bài tập lớn chiếu sáng

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG
Đề tài:
Thiết kế chiếu sáng cho một xưởng cơ khí
Giáo viên hướng dẫn:

Nguyễn Mạnh Quân

Nhóm sinh viên thực hiện: Vũ Văn Tuyến

Msv: 0941040435

Nguyễn Ngọc Tuấn Msv: 1041040106
Hồ Đức Nguyên

HÀ NỘI-2018

Msv: 1041040102


Lời nói đầu
Thiết kế chiếu sáng chiếm một phần vô cùng quan trọng và không thể
thiếu đối với mọi lĩnh vực trong đời sống cũng như trong xã hội.vì thế thiết kế
chiếu sáng trở thành một môn học, công trình nghiên cứu để học tập và ứng
dụng vào đời sống thường ngày.
Trong công cuộc công nghiệp hóa-hiện đại hóa, ngành công nghiệp nước
ta đang ngày một khởi sắc, các nhà máy, khu công nghiệp, các tòa nhà chung cư
cao tầng, văn phòng không ngừng được xây dựng. Gắn liền với công trình đó là

hệ thống thiết kế chiếu sáng được thiết kế và xây dựng. Xuất phát từ yêu cầu
thực tế cùng kiến thức đã học tại Trường đại học Công Nghiệp Hà Nội, nhóm
chúng em đã nhận được đề tài :thiết kế chiếu sáng cho xưởng cơ khí. Đây là
một đề tài thiết kế rất bổ ích, vì thực tế những nhà máy cơ khí nước ta vẫn đang
trong giai đoạn phát triển và hoàn thiện,đi lên.
Trong thời gian làm bài tập lớn, với sự cố gắng của cả nhóm với sự giúp
đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn Nguyễn Mạnh Quân, chúng em đã hoàn
thành xong bài tập lớn của mình. Trong quá trình làm bài tập lớn không tránh
khỏi những thiếu sót, chúng en kính mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của thầy
cô để chúng em rút kinh nghiệm và hoàn thiện bản thân phục vụ cho công việc
sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

1


Phụ lục
chương I Xác định yêu cầu chiếu sáng của đối tượng..........................................3
1.1 Chiếu sáng là gì?..........................................................................................3
1.2 Các yêu cầu cơ bản đối với chiếu sáng trong nhà.......................................8
1.3 Các bước tiến hành......................................................................................9
chương II Thiết kế chiếu sáng cho đối tượng trên Dialux..................................17
2.1 Giới thiệu Dialux.......................................................................................17
2.2 Trình tự thực hiện tính toán trên phần mềm Dialux..................................18
2.3 Kết luận:....................................................................................................27
chương III Thiết kế hệ thống cấp điện cho hệ thống chiếu sáng........................27
3.1 Lựa chọn thiết bị và kiểm tra thiết bị.........................................................27
3.2 sơ đồ nguyên lý..........................................................................................30

2

chương I Xác định yêu cầu chiếu sáng của đối tượng
I.1 Chiếu sáng là gì?
Ánh sáng là chỉ là một phần của sóng điện từ bay trong không gian.
Những loại sóng này có cả tần suất và chiều dài, hai giá trị này giúp phân biệt
ánh sáng với những dạng năng lượng khác trên quang phổ điện từ (ánh sáng có
thể nhìn thấy được có bước sóng từ 380- 780nm.
Ánh sáng được phát ra từ vật thể là do những hiện tượng sau:
- Nóng sáng Các chất rắn và chất lỏng phát ra bức xạ có thể nhìn thấy
được khi chúng được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1000K. Cường độ ánh
sáng tăng lên và màu sắc bề A&E ENGINEERING CO., LTD Hướng dẫn sử
dụng năng lượng hiệu quả Thiết bị điện: Hệ thống chiếu sáng Trang 2 ngoài trở
nên sáng hơn khi nhiệt độ tăng.
- Phóng điện Khi một dòng điện chạy qua chất khí, các nguyên tử và phân
tử phát ra bức xạ với quang phổ mang đặc tính của các nguyên tố có mặt.
- Phát quang điện: Ánh sáng được tạo ra khi dòng điện chạy qua những
chất rắn nhất định như chất bán dẫn hoặc photpho.
- Phát sáng quang điện: Thông thường chất rắn hấp thụ bức xạ tại một
bước sóng và phát ra trở lại tại một bước sóng khác. Khi bức xạ được phát ra đó
có thể nhìn thấy được, hiện tượng được gọi là sự phát lân quang hay sự phát
huỳnh quang.

