Коэффициент эксплуатации для светодиодных светильников

Коэффициент запаса при расчете освещения

В процессе эксплуатации осветительной установки возможен спад создаваемой ею освещенности. Для компенсации этого спада при проектировании ОУ вводится коэффициент запаса (КЗ). Нормированные значения освещенности должны быть обеспечены в течение всего времени эксплуатации осветительной установки. Однако, в связи с тем, что период эксплуатации имеет место постоянное уменьшение освещенности, начальная освещенность должна быть принята больше нормированной, а именно, равна последней, умноженной на коэффициент запаса, значения которого регламентированы нормами. Этот коэффициент учитывает снижение светового потока источников света к концу срока службы, запыление светильников, старение последних, т.е. ухудшение характеристик, не восстанавливаемых очисткой, и снижение коэффициентов отражения стен и потолка помещения.

Необходимый коэффициент запаса зависит от количества и характера пыли в воздухе, степени старения данного типа источников света (в связи с чем для газоразрядных ламп коэффициент запаса повышается), типа светильников, и, конечно периодичности очистки последних. В зависимости от указанных обстоятельств значение коэффициента запаса может находиться в пределах 1-2.

Самое интересное, что данный коэффициент необходимо учитывать при светотехнических расчетах, но существует проблема — коэффициент запаса абсолютно для всех типов светильников не выведен для программы DIALux.

В программе учитывается только коэффициент эксплуатационных затрат. Получается, что на данный момент многие расчеты не учитывают коэффициент запаса, что в результате приводит к серьезным неточностям. Мало того, деградация традиционных источников света (ламп) происходит быстрее, нежели чем светодиодов. Теперь давайте разберемся, что такое коэффициент запаса.

Для искусственного освещения

Коэффициент учитывает снижение освещенности и яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие загрязнения и не восстанавливаемого изменения отражающих и пропускающий свойств оптических элементов осветительных приборов, спада светового потока и выхода из строя источников света, а также загрязнения поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы.

Для естественного освещения

Расчетный коэффициент учитывает снижение КЕО в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижения отражающих свойств поверхностей помещения.

(КЕО — коэффициент естественной освещенности) (данные СНИП 23-05-2010). Для учета снижения освещенности и КЕО в процессе эксплуатации систем освещения вводится коэффициент запаса.

Значение КЗ, регламентируемые СНИП, колеблются в пределах 1,3-2 для промышленных ОУ и 1,3-1,5 для ОУ общественных зданий. Для светодиодных светильников точный коэффициент не указаны и не выведен, ссылаться необходимо на опыт эксплуатации светодиодный светильников в течении гарантийного срока, не менее 3-5 лет.

Также будем учитывать результаты замеров освещенности, произведенные конечными потребителями. Также будем полагаться на практический опыт и данные ведущих производителей светодиодов и других материалов.

Компания Nichia (Япония), создана в 1956 г., 90 % рынка люминофоров, 40% рынка продаж светодиодов.

Компания Cree (США), мировой лидер в производстве мощных светодиодов и кристаллов.

Компания «ФОКУС» (Россия), дата создания 2004 г., 15 % рынка продаж светодиодных светильников. Компания «ФОКУС» обладает свое собственной современной лабораторией, специализирующей на исследования в области светодиодов, электроники и готовых изделий. Помимо собственных измерений, исследования светильников проводятся также и в аккредитованных.

Коэффициент запаса

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

1. спада светового потока ламп вследствие их старения (ресурс);
2. выхода из строя ламп в течение срока эксплуатации;
3. загрязнения оптической системы светильников;
4. загрязнения светопропускающих поверхностей источников света;
5. спада КПД светильников вследствие старения светоотражающих и светопропускающих (УФ воздействие на полимеры) материалов;
6. изменения температуры окружающей среды (необходимо учитывать для светодиодов, компактных люминесцентных ламп, и люминесцентных ламп. (Раньше этот показатель в литературе не указывался, потому что эти типы источников света для улицы не допускались, а в помещении перепад температур значительно меньше).

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.

1. Светодиодные светильники производятся компанией «ФОКУС» серийно с 2004 года. За это время практическую наработку более 6 лет имеют уже свыше 7000 серийных изделий, причем эксплуатация их продолжает сегодня. Были проведены замеры освещенности светильников в начале эксплуатации на объектах различного применения. Применяемые в светильниках высокачественные светодиоды Nichia (Япония) не подверглись деградации и сохранили свои технические параметры, соблюдены все условия эксплуатации их в готовых изделиях. Специально разработанные конструкции светильников обеспечивают необходимый теплоотвод светодиодов, что еще существенно повышает их ресурс. Данное снижение освещенности у светодиодных светильников УСС отсутствует, это доказано практически и подтверждено исследованиями многочисленных лабораторий.

