Проект осветительной установки

Введение

Свет является одним из важнейших параметров микроклимата. От уровня освещенности и спектрального состава света зависят здоровье людей, продуктивность животных, расход кормов и качество получаемой продукции.

При научной организации труда, как в сельскохозяйственном производстве, так и в промышленности, качество освещения занимает одно из важных мест. Исследованиями установлено, что при современном интенсивном производстве правильно спроектированное освещение позволяет повысить производительность труда на 10…20%. Оно включает в себя не только соблюдение норм освещенности, но и соблюдение качественных характеристик освещения с учетом технологического процесса. Поэтому до начала проектирования следует тщательно разобраться с технологическим процессом, схемой размещения оборудования, механизмов и животных. Нужно ясно представлять, где находятся работающие люди и характер зрительных работ. Это даст возможность правильно выбрать норму освещенности и расположение светильников.

Одна из особенностей освещения в сельском хозяйстве заключается в том, что рабочее освещение в помещениях для содержания животных одновременно и технологическое, т.е. обеспечивающее световой климат для животных: последнее является решающим при расчетах освещения в таких помещениях.

С внедрением новой технологии на крупных специализированных фермах и комплексах существенно изменились условия обитания животных, наблюдается все большая изоляция их от естественной среды. В частности, беспастбищное, безвыгульное содержание животных и птицы лишает их организм благотворного влияния солнечного света. В этих условиях резко возрастает роль осветительных и облучательных установок.

Рационально спроектированные и грамотно эксплуатируемые осветительные установки позволяют компенсировать нехватку естественного света при минимальных затратах электроэнергии, электротехнического оборудования и материала.

1. Светотехнический раздел

Таблица 1 - Результаты обследования здания

1.1 Выбор вида и системы освещения

В сельскохозяйственных помещениях предусматривают следующие виды освещения: рабочее, технологическое, дежурное, аварийное, ремонтное. Также различают две системы освещения: общую (равномерную или локализованную) и комбинированную.

Для освещения данного здания будем проектировать рабочее освещение, а также дежурное освещение на площадке перед входом. Во всех помещениях будем проектировать общую равномерную систему освещения.

1.2 Выбор нормированной освещенности и коэффициента запаса

Выбор нормированной освещенности и коэффициента запаса по всем помещениям представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Выбор нормированной освещенности и коэффициента запаса.

1.3 Помещение для содержания животных

1.3.1 Выбор светового прибора.

Наиболее целесообразный тип светового прибора должен выбираться на основе полного технико-экономического сопоставления различных возможных вариантов. Выбор светового прибора для данного помещения представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Выбор светового прибора [1, стр. 240].

Выберем световой прибор ЛСП 14.

1.3.2 Размещение световых приборов

Световые приборы обычно размещают по вершинам квадратов или ромбов, оптимальный размер стороны которых определяется по формуле:

, (1)

где _Э и _С - относительные светотехническое и энергетическое наивыгоднейшее расстояние между светильниками; Н_Р - расчетная высота осветительной установки, м.

Численные значения _Э и _С зависят от типа кривой силы света [2, стр.12].

, (2)

где Н₀ - высота помещения, м; h_СВ - высота свеса светильника, м; h_Р - высота рабочей поверхности от пола, м.

_с=1,4 и _э=1,6

м

м

Определим количество световых приборов в помещении:

Определим расстояние между рядами световых приборов и между светильниками в ряду:

м

м

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить сорок световых приборов данного типа.

1.3.3 Определение мощности осветительной установки

Определим мощность осветительной установки методом коэффициента использования светового потока.

Определим индекс помещения по следующей формуле:

, (3)

где а, b - длина и ширина помещения, м.

Далее по справочной литературе определим коэффициент использования светового потока. Этот коэффициент учитывает долю светового потока генерируемого источником света, доходящую до рабочей поверхности.

Вычислим световой поток ламп в светильнике по следующей формуле:

, (4)

где g_СП - коэффициент использования светового потока светильника;

z - коэффициент неравномерности, z=1,1…1,2.

Вычислим световой поток от каждойлампы в светильнике по следующей формуле:

(5)

где n - количество ламп в светильнике.

