Bài tập lớn Kĩ thuật ánh sáng: Thiết kế chiếu sáng nhà ở gia đình

Quang thông là một thông số hiển thị phần năng lượng chuyển thành ánh sáng,được đánh gía bằng cường độ sáng cảm giác với mắt thường của người có thể hấp thụđược lượng bức xạ : - Quang th

KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

GVHD : ThS LƯƠNG NGỌC TOÀNSVTH : MAI XUÂN THÀNH

LỚP : KTĐ-ĐT K38B

QUY NHƠN, THÁNG 1/2019

1

Lời Nói Đầu

Ánh sáng là vấn đề đặc biệt quan trọng trong đời sống Ngoài việc chiếu sángbằng ánh sáng tự nhiên thì ánh sáng nhân tạo đóng vai trò chủ chốt Lịch sử của chiếusáng nhân tạo được chia ra làm hai giai đoạn: Giai đoạn trước khi có đèn điện và giaiđoạn sau khi có đèn điện Giai đoạn trước khi có đèn điện thì loài người chiếu sáng banđêm bằng bếp lửa, nến, đèn dầu hỏa vv Những nguồn sáng này có ánh sáng yếu, hiệusuất thấp Từ khi nghành điện ra đời và đến nữa thế kỷ XIX những ngọn đèn điện đầutiên được sáng chế, nhưng hơn một trăm năm gần đây đèn điện mới được phát triểnkhông ngừng với những tiến bộ vượt bậc, mở ra một kỷ nguyên văn minh mới cho loàingười Lúc đầu con người chưa quan tâm lắm đến chiếu sáng cũng như tính mỹ thuật

và thẫm mỹ Khi đời sống được nâng cao thì nhu cầu của họ càng cao, nhất là khi sựnghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá phát triển mạnh như ngày nay, các đô thị, khucông nghiệp, xa lộ, công trình thể thao càng phát triển nhanh chóng Việc chiếu sángcác công trình phải được thiết kế theo đúng các tiêu chuẩn, đảm bảo các yêu cầu về kỹthuật đem lại thẫm mỹ cho công trình kể cả nội và ngoài thất, chiếu sáng tạo nên vẻ đẹpban đêm cho thành phố

Việc thiết kế chiếu sáng cho các tòa nhà, chung cư nói riêng đòi hỏi người kỹ sưthiết kế chiếu sáng phải đặc biệt quan tâm đến các yếu tố về kỹ thuật và thẫm mỹ củacông trình

Sau thời gian làm việc được sự giúp đỡ của các Thầy Cô giáo trong khoa, bạn bè cùng

lớp và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy ThS Lương Ngọc Toàn em đã hoàn

thành đồ án môn học của mình với đề tài “ Thiết kế chiếu sáng nhà ở gia đình”.

Trong suốt thời gian làm việc dưới sự chỉ dẫn trực tiếp của thầy ThS Lương Ngọc Toàn, em đã hình dung được từng bước cụ thể trong công việc của người thiết kế,

cũng như vận dụng được những kiến thức đã học, học hỏi thêm ở Thầy, ở bạn nhữngkiến thức quý báu và tìm hiểu sâu hơn trong lĩnh vực chiếu sáng để trang bị cho mìnhmột kiến thức cần thiết cho công việc sau này Tuy nhiên vì kiến thức và thời gian cóhạn nên đồ án của em còn nhiều sai sót và hạn chế Em rất mong được sự xem xét vàchỉ bảo của các Thầy Cô

2

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến các Thầy Cô trong bộ môn

thiết bị Điện - Điện tử, đặc biệt là thầy ThS Lương Ngọc Toàn đã tận tình giúp đỡ

em hoàn thành đồ án này

Quy Nhơn, Ngày 10 Tháng 1 Năm 2019

Sinh viên thực hiện.

MAI XUÂN THÀNH

3

MỤC LỤC

TRANG

Lời nói đầu 01

Chương I: Tóm tắt cơ sở kỹ thuật chiếu sáng 1.1 Các đại lượng đo ánh sáng 05

1.2 Giới thiệu một số loại đèn thường dùng trong chiếu sáng nội thất 09

1.3 Các bước tính toán thiết kế cho một không gian nội thất 11

1.4 Kiểm tra thiết kế 14

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG NHÀ Ở GIA ĐÌNH

2.1 Thiết kế chiếu sáng phòng ngủ 1(building1) 17

CHƯƠNG III : KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TRÊN PHẦN MỀM DIALUX

