THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TRONG NHÀ docx

07/12/14 1
4. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TRONG NHÀ
4.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
4.1.1. Phân loại các hình thức chiếu sáng trong nhà
CS BÊN TRONG
LÀM VIỆCSỰ CỐ TRANG TRÍ
CHUNG CỤC BỘ
CS cục bộ và chiếu sáng sự cố cần căn cứ vào hoàn cảnh cụ thể để quyết định.
Ở đây sẽ trình bày cách thiết kế chiếu sáng chung.
07/12/14 2
Phân loại hình thức chiếu sáng của các bộ đèn theo IEC
07/12/14 3
4.1.2. Các yêu cầu cơ bản khi TKCS trong nhà

Đảm bảo độ rọi theo yêu cầu xác định theo từng loại công việc
cụ thể.

Không có bóng tối, độ rọi phải đồng đều trên diện tích chiếu
sáng (trừ trường hợp riêng).

Không gây chói lóa trực tiếp cũng như chói lóa phản xạ để tránh
mỏi mắt, thần kinh căng thẳng làm việc mất hiệu quả và có thể
gây tai nạn lao động.

Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày để thị giác
phân biệt.

Coi trọng yếu tố tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng:

Chọn nguồn sáng và thiết bị chiếu sáng có hiệu suất cao


Bố trí nguồn chiếu sáng hợp lý

Sử dụng thiết bị điều khiển chiếu sáng
07/12/14 4
4.1.3. Trình tự thiết kế chiếu sáng

GĐ1. Thiết kế sơ bộ: Nhằm xác định các giải pháp về hình
học và quang học của địa điểm chiếu sáng như kiểu chiếu
sáng, lựa chọn loại đèn và bộ đèn, cách bố trí đèn, số lượng
đèn cần thiết đảm bảo sự phân bố đồng đều của ánh sáng và
độ rọi trên mặt làm việc và không gian nội thất.

GĐ2. Kiểm tra điều kiện tiện nghi đối với phương án đã thiết
kế.

GĐ3. Tính toán chọn hệ thống cung cấp điện và điều khiển hệ
thống chiếu sáng.

GĐ4. Tính toán kinh tế, chi phí vòng đời để lựa chọn phương
án chiếu sáng tối ưu.
Ở đây, chủ yếu chỉ trình bày 2 giai đoạn đầu
07/12/14 5
4.2. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG SƠ BỘ
B1. Thu thập các dữ liệu địa điểm thiết kế chiếu sáng:
Khi thiết kế chiếu sáng trong nhà, cần có các dữ liệu sau:
-
Kích thước hình học (mặt bằng, mặt cắt, chiều cao và vị trí đặt máy
trên mặt bằng phân xưởng,…) và đặc điểm kiến trúc (cổ trần, trần
giả, dầm bê tông, các cấu trúc kim loại của mái, đường dẫn cầu trục
hoạt động,…) của địa điểm chiếu sáng để xác định vị trí treo đèn;

-
Đặc tính quang học của không gian chiếu sáng để xác định các hệ số
phản xạ của: trần ρ
tr
(ρ
1
), tường ρ
t
(ρ
3
), và của nền ρ
n
(ρ
4
).
-
Đặc điểm sử dụng của nhà xưởng chiếu sáng, các công việc, công
nghệ thực hiện trong khu vực chiếu sáng (làm việc chính xác, cần
phân biệt màu sắc, yêu cầu về phòng chống cháy nổ, v.v…).
-
Khả năng sử dụng ánh sáng tự nhiên.
-
Đặc điểm nguồn cung cấp điện và các yêu cầu về điều khiển chiếu
sáng.
-
Khả năng tài chính và khấu hao của công trình.
4.2. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG SƠ BỘ
B2. Chọn độ rọi yêu cầu E
yc
:

Dựa vào TCXDVN 7114:2002 để chọn độ rọi yêu cầu. Khi
chọn độ yêu cần lưu ý một số điểm sau:
-
Đặc điểm sử dụng và đặc điểm không gian của địa điểm chiếu
sáng;
-
Cấp quan chất lượng quan sát các chi tiết của công việc trong
nhà xưởng: A (rất chính xác), B (chính xác cao), C (bình
thường), D (thấp) và E (rất thấp).
B3. Chọn nguồn sáng phù hợp: Xem xét các chỉ tiêu sau:
- Nhiệt độ màu T (sử dụng biểu đồ Kruithof)
- Chỉ số hoàn màu IRC (chất lượng ánh sáng của nguồn)
- Tuổi thọ của bóng đèn
- Hiệu suất phát quang (lm/W). Hiệu suất cao sẽ TKĐN
- Đặc điểm sử dụng (liên tục hay gián đoạn)
07/12/14 6
4.2. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG SƠ BỘ
B4. Chọn phương pháp chiếu sáng và bộ đèn:
Việc chọn bộ đèn cần căn cứ vào mục đích chiếu
sáng và đặc điểm của đối tượng được chiếu sáng.
-
Chọn phương pháp chiếu sáng
(tham khảo bảng 2.4 PL)
-
Chọn bộ đèn phù hợp. Cần chú ý đến các yếu tố sau:
+ Các thông số kỹ thuật của bộ đèn: Công suất, hiệu
suất và cấp bộ đèn; biểu đồ phân bố cường độ ánh
sáng; kích thước; số bóng và tổng công suất của số
bóng trong bộ đèn;….
+ Xem xét đến yếu tố thẩm mỹ của bộ đèn.