Далее по найденному значению светового потока выберем стандартную лампу и рассчитаем отклонение расчетного потока от каталожного по формуле:

(6)

[2, стр. 18-19]

лм

лм

По численному значению потока и каталожным данным выберем стандартную лампу:

ЛД-40 Ф_Н=2500 лм

Рассчитаем отклонение расчетного потока от каталожного по формуле (6):

Определим удельную мощность осветительной установки:

, (7)

где Р_л - мощность лампы, Вт; N - количество светильников; n - количество ламп в светильнике; А - площадь помещения, м².

Вт/м²

1.4 Помещение для обслуживающего персонала

1.4.1 Выбор светового прибора

В соответствии с технико-экономическими критериями (конструктивным исполнением, светотехническими характеристиками и экономическими показателями) выберем для освещения данного помещения световой прибор ЛСП 02.

1.4.2 Размещение световых приборов

Так как световой прибор ЛСП 02 имеет кривую силы света типа Д2, то

_с=1,4 и _э=1,6

м

м

Определим количество световых приборов в помещении:

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить один световой прибор данного типа.

1.4.3 Определение мощности осветительной установки

Определим мощность осветительной установки методом коэффициента использования светового потока.

Определим индекс помещения по формуле (3):

По справочной литературе определим коэффициент использования светового потока:

[2, стр. 18-19]

Вычислим световой поток ламп в светильнике по формулам (4,5):

лм

лм

По численному значению потока и каталожным данным выберем стандартную лампу: ЛД-80 Ф_Н=4300 лм

Рассчитаем отклонение расчетного потока от каталожного по формуле (6):

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

1.5 Инвентарная

1.5.1 Выбор светового прибора

В соответствии с технико-экономическими критериями (конструктивным исполнением, светотехническими характеристиками и экономическими показателями) выберем для освещения данного помещения световой прибор НСП 01.

1.5.2 Размещение световых приборов

Так как световой прибор НСП 01 имеет кривую силы света типа Д2, то

_с=1,4 и _э=1,6

м

м

Определим количество световых приборов в помещении:

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить один световой прибор данного типа.

1.5.3 Определение мощности осветительной установки

Определим мощность осветительной установки методом удельной мощности:

, (8)

где Р_Л - мощность лампы, Вт; N - число светильников; Р_УД.Ф - фактическая удельная мощность освещения, которая определяется по следующей формуле:

(9)

где Р_УД.Т - удельная мощность освещения, которая выбирается по справочной литературе в зависимости от типа светильника, размеров помещения, коэффициентов отражения стен и потолка, высоты подвеса светильника.

Вт/м²

Вт

По этому значению выберем стандартную лампу: В-215-225-25.

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

1.6 Подсобное помещение

1.6.1 Выбор светового прибора

В соответствии с технико-экономическими критериями (конструктивным исполнением, светотехническими характеристиками и экономическими показателями) выберем для освещения данного помещения световой прибор НСП 01.

1.6.2 Размещение световых приборов

Так как световой прибор НСП 01 имеет кривую силы света типа Д2, то

_с=1,4 и _э=1,6

м

м

Определим количество световых приборов в помещении:

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить один световой прибор данного типа.

1.6.3 Определение мощности осветительной установки

Определим мощность осветительной установки методом удельной мощности согласно формулам (9,10):

Вт/м²

Вт

По этому значению выберем стандартную лампу: Б-215-225-60.

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

1.7 Санузел

1.7.1 Выбор светового прибора

В соответствии с технико-экономическими критериями (конструктивным исполнением, светотехническими характеристиками и экономическими показателями) выберем для освещения данного помещения световой прибор НСП 01.

1.7.2 Размещение световых приборов

Так как световой прибор НСП 01 имеет кривую силы света типа Д2, то

_с=1,4 и _э=1,6

м

м

Определим количество световых приборов в помещении:

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить один световой прибор данного типа.

1.7.3 Определение мощности осветительной установки

Определим мощность осветительной установки методом удельной мощности согласно формулам (9,10):

Вт/м²

Вт

По этому значению выберем стандартную лампу: В-215-225-25.