4

CHƯƠNG I TÓM TẮT CƠ SỞ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG

1.1 Các đại lượng đo ánh sáng

Thần kinh

thị giác

Hình 1.1 Mắt người và sự cảm nhận ánh sáng 1.1.3 Các đại lượng đo ánh sáng và đơn vị đo

1.1.3.1 Cường độ sáng I

Đơn vị đo Candela,kí hiệu: (cd):

Cường độ sáng là thông số đặc trưng cho khả năng phát quang của nguồn sáng Candela là cường độ sáng theo một phương đã cho của nguồn phát một bức xạđơn sắc có tần số là 540.1012 Hz (  = 555 nm) và cường độ năng lượng theo phương này là 1

683 Oát trên Steradian

5

0 d

Ad

Hình 1.2 Định nghĩa cường độ

ánh sáng

- Một nguồn phát quang tại 0, phát một lượng quang thông d trong góc khối d có:

+ Cường độ sáng trung bình của nguồn :

Đơn vị đo Lumen (lm)

Quang thông là một thông số hiển thị phần năng lượng chuyển thành ánh sáng,được đánh gía bằng cường độ sáng cảm giác với mắt thường của người có thể hấp thụđược lượng bức xạ :

- Quang thông của một nguồn phát ra trong góc khối :

6

 - Quang thông bề mặt diện tích nhận được ( lm )

S - Diện tích bề mặt đuợc chiếu sáng ( m2 )

Khi một mặt phẳng có diện tích S =1 m2 nhận đươc cường độ sáng một lượng quang thông  = 1 lm sẽ có độ rọi E = 1 lx

1.1.3.4 Độ chói

L đơn vị cd/m2:

Độ chói là thông số để đánh giá độ tiện nghi của chiếu sáng, là tỷ số giữa cường

độ sáng và diện tích biểu kiến của nguồn sáng theo một phương cho trước

7

Tri giác nhìn thấy là độ nhạy của mắt với sự tương phản, với sự chênh lệch tương đối của hai độ chói của các vật cạnh nhau mà mắt có thể phân biệt được

Khi quan sát một vật có độ L0 trên một nền có độ chói Lf chỉ có thể phân biệt được nếu độ tương phản:

+Tính năng nhìn được biểu diển theo:

C/CS : Cho phép đánh giá tính năng nhìn

T, 0K 7000

5000

3000 2000

50 100 200 300400500 10001500 2000

Độ rọi,

Hình 1.4.Biểu đồ Kruithof

8

1.1.4.2 Chỉ số màu của ánh sáng(IRC)

Chỉ số màu là thông số để đánh giá chất lượng trung thực của ánh sáng do nguồnphát ra

+ I.R.C = 0 là ánh sáng đơn sắc phản ánh màu sắc không trung thực

+ I.R.C = 90  100 ánh sáng trung thực

Đối với chiếu sáng sân vận động có truyền tivi màu thì yêu cầu

I.R.C > 85

Khi tính toán thiết kế các nguồn sáng thì cần phải chú ý đến chỉ số màu

1.2 Giới thiệu một số loại đèn thường dùng trong chiếu sáng nội thất.

1.2.1 Giới thiệu một số loại đèn

Đặc tính kỹ thuật :

+ Hiệu suất phát quang thấp : (13 20) lm/W

+ Tuổi thọ trung bình thấp : 1000 giờ

+ Chỉ số màu : CRI = 100

+ Nhiệt độ màu T : 2500K

9

+ Giá thành hạ

+ Khởi động tức thời

Đèn sợi đốt có nhược điểm là hiệu suất phát quang thấp, tuổi thọ thấp Sử dụng đènsợi đốt để chiếu sáng không tiết kiệm điện năng, phát nóng (95% điện năng đèn tiêu thụphát nhiệt ) nên chỉ sử dụng đèn sợi đốt ở nơi yêu cầu độ rọi thấp

Hiện nay người ta đang hạn chế sử dụng đèn sợi đốt và thay thế bằng các loại đèntiết kiêm điện

- Đặc điểm của đèn huỳnh quang:

+ Hiệu quả ánh sáng từ 6095 lm/w

+ Chỉ số màu từ 5592

+ Nhiệt độ màu giữa 28006500oK

+ Tuổi thọ khoảng 7000 giờ

+ Ít nóng

+ Độ chói tương đối ít

+ Nhiệt độ bên ngoài thành ống thấp khoảng 450C

+ Dùng lâu quang thông của bóng đèn sẽ giảm

10

+ Giá thành chỉ đắt hơn so với đèn sơi đốt

+ Thời gian làm việc phụ thuộc vào số lần bật, tắt đèn

+ Quang thông và phạm vi phát quang phụ thuộc vào nhiệt độ

b) Các đèn hợp bộ (đèn Compact)

