Рассчитать освещение в квартире. Основные физические величины фотометрии
На комфортное пребывание человека в квартире особое внимание оказывает свет. Ему любой дизайнер и домашний мастер уделяют особое внимание. Начинать это необходимо еще на стадии создания проекта, используя научные данные и разработанные методики расчета.
Конечно, можно положиться на собственный вкус и выполнить освещение комнаты своими руками, учитывая индивидуальные пристрастия и наклонности или использовать в интерьере одну с пультом дистанционного управления. Но, будет ли это правильно? Ведь одни люди любят яркий свет, а другие - полумрак.
- знания основ фотометрии - прикладного раздела оптики, учитывающего энергетические характеристики света;
- применение научных методик по выбору подходящих светильников и способов их распределения.
Основные физические величины фотометрии
Для правильного выбора оборудования освещения необходимо учитывать его характеристики:
- направление телесного угла;
- величину светового потока;
- значение освещенности;
- силу света;
- форму кривой силы света.
Телесный угол источника и световой поток в нем
Это два основополагающих термина фотометрии.
Телесный угол
Является безразмерной величиной. Он представлен конусом, который образован частью пространства, исходящим из центра сферы. В его вершине расположен источник, испускающий свет.
Если мысленно смотреть по направлению лучей, то внутренний объем, видимый из центра и ограниченный кривой пересечения со сферой, как раз и будет телесным углом. Когда площадь основания конуса составляет величину R 2 , а R - радиус сферы, то это выделенное пространство в системе СИ называют «стерадиан» и используют для сравнения с другими углами.
Наиболее характерно использование телесного угла для .
Световой поток источника F
Это количество энергии, которую излучает светильник в пространство телесного угла за определённое время. Единицей измерения является люмен.
Необходимо четко разделять мощность излучения, измеряемую в ваттах и световой поток. Первая характеристика является чисто техническим параметром энергии источника, а вторая (поток) - учитывает особенности восприятия его значения нашим организмом.
Свет представляет собой поток электромагнитных волн различной частоты. Человеческое зрение воспринимает их спектр не одинаково. Лучшей восприимчивостью обладает светло желтый фон на границе с зеленым.
При оценке световой восприимчивости значение этого участка принимается за единицу.
С помощью этого критерия, измеряемого в люксах, оценивают степень освещения поверхности от попадающего на нее светового потока.
Расположение поверхности под прямым углом обеспечивает наилучшее освещение, а под косым - изменяется в зависимости от ее наклона. При удалении от источника она снижается обратно пропорционально квадрату расстояния.
В расчете следует учитывать, что различные типы источников света, потребляя одинаковую мощность, способны по разному создавать поток, освещать рабочую поверхность.
Сила света источника I
Это величина световой энергии, заключенной внутри телесного угла распространения светового потока. Ее измеряют в канделах.
Для ее анализа приведена зависимость источника с мощностью 80 ватт, распределяющего световой поток на три позиции.
Приведенная картинка наглядно демонстрирует, что при удалении от источника площадь освещения возрастает, а освещенность падает. Свет тускнеет.
Формы кривых силы света
Внутри жилых помещений светильники распространяют свет не вкруговую, как обычно принято рассматривать в фотометрии, а в половине сферы, ограничивая проникновение светового потока на верхнюю часть потолка в у или на заднюю часть стены у настенного бра.
С учетом этих особенностей и рассмотрим кривые силы света. Они представляются графическим изображением световых линий в пространстве, зависящих от радиальных углов.
По части светового потока, освещающего рабочее место, светильники классифицируют на источники с:
- прямым светом, направляющими более 80% потока в заданном направлении;
- преимущественно прямым - 60÷80%;
- рассеянным - 40÷60%;
- отраженным - менее 20%.
Они создают различное направление максимальной силы света и характеризуются семью различными кривыми характеристик. Для домашнего мастера важно знать две:
- косинусную закономерность, выражаемую кривой света Д;
- равномерную - кривая М.
По кривой силы света оценивают:
- возможности светильников;
- их способность создавать зону максимального освещения;
- удаление высоты подвеса;
- расстояния между источниками;
- общее количество.