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

1.8 Коридоры

1.8.1 Выбор светового прибора

В соответствии с технико-экономическими критериями (конструктивным исполнением, светотехническими характеристиками и экономическими показателями) выберем для освещения данного помещения световой прибор ЛСП 18 (одноламповый).

1.8.2 Размещение световых приборов

Так как световой прибор ЛСП 18 имеет кривую силы света типа Д1, то

_с=1,4 и _э=1,6

м

м

Определим количество световых приборов в помещении:

Коридор 1:

Определим расстояние между рядами световых приборов и между светильниками в ряду:

м

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить четыре световых прибора данного типа.

Коридор 2:

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить один световой прибор данного типа.

Коридор 3:

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить один световой прибор данного типа.

1.8.3 Определение мощности осветительной установки

Определим мощность осветительной установки методом коэффициента использования светового потока.

Коридор 1:

Определим индекс помещения по формуле (3):

По справочной литературе определим коэффициент использования светового потока:

[2, стр. 18-19]

Вычислим световой поток ламп в светильнике по формулам (4,5):

лм

лм

По численному значению потока и каталожным данным выберем стандартную лампу: ЛД-40 Ф_Н=2500 лм

Рассчитаем отклонение расчетного потока от каталожного по формуле (6):

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

Коридор 2:

Определим индекс помещения по формуле (3):

По справочной литературе определим коэффициент использования светового потока:

[2, стр. 18-19]

Вычислим световой поток ламп в светильнике по формулам (4,5):

лм

лм

По численному значению потока и каталожным данным выберем стандартную лампу: ЛБ-40 Ф_Н=3200 лм

Рассчитаем отклонение расчетного потока от каталожного по формуле (6):

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

Коридор 3:

Определим индекс помещения по формуле (3):

По справочной литературе определим коэффициент использования светового потока:

[2, стр. 18-19]

Вычислим световой поток ламп в светильнике по формулам (4,5):

лм

лм

По численному значению потока и каталожным данным выберем стандартную лампу:

ЛБ-40 Ф_Н=3200 лм

Рассчитаем отклонение расчетного потока от каталожного по формуле (6):

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

1.9 Тамбуры (2 помещения)

1.9.1 Выбор светового прибора

В соответствии с технико-экономическими критериями (конструктивным исполнением, светотехническими характеристиками и экономическими показателями) выберем для освещения данного помещения световой прибор ПСХ-60М.

1.9.2 Размещение световых приборов

Так как световой прибор ПСХ-60М имеет кривую силы света типа Д1, то

м

м

Определим количество световых приборов в помещении:

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить один световой прибор данного типа.

1.9.3 Определение мощности осветительной установки

Определим мощность осветительной установки методом удельной мощности согласно формулам (9,10):

Вт/м²

Вт

По этому значению выберем стандартную лампу:

Б-215-225-40.

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

1.10 Венткамера и Электрощитовая

1.10.1 Выбор светового прибора

В соответствии с технико-экономическими критериями (конструктивным исполнением, светотехническими характеристиками и экономическими показателями) выберем для освещения данного помещения световой прибор НСП 01.

1.10.2 Размещение световых приборов

Так как световой прибор НСП 01 имеет кривую силы света типа Д2, то

_с=1,4 и _э=1,6

м

м

Определим количество световых приборов в помещении:

Определим расстояние между рядами световых приборов и между светильниками в ряду:

м

Согласно расчету в данном помещении необходимо разместить два световых прибора данного типа.

1.10.3 Определение мощности осветительной установки

Определим мощность осветительной установки точечным методом. Вычертим план помещения (рисунок 1) и расположим в нем выбранные световые приборы, наметим контрольную точку, в которой должна обеспечиваться минимальная нормированная освещенность.

Далее определяют в данной контрольной точке условную освещенность по формуле:

, (10)

Рисунок 1

где е_i - условная освещенность контрольной точки i-го светильника, которую в свою очередь определяют по следующей формуле:

, (11)

где - угол между вертикалью и направлением силы света светильника в расчетную точку; J¹⁰⁰⁰ - сила света i-го светильника с условной лампой (со световым потоком в 1000 лм) в направлении расчетной точки. Численное значение J¹⁰⁰⁰ определяют по кривым силы света.

