужны и чем могут быть полезны.

С расчетами освещенности мне пришлось познакомиться достаточно давно. Одним из первых объектов была территория склада, проект проходил через экспертизу. А одним из последних были территория Детского сада и площадка Подростково-Молодежного Центра в г.Ломоносов.

1. Что такое светотехнический расчет?

Чаще всего под этим подразумевают компьютерное моделирование помещения или открытой площадки, на которой располагают виртуальные светильники, и программа моделирует распространение света от источников, с учетом отражений.

В результате программа выдает распределение света на расчетной поверхности. Этой поверхностью может быть пол, что подходит для большинства помещений. Но может быть уровень стола, или область с висящей на стене доской, для учебных классов.

На рисунке выше можно видеть небольшое помещение с распределением света от верхнего освещения – светильников в потолках Грильято 600х600, и стеновой световой доски для фотографирования.

Фиктивные цвета настраиваются в программе и для разных расчетов цвета будут разными. В нашем случае белый цвет 600 люкс, красный – 500 люкс, но можно было настроить белый на 1000 люкс и выше. Тогда вся картина бы изменилась.

2. Зачем нужен светотехнический расчет?

В первую очередь светотехнический расчет нужен для достижения соответствия освещенности поверхности требованиям ГОСТ (СП) и СанПиН. Это касается детских и подростковых учреждений, предприятий, улиц, территорий. Для каждого объекта с пребыванием людей можно выделить разряд зрительной работы, которому будет соответствовать норма освещенности и равномерности.

Например, для территории детского сада было очень важно достичь нужной равномерности освещения. Это характеристика, связывающая самые светлые области и самые темные.

Легко представить прожектор – в центре пятна света будет высокая освещенность, а вне его низкая. И это не будет качественным светом для большинства случаев. При этом средняя освещенность может оказаться приемлемой.

Многие помещения имеют свои типовые требования к освещенности описанные в СП 52.13330.2016 и других документах.

Типовые моменты, для которых полезен расчет освещенности:

• Определение количества светильников и их мощности
• Подбор нужной направленности светильника
• Правильное размещение светильников по площади

Все эти пункты обосновывают нужное количество светильников, их мощность и стоимость, а также позволяют проверить аналоги по световым характеристикам, а не "на глазок".

Каждый светильник серьезных производителей имеет специальные файлы *.ies и других форматов, которые можно использовать в специальных программах моделирования.

Заключение. Выводы.

В случае большого или сложного объекта, например, склада или торгового центра светотехнический расчет необходим – именно с помощью него можно определить какие светильники использовать и сколько штук нужно применить, а также куда именно их установить.

Для небольших офисов и магазинов светотехнический расчет позволит либо сэкономить на количестве светильников, либо получить более высокие характеристики освещения, что повышает работоспособность персонала.

Мы выполняем светотехнические расчеты в Санкт-Петербурге, имеем опыт согласований и предоставляем только качественные расчеты!

Источник: zen.yandex.ru

Когда требуется?

• Выполняется замена / обновление приборов освещения в имеющейся на объекте осветительной установке.

• Определяются параметры осветительной установки на новом объекте или при выполнении

Результат проведения компьютерных вычислений с формированием 3D модели освещаемого помещения с расстановкой светильников, оборудования и объектов, затеняющих источники света.

Для чего требуется расчет освещенности?

• Определение необходимого количества и особенностей мест установки, характеристик источников света для воспроизведения комфортного уровня освещения объекта

• Интеграция системы освещения в дизайн объекта или в окружающую среду с проверкой изменений освещенности при действии нескольких режимов работы осветительной установки

• Выяснение того, как обеспечить заданную освещенность помещения или открытого пространства




• Оптимизация числа и характеристик применяемых осветительных приборов

• Возможная экономия на используемой электроэнергии

• Определение достаточных характеристик осветительной установки для обеспечения комфортного уровня освещения

• Соблюдение норм, стандартов

• Проверка изменения освещенности объекта при смене режимов работы осветительной установки

Результат компьютерного расчета освещенности части помещения приема пищи

 

Как сделать быстрый «оценочный» светотехнический расчет?

Расчет на «клочке бумаги» можно выполнить с применением значений освещенности соответствующего типа помещения из СНиП 52.1330.2016 или из СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03, умноженной на общую площадь таких помещений или территории. Затем делим общее значение требуемой освещенности на световой поток планируемых осветительных приборов. Получаем общее число таких осветительных приборов.