3


Các thông số đánh giá chất lượng của hệ thống chiếu sáng

Quang thông (lm): Năng lượng ánh sáng do nguồn sáng phát ra hoặc
một bề mặt tiếp nhận được.

4


Cường độ sáng (I): Quang thông trên một đơn vị góc khối theo một
hướng xác định . Đo là quang thông đi tới mặt phẳng nhỏ vuông góc với
hướng, chia cho góc khối bao bề mặt có đỉnh tại nguồn sáng. Đơn vị là candela
(cd).

Candela là một đơn vị cơ bản dùng trong việc đo thông số nguồn sáng và được
tính như sau: 1 candela là cường độ mà một nguồn sáng phát ra 1 lumen đẳng
hướng trong một góc đặc. Một nguồn sáng 1 candela sẽ phát ra 1 lumen trên
một diện tích 1 mét vuông tại một khoảng cách một mét kể từ tâm nguồn sáng.
Có thể thấy cường độ nguồn sáng giảm theo khoảng cách kể từ nguồn sáng.
1cd=1lm/1steradian.
- Độ rọi E ( Lux) : Độ rọi E(đơn vị lux) là đại lượng đặc trưng cho thông lượng
ánh sáng trên một đơn vị diện tích. Một diện tích mặt cầu 1m2 có một nguồn
sáng cường độ 1 candela sẽ có độ rọi là 1 lux. 1lux = 1lm/ 1m2

5


Độ chói L: là cường độ của một nguồn sáng phát ánh sáng khuếch tán mở
rộng hoặc của một vật phản xạ ánh sáng. Độ chói là đại lượng đặc trưng cho
mật độ phân bố cường độ sáng I trên một bề mặt diện tích S theo một phương
cho trước. 1nit = 1cd/ 1m2

6

Hiệu suất phát quang (lm/W): Tỷ số giữa quang thông F và công suất
tiêu thụ P của nguồn sáng đó :
H = F/P (lm/W)
Hiệu suất phát quang dùng để đánh giá quá trình biến đổi điện năng thành
quang năngcủa một nguồn sáng.Hiệu suất phát quang của nguồn sáng càng cao
chứng tỏ đèn càng tiết kiệm năng lượng và ngược lại.
Nhiệt độ màu tương quan Tc : Nhiệt độ của vật bức xạ toàn phần phát
ra bức xạ có màu sắc gần với màu của nguồn sáng nhất.Đơn vị kelvin (K).
Chỉ số truyền đạt màu (CRI): Trị số để xác định mức độ một vật thể
được chiếu sáng bởi một nguồn sáng có màu sắc mong muốn so với khi chiếu
sáng bằng nguồn sáng làm chuẩn.
Chỉ số thể hiện màu đặc trưng cho mức độ phù hợp màu sắc của 8 mẫu
thử nghệm được chiếu sáng bởi nguồn xem xét với màu sắc của chính những
mẫu đó được chiếu sáng bởi chính nguồn sáng làm chuẩn,mức độ phù hợp được
xem xét với trạng thái ghi màu (Ra).Ra đạt giá trị tối đa là 100 khi đặc trưng
phân bố quang phổ của nguồn thử và nguồn làm chuẩn về cơ bản là đồng
nhất.CRI của một nguồn sáng càng caothì chất lượng ánh sáng đó càng tốt.
Kỹ thuật chiếu sáng là nghiên cứu các phương pháp thiết kế chiếu sáng
nhằm tạo nên môi trường chiếu sáng tiện nghi thẩm mỹ phù hợp với yêu cầu sử
dụng và tiết kiệm điện năng của các công trình.
Các bước thiết kế chiếu sáng trong nhà

