Как правильно рассчитать освещение. Как рассчитать площадь освещения светодиодных ламп

Грамотно организованное освещение жилых помещений – одно из важнейших условий комфортной обстановки в доме или квартире. Мало того, оно напрямую влияет и на состояние здоровья проживающих в квартире людей, на их эмоциональное состояние, на остроту зрения, что в особенности касается детей. Одним словом, будет большой ошибкой пускать это проблему «на самотёк», ориентируясь лишь на собственные ощущения (они вполне могут быть субъективно-обманчивыми), и на вопросы экономии при приобретении светильников и ламп для них.

Кстати, стремление избыточно «залить комнаты светом» тоже не приветствуется – это может вносить раздражающий фактор в микроклимат помещений, да и совершенно не выгодно. При подборе светильников и ламп необходимо найти ту «золотую середину», которая бы отвечала всем требованиям. А для этого лучше всего произвести определенные расчеты. Сам алгоритм довольно тяжеловесный, требует использования табличных данных и применения специальных формул. Но надеемся, задачу пользователю упростят калькуляторы расчета освещенности помещения, которые размещены ниже.

Чтобы правильно провести необходимые вычисления, требуется для начала разобраться с принципом их проведения. Поэтому расчет будет предварен некоторыми необходимыми пояснениями.

Общие понятия о проведении расчета освещенности

Многие по старинке полагают, что способность ламп выдавать требуемой количество света измеряется в ваттах. Понятно, это следствие той укоренившейся привычки, выработанной в период безальтернативного господства ламп накаливания. Каждый хозяин в уме примерно представлял, например, что для его гостиной необходимы две лампочки по 100 ватт, а для прихожей – достаточно одной шестидесяти-ваттной.

Однако, ватт – это единица измерения энергии, и она говорит лишь о потреблении электричества в единицу времени. Просто сложился «логический мостик» – чем больше ватт, тем ярче светит. Но сегодня, с великим разнообразием современных ламп, отличающихся очень низкой потребляемой мощностью, но с высокими показателями световой отдачи, такой подход – совершенно не применим.

В таких вопросах оперируют другими величинами. Освещенность поверхности измеряется в люксах (Лк), а создаваемый источником света световой поток – в люменах (Лм). Эти характеристики тесно взаимосвязаны между собой.

Источник света со световым потоком 1 люмен при равномерном распределении этого потока, обеспечивает на площади 1 квадратный метр освещенность в 1 люкс.

Таким образом, становится понятно, что люкс – это характеристика освещённости комнаты (то, чего мы желаем добиться), а люмен – характеризует источник света, то есть по этому критерию и необходимо подбирать светильники и лампы.

Нормы освещенности помещений в квартире берутся не «с потолка» - есть рекомендации, регламентированные действующими СНиП 23-05-95:

Рабочая формула для проведения расчетов:

Fл = (Ен × Sп × k × q) / (Nc × n × η)

В формуле буквенными символами обозначены следующие величины:

В числителе:

Fл – искомая величина: показатель светового потока (Люмен), которым должна обладать каждая лампа, устанавливаемая в светильник.

Ен – норма освещенности рабочих поверхностей для данного помещения (Люкс). Эти нормы приведены в таблице выше.

Sп – площадь комнаты, в которой необходимо добиться требуемого уровня освещённости. Если целью стоит создание особой рабочей зоны (например, в мастерской или кабинете в области верстака или рабочего стола) за счет установки локального светильника, то можно исходить из площади этой выделенной области.

k – поправочный коэффициент, называемый коэффициентом запаса. Его величина зависит от типа устанавливаемых ламп (принимается в расчет возможная потеря ими со временем яркости свечения) и от особенностей содержания помещения – степени запыленности воздуха или повышенной концентрации паров. Для жилых помещений, где постоянно проводятся уборки и большой запыленности не предполагается, коэффициент запаса принимает следующие значения:

— газоразрядные лампы – 1.2;

— галогенные лампы и лампы накаливания – 1.1;

— светодиодные лампы – 1.0.

q – коэффициент неравномерности свечения, учитывающий особенности свечения различных типов ламп.

— газоразрядные ртутные лампы и лампы накаливания – 1.15;

— светодиодные лампы и цокольные компактные люминесцентные лампы (которые часто в быту называют энергосберегающими) – 1.1.

В знаменателе:

Nc – общее количество светильников, которое предполагается установить в помещении в соответствии с проектом интерьерного оформления.

n – количество ламп, устанавливаемых в каждом из выбранных светильников

Одним словом, произведение Nc × n должно показать общее количество ламп, задействованных для освещения помещения. В этом вопросе иногда приходится проявлять известную гибкость. Например, в комнате планируется установка целого ансамбля, который включит трехрожковую люстру по центру и четыре светильника на периферии. Значит, общее количество ламп – 7 штук, и можно в калькуляторе указать или один светильник с семью рожками, или семь – однорожковых.

η – эта величина называется коэффициентом использования светового потока, и она вносит существенные поправки в расчет, учитывая особенности помещения, тип применяемых светильников и место их установки.

Коэффициент использования предстоит найти отдельно, используя вначале расчет, а затем – специальные таблицы.