 

Следует учитывать, что значения в СНиП и в СанПиН были введены в действие сравнительно давно, поэтому многие утверждают, что уровень освещения согласно этим нормам для них мал и света явно недостаточно. С учетом повышения энергоэффективности современных источников света, эксперты рекомендуют увеличивать эти нормы в 1,5 – 2 раза.

 

Исторические особенности выполнения светотехнического расчета

До последнего времени методология светотехнического расчета осветительной установки, естественно, базировалась на технологии ручного труда, предусматривала проведение вычислительных процедур с помощью логарифмической линейки, математических таблиц и калькулятора.

За более чем столетнюю историю были разработаны так называемые инженерные методы расчета, базирующиеся на использовании расчетных таблиц, графиков и номограмм, а также на типизации и аналитической аппроксимации кривых сил света стандартных осветительных приборов – для ускорения, упрощения и обобщения результатов работы и для возможности получения грубой первоначальной оценки планируемой осветительной установки с выбором, в отдельных случаях, типового решения.

Начиная с 80-х годов прошлого века начался переход от ручной технологии расчета к компьютерной, который к настоящему времени полностью завершен. В результате произошло разделение на разработчиков светотехнических программ и на их пользователей, позволяя широкому кругу проектировщиков, дизайнеров и конечных пользователей сосредоточиться не на сложной, трудоемкой и изнурительной процедуре проведения расчета, а на творческой стороне – поиске наилучшего варианта осветительной установки

Какими бывают светотехнические расчеты?

Упрощенные расчеты. Утилитарное освещение: освещение дороги, улицы, парка, многие виды спортивного освещения, освещение открытых пространств, освещение простых интерьеров и т.д. Это, чаще всего, ручной расчет с использованием стандартизированных таблиц для типового набора задач освещения дорог, помещений определенного назначения и т.д.

Сложные расчеты. Предназначены для моделирования сложных сцен, с получением графических изображений моделируемой осветительной установки. Применяются там, где требуется учитывать затенение источников света, экранирование одних объектов другими, сложные многократные переотражения, цветовые характеристики источников света. Чаще всего выполняются с применением компьютерного моделирования.

Возможно ли сделать светотехнический расчет самостоятельно?

Да, самостоятельно выполнить расчет освещения вполне по силам практически для любого человека. Однако есть нюансы. Чем он сложнее, тем больше специализированных навыков, знаний и времени потребуется.

А. Простая задача

Требуется сделать расчет для себя, когда объект освещения «единичен» и соблюдение стандартов и СНиП не играет существенной роли, а именно в таких, например, случаях:

• Оценить уровень освещенности отдельной комнаты с одним источником света (например: жилая комната с люстрой) или решить, лампы какой мощности и в каком количестве потребуются для освещения коридора со стандартной высотой потолков.

• Выяснить тип уличного фонаря, который подойдет для освещения придомовой территории на даче, входа в здание, подъездной дороги, территории у ворот и т.д.

В качестве решения можно

• использовать экспертное мнение, для чего можно переговорить со знакомым электриком или воспользоваться множеством онлайн-форм расчета освещенности в интернете, полистать интернет форумы, погуглить или переговорить с продавцом светильников в соответствующем магазине, вспомнить собственный опыт организации / использования освещения в школе, в спортзале, на работе, во дворе, дома и т.д.

• использовать данные метода удельной мощности или стандартные расчетные таблицы, графики и номограммы.

Б. Задача организации освещения крупного объекта

Складывается вокруг задачи подбора освещения для нескольких помещений или для большой территории. Качество решения и затраченное на него время зависит от вашего опыта, инженерно-технических навыков, наличия требуемой информации «под рукой».

Решение может быть аналогичным решению простой задачи, только времени может потребоваться больше, так как базовых объектов расчета не один, а несколько. Также можно передать задачу выполнения расчета производителю или продавцу, тем более что последние могут выполнить подобную работу бесплатно.

В. Комплексная задача оценки характеристик осветительной установки

Когда требуется обязательное соблюдение стандартов и СНиПов, рассчитать освещение средних и крупных объектов, производств и взрывоопасных объектов, нескольких улиц и т.д.

Решение

Выполнить расчет освещенности самостоятельно по-прежнему возможно, но потребуется большая подкованность инженерно-техническими, строительными и светотехническими знаниями, потребуется наличие информации из регламентирующих документов, чертежи объекта и некоторые математические способности для ручного расчета или владение навыками использования специализированного программного обеспечения и соответствующие данные от производителей осветительных приборов для компьютерного моделирования.

И вот здесь существенными становятся: 1) фактор времени 2) количество принимаемых «допущений».