Например, светильники с характеристикой Д при подвешивании на высоте 2÷3 метра обеспечивают яркое и ровное освещение довольно большой площади.
Критерии выбора осветительных приборов
Хорошие условия для искусственного освещения создаются при комплексном учете трех критериев:
- комфорта;
- безопасности;
- эстетики.
Обеспечение комфорта
Техническими характеристиками светильников по этому показателю являются:
- цветовая температура;
- показатель дискомфорта;
- индекс цветопередачи.
Что такое цветовая температура
Этим показателем характеризуют интенсивность излучения волны света оптического диапазона, зависящую от ее частоты колебаний.
Измеряют в градусах Кельвина.
Показатель дискомфорта
С его помощью оценивают слепящее действие светильника, когда создается блескость, формирующая неприятное восприятие света из-за неравномерного распределения яркостей.
Для выравнивания блескости используют экраны, фильтры, рассеиватели или светильники с отраженным светом.
Индекс цветопередачи
Это показатель соответствия между уровнем восприятия цвета предметов при нормальном, естественном освещении и при использовании конкретного искусственного источника. Он характеризует степень отклонения цветов светильниками от обычного состояния.
Для солнечного спектра принят коэффициент цветопередачи Ra=100. Чем он ниже у светильника, тем больше происходит искажение цвета.
Критерии безопасности
По условиям воздействия на зрение человека они делятся на:
- коэффициент пульсаций;
- уровень освещенности, который мы уже рассмотрели выше.
Что такое коэффициент пульсаций
Рассмотрим на примере работы светодиода, который излучает свет только при соблюдении полярности подключенного напряжения.
Пульсации образуются за счет прохождения тока сменяющегося направления. Таким же эффектом обладают отдельные конструкции люминесцентных ламп.
Законодательство требует использовать в офисных помещениях светильники, создающие пульсации не более 10%. Для жилых помещений и рабочих мест с компьютерной техникой этот показатель жестче - до 5%.
Критерии эстетики
Они влияют на:
- оформление;
- распределение света.
Обычно этими вопросами занимаются дизайнеры и художники-осветители. Домашний мастер вполне может перенять их опыт и сделать расчет средств, посмотрев несколько выставленных в свободный доступ работ.
Как выполнить расчет освещения
Для его проведения можно воспользоваться:
- популярными ручными методиками:
- специализированными компьютерными программами.
Способы ручного расчета освещения
Наиболее доступными являются методы:
- коэффициентов;
- удельной мощности;
- точечного распределения;
- использования прототипов.
Способ использования коэффициентов
Он позволяет вычислить количество необходимых для хорошего освещения светильников N по выражениям, представленным на картинке.
Числитель Е∙S∙Kз характеризует отсвечивание, а знаменатель U∙n∙Фл - яркость.
Коэффициент отражения учитывает состояние поверхностей, выражается в процентах и принимается:
- 70÷80 - для белых оттенков;
- 50 - светлых цветов;
- 30 - серых;
- 20 - темно-серых;
- 10 - темных поверхностей.
Коэффициент запаса выражается в единицах от идеальных условий, зависит от типа помещения и принимается:
- 1,25 - внутри очень чистых пространств и осветительных установок с небольшим временем эксплуатации;
- 1,50 - в чистых помещениях;
- 1,75 - для наружного освещения;
- 2,00 - при сильном загрязнении наружного или внутреннего освещения.
Подставив в верхнюю формулу все выбранные коэффициенты, можно простыми арифметическими действиями вычислить количество светильников.
Расчет по удельной мощности
Для использования этой методики необходимо пользоваться специальной справочной документацией. Такой способ обычно предусматривает создание определённого запаса светильников. За счет этого он не является экономным.
Расчет точечным методом
Способ основан на составлении плана или эскиза помещения и графического нанесения на нем рабочей поверхности и светильников для ее освещения.
Метод довольно непростой, он применяется в основном для потолков или стен различных сложных форм и конфигураций, создаваемых дизайнерами. Расчет выполняется точно, считается экономным в плане электроснабжения.