Определение коэффициента использования светового потока

Это – рассчитанная величина, внесенная в таблицы для разных типов светильников. Но чтобы «войти» в таблицу, прежде необходимо найти еще один параметр – так называемый коэффициент помещения i.

Он определяется по показанной ниже формуле:

i = Sп / ((a + b) × h)

i – искомый коэффициент помещения;

Sп – площадь комнаты, м²;

a и b – линейные размеры (длина и ширина) помещения, м;

h – высота расположения светильника над уровнем пола. Не следует путать с высотой потолка – например, если светильник имеет длину подвеса 0.7 м, а высота потолка – 2.7 м, то h = 2.0

Провести расчет поможет предлагаемый калькулятор:

Калькулятор для вычисления индекса помещения

Правильный выбор уровня освещенности помещения считается одним из условий комфортного пребывания и четко нормируется нормативными документами по охране труда, рядом ГОСТов и, конечно, сводом строительных норм и правил № 23-05-95 . Расчет освещенности помещения в доме выполняется специалистами на этапе проектирования, а в ходе приемки новостройки показатель может контролироваться приемной комиссией. На самом деле знать уровень освещенности в доме важно еще потому, что от этого зависит здоровье человека и состояние его зрения.

Как выполняется теоретическое определение уровня освещения

Методика расчета освещения сводится к получению значения потребного светового потока одной лампы, используемой для освещения помещения в конкретных условиях, с заранее известными характеристиками. Проще говоря, составляют упрощенную модель - лампочка под потолком в пустой комнате. На основании модели, зная из рекомендаций СНиПа уровень освещенности для данной категории помещений, определяют световой поток лампы и ее мощность.

Для расчета освещения и светового потока потребуется знать:

• Норму освещенности для конкретного типа помещений, обычно в справочниках освещённость обозначается индексом Е н , измеряется в люксах, Лк;
• Общая площадь комнаты - S , единица измерения в м 2 ;
• Три поправочных коэффициента - k — норма запаса, z — поправка на неравномерность источника света, n c — коэффициент эффективности использования потока света;
• Количество световых приборов N , и число лампочек в одном приборе - n .

Для того чтобы правильно рассчитать световой поток лампы, необходимо взять данные из справочных таблиц, использовать сведения о геометрии помещения и характеристики источника света, подставить их в известную формулу, определяющую величину светового потока.

Формула светового потока выглядит так:

Ф л =(Е н ∙S∙k∙z)/(N∙n∙n c) .

Совет! При использовании старых справочников обращайте внимание на размерность приведенных величин.

После вычисления по формуле получим величину светового потока для одной лампы в люменах. Остается только правильно подобрать требуемый вариант источника света. Аналогичным способом решается обратная задача расчета освещенности, а именно — по известным данным светового потока Ф л для конкретной лампочки, зная остальные характеристики и коэффициенты, можно рассчитать освещение для конкретных условий по формуле:

Е н =(Ф л ∙N∙n∙ n c)/(S∙k∙z) .

Вариант вычисления освещенности в помещении

В том, как выполняется расчет значения количества свет и освещения, нет ничего сложного, необходимо только точно соблюдать рекомендации и правильно выбирать данные из справочных таблиц. Для примера возьмем обычную комнату площадью в 20 м 2 со стандартной высотой потолка в 250 см. Для упрощения будем считать, что потолок белый, матовый, а стены имеют однотонное покрытие без глянца, бежевого цвета. Все эти данные нужны для расчета освещенности или освещения.

В качестве осветительного прибора используется потолочный светильник из пяти лампочек, каждая из которых закрыта рассеивающим белым плафоном. Плоскость ламп находится на высоте 2,3 м.

Для расчета освещения потребуются следующие справочные данные:

1. Табличные сведения по коэффициенту использования светильника;
2. Расчет коэффициента использования светового потока;
3. Поправку на неравномерность;
4. Коэффициент запаса.

Первый пункт при определении величины освещенности придется взять из таблицы, остальные получают коррекцией или простеньким вычислением по характеристикам комнаты.

Как подобрать коэффициенты для расчета освещенности

Наиболее простым является подбор поправки на неравномерность и коэффициент запаса. Последний параметр используется, чтобы в расчете освещенности учесть снижение плотности светового потока лампы из-за оседания слоя пыли. Для жилых помещений, с содержанием пыли в воздухе менее 1мг на куб объема, для расчета принимается значение, равное 1,2 для наэлектризованных люминесцентных лампочек. Для обычных накаливания 1,1 и для наиболее холодных низковольтных светодиодных приборов коэффициент берут равным 1.

Поправка на неравномерность используется для того, что учесть характер работы в помещении. Для ламп с нитью накаливания он равен 1,15, для светодиодов принимают 1,1.

Коэффициент эффективности использования потока определяется расчетом индекса по формуле:

I=S/((a+b)∙h),

где S — площадь пола комнаты, a, b, h - длина, ширина и высота соответственно. Для нашего случая расчет индекса дает значение в 0,9 единиц. Зная индекс освещенности комнаты, процент отражения - для белой поверхности потолка- 70%, для бежевых стен -50% и серого пола - 30%, расположение светильника на потолке, определяем из таблиц необходимый для расчета коэффициент эффективности использования потока n c =0,51.