кд

лк

С учетом этой освещенности рассчитывают световой поток источника света в светильнике по следующей формуле:

, (12)

где - коэффициент, учитывающий дополнительную освещенность за счет влияния удаленных светильников и отражения от ограждающих конструкций; 1000 - световой поток лампы; _св - КПД светильника.

лм

По численному значению потока и каталожным данным выберем стандартную лампу: Б-215-225-100 Ф_Н=1320 лм

Рассчитаем отклонение расчетного потока от каталожного по формуле (6):

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

1.11 Выгульные площадки

1.11.1 Выбор светового прибора

В соответствии с технико-экономическими критериями выберем для освещения выгульных площадок выберем световой прибор типа РКУ 02.

1.11.2 Размещение световых приборов

Разместим по 3 светильника на каждой площадке (на стене здания), так как расстояние должно быть более 12 м. [1. стр.427]

Определим расстояние между световыми приборами:

м

м

1.11.3 Определение мощности осветительной установки

Определим мощность осветительной установки точечным методом. Вычертим план площадки (рисунок 2) и расположим в нем выбранный световой прибор, наметим контрольную точку.

Рисунок 2

кд [1. стр.422]

кд

лк

лк

С учетом этой освещенности рассчитывают световой поток источника света в светильнике по следующей формуле (12):

лм

По численному значению потока и каталожным данным выберем стандартную лампу: ДРЛ-250 Ф_Н=13000 лм

Рассчитаем отклонение расчетного потока от каталожного по формуле (6):

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

1.12 Наружное освещение

1.12.1 Выбор светового прибора

В соответствии с технико-экономическими критериями выберем для наружного освещения площади перед входом световой прибор типа ПСХ-60М.

1.12.2 Размещение световых приборов

Так как размеры площадок входов в плане не указаны, примем их равными 3х5 м. Светильники разместим непосредственно над входом. Расчетную высоту примем равной 3,0 м.

1.12.3 Определение мощности осветительной установки

Определим мощность осветительной установки точечным методом. Вычертим план площадки перед входом (рисунок 3) и расположим в нем выбранный световой прибор, наметим контрольную точку.

Рисунок 2

лк

С учетом этой освещенности рассчитывают световой поток источника света в светильнике по следующей формуле (13):

лм

По численному значению потока и каталожным данным выберем стандартную лампу: БК-215-225-60 Ф_Н=790 лм

Рассчитаем отклонение расчетного потока от каталожного по формуле (6):

Определим удельную мощность осветительной установки по формуле (7):

Вт/м²

2 Электротехнический раздел

2.1 Выбор схемы электроснабжения и напряжения питания осветительной сети.

Для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения, как правило, должно применяться напряжение не выше 220В. Поэтому для питания осветительной сети данного здания выберем сеть с напряжением 220В.

2.2 Компоновка осветительной сети

На этой стадии проектирования решаются вопросы о месте расположения осветительных щитов, о числе групп и количестве проводов на участках сети.

Далее составим расчетную схему, на которой покажем все осветительные щиты и группы, число проводов и длину групп, мощность источников света и места ответвления (рисунок 4).

Рисунок 4

2.3 Выбор марок проводов и способа их прокладки

Для прокладки в данном зданий выберем провод ПРГ с несущим тросом. На участке от силового щита до осветительного выберем ПРТО, прокладываемый в трубах.

2.4 Выбор сечения проводов и кабелей

Сечение проводов и кабелей выбирают, исходя из механической нагрузки на них, нагрева и потери напряжения.

Сечение жилы провода определяют по следующей формуле:

, (13)

где с - коэффициент, зависящий от напряжения сети, материала токоведущей жилы и числа проводов в группе; М_i - электрический момент i-го приемника (светильника), кВтм; U - допустимая потеря напряжения (примем равной 2,5%)

Электрический момент М_i находится по формуле:

, (14)

где Р_i - мощность i-го светильника, кВт; l_i - расстояние от щита до i-го светильника, м.