Расчет на основе прототипов
Метод использует таблицы в справочниках, подготовленные для типовых помещений. Расчеты многократно опробованы на практике и в них внесены коррективы. За счет этого получается довольно хорошая точность.
Способы расчета освещения компьютерными программами
Довольно доступный метод, рассчитанный на уровень учеников, представлен в видеоролике владельца Mordovskysvet “on-line калькулятор”. Рекомендуем ознакомиться с ним для использования в домашних целях.
Профессионально выполнять эти же действия можно с помощью популярной программы DIALux.
Особенности применения расчетов на практике
- учесть задачи комфорта, надежности и безопасности;
- выполнить требования строительных нормативов и .
При этом также учитывают специфику помещения. Например, в детской комнате для ребенка оптимальное освещение делают на меньшей высоте, чем в гостиной. При подсветке рабочих мест берут во внимание особенности приготовления пищи.
Расчет освещения, как и , лучше всего делать при составлении проекта здания или квартиры. Тогда материальные затраты на его создание будут минимальными.
Различные светотехнические решения, предназначенные для повторения домашним мастером своими руками, представлены в видеоролике владельца «Для себя, для дома, для семьи» “Дизайн освещения в квартире”.
Если у вас остались вопросы по теме статьи, то задавайте их в комментариях.
Оценки освещённости, и других фотометрических величин – выполняются с учетом восприятия излучения человеческим глазом.
Как известно, глаз человека воспринимает электромагнитное излучение, длина волны которого находится в диапазоне 380 нм — 780 нм.
Причем чувствительность человеческого глаза (отношение энергии излучения по оценке воспринимающим свет человеком и объективно измеренной энергии) зависит от длины волны. При длине волны 555 нм (зелёный свет) чувствительность глаза к световому излучению максимальна.
Световой поток - это величина, характеризующая мощность потока светового излучения по восприятию его неким усредненным человеческим глазом с его (глаза) чувствительностью к излучению с конкретной частотой. В настоящее время для учета последнего параметра используются таблицы, приведённые в немецком стандарте DIN 5031. Световой поток измеряется в люменах.
Сила света (I) – это световой поток, распространяющийся в рамках какого-либо направления, то есть частное от деления светового потока на телесный угол, внутри которого этот поток распространяется (измеряется в канделах).
Освещенность (Ev) - это световой поток, деленный на значение площади, на которую он (поток) падает. Измеряется освещенность в люксах, лк (1 люкс равен 1 люмен / 1 квадратный метр).
Яркость – это отношение силы света, создаваемого источником, к площади этого источника.
В системе СИ – семь основных единиц, в том числе – кандела. Один Ватт электромагнитного (светового) излучения при длине волны 555 нм воспринимается глазом как 683 люмена. Константа Km, равная 683 лм / Вт, называется коэффициентом фотометрического эквивалента излучения.
ЛЮКСМЕТР TESTO 545. Прибор для измерения освещенности
Какой должна быть освещенность
При расчете освещения в помещении необходимо определить требования по освещенности в конкретных точках помещения. Эти требования содержатся в нормативных документах:
- СанПиН 2.21/2.1.1/1278-03;
- СП 52.13330.2011.
Важно понимать, что освещение помещений может быть не только искусственным, но и естественным. Однако в наших расчетах естественное освещение мы рассматривать не будем. Вопрос, конечно, очень важный, особенно при проектировании энергоэффективных зданий. Но это вопрос скорее строительного проектирования. Количество, мощность и расположение светильников (даже при наличии окон) все равно определяются при условии отсутствия естественного освещения.
Требования к освещённости некоторых типичных видов помещений находятся в таблице 1.
Виды источников света
Кроме требований по освещённости следует учитывать качество излучения осветительных приборов. Для наших глаз самое приятное и комфортное освещение – природное (дневной солнечный свет). И главной задачей создания является максимальное его приближение к естественному.
Важная характеристика источника света – цветовая температура (см. таблицу 2).
Технические характеристики некоторых видов ламп показаны в таблице 3. Электрическая мощность лампы – это потребляемая от сети электрическая мощность. Световой поток – это «световая мощность» лампы, т. е. мощность, оцениваемая с учетом спектральной чувствительности человеческого глаза. Отношение этих величин называется «световой отдачей».