Источник

Что такое коэффициент использования светового потока и как его рассчитать

Освещение – важная часть жилого или производственного помещения, не только с точки зрения дизайна, но и с точки зрения пользы для человека. Метод коэффициента использования светового потока – это способ расчета системы освещения. Расчет нужно производить заблаговременно, его результаты повлияют на конечный вид помещения, электрические схемы осветительной части, расположение и количество источников света. Давайте рассмотрим, как им пользоваться и что это вообще такое!

Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

При расчетах освещенности нужно решить ряд вопросов:

1. Выбрать систему освещения (общую, местную или комбинированную).
2. Определить количество необходимого света.
3. Материалы покрытия стен и полотков, их размеры и высоту.
4. Определиться с типом и количеством светильников.
5. От типа светильника зависит возможность его эксплуатации во взрывоопасных и жарких помещениях, а также в местах с повышенной вибрацией от работающего оборудования.
6. Выбрать тип количеств ламп, а также уточнить допустимый коэффициент пульсации.
7. Проверить подходит ли это решение для условий эксплуатации в конкретном случае и прочее.

Такой тщательный подбор вызван тем, что при неправильном освещении вероятность получить травму повышается. Ее причиной может стать, как недостаточная освещенность в целом так и неправильно подобранное решение в конкретном месте.

Хорошее и плохое освещение рабочего места

Производственное освещение. Расчет искусственного освещения

На производстве выполнить требования к освещению еще более важно, чем в быту. Дело в том, что ошибки, допущенные на стадии проектировки, могут принести не только неудобства, но и повлечь за собой плачевные последствия.

Общее освещение – эффективно, но экономически невыгодно. Главный недостаток и в то же время достоинство этого решения – свет, равномерно распределен по всему пространству. С одной стороны – это повышает безопасность, так как человеку будет комфортнее, он вряд ли споткнется обо что-то или получит неудобства из-за тусклого света. С другой стороны – нужно больше светильников и ламп, что влечет за собой как повышение первоначальных вкладов на установку оборудования, так и дальнейшее вложение средств на его эксплуатацию (ремонт и замена источников света, плата за потребляемую электроэнергию).

Комбинированная схема освещения – более экономична, и в то же время позволяет осветить рабочее место настолько, сколько необходимо. При этом остальное пространство вокруг рабочего места освещается гораздо меньшим количеством светильников, оно получается темнее, чем рабочая зона. В итоге нужно меньше электроэнергии для ее функционирования.

Общая схема освещения – все помещение освещено согласно требованиям, равномерно по яркости.

Комбинированная схема – все помещение освещено не слишком ярко, но рабочее место освещено дополнительными светильниками до соответствующей Emin.

Типы и нормы освещения описаны в документе СНиП II-4-79.

Метод расчета освещенности

Норма освещенности выбирается согласно СНиП II-4-79, на нее влияют:

• характеристика зрительной работы;
• размер деталей, с которыми работает человек на своем рабочем месте;
• цвет детали, ее контраст с фоном (например, цветом рабочего стола);
• цвет фона (темный, средний, светлый).

Схема помещения с эффективностью его освещения

На основании этого определяют освещенность в люксах (Лк). На упаковке от лампы вы могли видеть такую характеристику, как световой поток, он указан в люменах (Лм), так вот 1 Лк, это 1 люмен на 1 м2.

Отсюда следует, что чем больше площадь, тем больше люменов от светильника нам нужно. Кроме площади, на это влияет и высота подвеса источника света, и цвет потолка и стен. Здесь действует правило обратных квадратов – при увеличении расстояния в 2 раза, освещенность падает в 4 раза. Энергия света распределена по поверхности сферы. То есть по квадрату радиуса.

Темный потолок и стены плохо отражают свет, это ведет к увеличению количества светильников, позже мы убедимся в этом исходя из приведенных формул.

• ЛН – лампа накаливания;
• ЛЛ – люминесцентная;
• LED – светодиодная;
• ДРЛ – дугоразрядная ртутная;
• ДРИ – дугоразрядная ртутно-йодидная;
• ДНаТ – натриевая высокого давления, трубчатая.

Первая формула выглядит так:

Описывает световой поток, который вы получите от расчетной установки.

Вторая формула помогает найти количество светильников для обеспечения светового потока и освещенности:

• Ф – это количество Люмен или световой поток.
• Emin – минимальная освещенность, нормированная величина, о которой мы сказали в начале этого раздела;
• k – коэффициент запаса, зависит от типа используемых ламп, где ЛН – 1,15, ДРЛ и ДНаТ – 1,3, ЛЛ и LED – 1,1. Вводят для того, чтобы учесть, насколько упадет количество света от светильника в процессе эксплуатации. Уменьшение светоотдачи происходит как по причине деградации источника света (износ люминофорного покрытия люминесцентных ламп и деградация кристаллов светодиодных);
• S – площадь освещаемого пространства;
• Z – Коэффициент неравномерности освещения, для ЛЛ – 1,15, для остальных – 1,1;
• N – количество светильников;
• n – количество ламп в светильнике;
• η – коэффициент использования светового потока.