Передать данные по задаче и объекту для бесплатного расчета освещенности производителю или поставщику оборудования.

 

Г. Планирование архитектурно-художественного освещения

Когда, например, требуется организовать освещение фасада объекта, парка, моста, монумента и т.д. Вам понадобится дизайн-проект системы с точками установки осветительных приборов и их спецификация с описанием режимов работы.

Решение:

1. Для самостоятельной подготовки расчета:

1.1. Для ручного расчета. Так как обычно для расчета установокархитектурного, витринного и рекламного освещения основным расчетным нормируемым параметром является средняя яркость поверхностей освещаемого объекта, достаточно несколько табличных данных по каждой модели светильника или, в крайнем случае, кривые силы света, которые потребуется пересчитать в отдельные значения.

1.2. Для компьютерного моделирования потребуется модель здания или визуализация концепции освещения от архитектора и соответствующие файлы данных по светильникам от производителя.

 

2. Передача материалов и данных о проекте для выполнения светотехнического расчета внешним исполнителям.

 

Следует различать а) светотехнический расчет спроектированной светодизайнером осветительной установки и б) разработку дизайна и проекта осветительной установки архитектурно-художественного оформления:

а) для выполнения экспертами бесплатного светотехнического расчета и составления спецификации рекомендуемых к применению изделий потребуется проект осветительной установки;

б) для бесплатной разработки проекта осветительной установки потребуется архитектурно-художественное решение, которое определит искомые характеристики, которых требуется достичь путем выполнения светотехнического расчета с указанием спецификации необходимого оборудования.

В любом случае, странно отказываться от бесплатного расчета освещенности объекта экспертами компании (при необходимости подготовить проект освещения, составить смету базового оборудования и оценить итоговый уровень освещения) и в ситуации с архитектурно-художественным оформлением лишиться возможности получить WOW-эффект с учетом сметы.

Два эскизных проекта светохудожественного освещения, которые используются в качестве основы при проведении светотехнического расчета освещенности осветительной установки (а) труба ТЭЦ города (б) Университет

 

Резюмируем. Что делать, если требуется расчет освещенности?

1. Самостоятельно оценить «на пальцах»

2. Самостоятельно выполнить ручной расчет освещенности «по старинке»

3. Самостоятельно произвести компьютерное моделирование возможных решений

4. Передать выполнение расчета производителю приборов освещения или поставщику решения

 

Что потребуется для выполнения светотехнических расчетов средней и высокой сложности?

 

Информация об объекте

• чертеж / план объекта

• возможные точки установки осветительных приборов

• доступные способы выполнения электрической разводки

• 3D здания / объекта, если его форма в плане если она сложнее прямоугольника

 

+ для помещений:

• габариты

• температура в помещении

• имеющееся оборудование, другие крупные объекты

• высота установки светильников

• высота рабочих поверхностей

 

+для автомобильных дорог:

• наличие и схема установки осветительных опор

• расстояние от опоры до освещаемого дорожного полотна

• расстояние между опорами

• класс автодороги/улицы

• особые участки дороги (круговое движение, пешеходные переходы, уширения и т.д.)

 

+ для территорий:

• число и высота имеющихся мачт освещения

• ветровые нагрузки места географического положения

 

+для сложных объектов:

• особенности, зонирование, прочие параметры

 

При отсутствии компьютерных навыков следует выбрать метод расчета «в ручную»

• метод удельной мощности

• метод коэффициента использования

• точечный метод

• Табличные данные (обобщенный список)

• таблица значений удельной мощности объекта

• значение светового потока и мощности оборудования

• диаграмма светораспределения при использовании точечного метода, лучше в виде табличных данных

• коэффициент светового потока источника света

• индекс помещения

• стандартный коэффициент запаса источника света

• поправочный коэффициент высоты потолка

• нормы освещенности требуемого объекта из СНиП

 

При наличии компьютерных навыков

• уверенный пользователь ПК

• навык установки и ручной настройки ПО

• навык работы с 2D и 3D программами компьютерного моделирования

• Автоматизированное ПО:

• Dialux

• Relux

• Light In Night Road

• база IES или LDT файлов производителя осветительного оборудования

  

Самым важным при выполнении светотехнического расчета является подбор осветительного оборудования на основании типа источника света, мощности светильника, светового потока, значения энергоэффективности и кривой силы света (КСС). Выбор оборудования с соответствующими параметрами зависит от существующих нормативов и пожеланий заказчика. Подбор правильной КСС обеспечивает необходимую равномерность. Стоит, например, не забывать о коэффициенте запаса осветительной установки, уровень которого зависит от загрязняемости светильников и деградации источников света в течение срока эксплуатации осветительного оборудования.