07/12/14 7
07/12/14 8
4.2. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG SƠ BỘ
B5. Bố trí bộ đèn
- Chọn độ cao treo đèn, từ đó xác
định chỉ số địa điểm K và chỉ số
treo đèn J:
Thường h ≥ 2h’, do đó: 0 ≤ j ≤ 1/3
- Bố trí đèn
Điều này phụ thuộc vào:
-
Loại đèn (A-T);
-
Khoảng cách giữa các đèn n và m
-
Hệ số phản xạ của trần và tường
h
h’
0,85
H
'hh
'h
j
+
=
p
m
q
n

;
)ba(h
ab
K
+
=
07/12/14 9
Bố trí đèn cần lưu ý đến độ đồng đều E trên mp làm việc:
Loại
đèn
A B C D EFGH IJ K→S T
1 1,1 1,3 1,6 1,9 2,3 1,5
6
'
≤






h
n
n = 2n
1
h
1
h
1
h = 2h

1
n
1
Mặt phẳng làm việc
max






h
n
1
1
h
n
h
n
=
1. Để ánh sáng đồng
đều trên mặt phẳng
chiếu sáng thì tỷ số
n/h phải đảm bảo
không được vượt
quá trị số cực đại
trong bảng sau:
07/12/14 10
Bố trí đèn cần lưu ý đến độ đồng đều E trên mp làm việc:
2. Đảm bảo khoảng cách:

p
m
q
n







≤≤
≤≤
23
23
m
p
m
n
q
n
07/12/14 11
4.2. THIT K CHIU SNG S B
B6. Xỏc nh tng quang thụng ca cỏc ốn:
dd
U.

iidd
ycyc
t

UU.
.S.E
U
.S.E
F




+
==

E
yc
- ri yờu cu, lux

S = axb - din tớch mt phng lm vic, m
2


- h s d tr, k n s suy gim quang thụng sau mt thi gian lm
vic v bi bỏm trờn búng v cỏc b phn ca b ốn. Tra ph lc .

U: H s li dng quang thụng (tra PL) l t s gia quang thụng ri
xung mt lm vic v ton b quang thụng thoỏt ra khi ốn (nh ch to
cho) . Nú ph thuc vo: Loi ốn (AT); cỏc h s phn x tng v trn;
ch s phũng k (0,6 k 5) v ch s treo ốn j (j = 0 hoc j = 1/3)
là hệ số sử dụng quang thông chiếu sáng trực tiếp của bộ đèn tơng

ứng từ cấp A đến S.

là hệ số sử dụng quang thông chiếu sáng gián tiếp tơng ứng với bộ
đèn cấp T.
ii
U.

B7. Xỏc nh s lng b ốn:
b
t
F
F
N =
Ví dụ 1: TKCS một văn phòng (10x4,75)x3m
Biết hệ số phản xạ: Trần ρ
1
= 0,8; tường ρ
3
= 0,7 và nền ρ
4
= 0,3;
Bài giải:
1. Xác định độ rọi yêu cầu: Theo TCXDVN 7114:2002, đối
với văn phòng đánh máy cấp chính xác B, độ rọi E=500 lx.
2. Chọn nguồn sáng phù hợp: Đối với độ rọi 500lx, theo biểu
đồ Kruithof , T= 3000÷5000
0
K,
Chỉ số hoàn màu CRI 70. Đèn huỳnh quang ống là thích hợp.
Chọn đèn đèn huỳnh quang của hãng OSRAM bóng 36W dài
1,2m có F
b