Выполним подбор лампы для освещения

Зная необходимые числовые значения коэффициентов, подставляем их в формулу светового потока для нашего случая Ф л =(Е н ∙S∙k∙z)/(N∙n∙n c)=(150 * 20,0 * 1 * 1,1)/(1 * 0.51 * 5)=3176,25/2,55=1245 Лм . Это значит, для выбранного нами помещения, при норме освещенности Е н =150 люкс, световой поток одной светодиодной лампы должен составлять 1245 Лм. Чтобы для завершения расчета правильно подобрать источник света, потребуется сравнить несколько вариантов осветительных приборов с разными температурами света, от наиболее теплого в 2750К до холодного белого в 4500К.

Этот этап расчета является наиболее трудоемким. В номенклатуре современных источников света существуют четыре основных типа:

• Галогеновые лампочки;
• Лампы с ниткой накаливания;
• Люминесцентные приборы;
• Светодиодные источники света.

Существуют условные таблицы соответствия светоотдачи или плотности светового потока и потребляемой мощности. В нашем примере использовались данные таблиц. Наиболее распространенная лампа с нитью дает относительно мягкий теплый свет, но имеет низкую светоотдачу. По расчету освещенности для того, чтобы обеспечить поток в 1245Лм, можно взять лампочку в 100 Вт, которая выдает световой поток 1300 Лм. Среди галогеновых лампочек ближайшая по характеристикам в 75 Вт выдает 1125 Лм, что явно недостаточно. Более близкими характеристиками обладают люминесцентная лампа в 20 Вт и 1170 Лм, светодиодная в 12 Вт и 1170 Лм.

Выбираем последний вариант и выполняем расчет освещенности в помещении по приведенной выше формуле Е н =(Ф л ∙N∙n∙n c)/(S∙k∙z) . В результате получаем значение, равное 141 люкс, что допускается нормами СНиП. Для гостиной и спальни величина освещенности должна составлять от 100 до 200 люкс, для кухни 200-300 люкс, для ванной и санузла 50-150 люкс. При желании, используя приведенную методику, можно пересчитать самые разные варианты освещенности при различных источниках света. Самым экономичным получился светодиодный вариант, при потреблении 12х5=60 Вт светильник выдавал 5850 Лм, что соответствует мощности 500 Вт лампы накаливания.

Самое примитивное вычисление можно выполнить, руководствуясь правилом — для 1 м 2 требуется источник освещения мощностью в 20 Вт. Но такое определение мощности прибора освещения может быть выполнено только для квадратного помещения с белыми стенами и потолком, с потолочным расположением светильника. Для остальных случаев погрешность составит более 20%.

Заключение

Методика расчета освещения, указываемая в СНиП и основанная на статистическом материале, составлялась в эпоху, когда кроме ламп накаливания и люминесцентных приборов, других вариантов не существовало. Если руководствоваться только этими правилами, то наиболее выгодными и комфортными должны быть светодиодные светильники с максимальной температурой освещенности в 4-5 тыс. К. На практике такие лампы оказываются очень раздражающими и слепящими при длительном пользовании, поэтому нередко хозяева сознательно идут на использование более теплых ламп накаливания, как более комфортных. Расчет освещенности этого не учитывает.

Падение стоимости светодиодных ламп и значительное повышение цены на электричество делают их с каждым днем все более популярными. Такие светильники предоставляют возможность не только значительно сокращать расходы по электричеству, они позволяют организовывать в помещениях освещение, достаточно близкое дневному по световому спектру. Поэтому расчет светодиодных светильников по площади помещения при планировании заменить стандартные лампочки с нитями накаливания является сегодня наиболее актуальным.

Все привыкли, что в туалете, к примеру, достаточно одной лампочки накаливания мощностью 60 Вт, в гостиной в подвесную потолочную люстру нужно вкрутить четыре аналогичные лампочки мощность 100 Вт каждая. Для светодиодных элементов подобные параметры неприемлемы. При организации системы освещения с помощью светодиодных источников требуется расчет суммарного потока света.

В этой статье:

Нормы освещенности для разных помещений

Как правило, освещенность в зависимости от предназначения комнаты должна быть разной. Яркий свет необходим для выполнения каких-либо работ, а вот для комфортного отдыха он не подходит.

Степень освещенности комнат в квартире разного предназначения согласно нормам СНиП:

• прихожая - 100-200 Лк/м 2 ;
• зал - 150 Лк/м 2 ;
• детская - 200 Лк/м 2 ;
• спальня - 200 Лк/м 2 ;
• кабинет - 300 Лк/м 2 ;
• кухня - 150-300 Лк/м 2 ;
• санузел - 50-200 Лк/м 2 .

Расчет окупаемости светодиодных светильников в первую очередь зависит от площади помещения, высоты потолка. Также нужно учитывать такой фактор, как тип освещения: основное или дополнительное, функциональное или декоративное.

Важно! Если планируется организация функциональной системы освещения, тогда от осветительных приборов требуется достаточная яркость светового потока. При необходимости организации декоративной подсветки стоит использовать светодиодные элементы меньшей яркости.