Источник: www.revolight.ru

Постараюсь очень кратко и просто изложить метод ручного расчета освещения в помещениях, которому меня научили на курсе «Расчет освещения» школы светодизайна LiDS.

Какой должна быть освещенность
При планировании освещения, в первую очередь нужно определить соответствующую нормам целевую освещенность и посчитать общий световой поток, который должны давать светильники в помещении.
С нормативами определиться просто – либо ищем свой тип помещения в таблицах СанПиН 2.21/2.1.1/1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий» и СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение», либо соглашаемся с основным требованием по освещенности жилых помещений – 150лк или офисных помещений с компьютерами – 400лк.

Грубая оценка необходимого светового потока
По умолчанию расчет освещенности делается в программе Dialux. Но результат хотя бы приблизительно нужно знать заранее, чтобы сверить данные с оценкой «на глазок».
Как написано даже в Википедии, средняя освещенность поверхности — это отношение падающего на нее светового потока к площади. Но в реальном помещении часть светового потока светильника рабочих плоскостей не достигает, пропадая на стенах. Освещенность в помещении – это отношение общего светового потока светильников к площади помещения с поправочным коэффициентом «η».

Долю света «η», который доходит до рабочих поверхностей, можно оценить на глазок. В самом общем приближении для некоего очень среднего помещения с какими-то там светильниками до рабочих поверхностей доходит примерно половина света, а значит для очень грубой оценки можно использовать коэффициент η = 0,5.
Например, в комнате площадью 20м² светильник со световым потоком 700лм (эквивалент лампы накаливания 60Вт) создаст освещенность Е = 0,5 × 700лм / 20м² = 18лк. А это значит, что для достижения норматива в 150лк, нужно F = 700лм × (150лк / 18лк) =5800лм, или эквивалент 8-ми лампочек накаливания по 60Вт!
(Полкиловатта ламп накаливания на небольшую комнату! Понятно, почему нормы освещенности для жилых помещений гораздо ниже, чем для учреждений, и почему учреждения уже давно никто лампами накаливания не освещает.)

Более точный метод ручного расчета
Но так как помещения бывают с разными стенами, разной формы, с высокими или низкими потолками, поправочный коэффициент не обязательно равен 0,5 и для каждого случая свой: на практике, от 0,1 до 0,9. При том, что разница между η = 0,3 и η = 0,6 уже означает разбег результатов в два раза.
Точное значение η нужно брать из таблиц коэффициента использования светового потока, разработанных еще в СССР. В полном виде с пояснениями таблицы привожу в отдельном документе. Здесь же воспользуемся выдержкой из таблиц для самого популярного случая. Для стандартного светлого помещения с коэффициентами отражения потолка стен и пола в 70%, 50%, 30%. И для смонтированных на потолок светильников, которые светят под себя и немного вбок (то есть имеют стандартную, так называемую, «косинусную» кривую силы света).

Табл. 1 Коэффициенты использования светового потока для потолочных светильников с косинусной диаграммой в комнате с коэффициентами отражения потолка, стен и пола – 70%, 50% и 30% соответственно.

В левой колонке таблицы указан индекс помещения, который считается по формуле:

, где S — площадь помещения в м², A и B — длина и ширина помещения, h — расстояние между светильником и горизонтальной поверхностью, на которой рассчитываем освещенность.
Если нас интересует средняя освещенность рабочих поверхностей (стола) в комнате площадью 20м² со стенами 4м и 5м, и высоте подвеса светильника над столами 2м, индекс помещения будет равен i = 20м² / ( ( 4м + 5м ) × 2,0м ) = 1,1. Удостоверившись, что помещение и лампы соответствуют указанным в подписи к таблице, получаем коэффициент использования светового потока – 46%. Множитель η = 0,46 очень близок к предположенному навскидку η = 0,5. Средняя освещенность рабочих поверхностей при общем световом потоке 700лм составит 16лк, а для достижения целевых 150лк, потребуется F = 700лм × ( 150лк / 16лк ) = 6500лм.
Но если бы потолки в комнате были выше на полметра, а комната была не «светлым», а «стандартным» помещением с коэффициентами отражения потолка, стен и пола 50%, 30% и 10%, коэффициент использования светового потока η составил бы (см. расширенную версию таблицы) η = 0,23, и освещенность была бы ровно вдвое меньше!