При вычислении также следует учитывать, что мощность светового прибора с ГРЛ примерно на 25% больше мощности лампы.

Выберем сечение провода в первой группе (Г-1). Для этого найдем электрический момент по формуле (14) и рассчитаем сечение по потере напряжения по формуле (13):

мм²

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения: 2,5 мм².

Проверим сечение на нагрев:

А

Выберем сечение провода во второй группе (Г-2). Для этого найдем электрический момент по формуле (14) и рассчитаем сечение по потере напряжения по формуле (13):

мм²

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения: 2,5 мм².

Проверим сечение на нагрев:

А

Выберем сечение провода в третьей группе (Г-3). Для этого найдем электрический момент по формуле (14) и рассчитаем сечение по потере напряжения по формуле (13):

мм²

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения: 1,5 мм².

Проверим сечение на нагрев:

А

Выберем сечение провода в четвертой группе (Г-4). Для этого найдем электрический момент по формуле (14) и рассчитаем сечение по потере напряжения по формуле (13):

мм²

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения: 1,5 мм².

Проверим сечение на нагрев:

А

Выберем сечение провода в пятой группе (Г-5). Для этого найдем электрический момент по формуле (14) и рассчитаем сечение по потере напряжения по формуле (13):

мм²

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения: 2,0 мм².

Проверим сечение на нагрев:

А

Выберем сечение провода во шестой группе (Г-6). Для этого найдем электрический момент по формуле (14) и рассчитаем сечение по потере напряжения по формуле (13):

мм²

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения: 2,0 мм².

Проверим сечение на нагрев:

А

Сечение провода между силовым и осветительным щитами определяют по формуле (14) с той лишь разницей, что U примем равной 0,2%, а момент определим как произведение расстояния между щитами на суммарную мощность светильников.

Выберем сечение провода на участке от силового щита до осветительного щита. Для этого найдем электрический момент по формуле (14) и рассчитаем сечение по потере напряжения по формуле (13):

мм²

Полученное значение округлим до ближайшего большего стандартного сечения: 4,0 мм².

Проверим сечение на нагрев:

А

Определим фактические потери напряжения на каждой группе, для чего уравнение (13) решим относительно U:

%

%

%

%

%

%

%

2.5 Выбор защитной аппаратуры

Согласно ПУЭ все осветительные сети подлежат защите от токов короткого замыкания.

Ток уставки теплового расцепителя автоматического выключателя определяется по формуле:

, (15)

где I_P - расчетный ток группы; k' - коэффициент, учитывающий пусковые токи; для газоразрядных ламп низкого давления и ламп накаливания k'=1, а для других типов ламп - k'=1,4.

А

А

А

А

А

А

Выберем по справочным данным стандартную уставку автоматического выключателя:

А.

Проверим согласование тока уставки с допустимым током провода:

, (16)

А

А

А

А

А

А

Выберем для защиты осветительной сети от токов короткого замыкания автоматические выключатели ВА 1625-34.

2.6 Разработка схемы управления

Управление освещением помещений должно производиться выключателями, расположенными у входа, как правило, со стороны дверной ручки; для эпизодически посещаемых помещений - вне помещений.

В данном зданий во всех помещениях осуществляется только местное управление освещением при помощи выключателей.

2.7 Выбор щита управления

Для приема и распределения электроэнергии и защиты отходящих линий в осветительных сетях применяют вводно-распределительные устройства и вводные щиты. В каждом конкретном случае в зависимости от окружающей среды, назначения, количества групп, схем соединений, аппаратов защиты выбирают то или иное вводно-распределительное устройство.

Выберем групповой осветительный щит ЯРН 8501-3726.

Список литературы

1. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю. Б. Айзенберга. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

2. Методические указания к курсовой работе по проектированию электрических осветительных установок. - Челябинск, 2003.

3. Козинский В. А. Электрическое освещение и облучение. - М.: Агропромиздат, 1995.

4. Кнорринг Г.М. Осветительные установки. - М., Энергоиздат, 1981.

5. Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Г.М. Кнорринга - СПб.: Энергия, 1992.

6. Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений. - М.: Колос, 1980.

Приложение - Светотехническая ведомость