Пример расчета освещения светодиодными лампами

• X - определенная степень освещенности помещения зависимо от его предназначения (Лк).
• Y - площадь помещения (м 2).
• Z - коэффициент (поправка) на высоту потолка. Его значение принимается за единицу, если высота потолка помещения составляет 2,5-2,7 м; за 1,2 при высоте потолка 2,7-3 м; за 1,5 при 3-3,5 м; за 2 при высоте более 3,5 м.

Величина светового потока светодиодов в зависимости от мощности:

Пример расчета

К примеру, сделаем расчет светодиодных светильников по площади помещения для зала, площадь которого составляет 25 м 2 , высота потолка - 2,8 м.

• Подставляем значения в формулу = X*Y*Z = 150Лн/м 2 х25м2х1,2 = 4500 Лм

Теперь из вышеприведенной таблицы выбираем светодиодные лампочки для потолочной люстры на четыре патрона. В нашем случае это лампы мощностью по 12 Вт каждая со световым потоком 1100 люменов. В сумме они обеспечат необходимую освещенность помещения.

Также для выполнения подобного расчета можно воспользоваться онлайн-калькулятором в интернете.

Важно помнить! При организации основного освещения любого помещения достаточно важно достичь равномерного распределения светового потока по всей площади.

Например, при необходимости создания декоративного освещения в комнате с использованием нескольких потолочных светодиодных осветителей оптимальный вариант - равномерно разместить на потолке встраиваемые устройства освещения в количестве 8 штук со светодиодными элементами мощностью 5 Вт каждый.

• В произведенных расчетах использовались нормы СНиП для российского государства, которые приняты уже достаточно давно. На практике для эффективного освещения помещения рассчитанного количества осветительных приборов по этим нормам может быть недостаточно. Поэтому рекомендуется полученные значения увеличивать в 1,5 раза.
• При использовании для организации осветительной системы множества осветительных устройств малой мощности рекомендуется устанавливать несколько выключателей, чтобы можно было одновременно использовать не все сразу светильники. При необходимости более яркого освещения соответственно включается второй выключатель.

Расчет светодиодных источников освещения для теплицы на загородном земельном участке или парника на даче производится похожим способом. Примеры расчета можно свободно найти в интернете.

И качество выпускаемой продукции в значительной мере зависят от освещения.

Свет представляет собой видимые глазом электромагнитные волны оптического диапазона длиной 380-760 нм, воспринимаемые сетчатой оболочкой зрительного анализатора.

С точки зрения гигиены труда основной светотехнической характеристикой является освещенность (E ), которая представляет собой распределение светового потока (Ф ) на поверхности площадью (S ) и может быть выражена формулойЕ = Ф/S .

За единицу освещенности принят люкс (лк) — освещенность поверхности площадью 1 м 2 при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 лм.

Световой поток (Ф ) — мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению, измеряется в люменах (лм).

Единица светового потока -люмен (лм ) — световой поток, излучаемый точечным источником с телесным углом в 1 стерадиан при силе света, равной 1 канделе.

• Стерадиан - телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий из поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, длина которой равна радиусу сферы.
• Сила света (I ) определяется как отношение светового потока (Ф ), исходящего от источника и распространяющегося равномерно внутри элементарного телесного угла (d ), к величине этого угла: I = Ф/d .
• Кандела — сила света, испускаемого с площади 1/600 000 м 2 сечения полного излучателя в перпендикулярном направлении при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 101 325 Па.

В физиологии зрительного восприятия важное значение придается не падающему потоку, а уровню яркости освещаемых и других объектов. Под яркостью понимают характеристику светящихся тел, равную отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению. Яркость измеряется в нитах (нт ). Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, степени освещенности и угла, под которым поверхность рассматривается.

Световой поток, падающий на поверхность, частично отражается, поглощается или пропускается сквозь освещаемое тело. Поэтому световые свойства освещаемой поверхности характеризуются также следующими коэффициентами:

• коэффициент отражения - отношение отраженного телом светового потока к падающему;
• коэффициент пропускания - отношение светового потока, прошедшего через среду, к падающему;
• коэффициент поглощения - отношение поглощенного телом светового потока к падающему.

Параметры и коэффициенты освещенности

Существуют два источника света — Солнце и искусственные источники, созданные человеком. Основные искусственные источники света, применяемые ныне, — электрические источники, прежде всего лампы накаливания и газоразрядные лампы. Источник света излучает энергию в виде электромагнитных волн, имеющих различную длину волны. Человек воспринимает электромагнитные волны как свет только в диапазоне от 0,38 до 0,76 мкм.

Освещение и световая среда характеризуется следующими параметрами.

Световой поток (Ф) — часть электромагнитной энергии, которая излучается источником в видимом диапазоне. Поскольку световой поток — это не только физическая, но и физиологическая величина, т. к. характеризует зрительное восприятие, для него введена специальная единица измерения люмен (лм).

Сила света (I) . Так как источник света может излучать свет по различным направлениям неравномерно, вводится понятие силы света как отношения величины светового потока, распространяющегося от источника света в некотором телесном угле W (измеряется в стерадианах), к величине этого телесного угла

I = Ф/W.