= 3200lm
3. Chọn phương pháp chiếu sáng và bộ đèn: Chọn chiếu sáng
trực tiếp loại B và bộ đèn kiểu GALIA 236 DPB của hãng
MAZDA. Đặc trưng của bộ đèn: 0,62B+0T, với các thông số
như trên hình vẽ (Nhà chế tạo cho trang bên)
07/12/14 12
07/12/14 13
4. Bố trí đèn:
- Gắn bộ đèn sát trần: H = 3m → h = 3-0,85 = 2,15m
+ Chỉ số phòng
+ Chỉ số treo đèn J = 0
- Với đèn loại B, ta có: (h/n)
max
=1,1→n
max
= 2,15x1,1 ≈ 2,5m
Chọn n = 2,5m; Theo phương dọc: chọn m = 2,35m
07/12/14 14
;5,1
)75,410(15,2
75,410
)(
=
+
=
+
=
x
bah
ab

k
Với: p = 1,2m và q = 1,25m
Kiểm tra lại:







≤=≤
≤=≤
2
35,2
2,1
3
35,2
2
5,2
25,1
3
5,2
p
q
Bố trí như vậỵ là hợp lý để đảm bảo động đồng đều độ rọi
2,35m
n=2,5m
p=1,2m
1,2m
q=1,25m

5. Xác định quang thông tổng:
Tra phụ lục:
+ δ = 1,25 (Bóng huỳnh quang, môi trường ít bụi và bảo dưỡng tốt).
+ Từ J=0 và k =1,5 tra đèn cấp B ứng với các hệ số phản xạ: 8:7:3 ,
được hệ số lợi dụng quang thông U = 1,06
6. Xác định số lượng bộ đèn:

Chọn 8 bộ đèn và bố trí
như hvẽ.

07/12/14 15
lm
,.,
,.,
UU.
.S.E
U
.S.E
F
iidd
ycyc
t
45173
061620
25175410500
==
+
==
ηη
δ

η
δ
7
32002
45173
===
xF
F
N
bđ
t
2,35m
n=2,5m
p=1,2m
1,2m
q=1,25m
4.3. KIỂM TRA TIỆN NGHI CHIẾU SÁNG
Sau khi thiết kế sơ bộ, ta sẽ tiến hành kiểm tra tiện nghi chiếu sáng.
4.3.1. Kiểm tra độ rọi
a. Độ rọi trung bình:
Độ rọi trên trung bình trên trần (E
1
) trên tường (E
3
) và trên bề mặt
hữu ích (E
4
) xác định theo công thức sau:
Trong đó: i = 1, 3, 4 tương ứng với độ rọi E
1

, E
3
và E
4
;
N - Tổng số bộ đèn;
F - Tổng quang thông các bóng đèn trong một bộ đèn;
F’
u
– Quang thông tương đối riêng trên mặt hữu ích. Xác định
bằng cách tra bảng … PL theo chỉ số địa điểm K, chỉ số ô lưới
k
m
, chỉ số gần k
p
và cấp bộ đèn.


07/12/14 16
)S.F(R
1000.a.b.
N.F.
E
i
''
uii
+=
δ
η
a. Độ rọi trung bình (tiếp):

Các hệ số R
i
, S
i
tra PL dựa vào K, j, ρ
1
, ρ
3
, ρ
4
và cấp bộ đèn
η – hiệu suất của bộ đèn.
Chú ý: - Khi áp dụng tính độ rọi trung bình trực tiếp phải lấy
η
d
và khi tính độ rọi trung bình gián tiếp phải lấy η
i
.
- Độ rọi tổng trên bề mặt là tổng độ rọi trực tiếp và gián tiếp.
b. Độ đồng đều của độ rọi trên mặt phẳng hữu ích:

07/12/14 17
b)h(a
b.qa.p
kgÇn sè ChØ
n)h(m
2.m.n
klíi sè ChØ
p
m

+
+
=
+
=
)S.F(R
1000.a.b.
N.F.
E
i
''
uii
+=
δ
η
Đặc điểm công trình
Mặt phẳng làm việc Diện tích làm việc
Công nghiệp loại A-C 0,3 0,65 0,65
Công nghiệp loại D-E 0,2 0,4 0,65
Dân dụng - 0,5 0,65
E
E
max
min
E
E
tb
min
E
E

max
min
Cách xác định độ rọi E
min
, E
max

Đối với nguồn sáng điểm

Khi có một nguồn sáng:
Độ rọi tại điểm P nào đó:
07/12/14 18
lx;
h
cos.IαcosI.
E
r
P
2
3
2
α
==
h
S
P
O
d
r
I

n
α
07/12/14 19

Đối với nguồn sáng điểm

Khi có nhiều đèn, độ rọi tại
một điểm P nào đó:
1000
1
0
∑
=
=
n
i
i
P
e
.F
E
x
x
P
1 2 3
4
5 6
7
8 9
Trong đó:

