Báo cáo thiết kế chiếu sáng đường đôi trước thư viện Tạ Quang Bửu

Thiết kế chiếu sáng chi tiết cho phần đường đôi nội bộ trong trường đại học Bách Khoa Hà Nội.Có đủ phần thiết kế, bản vẽ CAD đường đôi trước cửa thư viện Tạ Quang Bửu.Cũng như mô phỏng dialux hệ thống chiếu sáng, hệ thống cung cấp điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Lớp : Điện 2 K59

PHẦN MỘT

TÓM TẮT CƠ SỞ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG

CHƯƠNG I

CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG I.SÓNG VÀ ÁNH SÁNG

1 Bản chất sóng của ánh sáng:

-Ánh sáng có cả tính chất sóng và hạt gọi là lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định Màu ứng với mỗi bước sóng của ánh sáng gọi là màu đơn sắc

- Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy đều có bước sóng trong chân không (hoặc không khí) trong khoảng từ 0,38mm (ánh sáng tím) đến 0,76mm (ánh sáng đỏ)

II.CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG

1 Góc khối 

-Góc khối được định nghĩa là tỷ số giữa diện tích và bình phương của bán kính trong không gian

Ta giả thiết rằng một nguồn sáng điểm đặt tại tâm O của hình cầu rỗng có bán kính R và

S là nguyên tố mặt của hình cầu này

2.Cường độ ánh sáng: (Candela, cd)

Cường độ sáng là đại lượng quang học cơ bản dùng trong việc đo thông số nguồn sáng,

là một trong 7 đơn vị cơ bản của hệ thống đo lường quốc tế (m: mét, kg: kilogam, s: giây, A: Ampe, K: kelvin, mol, cd: candela) Khái niệm cường độ sáng thể hiện mật độ năng lượng phát ra từ một nguồn sáng trong một hướng cụ thể, hay có thể được định nghĩa là quang thông theo một hướng nhất định phát ra trên một đơn vị góc khối (1cd = 1 lumen/steradian) Từ tháng 10-1979 CIE đưa ra định nghĩa mới của candela: candela là cường độ sáng theo một phương của nguồn sáng đơn sắc có bước sóng = 555nm và có cường độ năng lượng theo phương này là 1/683 w/steradian

Đơn vị đo cường độ sáng là candela (cd), chữ candela trong tiếng Latinh có nghĩa là

"ngọn nến" Một ngọn nến thông thường phát ra ánh sáng với cường độ ánh sáng khoảng một candela, nếu một số hướng bị che khuất thì nguồn sáng này vẫn có cường độ khoảng một candela trong các hướng mà không bị che khuất

Một nguồn phát quang tại O, phát ra một nguồn quang thông d trong góc khối d:

+Cường độ sáng trung bình của nguồn:

OA

d I

d I

Cường độ sáng quá mạnh sẽ làm cho mắt bị lóa, khả năng phân biệt màu sắc cũng như

sự vật bị giảm đi, lúc này thần kinh sẽ bị căng thẳng và thị giác mất đi chính xác

3.Quang thông (lumen, lm):

Quang thông của nguồn sáng là tổng thông năng lượng gây hiệu quả ánh sáng với mắt người, nó biểu diễn phần năng lượng của nguồn tạo ra ánh sáng nhìn thấy trong phổ ánh sáng nhìn thấy, quang thông bằng:

5.Độ chói, L-cd/m2

Để đặc trưng cho khả năng bức xạ ánh sáng của nguồn hoặc bề mặt phản xạ gây nên cảm giác chói sáng đối với mắt, người ta đưa ra định nghĩa độ chói là đại lượng xác định cường độ ánh sáng phát ra trên một đơn vị diện tích của một bề mặt theo một hướng cụ thể nó ước lượng ánh sáng mà mắt người có thể cảm nhận và phụ thuộc vào hướng quan sát Độ chói đóng vai trò cơ bản trong kỹ thuật chiếu sáng, nó là cơ sở của các khái niệm về tri giác và tiện nghi thị giác Đơn vị đo độ chói là candela/m2 (cd/m2)