Проверяем расчеты в диалюксе
Построим в диалюксе комнату 4 × 5м, высотой 2,8м, с высотой рабочих поверхностей 0,8м и теми же коэффициентами отражения, что и при ручном счете. И повесим 9шт мелких светильников с классической косинусной диаграммой по 720лм каждый (6480лм на круг).

Рис. 1 Взятый для примера светильник Philips BWG201 со световым потоком 720лм, и его классическое «косинусное» светораспределение

Получится ли у нас средняя освещенность рабочих поверхностей в 150лк, как мы оценили вручную? Да, результат расчета в Dialux – 143лк (см. рис2), а в пустой комнате без мебели и человеческой фигуры – 149лк. В светотехнике же значения, различающиеся менее чем на 10% считаются совпадающими.

Рис. 2 Результат расчета в диалюксе – средняя освещенность рабочей поверхности (при коэффициенте запаса 1,0) составила 143лк, что соответствует целевому значению 150лк.

Рис. 3 Красивые картинки, в которые верят люди.

Заключение:
На грубую оценку примитивным методом по формуле E = 0.5 × F / S потребуется 1 минута времени, на уточнение коэффициента использования по таблицам – еще 3 минуты, на проект в диалюксе после некоторого обучения – около 20 минут и еще 20 минут, если хочется «навести красоту». Диалюкс выдает очень красивые картинки (см. рис. 3), которые стоят потраченного труда, потому что в них верят люди. Но по соотношению эффективности и трудозатрат оценка освещенности врукопашную вне конкуренции. Ручной счет прост, надежен и эффективен как саперная лопатка, дает уверенность и понимание.

Источник: habr.com

Этап №1 расчета.

Для простого расчета необходимого числа ламп воспользуйтесь Калькулятором расчета количества ламп. 

 

Формулой = X * Y * Z рассчитывается показатель необходимой величины светового потока (Люмен) при этом:

• X – установленная норма освещенности объекта в зависимости от типа помещения. Нормы приведены в Таблице №1,
• Y – соответствует площади помещения в квадратных метрах,
• Z – коэффициент поправки значений в зависимости от высоты потолков в помещении. При высоте потолков от 2,5 до 2,7 метра коэффициент равен единице, от 2,7 до 3 метра коэффициент соответствует 1,2; от 3 до 3,5 метров коэффициент составляет 1,5; 3,5 до 4,5 метров коэффициент равен 2.

 

Таблица №1 "Нормативы освещенности офисных и жилых объектов по СНиП"

 

Этап №2 расчета.

Получив необходимые данные о величине светового потока, мы можем вычислить необходимое количество светодиодных ламп и их мощность. В таблице №2 указаны значения мощности светодиодных ламп и соответствующие им показатели по световому потоку. Итак, делим полученное на этапе №1 значение светового потока на величину светового потока в люменах по подобранной лампе. В результате имеем нужное количество светодиодных ламп определенной мощности для помещения.

 

Таблица №2 "Значения светового потока светодиодных ламп разной мощности"

 

Пример расчета освещения.

Для примера предлагаем рассчитать количество и мощность светодиодных ламп для жилой комнаты в многоквартирном доме, размером 20 квадратных метров при высоте потолков 2,6 метра.

150 (X) * 20 (Y) * 1 (Z) = 3000 Люмен.

Теперь согласно таблице №2 подбираем лампу, которая подойдет в установленные осветительные приборы, и которыми мы хотим осветить нашу комнату. Предположим, мы берем все лампы в 10 Ватт, имеющие световой поток в 800 Люмен, то для освещения нашей комнаты такими светодиодными лампами нам потребуется не менее 3000/800=3,75 лампочек. В результате математического округления получаем 4 лампочки по 10 Ватт.

Важно помнить, что желательно в помещении добиться равномерного распределения света. Для этого лучше располагать несколькими источниками света. В случае если вы планируете создавать художественное освещение с несколькими светильниками, монтируемыми в потолок, мы советуем использовать 8 светодиодных лампочек по 5 Ватт каждая и равномерно распределить их по потолку.

Обратите внимание то за основу производимых расчетов мы взяли нормы СНиП принятые в нашей стране. Поскольку нормы эти разработаны и приняты были давно, многие наши клиенты говорят, что уровень освещения согласно этих норм для них мал и света явно недостаточно. Поэтому мы рекомендуем увеличивать эти нормы в 1,5-2 раза при этом устанавливая несколько выключателей, разделяя их по зонам помещения и по количеству светильников. Это позволит включить часть светильников и получить мягкое, не очень яркое освещение, а в случае необходимости, включить полное яркое освещение.

Источник: www.calc.ru