Сила света измеряется в канделах (кд).

Солнце и искусственные источники света — это первичные источники светового потока, т. с. источники, в которых генерируется электромагнитная энергия. Однако существуют вторичные источники — поверхности объектов, от которых свет отражается.

Коэффициентом отражения (r) называется доля светового потока (Ф пад ), падающего на поверхность, которая отражается от нее:

r = Ф отр / Ф пад

Величина же светового потока (Ф отр ), отраженного поверхностью предмета и распространяющегося в некотором телесном угле (W ), отнесенная к величине этого угла и площади (S ) отражающей поверхности, называется яркостью (L) объекта. По сути это сила света, излучаемая поверхностью, отнесенная к площади этой поверхности:

L = Фотр / (W * S); L = I/S.

Измеряется яркость в кд/м 2 .

Чем больше яркость объекта, тем больший световой поток от него поступает в глаз и тем сильнее сигнал, поступающий от глаза в зрительный центр. Таким образом, казалось бы, чем больше яркость, тем лучше человек видит объект. Однако это не совсем так. Если поверхность (фон), на которой располагается объект, имеет близкую по величине яркость, то интенсивность засветки участков сетчатки световым потоком, поступающим от фона и объекта, одинакова (или слабо различается), величина поступающих в мозг сигналов одинакова, и объект на фоне становится неразличимым.

Для лучшей видимости объекта необходимо, чтобы яркости объекта и фона различались. Разница между яркостями объекта (L О ) и фона (L ф ), отнесенная к яркости фона, называется контрастом:

К = | L о — L ф | / L ф.

Величина контраста берется по модулю.

Если объект резко выделяется на фоне (например, черная линия на белом листе) контраст считается большим, при среднем контрасте объект и фон заметно различаются по яркости, при малом контрасте объект слабо заметен на фоне (например, линия бледно-желтого цвета на белом листе). При К < 0,2 контраст считается малым, при К = 0,2...0,5 контраст средний, а при К > 0,5 — большим.

Величина яркости объекта тем больше, чем больше коэффициент отражения и падающий на поверхность световой поток.

Для характеристики интенсивности падающего на поверхность от источника света светового потока введена специальная величина, получившая название освещенности.

Освещенность — это отношение падающего на поверхность светового потока (Ф пад ) к величине площади этой поверхности (S )

E = Ф пад /S.

Измеряется освещенность в люксах (лк), 1 лк = 1 л м/м 2 .

Таким образом, чем больше освещенность и контраст, тем лучше видно объект, а следовательно, меньше нагрузка на зрение. Следует обратить внимание на то, что слишком большая яркость отрицательно воздействует на зрение. Как правило, большая яркость связана нс со слишком большой освещенностью, а с очень большими коэффициентами отражения (например, зеркальным отражением). При большой яркости имеет место очень интенсивная засветка сетчатки, и разлагающийся светочувствительный материал не успевает восстанавливаться (регенерироваться) — возникает явление ослепленности. Такое явление, например, возникает, если смотреть на раскаленную вольфрамовую нить лампы накаливания, обладающей большой яркостью.

Одной из характеристик зрительной работы является фон — поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее свет. Отражательная способность определяется коэффициентом отражения г. В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения изменяются в широких пределах — 0,02...0,95. Фон считается светлым при r>0,4 , средним при значениях r в диапазоне 0,2...0,4 и темным при r<0,2 .

Чтобы проиллюстрировать влияние контраста на зрительное восприятие, положите черный волос на темный лист бумаги, а белый — на белый лист бумаги, затем наоборот. Вы заметите, что во втором случае оба волоса видно значительно лучше, т. к. больше контраст.

Чтобы проиллюстрировать влияние освещенности на зрительное восприятие, проведите тот же опыт при различных освещенностях в помещении. Лучшего результата можно достичь в пасмурную погоду при недостаточной естественной освещенности в помещении. Рассмотрите черный волос на темном листе при выключенном и включенном освещении. При включенном освещении волос лучше виден. Белый волос на темном фоне виден даже при выключенном искусственном освещении.

Важной характеристикой, от которой зависит требуемая освещенность на рабочем месте, является размер объекта различения.

Размер объекта различения - это минимальный размер наблюдаемого объекта (предмета), отдельной его части или дефекта, которые необходимо различать при выполнении работы. Например, при написании или чтении, чтобы видеть текст, необходимо различать толщину линии буквы — толщина линии и будет размером объекта различения при написании или чтении текста. Размер объекта различения определяет характеристику работы и ее разряд. Например, при размере объекта менее 0,15 мм разряд работы наивысшей точности (I разряд), при размере 0,15...0,3 мм — разряд очень высокой точности (II разряд); от 0,3 до 0,5 мм — разряд высокой точности (III разряд) и т. д. При размере более 5 мм — грубая работа.

Очевидно, чем меньше размер объекта различения (выше разряд работы) и меньше контраст объекта различения с фоном, на котором выполняется работа, тем больше требуется освещенность рабочего места, и наоборот.