Bề mặt đường nhựa chiếu sáng với độ rọi 30lux 1,2~2 cd/m2

III.MÀU CỦA NGUỒN SÁNG

1.Nhiệt độ màu:

Nhiệt độ màu là một khái niệm được rút ra từ định luật bức xạ của Planck Chúng ta đều biết rằng một vật khi nóng thì nó sẽ phát sáng, quang phổ liên tục mà nó phát ra phụ thuộc vào nhiệt độ của vật, vì thế khi quan sát quang phổ của một vật nóng chúng ta có thể ước lượng được nhiệt độ của nó Khi quan sát bức xạ của một vật đen tuyệt đối Planck đã phát hiện ra rằng ở một nhiệt độ T nhất định thì vật sẽ phát ra một quang phổ liên tục với cường độ sáng thay đổi theo tần số Tần số ánh sáng được phát xạ mạnh nhất phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối của vật (ví dụ một vật nếu có nhiệt độ là 1500K (khoảng hơn 1200 °C) thì sẽ phát ra ánh sáng có màu cam là mạnh nhất, vật có nhiệt độ là 3000K thì phát ra ánh sáng vàng mạnh

nhất)

2.Chỉ số hoàn màu:

Chỉ số hoàn màu CRI ( Color Rendering Index) của một nguồn sáng là chỉ số đánh giá

độ trung thực về màu sắc của đối tượng được chiếu sáng so với một nguồn sáng lý tưởng hoặc ánh sáng tự nhiên Chỉ số CRI được định nghĩa bởi Ủy ban Quốc tế về chiếu sáng (CIE) Nguồn ánh sáng có chỉ số hoàn màu cao là rất cần thiết trong các lĩnh vực chăm sóc trrer sơ sinh, nhiếp ảnh và điện ảnh - truyền hình

Thang đo của chỉ số hoàn màu và các ứng dụng của các ánh sáng có chỉ số khác nhau:

CRI = 100 (ánh sáng mặt trời ban ngày, cho màu sắc của sự vật trung thực nhất)

CRI = 85 – 95 (ánh sáng trung thực với màu sắc, phục vụ những nơi cần độ trung thực màu sắc cao như phòng nghiên cứu, phòng pha chế sơn, xưởng in màu)

CRI = 70 -85 ( ánh sáng thông dụng, cho cảm nhận trung thực)

CRI = 50 -70 (màu sắc hơi bị biến đổi, dùng cho những khu vực không cần độ trung thực màu sắc cao : đèn ngoài sân, đèn đường, những màu sản xuất công nghiệp không cần độ chính xác màu sắc)

CRI < 50 : màu sắc nhợt nhạt, hiển thị không đúng thực tế

CRI = 0 : các màu đơn sắc (đỏ, xanh lá cây, tím… làm thay đổi màu sắc khi bị nhìn thấy của đối tượng bị chiếu sáng) – dùng trong trang trí, lễ hội

CHƯƠNG II

CƠ SỞ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG I.MỤC ĐÍCH

Nhằm tạo ra một môi trường chiếu sáng tiện nghi giúp người tham gia giao thông xử lí,

quan sát chính xác các tình huống giao thông xẩy ra trên đường, đồng thời tăng them mỹ quan cho con đường

II.ĐẶC ĐIỂM

-Chiếu sáng cho người quan sát đang chuyển động

-Khác với chiếu sáng nội thất lấy độ rọi làm tiêu chuẩn ưu tiên thì chiếu sáng đường thì độ

chói lại là tiêu chuẩn ưu tiên trong thiết kế chiếu sáng đường

-Khác với độ chói trong thiết kế nội thất, độ chói trên đường không tuân thủ theo định luật