Подбор осветительного оборудования
Для расчета освещённости чаще всего применяют профессиональную бесплатную программу Dialux. Для тех, кто пользуется этой программой нечасто, в стандартной установке есть «лайт» версия.
Однако эта программа и квалификация для её использования не всегда в наличии. Кроме того, для её использования необходимы файлы описания используемых светильников в формате IES Photometric Data File. Он поддерживается не только Dialux. Большинство профессиональных программ, которые используются для расчета освещения помещений (семейство программ 3D Studio, Lightscape, Relux, CINEMA 4D и др.), также используют этот стандартизованный фотометрический формат представления информации о светильниках.
Для расчета освещения вручную используются:
- метод удельной мощности,
- метод коэффициента использования,
- точечный метод.
Метод удельной мощности
Это самый простой метод, применение его вполне оправдано для оценки общего освещения.
Для определения необходимой суммарной мощности светильников надо умножить нормативную удельную мощность (на единицу площади) на площадь помещения.
При определении нормативных параметров учитываются назначение помещения, тип источников света, распределение светильников по горизонтали и вертикали (примеры – в таблице 4).
Количество светильников и их расположение определяются исходя из рассчитанной общей суммарной мощности, мощности выбранных светильников и условия создания освещённости наиболее разумной конфигурации.
Метод коэффициента использования светового потока
При проектировании общего освещения применение этого метода вполне оправдано.
Вначале выполняется предварительное определение положений источников света. При этом учитываются конфигурация помещения, возможность отражения света от поверхностей ограждений.
Необходимый световой поток одного светильника Ф рассчитывается по формуле:
Ф=ЕнSKзапZ / N η,
где Ен – нормативная освещенность, лк (по требованиям СП и СанПиН); S – площадь, кв. м; Кзап – коэффициент запаса (величина Кзап зависит от состояния светильников, ограждающих поверхностей, подробнее – в таблице 5); Z – коэффициент минимальной освещенности (ориентировочно, для люминесцентных ламп Z = 1,1 для ламп накаливания Z = 1,15); N – количество светильников (обычно приближенно оценивается на основании анализа особенностей помещения до проведения уточняющих расчётов); η – коэффициент использования светового потока.
Коэффициент η зависит от типа светильника, индекса помещения i и коэффициентов отражения: потолка rп, стен rс, пола rр.
Типовые значения коэффициентов отражения составляют:
- для офисов: rп = 70%, rс = 50%, rр = 30%.
- для обычных производственных помещений и цехов: rп = 50%, rс = 30%, rр = 10%.
- для цехов с повышенной запылённостью: rп = 30%, rс = 10%, rр = 10%.
Индекс помещения i определяется так:
где А, В, h – горизонтальные и вертикальный размеры помещения.
В таблице 6 приведены значения η для светильника с люминесцентными лампами:
Выполнив расчёт по формуле, мы можем подобрать светильник. Если задача выбора светильника не решается сразу, повторяем итерации, изменяя исходные данные, пока не подберём то, что нужно.
Точечный метод
Метод – достаточно универсальный и может быть использован при любом взаимном расположении освещаемых поверхностей и источников света. Для выполнения расчета используются оценки освещенности в нескольких точках, на которые попадает свет от светильников.
Расположение точечных светильников и графики для круглосимметричных источников света
Светильники могут быть расположены каким угодно образом, могут образовывать любую правильную или неправильную геометрическую фигуру. Для контроля оценивается освещённость в характерных важных для Вас точках.
Применение точечного метода оправдано в помещениях с оборудованием, темными стенами и потолком, со сложной конфигурацией. Если нужно применять точечный метод, то может оказаться, что освоение и использование специализированного программного обеспечения позволит сэкономить время и силы.
Расположение светильников на первом рисунке лампами накаливания на втором — люминесцентными лампами
Теоретическая формула для расчета освещённости поверхности в точке имеет вид:
E = Iα cos(α) / r2,
где Iα - сила света в направлении от источника к точке (определяется по кривым или таблицам для выбранного светильника), кд; α - угол между перпендикуляром к поверхности и направлением на источник света; r - расстояние между источником и точкой, м.