Контроль параметров освещения

Для оценки условий освещения (естественного и искусственного) с помощью люксметров измеряют освещенность (Е, лк).

Люксметр (рис. 5) представляет собой переносной прибор, состоящий из светочувствительного элемента, измерительного прибора и светопоглотительной насадки.

Фотоэлемент — пластина, на поверхности которой нанесен светочувствительный слой, трансформирующий световую энергию в электрическую. При попадании на фотоэлемент светового потока возникает электрический сигнал, который по проводам передается в электроизмерительный прибор, имеющий гальванометр с зеркальной шкалой. Величина возникающего электрического тока пропорциональна интенсивности светового потока. Если на фотоэлемент надета насадка-поглотитель из молочного стекла, то световой поток, падающий на светочувствительный слой, ослабляется в 100 раз.

Прибор имеет три диапазона измерений: до 25; до 100 и до 500 лк (устанавливается специальным переключателем на корпусе прибора),а если на фотоэлемент надета насадка-поглотитель, то пределы измерений соответственно возрастают в 100 раз — до 2500, 10 000 и 50 000 лк. Если переключатель находится против цифры 25, то без насадки цена деления шкалы (имеет 50 делений) равна 25/50 = 0,4 лк, а с насадкой — в 100 раз больше, т.е. 40 лк. Соответственно в положении переключателя против цифры 100 цена деления равна 100/50 = 2 лк, а с насадкой — 200 лк, и, наконец, в положении против цифры 500 она равна 500/50 = 10 лк, а с насадкой — 1000 лк.

Рис. 5. Люксметр

Люксметр градуирован для ламп накаливания. При измерении освещенности люминесцентных ламп и естественной освещенности необходимо вводить поправочный коэффициент: для ламп дневного света — 0,9; для ламп белого света — 1,1; для естественного освещения — приблизительно 0,8.

При выполнении измерений люксметр устанавливают горизонтально и проверяют положение стрелки — она должна быть на нуле. Если стрелка отклонена, ее необходимо установить против нуля с помощью шлица под гальванометром.

Естественное освещение характеризуется коэффициентом естественной освещенности е, %:

е = Е в /Е н * 100 ,

• Е в — освещенность внутри помещения, лк;
• E н — одновременная освещенность рассеянным светом снаружи, лк.

Нормированное значение «е» определяется по СНиП 23-05-95 с учетом характера зрительной работы, системы освещения, района расположения здания на территории Российской Федерации и его расположения по отношению к солнцу.

Искусственное освещение, осуществляемое газоразрядными и электрическими лампами, по конструктивному исполнению может быть двух систем — общее освещение и комбинированное (общее и местное). Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, должна составлять не менее 10% нормируемой для комбинированного освещения.

Искусственное освещение нормируется исходя из характеристики работ, при этом задаются как количественные (минимальная освещенность, допустимая яркость), так и качественные характеристики (показатель ослепленности, коэффициент пульсации освещенности, спектр излучения).

Минимальная освещенность устанавливается согласно условиям зрительной работы, которые определяются наименьшим размером объекта различения, контрастом объекта с фоном (большой, средний. малый) и характеристикой фона (темный, средний, светлый).

Расчет искусственного общего равномерного освещения производится методом светового потока (коэффициента использования).

Световой поток лампы накаливания, энергосберегающей лампы или группы люминесцентных ламп, объединенных в один светильник, определяется по формуле:

• Е н — нормированная минимальная освещенность, лк;
• S - площадь освещаемого помещения, м 2 ;
• z - коэффициент минимальной освещенности (1,1-1,5);
• k 3 — коэффициент запаса (1,3-1,8);
• n — число светильников в помещении;
• η и — коэффициент использования светового потока.

По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют необходимую электрическую мощность. При выборе лампы допускается отклонение светового потока от расчетного в пределах 10-20%.

Уровень освещенности промышленных зданий измеряется непосредственно на рабочих местах в рабочей зоне (в зоне резания и обработки деталей, на столах сборки, на шкалах приборов); в административно-бытовых помещениях освещенность измеряется на рабочих местах, которыми являются рабочие столы, счетные и пишущие машины и т.д. В зависимости от характера производства и конструкции оборудования рабочая зона может находиться в горизонтальной, вертикальной или наклонной плоскости. В помещениях, где работа может происходить в любой точке помещения, освещенность измеряется в горизонтальной плоскости на уровне 0,8 м от пола.

Очень важной необходимой и трудоемкой частью работы, относящейся к контролю освещенности, является периодическая (4-12 раз в год в зависимости от запыленности помещения) чистка колб ламп и отражающих, рассеивающих и других поверхностей и деталей светильников от накапливающихся на них пыли и грязи. Освещенность на отдельных предприятиях, как показали исследования, в течение нескольких месяцев эксплуатации, если не производить очистку светильников, может снизиться в 2-3 раза по сравнению с проектной.

Сохранение необходимых условий освещения, создаваемых осветительной установкой, в значительной степени зависит от своевременности замены источников света (как перегоревших ламп, так и продолжающих работать, но со значительно меньшим по сравнению с номинальным световым потоком).