F
0
- quang thông của nguồn sáng
(lm);
e
i
– độ rọi tương đối trên điểm
cần kiểm tra, xác định dựa vào
“biểu đồ đẳng lux không gian”.
d(m)
h(m)
07/12/14 20

Đối với nguồn sáng đường
Kiểm tra độ rọi yêu cầu theo điều kiện:
Trong đó:
F - quang thông trên đơn vị nguồn sáng:
n - số bóng đèn trong nguồn sáng;
F
0
- quang thông một bóng đèn, lm;
L - chiều dài nguồn sáng, m.
- tổng độ rọi tương đối trên điểm
cần kiểm tra, trị số e
i
tìm được
bằng cách tra trên đồ thị dựa vào
tỷ số và . Tra đồ thị trang sau
lx,e
h

F
E
ii
∑
=
1000
mlm
L
Fn
F /,
.
0
=
∑
i
e
h
p
h
l
A
B
h
h
p
A
p
B
L
l"

B
l’
B
L
λ
h

Khi L+λ ≤ 0,5h coi là nguồn liên tục;

Khi L+λ > 0,5h mỗi bộ đèn tính riêng.
07/12/14 21
Đồ thị xác định độ rọi theo và
0
1 2 3 4
1
2
3
4
5
170
150
100
70
50
40
30
20
15
10
h

p
h
l
h
p
h
l
A
B
h
h
p
A
p
B
L
l"
B
l’
B
07/12/14 22
Ví dụ: Kiểm tra độ rọi tại điểm A, B trên sơ đồ mặt bằng
bố trí đèn gồm 4 dãy, mỗi dãy 9x2=18 bóng. Biết độ treo
cao đèn h = 2,2m; Bóng HQT10-40W có F
0
= 1520lm.
Dãy 1
Dãy 2
Dãy 3
Dãy 4

•
A
•
B
2m
2m
2m
12m
8m
lxeeeeee
iA
,
4321
∑
+++==
07/12/14 23
Gợi ý:

Quang thông trên đơn vị nguồn sáng:

Độ rọi tại điểm A:

Độ rọi tương đối tại A do dãy 1 và 2: e
1
= e
2
= 125lx (tra đồ thị)

Độ rọi tương đối tại A do dãy 3: e
3

= 40lx (tra đồ thị)

Độ rọi tương đối tại A do dãy 4: e
4
= 12lx (tra đồ thị)

Tổng độ rọi tương đối tại A: ∑e
A
= 2e
1
+e
3
+e
4
= 302lx
Vậy độ rọi tại điểm A là:

Độ rọi tại điểm B: Làm tương tự, ta được:
mlm
L
Fn
F /,
.
0
=
lx
x
e
h
F

E
AA
347302
2,21000
2533
1000
==
∑
=
lxe
h
F
E
BB
379
1000
=
∑
=
4.3.2. Kiểm tra chói lóa mất tiện nghi
Việc bố trí đèn phải đảm bảo người quan sát làm việc chính xác,
không chói lóa mắt gây khó chịu, mệt mỏi thậm chí dẫn đến tai nạn lao
động. Do đó cần kiểm tra chói lóa mất tiện nghi trong không gian chiếu
sáng. Nội dung kiểm tra chói lóa mất tiện nghi bao gồm:

Chói lóa của tường;

Chói lóa trực tiếp của bộ đèn gây ra;
a. Kiểm tra độ chói của tường hoặc vách bên: Đối với người quan sát,
với mỗi chuyển động của đầu, mắt nhìn tường hoặc vách bên yêu cầu độ

chói của tường không quá nhỏ cũng không quá lớn so với độ chói trên
bề mặt làm việc. Độ chói quan hệ với độ rọi theo định luật Lambert, do
đó qua nghiên cứu nếu tỷ số độ rọi tường (E
3
) và trên mặt phẳng làm
việc – mặt phẳng hữu ích (E
4
) thỏa mãn điều kiện:
Thì độ chói của tường hoặc vách bên sẽ đảm bảo không quá nhỏ hoặc
quá lớn so với độ chói đã làm quen L
q
.
07/12/14 24
8050
4
3
,
E
E
, ≤≤
b. Chói lóa trực tiếp của bộ đèn gây ra
07/12/14 25
Kiểm tra điều kiện này nhằm soát chói lóa do bộ đèn gây ra đối
với mắt người.

Trường hợp thiết kế đảm bảo góc bảo vệ của bộ đèn:
(chiếu sáng công nghiệp yêu cầu góc bảo vệ thỏa mãn γ ≤ 60
0
).


Trường hợp thiết kế không đảm bảo được góc bảo vệ yêu cầu:
h