1.6.1. Phươngpháp suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất.
û 18
Đây là phương pháp gần đúng dựa trên kinh nghiêm thết kế vận hành thực tế, người ta tổng kết lại được suất phụ tải chiếu sáng cho một số khu vực làm việc đặc thù trên một đơn vị diện tích sản xuất. Chúng ta nếu biết được diện tích cần tính toán chiếu sáng có thể nhanh chóng xác định được công suất cần cho chiếu sáng theo công thức sau:
𝑝𝑐𝑠 =𝑝0.𝑆 (1.8)
Trong đó: p0 - suất phụ tải chiếu sáng [W/m2] tra bảng.
S [m2] – diện tích cần tính toán chiếu sáng (diện tích mặt bằng nhà xưởng).
Phương pháp vừa nêu chỉ dùng để ước lượng trong việc dự kiến phụ tải hoặc dùng cho nhưng nơi có yêu cầu không cao về thiết kế chiếu sáng.
1.6.2 Phương pháp hệ số sử dụng.
Phương pháp này chủ yếu được áp dụng để tính toán chiếu sáng trong nhà. Theo phương pháp này toàn bộ quang thông phát ra từ các đèn (Fdèn) chỉ có một số nào đó đến được bề mặt của diện tích cần thiết kế chiếu sángta gọi là phần quang thông hữu íc (Fhuu ích). Từ đó ta có hệ số sử dụng quang thông được xác định theo biểu thức sau:
) 9 . 1 .F0 (
n F F
K F
den ich huu sd
Trong đó:
Fhuu ích hoặc F - Tổng quang thông chiếu tới diện tích sản xuất.
Fden - Tổng quang thông pháp ra của tất cả các đèn.
F0 - Quang thông phát ra từ 1 đèn (giả thiết khu vực chiếu sáng chỉ sử dụng một loại bóng đèn).
n - Tổng số bóng đèn sử dụng.
Ksd - Hệ số sử dụng quan thông.
Bản thân hệ số sử dụng quang thông là tham số phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau (vào cách bố trí đèn, vào loại đèn, vào hệ số phản xạ của trần, nền, tường và các vật xung quanh). Tuy nhiên với một số tham số phụ thuộc biết trước như loại đèn, cách
û 19
bố trí cùng hệ số phản xạ của trần, từng, nền thì người ta có thể xác định được hệ số Ksd bằng các phương pháp thực nghiệm. Trong thực tế người ta xây dựng bảng tra Ksd
theo (loại đèn,; tr; t; n ..).
Mặt khác ta có thể xác định được tổng lượng quang thông cần thiết cho diện tích sản xuất theo công thức:
F = Kdtr. Etb . S (1.10) Etb - độ rọi trung bình [lx].
S - diện tích cần TK-CS [m0].
Kdtr–hệ số dự trữ tính đến việc bám bụi bẩn vào bóng đèn khi lắp đạt.
Thông thường trong các tài liệu chiếu sáng người ta chỉ cho trước Emin (bảng tra). Tuy nhiên giữa Emin và Etbcó quan hệ phụ thuộc và phụ thuộc vào cách bố trí đèn (vào khoảng cách gữa các dẫy đèn và độ cao treo đèn. Trong thực tế z=Emin/Etb phụ thuộc vào L/H và thông thường z=0,8 1,4. Từ đó nếu ta đã bố trí đèn rồi thì từ L/H có thể tra được z Etb = Emin /z; điều đó cũng có nghĩa là ta có thể xác định được quang thông cần thiết cho mỗi bóng đèn.
sd dtv
K n z
S E F K
. .
. . min
0 (1.11)
Ngoài ra nếu biết được F0 chúng ta có thể tìm được loại bóng đèn thực tế cần sử dụng tra bóng đèn (P0 ; Udm).
.P0
n
Pcs (1.12)
Trường hợp nếu chúng ta chưa bố trí đèn trước tức là ta chưa biết trước n (số lượng bóng đèn). Thì chúng ta cũng có thể xác định được tổng quang thông cần thiết cho khu vực cần thiết kế chiếu sángtheo công thức sau:
) 13 . 1 . (
. . 0 . min
sd dtr
K z
S E F K
n
F
Sau đó nếu ta chọn một loại bóng đèn cụ thể có trên thị trường Đèn (P0 ; F0; Udm), trên cơ sở đó ta có số lượng bóng đèn cần thiết cho khu vực cần thiết kế chiếu sáng:
û 20
sd dtr
K F z
S E n K
. .
. .
0
min (1.14)
Chú ý : Hệ số sử dụng quang thông có thể tra được từ các bảng tra: Ksd= f (loại đèn;
; trần; tường ; nền )
Trong đó - được gọi là chỉ số hình dạng của căn phòng. Nó được xác định theo chiều dài, chiều rộng của căn phòng và độ cao treo đèn.
) .(
. b a H
b a
(1.15)
Trong đó: a, b - chiều dài và chiều rộng của căn phòng cần thiết kế chiếu sáng. H - là độ cao treo đèn.
1.6.3 Phương pháp tính toán điểm.
Trong phương pháp này như ở phần trên đã giới thiệu chúng ta chỉ quan tâm đến độ rọi chiếu trực tiếp từ các đèn tới, vì vậy chúng ta sẽ tính độ rọi từ một đèn đến một diện tích ds (tại điểm A) như hình.
Xác định độ rọi của đèn tới một điểm:
Từ khái niệm về góc khối ta có dS=R2.d . Tuy nhiên phần diện tích của chúng ta không nằm thẳng góc với tia tới. Mà pháp tuyến của nó tạo với tia tới một góc và vì vậy phần diện tích vuông góc với tia tới thực chất sẽ là:
cos
2. d
dS R (1.16)
- Góc tạo bởi pháp tuyến của dS với tia tới.
- Góc tạo bởi đường thẳng đứng với tia tới.
R - Khoảng cách từ đèn tới điêm A.
H - Độ cao treo đèn.
R
d
dS H
I
P
A
û 21
Mặckhác lượng quang thông từ đèn gửi tới diện tích dS theo hường có thể xác định theo biểu thức:
dF = I .d Từ định nghĩa về độ rọi ta có
2
.cos I R dS
EA dF
(1.17)
Nhân xét: “ Độ rọi của nguồn sáng đến một điểm tỷ lệ thuận với cường độ sáng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách”.
Trong thực tế thường người ta biết được độ cao treo đèn (H) nhiều hơn là khoảng cách từ đèn đến 1 điểm (R). Vì vậy chung ta sẽ chuyển công thức tính độ rọi của đèn chỉ theo H mà thôi.
Và nếu = thì 2
cos3
. H EA I
(1.18)
Vì trong thực tế cùng một kiểu đèn có nhiều loại công suất khác nhau, mặc dù chung cùng có đường cong phân bố cường độ sáng như nhau (lượng quang thông phát ra của các đèn cũng khác nhau). Cho nên trong các tài liệu chuyên môn người ta cho biết biểu đò phân bố cường độ sáng của một loại đèn qui ước có quang thông là 1000 lm. Vậy nếu gọi I là quang thông của đèn qui ước 1000 lm và I' là quang thông của một đèn thực bất ký ta có:
1000 F I
I d
'
hay
1000 F I' I. d
R
A S
I
H
Xét tam giác vuông.
Ta có
cos
R H thay biểu thức này vào biểu thức trên ta có:
2
A 2
H
E I .cos .cos
û 22
Do đó: .cos32
1000 .
H F
EA I d
(1.19)
Trong thực tế độ rọi tại điểm A phải là tổng hợp độ rọi của nhiều đèn có trong phòng nào đó. Cho nên ta có:
EA = E1 + E2 + E3+ …. = E i =
2
cos3
.
1000 H
I
Fd i i
Ta có thể tính được quang thông tối tiểu cần thiết của mỗi đèn là:
) 20 . 1 ( .
.
1 min
n
i i dtr d
E E F K
Trong đó: 2
i 3 i
i H
E I.cos
Đội rọi do đèn thứ i chiếu tới
- Hệ số kể đến độ rọi của các đèn khác ẩnh hưởng đến điểm đang xét nhưng chưa được tính trong trên. Thông thường = 1,1 1,2