Hình 1.7 Đèn Compact

Mặc dù các đèn phóng điện và đèn huỳnh quang được cải tiến không ngừng,nhưng thiết bị phụ của đèn cũng như kích thước của nó làm các đèn này gặp trở ngạikhi sử dụng đèn này trong nhà.Việc sử dụng lớp huỳnh quang mịn hơn là nguồn gốccủa đèn ống thế hệ thứ hai tạo nên phát xạ 3 dải hẹp (đỏ – xanh lá cây – xanh da trời)tạo nên ánh sáng trắng có chất lượng tuyệt hảo và hiệu quả ánh sáng rất cao

Đèn này có thể thay thế trực tiếp đèn sợi đốt và có hiệu quả ánh sáng vào khoảng 50lm/

W và tuổi thọ 5000 giờ, khấu hao vốn đầu tư trước 3000 giờ sử dụng

Còn các loại đèn khác, chấn lưu rời, đuôi đặc biệt để tránh mắc sai vào lưới,công suất từ 5 đến 55W, có quang thông từ 260 đến 4800lm

1.3 Các bước tính toán thiết kế cho một không gian nội thất

 Bước 1 : các dữ liệu của địa điểm chiếu sáng

Để thiết kế chiêu sáng nội thất cần có các đữ liệu sau:

- Các kích thước hình học cơ bản như chiều dài a, chiều rộng b , chiều cao

h từ trần đến nền

- Đặc tính quang học của không gian chiếu sáng , hệ số phản xạ của trần

- Đặc điểm sử dụng của đặc điểm chiếu sáng , các công việc công nghệthực hiện trong địa điểm chiếu sáng

- Khả năng sử dụng ánh sáng tự nhiên

- Các yêu cầu về thẩm mỹ

11

- Đặc điểm của nguồn cung cấp điện

- Khả năng tài chính và khấu hao của công trình

 Bước 2 : Chọn độ rọi của địa điểm chiếu sáng

Khi lựa chọn độ rọi cần lưu ý các điểm sau :

- Đặc điểm sử dụng và đặc điểm không gian chiếu sáng của địa điểm

- Độ lớn của các chi tiết cần nhìn theo yêu cầu của công việc

- Độ tuổi của người sử dụng

- Sự thích ứng của mắt với độ rọi

- Tính chất linh hoạt của chiếu sáng

Chọn độ rọi ngang chung trên bề mặt làm việc, còn gọi là “ bề mặt hữu ích ” có

độ cao trung bình là 0,85m so với mặt sàn

Độ rọi này phụ thuộc vào bản chất của địa điểm, vào các tính năng liên quan đếntính chất công việc ( vẽ, dệt, cơ khí ) đến việc mỏi mắt và liên quan đến môi trườngchiếu sáng, đế thời gian sử dụng hằng ngày

 Bước 3 : chọn loại đèn.

Chúng ta có thể lựa chọn các loại đèn đã nêu ở trên tùy vào mục đích sử dụng vàthẩm mỹ của căn phòng Đảm bảo các yêu cầu sau :

- Hiệu suất phát quang (lm/w) của đèn

- Nhiệt độ màu T phù hợp với độ rọi E

- Chỉ số thể hiện màu CRI

- Tuổi thọ của đèn

- Mỹ quang của công trình chiếu sáng

 Bước 4 : Chọn phương thức chiếu sáng và bộ đèn.

Thường gặp nhất là kiểu chiếu sang trực tiếp và bán trực tiếp Kiểu chiếu sángphụ thuộc vào bản chất của địa điểm có tính đến khả năng phản xạ của thành

Đối với các loại đèn cần chọn, Catalog của nhà chế tạo cho phép chọn một kiểu

bộ đèn, cấp xác định và nếu có thể người ta đảm bảo s n sàng có công suất khác nhau

12

 Bước 5 : Chọn chiều cao treo bộ đèn.