При оценке освещённости точки горизонтальной плоскости потолочным светильником, расположенным на высоте h от поверхности, приведённую формулу можно переписать в следующем виде, приспособленном для технических расчётов:
E = Iα cos3(α) µ / h2 Kзап,
где — коэффициент µ введен для учета влияния отраженного светового потока и удаленных светильников (обычно µвыбирается в диапазоне 1,05 — 1,2).
Коэффициент запаса Kзап мы уже обсуждали, рассматривая метод коэффициента использования. Определение освещенности выполняется с привлечением справочной информации, как правило, используются графики пространственных изолюкс (т. е., линий, соединяющих равноосвещенные точки), а также вспомогательные таблицы.
Важным этапом в строительстве любых помещений, а также при разработке дизайна интерьера является расчёт освещённости помещения. Достаточный его уровень позволяет не только комфортно пользоваться помещением, но и экономить.
Принимая во внимание
Несмотря на то, что естественное освещение является лучшим, подбор искусственного освещения, имитирующего естественный, возможен.
При расчёте освещённости помещения нужно обращать своё внимание не только на его тип и площадь, но и на следующее:
- Назначение помещения.
- Высоту и цвет потолка.
- Цвет и текстуру стен.
- Материал пола, его цвет и структуру.
- Наличие крупных зеркал или зеркальных шкафов.
- Цвет и количество используемой мебели.
Всё это в большой степени сказывается на выборе количества и типа осветительных приборов для помещения.
По своим видам все осветительные приборы делятся на следующие:
Каждый светильник при этом может иметь свою, отличную от других, лампу. Все они вне зависимости от типа и назначения прибора имеют следующие параметры, позволяющие правильно подобрать необходимую:
Планировка и выбор освещения зависит от типа помещения, цветового решения его дизайна и используемой мебели. Например, свет в гостиной – основной комнате любого дома – следует планировать очень тщательно. Рекомендуемое решение, это применить европейский стиль, с основным объектом посередине и подсветкой по периметру комнаты.
Также правильным шагом будет использование различных световых приборов для различных зон: торшеров в зоне для чтения, низко висящего светильника за обеденным столом и т.п.
Для спальни стоит подобрать спокойную, расслабляющую схему освещения. Для данного типа комнат хорошо подходят маломощные матовые лампы сферической формы. Они позволяют получить равномерную мягкую засветку, без резких переходов и границ, не напрягающую зрение. Зону прикроватных тумбочек стоит осветить небольшими настольными лампами или настенными бра.
Кухня – главная рабочая зона в доме, и правильный свет в ней немаловажен. Маленькая кухня не требует центрального света – достаточно освещения рабочих зон и зоны приёма пищи. Для большой кухни центральная люстра обязательно, хорошо если она будет тёплого оттенка. Также, как и в гостиной, регулируемый по высоте (а в идеал и яркости) свет здесь будет как нельзя кстати.
В остальных типах комнат жилых зданий, таких как коридор, ванная, туалет, гардеробная, стоит использовать точечное освещение. Оно позволит получить равномерную засветку, а также сделает комнату визуально чуть более просторной.
Расчёт освещённости помещения во многом зависит от его дизайна. Тёмные стены и пол поглощают свет и необходимо закладывать запас в расчёты. Конечно, если нет цели создать уютную обстановку с мягким светом. Светлые же комнаты и без того яркие, и перебор может доставить неприятные ощущения для глаз, сравни тому, когда смотришь на солнце сквозь неплотные облака.
Нормы освещенности
Существуют определённые нормы освещённости различных помещений. Согласно строительным нормам и правилам (СНиП), используются следующие:
- 5 Люкс: лифтовая шахта.
- 20 Люкс:
- проходы технического этажа, чердака и подвала;
- лестницы.
- 30 Люкс: вестибюль.
- 50 Люкс:
- ванная или душевая комнаты;
- туалет;
- холл квартиры;
- коридор квартиры.
- 75 Люкс: гардеробная комната.
- 100 Люкс:
- баня (сауна);
- бассейн.