Lambert mà phụ thuộc vào kết cấu lớp phủ mặt đường

-Khi thiết kế chiếu sáng trên mặt đường cần đảm bảo độ đồng đều chiếu sáng để tránh hiện

tượng “bậc thang”

-Các đèn cần có công suất lớn và chú ý đến chỉ tiêu tiết kiệm điện năng chiếu sáng

-Cần quan tâm đến yếu tố thẩm mỹ để đảm bảo mỹ quan cho đoạn đường

III.CÁC TIÊU CHUẨN

Độ chói: là tiêu chuẩn đầu tiên và quan trọng nhất

Độ đồng đều chung của độ chói:+Độ đồng đều chung: 0 min

tb

L U L



+Độ đồng đều dọc: 1 min

ax

L U Lm



Tiêu chuẩn hạn chế chói lóa mất tiện nghi:

0.97 log tb 4.41log ' 1.46log

G  ILS  L  h  P

Trong đó:+ILS là chỉ số chói lóa của bộ đèn (3-6)

+Ltb giá trị độ chói trung bình trên đường

+P là số bộ đèn bố trí trong 1km theo TCVN: 4 G 6

3.Bố trí đèn 2 bên song song

Ứng dụng cho đường có nhiều làn xe.Sự đồng đều cân thiết là

2

l

h

4.Bố trí đèn trên giải phân cách

Ứng dụng cho đường đôi ben có giải phân cách ở giữa.Cần đảm bảo điều kiện h > l

5.Bố trí đèn kiểu hỗn hợp

Phương pháp này sử dụng khi mặt đường quá rộng, ta có thể kết hợp bố trí đèn ở giải phân cách và hai bên đường

Hệ số sử dụng của bộ đèn

PHẦN HAI

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG ĐÔI TỪ CỔNG TRƯỜNG, PHỐ

TRẦN ĐẠI NGHĨA TỚI CỔNG PARABOL, ĐƯỜNG GIẢI PHÓNG

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU SƠ QUA VỀ ĐOẠN ĐƯỜNG

Bản Đồ Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Cổng Trần Đại Nghĩa

I.Số liệu khảo sát sơ bộ

-Chiều dài là 426.7 m

-Chiều rộng mỗi lòng đường là l = 4.5 m

-Chiều rộng vỉa hè lvh = 4.5 m

-Chiều rộng dải phân cách d= 4.5 m

II.Các yêu cầu chung về chiếu sáng và cung cấp điện cho tuyến đường

Với tuyến đường đôi từ Cổng Trường,phố Trần Đại Nghĩa đến Cổng Parabol, đường Giải Phóng thì hệ thống chiếu sáng đường phải đảm bảo những yêu cầu sau:

-Chất lượng chiếu sáng cao, độ chói trung bình và độ đồng đều cao, khả năng hạn chế lóa mắt tốt, màu sắc ánh sáng thích hợp

- Phải đảm bảo khả năng dẫn hướng, định vị cho các phương tiên giao thông

-Hiệu quả kinh tế cao, mức tiêu thụ điện năng thấp, nguồn sáng có hiệu suất phát quang cao, tuổi thọ các thiết bị cao, giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng

-Sử dụng máy biến áp 22(10)/0.4 kV chuyên dùng cho chiếu sáng

-Sụt áp cuối đường dây trong phạm vi cho phép ≤ 3%

-Có khả năng mở rộng lưới điện trong tương lai

-Trang bị tủ điều khiển và các thiết bị bảo vệ, đo đếm điện năng tiêu thụ

-Nhanh chóng xử lí sự cố để bảo vệ thiết bị

-Buổi tối (18-22h) bật 100% số đèn, đêm khuya (22-6h) tắt bớt 2/3 số đèn, đến sáng ( 6-18h) tắt hoàn toàn đèn

-Do đây là tuyến đường nội bộ chính đi qua trường nên yêu cầu về thẩm mỹ cao để làm đẹp

mỹ quan của trường, đồng thời phải có thể đáp ứng yêu cầu chiếu sáng trang trí những ngày hội hoặc dịp lễ đặc biệt

- Phải đáp ứng được các tiêu chuẩn chiếu sáng

III.CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CHUNG

Căn cứ vào khảo sát thực địa và yêu cầu thiết kế, cũng như các phương pháp chiếu sáng phổ biến hiện nay

Căn cứ vào điều kiện và yêu cầu chiếu sáng thì ta chọn đèn Led là phù hợp nhất vì các đặc điểm sau:

- Hiệu quả ánh sáng cao => sử dụng ít điện năng

- Chỉ số hoàn màu cao

- Tuổi thọ có thể lên đến 50.000- 100.000 h sử dụng

-Đèn LED chiếu sáng đường phố với nhiệt độ màu từ 3200K~6500K

- Thuận tiện cho việc quan sát các phương tiện giao thông

d.Chụp đèn

- Kiểu chụp rộng: Gây lóa mắt nên không được sử dụng nhiều trong chiếu sáng đường giao

thông

- Kiểu chụp sâu: Hạn chế được lóa mắt, tuy nhiên dễ gây hiệu ứng bậc thang

- Kiểu chụp vừa: Kiểu chụp này là thích hợp nhất, tránh được nhược điểm của kiểu chụp sâu

và chụp rộng.Đây là phương án thiết kế phù hợp với yêu cầu của đề tài

CHƯƠNG HAI

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

Các số liệu khảo sát:

Do phần đường phía trước thư viện Tạ Quang Bửu không có giải phân cách và thêm phần bãi

đỗ xe nên ta sẽ chia tuyến đường ra làm 2 phần tính toán riêng biệt:

- Phần đường 1 có giải phân cách : + Tổng chiều dài: 220 + 100 = 320M

+ Chiều rộng mỗi lòng đường: 4.5m + Chiều rộng dải phân cách: 4.5m + Chiều rộng vỉa hè: 4.5m

CAD SƠ ĐỒ MẶT BẰNG TUYẾN ĐƯỜNG TỪ CỔNG TRẦN ĐẠI NGHĨA ĐẾN CỔNG

PARABOL

TT Đối tượng chiếu sáng En (tb)

(lx)

En (min) (lx)

1 Đường và khu đi bộ ở vùng trung tâm đô thị, gần các clb

giải trí, khu vực mua sắm, có mật độ giao thông cao và

tình hình an ninh trật tự phức tạp

2 Đường và khu đi bộ ở khu vực ngoại thành có mật độ

giao thông trung bình

3 Đường và khu đi bộ ở vùng nông thôn, thị trấn, trong khu

nhà ở, có mật độ giao thông thấp, tình hình an ninh trật tự

tốt

Bảng tiêu chuẩn chiếu sáng cho các khu vực dành cho người đi bộ (TCXDVN_333-2005)

Tiêu chuẩn chiếu sáng bên ngoài các khu trường học, bệnh viện, trung tâm thương mại,

hội chợ triển lãm và các trụ sở (TCXDVN_333-2005)

I.CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHO PHẦN ĐƯỜNG THỨ NHẤT (PHẦN

ĐƯỜNG CÓ GIẢI PHÂN CÁCH)

1.Các phương án chiếu sáng:

a.Phương án 1:Bố trí một hàng cột với cần đèn hai nhánh ở giải phân cách:

Để đảm bảo độ đồng đều ngang chiều cao cột h > 7m

Phương án này khó thi công, không đảm bảo mỹ quan

b.Phương án 2: Bố trí mỗi bên một cột đèn ở hai phía đối diện:

Phương án này cũng yêu cầu h >7m Phương án này dễ thi công, đồng thời cũng thẩm mỹ hơn

c.Phương án 3:

Bố trí hai cột hai bên và một hàng cột đèn sân vườn ở giải phân cách so le như hình:

Để đảm bảo cho độ đồng đều thì chiều cao cột h > 5m

2.So sánh và chọn phương án thiết kế cho phần đường thứ nhất

Từ yêu cầu thiết kế, cũng như để phát triển hệ thống chiếu sáng trong tương lai như trang trí thêm đèn led, hệ thống đèn trang trí, bảng hiệu, băng rôn,…

Từ những phương án trên ta sẽ chọn phương án 2 và phương án 3 để tính toán cho phần đường thứ nhất.Lưu ý là trong cả hai phương án thì phần vỉa hè bên tay phải gần bãi đỗ xe sân C9 ta sẽ chọn cần đèn hai nhánh để chiếu sáng cả bãi đỗ xe

II.CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHO PHẦN ĐƯỜNG THỨ HAI (PHẦN ĐƯỜNG TRƯỚC THƯ VIỆN TẠ QUANG BỬU):

1.Các phương án :

a Phương án 1:Bố trí một hàng đèn ở một bên đường phía thư viện Tạ Quang Bửu:

Để đảm bảo độ đồng đều h > 15m.Vì phương án này yêu cầu chiều cao cột quá lớn, không đảm bảo an toàn khi mưa bão cũng như khó thi công nên ta loại ngay, đồng thời cũng không chiếu sáng được bãi đỗ xe

b.Phương án 2:Bố trí hai hàng đèn hai phía đối diện:

Phương án này đòi hỏi chiều cao cột h >11m nên dễ thi công và đảm bảo an toàn hơn phương

án 1

 Ta sẽ chọn phương án này làm phương án thiết kế cho phần đường thứ 2

III.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO PHẦN ĐƯỜNG THỨ NHẤT ( TỪ CỔNG TRẦN ĐẠI NGHĨA ĐẾN THƯ VIỆN TẠ QUANG BỬU VÀ TỪ CỔNG PARABOL ĐẾN THƯ VIỆN)

1.Tính toán phương án 2: Bố trí hai hàng đèn đối diện:

+ Để đảm bảo độ đồng đều ngang thì h >7m

+ Chiều rộng mỗi lòng đường 4.5m

+ Chiều rộng vỉa hè 4.5m

+ Tổng chiều dài 320m

+ Chiều rộng dải phân cách 4.5m

+ Chọn bộ đèn chụp vừa bố trí đối diện

+ Chọn độ vươn cần đèn 1.5m

+ Khoảng cách từ đèn đến mép đường 0.5m

+ Đường bê tông phủ nhựa trung bình

+ Chỉ số riêng của đèn 3.8 Các chỉ số già hóa và bám bẩn V1=0.9 ; V2=0.9

+ Với đèn chụp vừa, mặt đường bê tông phủ nhựa trung bình, tra bảng ta có R= 14

+ Khoảng cách giữa hai cột liên tiếp emax  (3 4)h

Với bộ đèn chụp vừa hai bên đối diện ta lấy emax 3.5 7 24.5m

Chọn khoảng cách giữa hai cột đèn liên tiếp là e = 24m

Ta chọn đèn led LG LS1575BBHBA của LG với công suất 150W quang thông 12000

Do quang thông nhỏ hơn tính toán , vì vậy để đảm bảo độ chói yêu cầu, khoảng cách giữa hai đèn là:

+Chọn lại khoảng cách đèn

max

12000

24 17.816153.8

Độ cao của đèn so với mắt người: h'= h - 1.5= 7- 1.5= 5.5m

+Kiểm tra chỉ số tiện nghi:

0.97 log tb 4.41log ' 1.46log 4.23

Tính độ rọi cho vỉa hè:

2.Tính toán cho phương án 3:

Bố trí hai hàng đèn hai bên đối diện và đèn bổ sung ở giải phân cách:

Phương án này tương đương chiếu sáng một bên với mỗi làn đường:

Độ cao của đèn so với mắt người: h'= h - 1.5= 5- 1.5= 3.5m

+Kiểm tra chỉ số tiện nghi:

0.97 log tb 4.41log ' 1.46log 3.35

Tính cho dải phân cách :

Ta có chiều rộng dải phân cách là 4.5m

Chọn cột đèn sân chiều cao 4m

Ta chọn đèn AVENUE F2 84W của hãng Thorn quang thông 7000 (lm)

+ Khoảng cách giữa 2 đèn chiếu sáng dải phân cách e= 14m

Chỉ số tiện nghi G= 4.23 Chỉ số tiện nghi G= 3.35

Độ rọi vỉa hè E= 25.48 (lux) Độ rọi vỉa hè E= 13.58 (lux)

43 bóng đèn LG LS1575BBHBA

150W-12000lm

43 bóng đèn LG LS1575BBHBA 12000lm

150W-24 bóng đèn AVENUE F2 84W-7000lm Tổng công suất tiêu hao:

Do số đèn tăng lên đáng kể nên công suất tiêu hao cũng lớn hơn, dẫn tới tốn điện hơn

Từ những so sánh trên, ta quyết định chọn phương án 2 (chiếu sáng hai bên đối diện) làm phương án thiết kế

IV.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO PHẦN ĐƯỜNG THỨ HAI (PHẦN ĐƯỜNG

TRƯỚC THƯ VIỆN TẠ QUANG BỬU)

Cạnh trước:

23.4 1

2.03611

Độ cao của đèn so với mắt người: h'= h - 1.5= 11- 1.5= 9.5m

+Kiểm tra chỉ số tiện nghi:

0.97 log tb 4.41log ' 1.46log 5.12

3.2 1

0.3811

- Với phần đường thứ hai (Trước thư viện Tạ Quang Bửu):

14 cột đèn với chiều cao h =11m

CHƯƠNG BA

KIỂM TRA KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀM DIALUX

Mô hình mô phỏng bằng phần mềm Dialux

Kết quả mô phỏng độ chói

Nhìn vào kết quả mô phỏng, ta thấy thiết kế đã đạt yêu cầu về độ chói, cũng nhƣ độ đồng đều

ngang.Đồng thời đã đảm bảo đƣợc độ rọi của vỉa hè và giải phân cách

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

I.Đặc điểm của hệ thống cung cấp điện cho chiếu sáng đường

Hệ thống cung cấp điện cho chiếu sáng đường là hộ loại ba, cho phép mất điện trong thời gian ngắn để khắc phục sự cố, nên được cung cấp từ một nguồn

Đặc điểm của chiếu sáng đường là các đèn có cùng công suất, cách đều nhau và làm việc đồng thời, và chủ yếu hoạt động vào ban đêm

Hệ thống cung cấp điện cho chiếu sáng đường cần đảm bảo điện áp ổn định và tổn thất cho phép

II.Yêu cầu thiết kế:

- Độ tin cậy cấp điện: Trong các điều kiện cho phép thì nên ưu tiên các phương án có độ tin cậy cấp điện cao hơn

- Chất lượng điện: Chất lượng điện được đánh giá bằng hai chỉ tiêu là tần số và điện áp Ở đây

ta chỉ quan tâm đến chất lượng điện áp Đối với mạng điện cấp điện cho chiếu sáng, sụt điện

áp ở các đèn cuối đường dây không vượt quá 3%

- An toàn cung cấp điện: hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Kinh tế: Chỉ tiêu kinh tế sẽ được xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật trên được đảm bảo

III.Phương án cấp điện:

- Nguồn điện: Ta sẽ sử dụng nguồn điện nội bộ của nhà trường.Có thể chọn lấy điện từ trạm

biến áp C6 hoặc nhà D7

- Phương pháp điều khiển chiếu sáng: Do đoạn đường nằm bên trong trường nên mật độ

giao thông rất thấp.Vì vậy ta sẽ sử dụng phương pháp điều khiển bật tắt (ON- OFF) theo mức.Sau 23h đêm sẽ tắt 2/3 số đèn để tiết kiệm điện