Коэффициент использования светового потока: методы расчета

Индекс освещения помещения

Это еще один очень важный параметр, чтобы правильно рассчитать который нужно воспользоваться формулой i= (AB)/(h*(A+B)), где А и В является длиной и шириной пространства, а h — высотой от светильника до потолка.

Вам это будет интересно Особенности энергосберегающих ламп

Индекс помещения освещение

В целом, коэффициент использования светового потока — величина, характеризующая силу солнечного излучения источника, представленная в люменах. Индекс помещения освещения благодаря коэффициенту измеряется с помощью люменометра и формул, основной из которых является Фu = Km*V*Фe.

Методы расчета

Метод расчета представлен пошаговой процедурой. Вначале пользователь должен определиться со схемой света, затем выписать необходимую норму освещенности, подобрать тип светоисточников, проанализировать как они работают, определить коэффициент запаса и неравномерности. Далее он должен оценить коэффициент отражения поверхностей, узнать индекс помещения, понять нужное количество светильников и ламп в них, а также просчитать соответствующий коэффициент использования светопотока.

Все это сделать можно по общей формуле Ф= (Emin*k*S*Z)/(N*n*η). Также можно воспользоваться формулами, представленными на схеме.

Формула расчета

Коэффициент запаса k

Это величина, которая показывает возможность осветительной конструкции выдерживать предполагаемые нагрузки и гарантировать тот факт, что она будет надежной и долговечной. Она зависит как от лампочек, так и условий, в которых они находятся. К примеру, на цементных заводах и литейных цехах с использованием газоразрядных лампочек показатель k равен 2, а с применением ламп накаливания — 1,7. В кузнечных и сварочных цехах — 1,8 и 1,5 соответственно, а в жилых и офисных помещениях — 1,2 и 1,1.

Вам это будет интересно Особенности трёхфазного счётчика Меркурий 230

Запас k

Коэффициент неравномерности Z

Это показатель неравномерного распределения света на всем помещении и наличие затемняющих участков. Он зависит от того, насколько симметрично расположены светильники и каково соотношение длины приборов и высоты потолка. Находится по формуле h=H-hсв-hр, где H является высотой потолка, hcв — соотношением расстояния от подвеса до низа осветительного устройства, а hp — соотношением высоты с плоскостью. К примеру, там, где светильники находятся по углам, этот показатель равен двум, а в местах, где они расположены в шахматном порядке — двум с половиной.

Важно! В соответствии с этим, чем больше светоисточников, тем меньше неравномерного освещения. Неравномерность Z

Неравномерность Z

Коэффициент использования светового потока

Это показатель, который находится в зависимости от того, в какой цвет выкрашены стены и потолок. Также он зависит от того, какую форму излучения имеют светильники. Эту величину можно узнать из соответствующей схематичной документации ниже

Важно понимать, что отражение от поверхности меньше там, где использованы темные и черные цвета

Использование светопотока

Определение общего типа подсветки

Если было принято решение использовать коэффициент светопотока, чтобы рассчитать освещение в помещении, нужно воспользоваться соотношением минимального уровня освещенности, перемноженного на площадь с мощностным запасом и показателем освещенности от санпина, а далее поделить значение на число светильников, количество ламп в нем и коэффициент, который применяется для светопотока. В результате можно выявить общее освещение.

Для расчета мощности ламп освещения конкретного помещения, можно использовать формулу, где нужно перемножить число ламп на количество осветительных устройств и потребляемую мощность одной лампочки.

Общий тип подсветки

Особенности способа

КИСП хорош для использования в тех ситуациях, когда следует произвести расчет для равномерного и горизонтального освещения общего плана при применении осветительных приборов различного вида. Этим методом можно высчитать уровень светового обеспечения лампы, требуемый для организации средней освещённости в заданной ситуации, когда имеется равномерное освещение

Обратите внимание! Данный расчет учитывает свет, который был отражен поверхностью потолка и стен при равномерном общем типе освещения

Суть способа расчета коэффициента использования для светового потока состоит в том, что для каждого определенного помещения необходимо вычислить свой КИСП. Он рассчитывается по следующим критериям:

главные параметры комнаты;
отделочный материал, который применялся для окончательной обработки стен и потолков. Исходя из вида поверхности потолка и стен, будут определяться их светоотражающие свойства.

Любое сооружение имеет ограниченный освещаемый объем. Он ограничивается поверхностями (стены, потолок и т.д.), которые способны отражать часть светового излучения, что падает на них от осветительного прибора. Проводя данный расчет, следует знать, что в качестве отражающих поверхностей будут выступать:

потолок;
пол;
четыре стены;
электрооборудование, которое размещено в комнате.

Таким образом, когда пространство ограничивается поверхностями, обладающими высокими показателями коэффициента отражения, отраженная их составляющая также будет достаточно большой. Поэтому учет этот составляющей обязательно необходим, чтобы расчет, в конечном итоге, получился правильным.

К особенностям, а также основным недостаткам, данного метода стоит отнести следующие моменты:

расчет этот достаточно трудоемкий и человек, который не сильно «дружит» с математикой, может с ним и не справиться;
методом можно рассчитать лишь параметры светового потока внутри помещения, т.е. для системы внутреннего освещения.

Теперь более детально рассмотрим алгоритм проведения расчетов с помощью применения коэффициента светового потока.

Что нужно знать о методе

Для нашего метода вычислений требуется знать следующие виды параметров:

показатель запаса (k). Он учитывает запыленность, из-за чего происходит уменьшение светового потока, испускаемого лампочками (см. таблицу);

Параметры показателя запаса (k)

показатель уровня минимального светового обеспечения (Z ). Для него характерна неравномерность подсветки. Является функцией большинства переменных. Z зависит от расстояния между лампами к расчетной высоте (L / h);
показатель применения светового потока (h). Чтобы его найти, необходимо использовать индекс помещения (i ), а также предполагаемые величины отражения для имеющихся в помещении поверхностей (для пола rр, потолка rп и стен rс).

В данной ситуации для определения h, необходимо знать примерные показатели для разных поверхностей. Для светлых комнат:

rп = 70%;
rс = 50%;
rр = 30%.

Для комнат с незначительными выделениями пыли:

rп = 50%;
rс = 30%;
rр = 10%.

Для помещений с высоким уровнем запыленности:

rп = 30%;
rс = 10%;
rр = 10%.

При этом индекс помещения можно рассчитать по следующей формуле:

Формула определения индекса помещения

где В, А, h являются шириной, длиной и расчетной высотой. Для определения расчетной высоты используют такую формулу:

Вычисление расчетной высоты

где:

H — геометрическая высота конкретного пространства;
hсв — масса светильника;
hp — высота имеющейся рабочей поверхности.

Правильно рассчитав искомые величины, вы сможете использовать метод КИСП для любых типов помещений и светильников.

Выбор метода расчета

Имея представление, каким образом производится расчет, давайте рассмотрим, какой из способов выбрать конкретно для вашего случая. Ведь различные методы расчета предназначены для различных помещений и условий.

Итак:

Начнем с метода коэффициента использования светового потока. Данный способ нашел достаточно широкое применение. Преимущественно его применяют для расчета общего освещения в помещениях, не имеющих перепадов высот по горизонтали. Кроме того, данный способ не сможет выявить затененные участки, и произвести расчет для них.

Выбираем метод расчета освещенности

Для этих целей существует точечный метод. Он применяется для расчета местного освещения, затененных участков и помещений с перепадом высот, а также наклонных поверхностей. Но вот общее равномерное освещение таким методом посчитать достаточно сложно — ведь он не учитывает отраженные и некоторые другие составляющие.
А вот способ удельной мощности, является одним из наиболее простых. Но в то же время он не дает точных значений, и преимущественно используется в качестве приближенного. С его помощью определяют приближенное количество светильников и их мощность.

Кроме того, данный расчет позволяет определить, какова приближенная цена монтажа и эксплуатации данной осветительной системы.

Два метода расчета количества светильников

Существует 2 способа определить количество светильников для нормального освещения комнаты:

По электрической мощности.
По световой мощности.

Первый вариант считается простым, но не таким точным. Во втором случае прибегают к аналогичному алгоритму расчета, но в формуле используют люмены.

Метод расчета по электрической мощности

Сколько ватт на квадратный метр? Нормой считается 20 Вт*м. кв. Для расчета освещенности используют следующую формулу: S*N/W, где S — площадь помещения, N — норма освещения, W — электрическая мощность лампы.

Пример

Имеется детская комната, площадью 17 кв. м. Этот тип помещений оборудуют светодиодными лампами, мощностью 60 Вт. Какое число осветительных приборов понадобится для создания комфортных условий проживания ребенка?

Расчет светильников:

17*20 = 340 Вт

340/60 = 5,6 ламп.

Электрики рекомендуют проводить округление в высшую сторону. Поэтому необходимо купить 6 светодиодных ламп.

Метод расчета по световой мощности

Расчет в люменах — более точный вариант при подборе осветительных приборов. Последовательность действий аналогична алгоритму расчета по электрической мощности. Единственное, в чем заключается разница — используют не Вт, а Люмены.

К примеру, для коридора в 10 кв. м. потребуется 500 Люменов (10 кв. м.*50 Люксов). Если вы планируете использовать приборы со световой мощностью 300 Люменов, то вам понадобится купить 2 светильника (500/300=1,7).

Расчёт освещения

Метод коэффициента использования

Метод коэффициента использования даёт возможность определить световой поток ламп, необходимый для создания заданной средней освещённости при общем равномерном освещении с учётом света, отражённого стенами и потолком.

Расчётные формулы:

где F —световой поток ламп, лм;

Е — минимальная освещённость, лк;

k — коэффициент запаса;

η — коэффициент использования светового потока ламп (в долях единицы), т. е. отношение потока, падающего на расчётную поверхность, к суммарному световому потоку всех ламп;

S —площадь помещения, м2;

z — отношение средней освещённости к минимальной (коэффициент z вводится только при расчёте минимальной освещённости);

п — число светильников.

Коэффициент использования зависит от характеристики светильника (светораспределения и к. п. д.), размеров помещения и коэффициентов отражения стен и потолков.

Значения коэффициентов использования для различных светильников с лампами накаливания находятся по таблицам, имеющимся в каталогах на осветительные приборы.

Коэффициенты, отражения стен ρ_c и потолка ρ_n приведены в следующей таблице:

Размеры помещения характеризуются следующим показателем (индексом) помещения:

где h — расчётная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

S —площадь помещения, м2;

А и В — стороны помещения, м.

Величина коэффициента z зависит от типа светильника и отношения L к h; L — расстояние между светильниками, м; h — расчётная высота подвеса светильника, м.

Значения коэффициентаz

Расчёт освещения но методу коэффициента использования производится в следующем порядке:

1) находим по таблице нормативную освещённость для данного помещения;

2) выбираем тип и число светильников;

3) определяем индекс помещения iи коэффициенты отражения потолка (ρ_п ) и стен ( ρ_с).

4) находим коэффициент z (только при расчёте на минимальную освещённость);

5) определяем коэффициент использования светового потока для принятого типа светильника;

6) вычисляем световой поток F одной лампы в лм и по нему выбираем лампу, световой поток которой близко подходит к расчётному.

Пример расчёта

Дано: конторское помещение площадью 20 × 6 м, высотой 3,2 м; потолок побелённый, стены светлые, окна без штор.

Расчётная высота подвеса светильника h=2 м, напряжение сети 220 в; коэффициент запаса k=1,3.

1) Для конторского помещения E = 75 лк.

2) Берём 16 светильников типа «Люцетта» цельного стекла, располагаемые в два ряда; расстояние между светильниками равно 3 м.

3) Находим индекс помещения

По таблице определяем коэффициенты отражения потолка и стен: ρ_п =70%; ρ_с=50%.

4) При отношении L : h = 1,6 коэффициент z = 1,2.

5) Зная i, ρ_n и ρ_с находим для светильника «Люцетта» коэффициент использования η = 0,5.

6) Определяем световой поток одной лампы

По таблице выбираем лампу накаливания мощностью 150 вт, имеющую световой поток 1845 лм.

Метод удельной мощности

Метод удельной мощности — наиболее упрощённый способ расчёта освещения.

Удельная мощность, т. е. мощность ламп, отнесённая к единице площади, вт /м2 — важный показатель осветительной установки, он может служить, в однотипных условиях, критерием для определения мощности ламп.

Инженером Кноррингом были составлены таблицы значений удельной мощности в зависимости от освещённости, типа светильника, высоты подвеса и площади помещения для напряжения сети 220 в и коэффициента запаса k=1,3.

Пользуясь таблицами, можно подсчитать установленную мощность осветительной установки, для чего значение удельной мощности (р), найденное для конкретных условий, необходимо умножить на площадь помещения.

Мощность каждой лампы находят делением общей установленной мощности на принятое количество ламп.

Точечный метод

Точечный метод расчёта, основанный на известном соотношении между освещённостью Е и силой света I, довольно кропотлив и применяется в основном только для определения минимальной освещённости локализованного и местного освещения, для определения освещённости ответственных помещений и для проверочные расчётов.

{module 43}

Индекс освещения помещения

Вам это будет интересно Как правильно подключать лампу дневного света

Индекс помещения освещение

Как работает калькулятор

В основу работы заложена формула расчета величины светового потока (люмен).

{норма освещенности объекта} * {площадь помещения м²} * {поправочный коэффициент высоты потолка}

Таблица №1 «Нормативы освещенности офисных и жилых объектов по СНиП»

Мы отклонились от этой таблицы, так как результаты полученные при подсчетах не соответствовали пожеланиям наших посетителей.

Коэффициенты были подобраны путем поиска в различных источниках: литературы, форумов и дискуссий профессионалов.

В любом случае, всегда советуем выводить 2-3 выключателя на комнату, разделяя зоны и количество светильников.

Задача №1 — расчёт мощности светильника

Я столкнулся c первой задачей. То есть я решил, каким образом будут располагаться светильники и для осуществления моей задумки, я расположил девять светильников в виде буквы «П»:

Соответственно мне необходимо было определить, каким световым потоком должен обладать светильник, чтобы обеспечить требуемую освещённость на кухне, а по световому потоку выбрать марку и модель светильника.

Для расчёта требуемого количества светильников нам необходимо знать нормативную освещённость, которая устанавливается СНиП 23-05-95* — «Искусственное и естественное освещение». Согласно данного СНиПа для кухни Е_н=150 лк

Площадь моей кухни равна 5 кв.м, S=5

Количество светильников: N=9

Теперь осталось разобраться с коэффициентами:

К – коэффициент запаса, также как и нормативная освещённость принимается по СНиП 23-05-95 (для жилых помещений 1,4 – 1,5), я принял К=1,4

Z – коэффициент неравномерности, принимается в зависимости от типа ламп и находится в пределах 1,0-1,2, для светодиодных светильников допускается принять Z=1,0

η – коэффициент использования светового потока, зависит от индекса помещения, отражающих поверхностей и типа ламп. Вообще данный коэффициент принимается по специальным таблицам, их можно найти на сайтах производителей ламп. На данный момент, я смог найти таблицы только для люминесцентных и ртутных ламп, всё-таки светодиодные лампы только набирают обороты, и информации для расчётов практически нет, но при всём этом, одну из таких таблиц активно используют сайты, продающие светодиодное оборудование: вот один из них — http://diode-system.com/kak-rasschitat-kolichestvo-svetilnikov.html А если используют профессионалы, то почему бы не воспользоваться и нам?

Таблица коэффициентов использования светового потока:

Теперь нужно понять, как ей пользоваться. Мы видим, что коэффициент использования светового потока зависит от индекса помещения и от коэффициентов отражения поверхностей потолка, стен и пола. Для коэффициентов отражения приведены наиболее распространённые варианты. Например: схема 0,7-0,5-0,3 (четвёртый столбик таблицы) соответствует помещению с белым потолком, светлыми обоями, и напольным покрытием, которое темнее обоев (это наиболее распространённый вариант)

Примерные коэффициенты отражения приведены в таблице ниже:

Согласно таблицы, для моей кухни подойдёт схема 0,7-0,5-0,3

Теперь рассчитаем индекс помещения — i. Этот параметр напрямую зависит от габаритов помещения и высоты рабочей поверхности. Если рабочей поверхностью считают стол, то обычно hраб=0,8 м. Для кухни рабочей поверхностью является: стол, плита, столешница, мойка, а они, как правило, имеют высоту 0,8-1,0 м, поэтому я принимаю hраб=0,8 м

Теперь рассчитаем расчётную высоту. Расчётная высота – это расстояние от светильника до рабочей поверхности, в моём случае светильники точечные встраиваемые, то есть расчётная высота будет измеряться от плоскости потолка до рабочей поверхности:

Сам индекс помещения рассчитывается по формуле:

a и b – соответственно ширина и длина помещения.

Округляем индекс помещения в большую сторону из ряда: 0,6; 0,8; 1,00; 1,25 и т.д. (смотрите второй столбец таблицы). Соответственно я принимаю 0,8

Теперь у нас есть все данные, чтобы определить коэффициент использования светового потока, пользуемся таблицей и получаем, что η = 0,39

И так, подставляем все данные в формулу для определения светового потока одного светильника:

То есть световой поток одного светильника будет равен 299 люмен. Это ориентировочно светодиодные светильники мощностью 3,5-4 Вт (см. таблицу ниже)

То есть для моей кухни подойдёт 9 светодиодных ламп мощностью 3,5 — 4 Вт (≈ 299 лм). Заходим в интернет и находим светильники соответствующей мощности, на всякий случай смотрим такой параметр, как световой поток (чтобы он был не менее нашего расчётного).

Вот, что удалось найти сразу:

Самое главное не ошибитесь с типом лампы, её цоколем и патроном. В своих точечных светильниках я использовал лампы с типоразмером MR16 и цоколем GU-5.3

Что нужно знать о методе

Для нашего метода вычислений требуется знать следующие виды параметров:

Параметры показателя запаса (k)

показатель уровня минимального светового обеспечения (Z ). Для него характерна неравномерность подсветки. Является функцией большинства переменных. Z зависит от расстояния между лампами к расчетной высоте (L / h);
показатель применения светового потока (h). Чтобы его найти, необходимо использовать индекс помещения (i ), а также предполагаемые величины отражения для имеющихся в помещении поверхностей (для пола rр, потолка rп и стен rс).

rп = 70%;
rс = 50%;
rр = 30%.

Для комнат с незначительными выделениями пыли:

rп = 50%;
rс = 30%;
rр = 10%.

Для помещений с высоким уровнем запыленности:

rп = 30%;
rс = 10%;
rр = 10%.

При этом индекс помещения можно рассчитать по следующей формуле:

Формула определения индекса помещения

Вычисление расчетной высоты

где:

H — геометрическая высота конкретного пространства;
hсв — масса светильника;
hp — высота имеющейся рабочей поверхности.

Коэффициент запаса.

Значения норм освещенности являются величинами, ниже которых освещенность не должна быть ни в какой момент эксплуатации.

Для учета снижения освещенности и КЕО в процессе эксплуатации систем освещения вводится коэффициент запаса.

Коэффициент запаса зависит от содержания пыли и состояния среды в помещениях, частоты чисток светильников или остекления светопроемов, сменности работ на предприятии и принимает значения от 1,2 до 2.0.

В системах искусственного освещения в течение времени эксплуатации происходит снижение освещенности в результате:

спада светового потока ламп вследствие их старения
выхода из строя ламп в течение срока эксплуатации
загрязнения оптической системы светильников
загрязнения светопропускающих поверхностей источников света
спада КПД светильников вследствие старения светоотражающих материалов

В системах естественного освещения с течением времени происходит снижение освещенности в результате:

загрязнения светопропускающих поверхностей светоограждающих конструкций
снижения коэффициентов пропускания

Кроме того, происходит снижение коэффициентов отражения ограждающих поверхностей помещения из-за их загрязнения, что снижает как искусственную, так и естественную освещенность в помещениях.

Для учета снижения освещенности и КЕО в процессе эксплуатации систем освещения вводится коэффициент запаса.

Значения коэффициента запаса для осветительных установок искусственного освещения могут быть снижены в зависимости от эксплуатационных групп светильников. Эксплуатационная группа светильника определяется конструктивно-светотехнической схемой светильника, типом материала или покрытия отражателя и рассеивателя светильника, типом используемого источника света.

Коэффициенты запаса установлены с учетом количества чисток в год.

В зарубежных нормах и стандартах для учета данного фактора используется коэффициент эксплуатации MF. С отечественным коэффициентом запаса он связан соотношением Мf= 1/Кз.

Выбор метода расчета

Итак:

Выбираем метод расчета освещенности

Для этих целей существует точечный метод. Он применяется для расчета местного освещения, затененных участков и помещений с перепадом высот, а также наклонных поверхностей. Но вот общее равномерное освещение таким методом посчитать достаточно сложно — ведь он не учитывает отраженные и некоторые другие составляющие.
А вот способ удельной мощности, является одним из наиболее простых. Но в то же время он не дает точных значений, и преимущественно используется в качестве приближенного. С его помощью определяют приближенное количество светильников и их мощность.

Блиц-советы

При проектировании и расчёте освещения стоит всегда закладывать большие параметры, ведь можно выключить часть светильников.
При выборе ламп современные тенденции диктуют использовать наиболее энергосберегающие решения. Отличным выбором будет использование светодиодных светильников – они потребляют меньше, при это довольно компактные и яркие.

4. k — коэффициент запаса

Коэффициент запаса (зависит от типа ламп и степени загрязненности помещения) Коэффициент запаса k учитывает запыленность помещения, снижение светового потока ламп в процессе эксплуатации. Значения коэффициента k приведены в таблице.

Таблица №2. Коэффициент запаса для жилых помещений для различных типов ламп

В нашей люстре планируется использование светодиодных ламп, выбираем коэффициент запаса равный 1.

K = 1.

Подставим значение в формулу:

Фл = (Ен * S * k * z) / (N * η * n)

Фл = (150 * 19,25 * * z) / (N * η * n)

Алгоритм определения количества светильников

Вычисляем площадь помещения: S = a × b .

Определение индекса помещения: φ = S / ( h — Кз ) * ( a + b ).

Определяем коэффициент использования осветительной установки по таблицам, приведенным для различных серий светильников, исходя из значений коэффициентов отражения и индекса помещения.

Определение требуемого количества светильников: N = ( E * S) / ( U * n * Фл * Кз)

Е – требуемая освещенность горизонтальной плоскости, Лк.

S – площадь помещения, м2

Кз– коэффициент запаса. Он учитывает снижение яркости свечения по причине износа и/или загрязнения элементов осветительного прибора, а также загрязнения поверхностей помещения.

U – коэффициент использования осветительной установки.

Фл – световой поток одной лампы, Лм.

n — число ламп в одном светильнике.

Вспомогательные таблицы для расчета освещенности

	потолок	0,8	0,7	0,7	0,5	0,5	0,5
стены	0,5	0,5	0,3	0,5	0,3	0,3
пол	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,1
Индекс помещения	0,60	0,33	0,32	0,25	0,3	0,24	0,24
0,80	0,41	0,39	0,32	0,36	0,3	0,29
1,00	0,47	0,45	0,38	0,42	0,35	0,34
1,25	0,53	0,51	0,44	0,47	0,41	0,39
1,50	0,58	0,55	0,48	0,51	0,45	0,43
2,00	0,65	0,62	0,56	0,57	0,52	0,49
2,50	0,7	0,67	0,61	0,61	0,56	0,53
3,00	0,64	0,71	0,65	0,64	0,6	0,56
4,00	0,79	0,75	0,7	0,68	0,64	0,6
5,00	0,83	0,78	0,74	0,71	0,68	0,62

Таблица коэффициентов отражения

Плоскость из материалов с высокой отражаемостью	0,8
Плоскость с белой поверхностью	0,7
Плоскость со светлой поверхностью	0,5
Плоскость с серой поверхностью	0,3
Плоскость с темной поверхностью	0,1

Нормы освещенности помещений в Люксах