Замену ламп обычно производят индивидуально или групповым методом (через определенный срок работы). Крупные предприятия с установленной общей мощностью на освещение (свыше 250 кВт) должны иметь в штате специально выделенное лицо, ведающее эксплуатацией освещения (инженер или техник). Освещенность проверяется не реже одного раза в год, после очередной чистки светильников и замены перегоревших ламп.

Чтобы в помещении было комфортно находиться в любое время суток, важно достичь не только качественного естественного, но и искусственного освещения. Сравниться с качеством естественного света сложно, но все же попытаться можно. Для этого требуется знать, как рассчитать световой поток.

Зачем рассчитывать освещенность?

Независимо от того, какой светильник и лампа в нем используется, расчет освещения рекомендуется проводить отдельно для каждого помещения, с учетом используемых ламп, светильников, цвета и типа отделки. Только правильно разместив осветительные приборы в нужном количестве, удастся достичь гармоничного эффекта. Это необходимо для:

1. Комфортного нахождения в помещении и жизнедеятельности.
2. Работы зрительного аппарата человека в зависимости от выполняемых ним задач.
3. Исключения снижения остроты зрения.

В процессе оценки во внимание берутся:

• Освещенность, измерение производится в люменах. Этот параметр считается самым важным, ведь оказывает влияние на значение светового потока, что распределяется по комнате.
• Яркость, основной измеритель – люксы.
• Сила света в канделах.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Важно! Оптимальный параметр освещенности важен для состояния здоровья человека. Недостаток или переизбыток света оказывает влияние не только на остроту зрения, но и на психологическое состояние. В результате неуравновешенность, расстройства и общее ухудшение состояния.

Лучшее освещение для человеческих глаз естественное, то есть дневное, утреннее, вечернее, в том числе то, что исходит от солнца за тучами. Свет от ламп – искусственный, он образуется, как результат трансформации в электромагнитное излучение электрической энергии. Ключевая задача расчета освещения комнаты – это приближение искусственного света (независимо от используемого типа ламп) к естественному.

Методы расчета

Вычислить требуемый и достаточный световой поток удастся одним из трех методов:

1. Удельной мощности. Используется для оценивания общего освещения. Для просчета полной мощности требуется перемножить нормативные данные (удельную мощность) на площадь комнаты. Чтобы верно определить нормативный показатель необходимо учитывать: тип ламп, предназначение помещения, распределение ламп на стене и потолке. При этом после расчетов определяется удобная и комфортная для человека конфигурация и условия освещенности.
2. Коэффициента применения. Для начала определяется расположение источников света с оглядкой на конфигурацию помещения и возможность отражения или поглощения света. По формуле предусматривается умножение норматива освещенности на площадь комнаты на коэффициент запаса и на коэффициент min освещенности. Все это разделить на перемноженные между собой количество светильников и .
3. Точечный. Данный метод считается подходящим для любого помещения, может использоваться, для просчета источников света на улице. Для получения результатов осуществляется оценка освещенности в отдельных точках, на которые попадает свет. При этом осветительные приборы могут размещаться как угодно. Оценка проводится в ключевых для пользователя точках. Особенно актуальная такая методика в комнатах, где на стенах темная отделка и сложный по конфигурации потолок.

Эти методы в реализации не очень сложные, но все же есть способ значительно проще, представлен он ниже.

Простой метод расчета

Предложенный вариант расчета больше подходит для помещения правильной формы – квадратного или прямоугольного. Освещенность измеряется в Люксах (Лк), просчет параметра светового потока будет состоять из двух этапов:

1. Расчет сплошного светового потока, который требуется для подсветки комнаты с определенной квадратурой.
2. Определение количество источников света.

На первом шаге рассчитываем требуемый параметр светового потока для комнаты. Просчет производится по формуле:

Свп=X*Y*Z, где

X – нормативные показатель освещенности для комнаты. Найти эти нормативы можно в перечне ниже.

Y – площадь комнаты в м².

Z – поправочный коэффициент с учетом высоты потолков. Так, для потолков высотой до 2,7 м этот параметр = 1, для 2,7–3 – показатель 1,2, для комнат с потолком 3–3,5м – 1,5, для помещения свыше 3,5 – коэффициент 2.

Нормативы для помещений в доме:

1. Коридор, прихожая – 50–75 Лк.
2. Кладовая – 50 Лк.
3. Кухня – 150 Лк.
4. Любая жилая комната – 150 Лк.
5. Детская – 200 Лк.
6. Санузел – 50 Лк.
7. Кабинет или библиотека – 300 Лк.
8. Лестница – 20 Лк.
9. Сауна, бассейн – 100 Лк.

Второй этап поможет определить количество источников света, в данном случае берем светодиодные лампы. Приблизительные показатели, по которым можно ориентироваться:

Примеры

Исходные данные:

1. Детская комната площадью 25 кв. м.
2. Высота потолка – 3 м.
3. Планируется использовать лампы 8 Вт.

Первый этап:

200 (X)*25(Y)*1,2(Z)= 6000 Лм

Лампы, которые будут использованы 10 Вт, их световой поток, заявленный производителем 900 Лм. То есть необходимое количество 6000/900=6,66. Округление дает количество 7 ламп.