- 150 Люкс:
- тренажёрный зал;
- кухня;
- жилая комната.
- 200 Люкс: детская комната.
- 300 Люкс:
- бильярдная комната;
- кабинет;
- библиотека.
Но не стоит забывать, что данные нормы были приняты в нашей стране довольно давно. Многие жалуются, что им не хватает света при правильном расчёте. Поэтому нелишним стоит рассмотреть возможность замены ламп на более мощные или же увеличение количества светового оборудования.
Расчет освещенности
Для расчёта необходимого количества осветительных приборов существует две основные формулы – простая и сложная, дающая более точный расчёт. На практике достаточно простой формулы. Она не требует серьёзных знаний и вполне решаема даже без калькулятора.
Для этого стоит прибегнуть к простой формуле А * B * C, где:
- Норма освещённости выбранного объекта.
- Площадь объекта.
- Коэффициент высоты потолков. При высоте потолков от 2.5 до 2.7 метров он равен 1, от 2.7 до 3 метров – 1.2, от 3 до 3.5 метров – 1.5 и от 3.5 до 4.5 метров – равен 2.
Вторым шагом будет расчёт нужного количества ламп и их мощности. Для этого необходимо разделить полученное в первых расчётах число на величину светового потока указанную на лампах в подобранных осветительных приборах. При этом важно помнить, что чем больше используется приборов, тем равномернее освещение.
Пример расчёта 1
Дано: жилая комната площадью 20 квадратных метров с потолком высотой 2.7 метра и осветительными приборами, оснащёнными лампочками накаливания мощностью 60 Вт.
Сначала рассчитываем необходимый световой поток для данного помещения:
150 * 20 * 1 = 3000 Люмен.
Затем узнаем необходимое количество ламп для нормальной освещённости комнаты. Для этого сначала надо уточнить световой поток 60 Вт лампочки накаливания. В среднем они выдают от 600 до 800 Люмен.
Возьмём среднее значение в 700 Люмен:
3000: 700 = 4.28571
Округляем в большую сторону – до 5 – это и будет необходимым количеством осветительных приборов, оснащённых одной лампочкой. Мощностью 60 Вт. Но стоит иметь ввиду, что большее количество менее мощных ламп позволяет получить более равномерную засветку.
Более сложная, но с этим и более точная формула требует перед началом расчётов собрать некоторое количество данных:
Рассчитываем площадь помещения (S):
a – длина помещения;
b – ширина помещения.
Рассчитываем индекс помещения (Ф):
Ф = S / ((h1 – h2) * (a + b))
h1 – высота от пола до потолка;
h2 – высота от рабочего места до потолка.
Рассчитываем количество осветительных приборов (N):
N = (E * S * 100 * Кз) / (У * p * Fi)
E – освещённость помещения;
S – площадь помещения;
Кз – коэффициент запаса;
У – коэффициент использования ламп;
p – количество ламп;
Fi – поток света одной лампы.
Пример расчёта 2
Дано: жилая комната размером 9 на 6 метров с потолком высотой 3.2 метра. Осветительными приборами были выбраны четыре люминесцентные лампы по 18 Вт каждая. Расстояние от рабочей поверхности до пола 0.8 метра, коэффициент запаса – 1.25, коэффициент отражения пола равен 10, стен – 30, потолка – 50.
Производим расчёт площади:
Ф = 54 / ((3.2 – 0.8) * (6 + 9) = 1.5
Коэффициент использования ламп в жилых комнатах – У – равен 51.
Производим дальнейшие, окончательные расчёты:
N = (300 * 54 * 100 * 1.25) / (51 * 4 * 1150) = 8.63
Всегда округляем в большее число – получаем 9. Это и есть необходимое для правильной организации освещения количество ламп.
- 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.
Покупка новой квартиры или ремонт старого жилья - это замечательный способ пересмотреть свое отношение к теме освещения, отказаться от традиционных массивных люстр и лампочек накаливания.
Дизайн современного жилья и возможности строительных технологий позволяют придумать и осуществить любые схемы освещения в зависимости от назначения помещения. Основное удовольствие состоит в том, что каждый может подобрать тип, количество и мощность осветительных приборов под свои требования по уровню освещенности.