Рассчитать сколько всего мощности потребляют все светильники можно по простой формуле:

Порядок действий при расчете:

1. Определить схему освещения.
2. На основании указанных выше норм и правил определить нормированную освещенность.
3. Выбрать тип источников света.
4. Выбрать тип светильников.
5. Проанализировать условия работы светильников и определить k и Z на основании анализа.
6. В соответствии с покрытием стен и потолка, оценить коэффициент отражения поверхностей (r).
7. Индекс помещения i.
8. Вычислить η.
9. Рассчитать N и Ф.
10. Выполнить схему расположения источников света с указанием типа светильников, ламп, их количества, которые обеспечат Emin.

После того как вы определили нормы освещенности, нужно выбрать тип ламп в зависимости от удобства обслуживания и надежности работы в конкретных условиях, а также по количеству люмен на 1 Вт мощности. Лампы накаливания выдают 7–20 лм/Вт, люминесцентные – около 75 лм/Вт, светодиодные – 100 лм/Вт, ДРЛ – 90 лм/Вт.

Коэффициент запаса k

На самом деле коэффициент снижения светового потока k зависит в большей степени не от типа используемых ламп, а от условий окружающей среды.

Показатели, влияющие на расчеты

Коэффициент неравномерности Z

Коэффициент неравномерности Z зависит от симметричности расположения светильников, как отношения L/h (расстояние между светильниками/высота подвеса)

где H – высота потолка, hсв – высота от потолка до нижней части светильника, hр – высота от пола до освещаемой плоскости (станка, рабочего стола и пр.), например, для светильников, расположенных по углам прямоугольника Z находится в пределах от 1,4 до 2, в шахматном порядке – 1,7–2,5. Если светильники расположены в ряд можно использовать те значения, что даны в описании формулы. При общей схеме освещения на потолке расположено достаточно много светильников, что может слепить персонал, поэтому такую схему рекомендуется применять, если есть возможность подвеса источников света на высоте 2,5 и выше.

Коэффициент использования светового потока

Коэффициент использования светового потока, зависит как от цвета стен и потолка (коэффициент отражения света) в таблице это вторая и третья строки (рП и рС), так и от формы излучения светильников (первый ряд в таблице). Форму излучения можно узнать из технической документации к конкретному прибору или сравнить со схематическими изображениями типовых пучков света. В итоге определяется по таблице:

Коэффициенты, необходимые для рассчета Коэффициенты для расчета, таблица2

Как вы могли заметить, нам осталось определить i – индекс помещения. Это вычислить ее можно по формуле:

где A и B – длина и ширина помещения, h – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.

Пример расчета

Допустим, у нас есть помещение размерами 10 м на 20 м, с потолками высотой 4,2 м, высота расчетной плоскости hР=0,8 м. Пыли в нем выделяется мало. Стены у нас серые, по оттенку ближе к темному, тогда рС=30%, потолок бетонный, тоже серый, но светлее чем стены, поэтому рП=50%, расчетная рабочая плоскость темная – рР=10%. В плане указано, что планируется освещать светильниками типа «Астра» с лампами накаливания, нужно создать освещенность в 50 Лк. Светильники будут подвешены на расстоянии 0,5 м от потолка. k запаса в малозапыленном помещении для ламп накаливания равен 1,3

Светильник «Астра» имеет косинусное распределение света. Форма распределения света влияет на количество светильников исходя из таблицы

Определение количества светильников

Оптимальным относительным расстоянием между светильниками в этом случае является 1,6

Чтобы посчитать число рядов светильников нужно разделить ширину помещения на расстояние L:

Na=10/4,64=2,15, округлим до ближайшего число – 2 ряда.

Число светильников в ряде – делим длину помещения на L:

Nb=20/4,64=4,31, округляем до целого – 4 светильника в два ряда.

Итого 8 светильников, чтобы их разместить нужно:

(10-4,6)/2=2,7 метра – расстояние от длинной стены до светильника.

Так как у нас 4 светильника в ряд на расстоянии 4,6 метра:

(20-18,4)/2=0,8 расстояние от короткой стены до светильника.

Из таблицы выбираем значение светового потока, при наших коэффициентах отражений – это 0,6

Ф=50*1,3*1,15*200/8*0,6=3115 Лм – нужно получить от одной лампы.

Это значит, что каждый светильник должен быть порядка 250–300 Вт, если установлены лампы накаливания и порядка 30–35 Вт, если установлены светодиоды.

Источник