7


Thiết kế sơ bộ nhằm xác định các giải pháp hình học và quang học về địa
điểm chiếu sáng như kiểu chiếu sáng, lựa chọn loại đèn, bộ đèn và cách bố trí
đèn, số lượng đèn cần thiết.
Kiểm tra các điều kiện độ rọi, độ chói, độ đồng đều theo tiêu chuẩn cảm
giác tiện nghi của phương án chiếu sáng.

I.2 Các yêu cầu cơ bản đối với chiếu sáng trong nhà
1. Đảm bảo độ rọi xác định theo từng loại công việc. không nên có bóng tối
và độ rọi phải đồng đều.
2. Tạo được ánh sáng giống ban ngày, không gây chói lóa khó chịu cho
người sử dụng
3. Chú ý đến tính thẩm mỹ của công trình
4. Coi trọng yếu tố tiết kiệm điện năng
Đề tài thiết kế chiếu sáng cho xưởng cơ khí. Xưởng cơ khí là một phần
nhỏ trong các ngành công nghiệp của nước ta. Xưởng cơ khí có nhiều máy móc
lớn, yêu cầu độ chính xác cao.

Đảm bảo yêu cầu khi thiết kế chiếu sáng
 Chiếu sáng chung (kiểu chiếu sáng trực tiếp)
 Chiếu sáng sự cố
 Chiếu sáng chung:
Chiếu sáng đảm bảo độ rọi tương đối đồng đều trên mặt phẳng làm việc

8


I.3 Các bước tiến hành
Bước 1: chọn độ rọi và cấp độ quan sát: theo tiêu chuẩn Việt Nam
(TCVN) 7114:2002. Chọn độ rọi Eyc=500 lx và cấp độ quan sát loại B.
Bước 2: chọn bóng đèn
Xưởng công nghiệp cần độ chính xác cao, an toàn ta chọn ánh sáng màu
vàng.
ứng với độ roi Eyc=500lx , tra biểu dồ Kruithof chọn nhiệt độ màu T=
300:500ok và loại đèn có chất lượng hoàn màu CRI 65
vì thế chọn loại đèn Metal – halide , có hiệu suất lớn (0.71) và chỉ số hoàn
màu cao phù hợp với chiêu sáng công nghiệp.

9


Chọn loại đèn có thông số như sau:
P=150w
Ф= 14000 LM
(chiếu sáng sâu, vỏ nhôm, mỗi bộ có 1 bóng)

Bước 3: chọn bộ đèn
Bộ đèn có 1 bóng và đặc trưng của bộ đèn 0.62B + 0T
Chiếu sáng trực tiếp và không có chiếu sáng gián tiếp

Bước 4: sơ bộ bố trí bộ đèn

10


Chọn khoảng cách từ trần đến bóng đèn là h’=0.5m
Độ cao treo đèn so với mặt phẳng làm việc là:
h=H-h’-0.85=5.5-0.5-0.85=4.15 m
Chỉ số treo đèn: j===0.076 -> chọn j=0
Chỉ số không gian:
K= ==2.1
Để đảm bảo độ rọi đồng đều độ rọi trên bề mặt phẳng làm việc đối với
loại đèn B khoảng cách giữa các bộ đèn phải đảm bảo các điều kiện sau
max

=1.1 n max=1.1*h=1.1*4.15 4.5 m

Số đèn tối thiểu theo cạnh a
Na === 7.1 chọn 7 bộ
Số đèn tối thiểu theo cạnh b
Nb ===2.67 chọn 3 bộ
Số lượng đèn tối thiểu của phân xưởng là:
Nmin = Na*Nb=7*3=21 bộ
Bước 5:xác định tổng quang thông bộ đèn trong không gian chiếu sáng
Quang thông tổng là thông số quan trọng nhất dùng để làm cơ sở tính ra
bộ đèn và lưới phân bố
Hệ số lợi dụng j=0; K=2.1; ƍ1,ƍ2,ƍ3=0.8,0.7,0.3
Tra phụ lục hệ số lợi dụng quang thông: u=1.13
Hệ số dự trữ : δ =1.3
F∑== =311105 Lm
Bước 6: xác định số lượng đèn thực tế
Số lượng đèn thực tế : N==

11


Chọn 21 bộ cho hợp cảnh quan

q=2

n=4.7

32

m=4

12

p=2

Sơ đồ bố trí đèn

12


Kiểm tra độ đông đều:

như vậy bố trí 21 bộ đèn với kích thước đã nêu thỏa mã điều kiện theo đọ
rọi yêu cầu.
Kiểm tra tiện nghi chiếu sáng
Kiểm tra chói lóa mắt
Độ roijtrung bình trên trần E1, trên cổ trần E2=E1, trên tường E3 và trên
mặt phẳng làm việc E4
Ei=(Ri.Fu+Si)
Trong đó:
N là số bộ đèn
F là quang thông tổng của một bộ đèn
Fu là quang thông tương đối riêng phần mặt làm việc
Các chỉ số Ri,Si tra bảng cụ thể tính được như sau: (k=2.1, j=0)
Km===1.14
Kp===0.29
=0.375Kp=0.375Km
Tra phụ lục 4.5 và thực hiện nội suy Kp, Km, k
Km=1; kp=0.29
kp

0

0.25

Fu

627

740

13


Fukp=0.29= 627+=715

Km=1.04, kp=0.375*1.14=0.42

kp

0

0.5

Fu

627

828

Fukp=0.42= 627+=796

Nội suy theo Km
Fu1=715+=760
Nội suy theo k
Fu2=715+=1071

Tra bảng phụ lục 4.5 xác định được Ri, Si

k

R
R1

R3

S
R4

S1

S3

S4

2.5

-0.024 -1.481

0.566

523

1770

673

3

-0.024 -1.739

0.555

534

2037

694

14


Hệ số R, S cần tính theo chỉ số phòng 2.1
R1=-0.024+(-0.024+0.024)=-0.024
R3=-1.481+(-1.739+1.481)=-1.274
R4=0.566+(0.555-0.566)=0.5748
S1=523+(534-523)=514.2
S2=1770+(2037-1770)=1556.4
S3=673+(694-673)=656
Các hệ số R, S ứng với chỉ số phòng 2.1
R

k

S

R1

R3

R4

S1

S3

S4

2.5

-0.024

-1.481

0.566

523

1770

673

3

-0.024

-1.739

0.555

534

2037

694

2.1

-0.024

-1.274

0.5748

514

1556

656

15

Vì bộ đèn chiếu sáng trực tiếp ta tính được
E1= (Ri.Fu+Si)=(-0.024*1071+514)=265.43 Lx
E3=(Ri.Fu+Si)=(-1.274*1071+1556)=304,12 Lx
E4=(Ri.Fu+Si)=(0.5748*1071+656)=686.67 Lx

Đánh giá sai số độ rọi trên mặt làm việc
▲E4==0.09%
Sai số không đáng kể
Kiểm tra độ chói tường
0.5
Điều kiện 0.5 thỏa mãn yêu cầu
 Chiếu sáng sự cố
Khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị mất điện, cần có hệ thống chiếu sáng
sự cố để phân tán người ra khỏi những chỗ nguy hiểm tránh bị tai nạn như vị trí:
hố dầu, bể nước, lan can, cầu thang,…
Yêu cầu của chiếu sáng sự cố:
Độ rọi lớn hơn 0.1 lux
Hệ thống chiếu sáng sự cố phải có nguồn dự trữ hoặc ắc quy riêng so với
chiếu sáng làm việc
Hệ thống chiếu sáng sự cố có thể làm việc đông thời với hề thống chiếu
sáng làm việc