Nếu h là chiều cao của nguồn so với bề mặt hữu ích và h là khoảng cách từ đènđến trần ta có thể xác định tỉ số treo theo công thức :

j

Thường thì nên chọn h cực đại bởi vì :

- Các đèn càng xa với thị trường theo chiều ngang, làm giảm nguy cơ gây lóa mắt

- Các đèn có công suất lớn hơn và do đó có hiệu quả sáng tốt

Với S : diện tích của mặt hữu ích (m2)

E : độ rọi của mặt hữu ích(lx)

 : là hệ số bù quang thông

Ksd : là hệ số sử dụng của bộ đèn

 Bước 8 : Xác định lưới bố trí của các đèn

Số bộ đèn tối thiểu theo cạnh a

13

- Ở phần trên mới chỉ là thiết kế sơ bộ, thực tế ta càng phải kiểm tra lại :

Không gian giữa hai bộ đèn liên tiếp không bắt buộc có cùng chiều dài và chiềurộng

- Các độ rọi của tường và trần đặc trưng cho môi trường chiếu sáng và do đó mức độtiện nghi của thiết bị chiếu sang vẫn còn chưa biết

- Các nguyên nhân gây lóa mắt trực tiếp hay do phản chiếu phải được nghiên cứu theo

độ tương phản của các bộ đèn tạo nên trong thị trường

Tính độ rọi :

Các độ rọi trung bình Ei ( E1 , E3 , E4 ) được xác định bằng biểu thức :

E

 N.F. (R F" S ) 1000.ab 

Trong đó : N : tổng số bộ đèn

F : quang thông phát ra của một bộ đèn

Ri và Si : các hệ số trong quy chuẩn UTE theo K, nhóm phản xạ và các cấp của bộđèn

Các tính toán này được thực hiện với giá trị chuẩn đoán của gần giá trị thựcnhất Tuy nhiên ta có thể thực hiện nội suy các độ rọi khi các giá trị tương đối xa 0hoặc 1/3

1.4.2 Kiểm tra độ tiện nghi chiếu sáng

14

Việc bố trí các đèn chiếu sáng tốt thì phải cho phép nhìn nhanh chóng, chính xác

và thuận tiện

a) Kiểm tra nhiệt độ màu T và chỉ số màu IRC của đèn

b) Kiểm tra độ chói của tường

Đối với người quan sát với mỗi chuyển động của đầu, mắt nhìn tường, yêu cầu

độ chói của tường không quá nhỏ cũng không quá lớn so với độ chói trên bề mặt làmviệc

Nói chung chấp nhận được khi 0,5  E

3  0,8 Đối với một người lao động

không quá nhỏ hoặc không quá lớn so với độ chói đã quen L mn

Nếu giá trị mn khác 0,8 độ chói giảm đi, và trị số E3 phải nhân với 0,8mn

c) Kiểm tra tương phản bộ đèn-trần

Sự cảm nhận tiện nghi liên quan đến công việc và cân bằng các độ chói trong thịtrường Người ta định nghĩa tỷ số độ chói r như sau:

Độ chói của đèn quan sát dưới góc  = 750

r =

Độ chói trung bình của trần

Nói chung độ chói chấp nhận của trần

r < 20 đối với các công việc mức 2 ( lao động tinh xảo )

r < 50 đối với các công việc mức 1 ( lao động thông thường )

15

Đối với bộ đèn ống huỳnh quang cần xác định độ chói nhìn ngang bộ đèn dưới góc

  75

16

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG NHÀ Ở GIA ĐÌNH 2.1 Thiết kế chiếu sáng cho căn phòng.

Chiếu sáng nội thất phải nhằm những mục đích sau :

- Đảm bảo độ rọi yêu cầu E cho mỗi công việc phù hợp với yêu cầu vàmục đích sử dụng

- Tạo môi trường ánh sáng tiện nghi, không gây lóa mắt khó chịu chongười sử dụng

Ngoài ra, cần chú ý đến tính thẩm mỹ cho công trình và tiết kiệm điện năng

17

- Chọn  =1,35 (môi trường ít bụi bẩn)U d  0, 45 (0, 6  0, 49) (0,946  0,8)

18

19

2.1.2 Mô phỏng trên Dialux

Hình 2.2

20

Hình 2.3

21

Hinh 2.4

22

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TRÊN PHẦN MỀM DELUX EVO

3.1 Bản vẽ bề mặt công trình

Hình 3.1

23

3.2 Bản vẽ 3D tòa nhà từ trên cao

Hình 3.2

24

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Đặng Văn Đào-Lê Văn Doanh, Thiết bị và hệ thống chiếu sáng

2 Các cataloge về thiết bị chiếu sáng của Osram, Philips, Mazda, Hapulico, RạngĐông, Cadivi, Halla

3 Bộ tiêu chuẩn Việt Nam(TCVN) về chiếu sáng

25