Но кроме наших желаний, существуют нормы и требования, которых необходимо придерживаться.
Требования и пожелания по устройству освещенности
Прежде, чем приступать к планированию и расчету осветительной системы помещения, необходимо сформулировать каким основным критериям она должна отвечать.
Основные из них - это:
- Комфортная освещенность, то есть достаточно светло для чтения, общения, домашних занятий, но не режет глаза. Данный показатель у каждого свой, так как он зависит от состояния зрения, привычек и предпочтений.
- Удобное размещение светильников, которые должны давать свет на всю площадь помещения, но уровень освещенности может отличаться в разных частях комнаты.
- Экономичность, а именно, сумма ежемесячной платы за электроэнергию, стоимость самих лампочек (за одну и за все количество), сроки службы лампочек (как часто их придется покупать).
Если учитывать все эти требования, то оптимальным решением станет выбор светодиодных ламп. Они по уровню света приравниваются к лампам накаливания, но потребляют значительно меньше электроэнергии и служат по несколько лет. По сравнению с энергосберегающими люминесцентными лампами светодиодные аналоги отличаются более компактной формой и приятным свечением. Теперь необходимо сделать расчет освещенности помещения светодиодными лампами, чтобы вычислить, сколько и какой мощности ламп необходимо для достаточного освещения.
Какие данные необходимы для расчета уровня освещенности
Существует несколько способов, с помощью которых можно рассчитать количество и мощность светодиодных ламп. Прежде чем приступать к расчетам, необходимо разобраться, какие показатели будут в них участвовать.
Перечень переменных и постоянных величин, на основании которых производится расчет светодиодного освещения, состоит из следующих пунктов:
- Площадь помещения, то есть произведение длины на ширину комнаты. Расчеты производятся исходя из того, что помещение имеет прямоугольную форму. При более сложной архитектуре, необходимо условно разделить пространство на правильные фигуры и сложить их площади.
- Поправочный коэффициент, в котором учитывается высота потолков. Поскольку свет распространяется не только по площади, но и по всему объему помещения, яркость освещения напрямую зависит от высоты потолков. Пользуются специальной таблицей коэффициентов. Например, высота потолков от 2.5 до 2.7 м - это коэффициент 1, до 3 м - равен 1.2, до 3.5 м - 1.5, дальше используется корректировочный показатель - 2.
- Еще один норматив - это уровень освещенности, для расчета которого также составлены специальные таблицы для жилых, подсобных, коммерческих и производственных помещений. Показатель измеряется в Лк (люксах).
Наиболее популярные показатели выглядят следующим образом:
- ванная, туалет, подвал, коридор приравниваются к подсобным помещениям, и уровень освещенности в них колеблется от 20 Лк (в подвале) до 50 Лк (в коридоре).
- жилые комнаты оцениваются в пределах от 150 до 300 Лк, минимальные показатели в спальной и кухне - 150 Лк, максимальный уровень в рабочем кабинете и детской комнате - 300 Лк.
Дополнительно при расчетах могут использоваться такие показатели, как:
- чистота помещения (уровень запыленности);
- отделочные материалы и потолки (темные, светлые, глянцевые).
Самый простой способ расчета освещенности помещения светодиодными лампами
Проще всего сделать расчет освещенности помещения светодиодными лампами следующим способом:
Рассчитаем нужную величину светового потока (в люменах).
Для этого просто перемножим известные величины:
площадь помещения × норму освещенности × корректировочный коэффициент по высоте потолка.
Например, площадь помещения - 15 м², высота потолков - 2.5 м, а значит коэффициент равен единице, помещение - кухня, для которой норма освещенности составляет 150 Лк
В результате получаем:
15 × 150 × 1 = 2250 люмен (лм).
Второй шаг в расчете - это вычисление количества и мощности светодиодных лампочек. Здесь можно поступить двумя противоположными способами.
- Разделить общий световой поток на мощность ламп, чтобы получить их количество. При этом мощность светового потока обычно указывается на упаковке лампочки, и она не равняется мощности. Например, лампа мощностью 10 Вт дает поток 800 люмен. То есть, в результате получаем 2250 / 800= 2.8 или 3 лампы.