16


chương II Thiết kế chiếu sáng cho đối tượng trên Dialux
II.1 Giới thiệu Dialux
Dialux là một phần mềm chuyên dụng giúp người thiết kế dễ dàng và
nhanh chóng thiết lập một dự án chiếu sáng nội thất. kết quả chiếu sáng nhanh

chóng được trình bày và kết quả có thể được chuyển thàng file PDF hoặc
chuyển qua dự án chiếu sáng Dialux có thể thiết lập thêm các chi tiết cụ thể
chính xác và đầy đủ các chức năng.
Một trong các ưu điểm của phần mềm là đưa ra nhiều phương án lựa
chọn bộ đèn. Không chỉ các bộ đèn của DIALux mà còn có thể nhập vào bộ đèn
của những hãng khác: Philips, thorn,…
DIALux còn đưa ra các thông số kỹ thuật ánh sáng, giúp ta thực hiện
nhanh chóng quá trình tính toán hoặc cho phép ta sửa đổi thông số đó. Cho phép
hỗ trợ các file bản vẽ Autocad với định dạng *.DXF và *.DWG.
DIAlux cho phép chèn nhiều vật dụng khác nhau vào dự án như : bàn,
ghế, TV, giường, gác lửng, cầu thang…Bên cạnh đó là một thư viện khá nhiều
vật liệu để áp vào các vật dụng trong dự án…cũng như dễ dàng hiệu chỉnh mặt
bằng theo ý muốn của mình.
Tính toán chiếu sáng những không gian đặc biệt (trần nghiêng, tường
nghiêng, có đồ vật, vật dụng trong phòng) trong điều kiện có và không có ánh
sáng tự nhiên.
Bộ phần mềm thiết kế chiếu sáng Dialux bao gồm 2 bộ:
+ DIALux evo: Hiện tại phiên bản phần mềm là DIALux evo 4.0. Ở
phiên bản này hỗ trợ thiết kế chiếu sáng cho toàn bộ công trình, tính toán chiếu
sáng có ảnh hưởng của ánh sáng ban ngày, tính toán cho một căn phòng cụ thể,
tính toán chiếu sáng đường phố với cách sử dụng trực quan đơn giản và hiệu
suất sử dụng cao.
+ DIALux 4.1x: Hiện tại phiên bản phần mềm là DIALux 4.12.0.1. Ở
phiên bản này hỗ trợ thiết kế chiếu sáng chiếu sáng khẩn cấp, chiếu sáng có ảnh
hưởng của ánh sáng ban ngày, chiếu sáng đường phố và chiếu sáng các công
trình thể thao phức hợp.

17

Có thể nói ,DIALux là một chương trình tính toán chiếu sáng tương đối
hiện đại .Nó giúp chúng ta thiết kế chiếu sáng một cách nhah chóng và đưa ra
một hệ thống chiếu sáng đạt yêu cầu về số lượng và chất lượng. Việc nắm vững
phần mềm này sẽ làm tăng hiệu quả trong việc chọn ,đánh giá và chỉ định thiết
kế một hệ thống chiếu sáng .
II.2 Trình tự thực hiện tính toán trên phần mềm Dialux
Bước 1: Tạo 1 project mới

Bước 2: nhập số liệu điện tích không gian cần tính toán

18


Bước 3: dựng khung hình 3D

19


20


Bước 4: Đặt tên file phân xưởng

21


Bước 5: Chọn hãng bóng đèn và bố trí đèn

Thiết kế hệ thống cấp điện cho hệ thống chiếu sáng
Tính toán phụ tải chiếu sáng

Theo thiết kế cả xưởng bố trí 21 bóng đèn Metal – halide có công suất p=150 w
Tổng công suất chiếu sáng
P∑=21*150=3150 w

22


23


Bước 6: Tính toán chiếu sáng

24