Если использовать осветительные лампы с меньшей мощностью, к примеру, 4 Вт разместить их по периметру комнаты на стенах, то потребуется 13 лампочек. При этом распределение света будет более равномерным. Тут также следует учитывать и тип используемого светильника, его конструкцию и интерьерное решение.

Аналогичные расчеты удастся провести и для ламп накаливания и люминесцентных, в расчетах поможет таблица:

Рассчитываем для той же комнаты. Ламп накаливания нужно:

1. На 60 Вт – 6000/700=8,57, округляем – 9 шт.
2. На 75 Вт – 6000/900=6,66, округляем – 7 шт.
3. На 100 Вт – 6000/1200=5 шт.

Люминесцентные лампы:

• 10–12 Вт – 6000/400=15 шт.
• 15–16 Вт – 6000/700=8,57, округляем 9 шт.
• 18–20 Вт – 6000/900=6,66, округляем 7 шт.

Эти подсчеты приведены, опираясь на нормы еще советских СНиПов, поэтому эксперты рекомендуют умножать полученный результат на коэффициент 1,5–2 в зависимости от отделки помещения и интерьерных решений.

Совет! Чтобы не считать своими руками, можно использовать специальные приборы, например, Cromatest. Этот прибор помогает измерять интенсивность света. Еще один прибор – люксметр, основное компонент которого селеновый фотоэлемента. Также можно обратиться к специализированным компаниям, которые окажут помощь в расчете за определенное вознаграждение.

Что нужно учитывать при расчете?

Прежде чем проводить любые расчеты, следует определиться, какая именно лампа будет использоваться. На данный момент доступные варианты ламп:

1. Накаливания.
2. Галогенная.
3. Люминесцентная: компактная или линейная.
4. Светодиодная: лампы, ленты или прожекторы. В случае со светодиодной лентой важна плотность размещения светодиодов. Узнать этот параметр можно, рассмотрев ленту внимательно.

Оказывает влияние также и тип осветительного прибора, в первую очередь на рассеивание света, место использования. Любой из этих источников света характеризуется такими параметрами, которыми можно измерить световой поток. Конкретно:

• Мощность. Это количество энергии, которое потребляет лампа, единица измерения Вт.
• Световой поток. Как уже упоминалось это количество света, что излучается.
• Нагревание корпуса – применяется для ламп накаливания и галогенных.
• Цветопередача. В этот параметр включены: цветовая температура и оттенок. Первый пункт – от красного до синего (1800–16000 Кельвинов). Оттенок для современных ламп теплый или холодный. Именно он задает общее восприятие освещенности.

Цветопередача разных типов ламп:

1. Лампа накаливания – от 2200 до 3000 Кельвинов (К).
2. Галогенная – 3000 К.
3. Люминесцентная лампа (теплый свет) – 3000К.
4. Люминесцентная лампа (белый свет) – 3500 К.
5. Дневная люминесцентная лампа – 5600–7000К.

Важно! Чем меньше цветовая температура, тем ближе к красному, чем больше, тем ближе к синему.

Еще два важных параметра: световой поток и световая отдача. Первое – это количество света, что излучает лампа, второе – отношение светового потока к мощности – лм/Вт, то есть насколько эффективна она и экономична.

При подборе той или иной лампы и расчетах важно учитывать такие факторы:

• Расположение светильника. Варианты – потолок или стена.
• Высота монтажа в случае с настенным монтажом.
• Прозрачность плафонов и наличие декоративных элементов на них.
• Направленность света: вверх, вниз, в сторону.
• Цвет стен, мебели: светлый отражают свет, темные поглощают.

Неточности и погрешности: с чем они связаны

Сложности возникают, когда в ходе планового ремонта производится замена одних ламп на другие, смена светильников, на потолок и стены монтируется новая отделка. Все это оказывает влияние на расчеты. Главная проблема – не учитывается коэффициент отражение поверхностей. На уменьшение светового потока влияет:

1. Более темные обои.
2. Ламинат, линолеум оттенка темнее, чем был до этого.
3. Подвесной или натяжной потолок, его тип и отражающая способность.

Все эти моменты касаются общего освещения, так как локально, к примеру, в рабочей зоне за письменным столом света достаточно. Это понятно, ведь в таких участках чаще всего монтируются отдельные осветительные приборы.

Чтобы не ошибиться, следует иметь в виду, какой коэффициент отражения имеет каждый цвет. Так, белые поверхности отражают на 70%, другие светлые на 50%, серые – 30%, черные – 0%.

Часто при расчетах за ориентир берут СНиПы, но не стоит забывать, что они разрабатывались еще в советские времена. Для начала в тот момент не было современных источников света, второй момент – особой заботы о комфорте пребывания в помещении и состоянии глаз не было.

Помните, если ламп много, то уменьшить их количество можно, особенно если смонтировать для каждой группы освещения свой выключатель.

Вывод

Рассчитывать световой поток несложно, но важно учитывать много моментов: тип светильника, цвет отделки потолка, стен, пола, даже оттенок мебели. Важно помнить, что лучше больше источников света, которыми можно управлять, чем экономия.