- Более обоснован другой способ расчета. Расчет строится исходя из количества точек освещения, установленных в помещении. Например: 2250/6 ламп = 375 люмен. Такой поток дают лампы мощностью 5 Вт.
При последнем варианте помещения увеличение количества ламп меньшей мощности приводит к более равномерному распределению света по помещению.
Более сложный и точный расчет освещенности
В профессиональных расчетах используют более сложный способ расчетов, который применяется для ламп всех видов. Общие принципы вычисления в обоих способах совпадают, но для большей точности учитывают дополнительные коэффициенты, такие как:
- k - коэффициент запаса, который учитывает запыленность светильников и ухудшение их возможности пропускать свет, снижение уровня светового потока от лампы с течение времени, ухудшение состояния отражающей способности стен и потолка. Поскольку светодиодные светильники обладают длительным периодом службы без ухудшения качества, то для них коэффициент запаса составляет 1.1.
- z - показатель соотношения среднего освещения к минимальному Eср/Emin, то есть неравномерность уровня освещения. У светодиодных ламп благодаря ровному свечению этот показатель равен 1.
- Φ - световой поток светодиодных ламп, Лм, который узнается на упаковке или из сопроводительной документации к лампам освещения.
- η - коэффициент использования светового потока, то есть КПД источника освещения. В высокоэффективных светодиодных лампах он практически равен 1.
- E - норма освещенности в Лк, из таблиц или непосредственно из СНиП.
Также в сложном расчете более точно вычисляют корректирующую высоту потолка. Для ее расчета определяют:
- h - общую высоту помещения
- h1 - длину или высоту подвеса у потолочного светильника
- h2 - высота от пола до основной рабочей поверхности (стол, кровать)
Такой сложный расчет производится исходя из того, что в большинстве случаев источник освещения располагается ниже потолка, а наибольший уровень освещения необходим не на уровне пола, а на высоте рабочей поверхности.
Формула расчета имеет следующий вид:
hp = (h – (h1 + h2)) , где hp - расчетная высота помещения, нуждающаяся в освещении
Данный показатель наравне с длиной, шириной и общей площадью участвует в расчете индекса помещения, то есть геометрических характеристик помещения.
Формула индекса (i) помещения рассчитывается следующим образом:
i = S / (hp × (a + b)) , где a и b - длина и ширина, а S площадь.
В итоге общая формула для расчета освещенности помещения светодиодными лампами и определения необходимого количества ламп выглядит следующим образом:
N = (E × S × k × z × 100)/(n × Ф × η)
Такие сложные расчеты обычно производят в ходе проектирования помещения и разработки его технических характеристик. В быту используют методы попроще.
Калькулятор расчет освещения светодиодными светильниками
Чтобы без хлопот и затруднений определить количество светодиодных ламп и их мощность для конкретного помещения, можно использовать калькулятор «расчет освещения светодиодными светильниками». После команды рассчитать программное обеспечение самостоятельно произведет все необходимые расчеты и выдаст готовые результаты. С полученными данными можно отправляться в магазин за лампами или оформить заказ здесь же на сайте.
Калькулятор находится в разработке, надеемся на ваше понимание!
Видео по теме
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:
| Тип помещений жилого дома | Нормы освещённости рабочих поверхностей в помещениях жилого дома, Лк (по рекомендациям СНиП 23-05-95) |
|---|---|
| Жилые комнаты: гостиные, спальни, столовые | 150 |
| Детские | 200 |
| Рабочие кабинеты или мастерские, где предполагается действия, связанные с поышеннным напряжением зрения: проведение тонких технологических операций, работа с документами, книгами и т.п. | 200 ÷ 250 |
| Кухни | 150 |
| Коридоры, прихожие | 150 |
| Ванные, уборные, совмещенные санузлы | 150 |
| Вестибюли проходные | 30 |
| Лестничные марши и площадки в подъездах | 20 |
| Общие коридоры и площадки на этажах моногоквартирных домов | 20 |
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: