Как рассчитать освещение по площади. Расчет освещенности производственного помещения

Правильно организованное освещение в Вашем доме не только содействует сохранению здоровья глаз, но и создает удобство и комфорт в быту. Очень важно поэтому ответственно подойти к своего дома или квартиры, для последующего верного выбора светильников, люстр и мощности ламп для них.

При оценке освещения используются несколько параметров- сила света, яркость и т. п., но основным из них будет освещенность, которая означает величину освещения поверхности, по которой распределяется световой поток.

Для расчетов используются физическая величина измерения освещенности- Люкс (лк или международное обозначение- lx). Один Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м² при падающем световом потоке на неё излучения, равного 1 Люмен , который обозначается лм или lm и является единицей измерения светового потока.

Как сделать расчет необходимого уровня освещенности.

Для приблизительного расчета необходимой мощности светильников рекомендую воспользоваться формулой: P=pS/N , где p – удельная мощность освещения на метр квадратный. Эта величина будет различной для каждого типа ламп и помещений, ее можно узнать из таблицы ниже приведенной.

Величина S – это площадь в квадратных метрах для рассчитываемого помещения, а N — это количество светильников. В туалете или коридоре света нужно меньше, чем, скажем в гостиной. К тому же, лампы в зависимости от принципа работы так-же дают разное количество света (например, галогенная и люминесцентная лампы).

При расчетах обязательно учитывайте удаление источника света от освещаемой им поверхности. Знайте, что её освещённость обратно пропорционально уменьшается квадрату расстояния.

Согласно многочисленным исследованиям и нормам, действующим в Республике Беларусь, общая освещенность комнаты должна находится в пределах около 200 Люкс, а освещенность зоны рабочей поверхности стола – около 500 люкс.

Итак, теперь зная все параметры перейдем непосредственно к расчетам на примере . Для спальной комнаты площадью 10 квадратных метров- 10 умножаем на коэффициент для этого помещения 10-20 и получаем 100-200 Ватт (мощность лампы накаливания). Но не забывайте, что эта величина мощности будет относится к одному установленному по центру потолка светильнику.

Это все же упрощенный средний расчет не учитывающий множество факторов таких как, цвет и тон стен, пола, потолка, которые существенно влияют на восприятие человеком количества света в комнате. Так для помещений со светлыми покрытиями мебели, стен потолков и т. д. величина в 200 Люкс при расчетах может более, чем в 2 раза снижена.

Определить необходимый уровень освещенности в зависимости от площади помещения вам поможет таблица внизу.

Примечание: в таблице указаны оптимальные значения для определения требуемого уровня мощности освещения при установке ламп накаливания в качестве основного источника света в центре помещения. При установке люминесцентных ламп соответственно мощность ламп должна быть уменьшена в 5-7 раз, а светодиодных- в 10 раз. Более точно Вы сможете определить по упаковке для ламп, на которой, как правило, производитель указывает сколько ламп накаливания заменяет одна энергосберегающая.

Я надеюсь, что Вы получили приблизительные представления как делать самостоятельно требуемые параметры расчетов для своей квартиры или дома. Учитывайте, что яркий свет нужен для работы и чтения, а для отдыха нужен более мягкий и не раздражающий свет.

Как определить уровень освещенности.

Точно определить фактический уровень освещенности для каждого конкретного случая поможет специальный прибор- люксметр, состоящий из фотоэлемента и указательного прибора. Фото датчик преобразует энергию светового потока в электрическую, величина которой и будет зависеть от интенсивности падающего света.

Прибором довольно просто пользоваться:

1. Включаем.
2. Размещаем люксметр в необходимой для измерения точке поверхности.
3. При необходимости включаем необходимый режим измерения.
4. Выставляем пределы измерений.
5. Снимаем показания.

К сожалению, цены на люксметры пока довольно велики . В Минске цены начинаются от 70 у. е.

Похожие материалы.

Падение стоимости светодиодных ламп и значительное повышение цены на электричество делают их с каждым днем все более популярными. Такие светильники предоставляют возможность не только значительно сокращать расходы по электричеству, они позволяют организовывать в помещениях освещение, достаточно близкое дневному по световому спектру. Поэтому расчет светодиодных светильников по площади помещения при планировании заменить стандартные лампочки с нитями накаливания является сегодня наиболее актуальным.

Все привыкли, что в туалете, к примеру, достаточно одной лампочки накаливания мощностью 60 Вт, в гостиной в подвесную потолочную люстру нужно вкрутить четыре аналогичные лампочки мощность 100 Вт каждая. Для светодиодных элементов подобные параметры неприемлемы. При организации системы освещения с помощью светодиодных источников требуется расчет суммарного потока света.

В этой статье:

Нормы освещенности для разных помещений

Как правило, освещенность в зависимости от предназначения комнаты должна быть разной. Яркий свет необходим для выполнения каких-либо работ, а вот для комфортного отдыха он не подходит.

Степень освещенности комнат в квартире разного предназначения согласно нормам СНиП:

• прихожая - 100-200 Лк/м 2 ;
• зал - 150 Лк/м 2 ;
• детская - 200 Лк/м 2 ;
• спальня - 200 Лк/м 2 ;
• кабинет - 300 Лк/м 2 ;
• кухня - 150-300 Лк/м 2 ;
• санузел - 50-200 Лк/м 2 .

Расчет окупаемости светодиодных светильников в первую очередь зависит от площади помещения, высоты потолка. Также нужно учитывать такой фактор, как тип освещения: основное или дополнительное, функциональное или декоративное.

Важно! Если планируется организация функциональной системы освещения, тогда от осветительных приборов требуется достаточная яркость светового потока. При необходимости организации декоративной подсветки стоит использовать светодиодные элементы меньшей яркости.

Пример расчета освещения светодиодными лампами

• X - определенная степень освещенности помещения зависимо от его предназначения (Лк).
• Y - площадь помещения (м 2).
• Z - коэффициент (поправка) на высоту потолка. Его значение принимается за единицу, если высота потолка помещения составляет 2,5-2,7 м; за 1,2 при высоте потолка 2,7-3 м; за 1,5 при 3-3,5 м; за 2 при высоте более 3,5 м.

Величина светового потока светодиодов в зависимости от мощности:

Пример расчета

К примеру, сделаем расчет светодиодных светильников по площади помещения для зала, площадь которого составляет 25 м 2 , высота потолка - 2,8 м.

• Подставляем значения в формулу = X*Y*Z = 150Лн/м 2 х25м2х1,2 = 4500 Лм

Теперь из вышеприведенной таблицы выбираем светодиодные лампочки для потолочной люстры на четыре патрона. В нашем случае это лампы мощностью по 12 Вт каждая со световым потоком 1100 люменов. В сумме они обеспечат необходимую освещенность помещения.

Также для выполнения подобного расчета можно воспользоваться онлайн-калькулятором в интернете.

Важно помнить! При организации основного освещения любого помещения достаточно важно достичь равномерного распределения светового потока по всей площади.

Например, при необходимости создания декоративного освещения в комнате с использованием нескольких потолочных светодиодных осветителей оптимальный вариант - равномерно разместить на потолке встраиваемые устройства освещения в количестве 8 штук со светодиодными элементами мощностью 5 Вт каждый.

• В произведенных расчетах использовались нормы СНиП для российского государства, которые приняты уже достаточно давно. На практике для эффективного освещения помещения рассчитанного количества осветительных приборов по этим нормам может быть недостаточно. Поэтому рекомендуется полученные значения увеличивать в 1,5 раза.
• При использовании для организации осветительной системы множества осветительных устройств малой мощности рекомендуется устанавливать несколько выключателей, чтобы можно было одновременно использовать не все сразу светильники. При необходимости более яркого освещения соответственно включается второй выключатель.

Расчет светодиодных источников освещения для теплицы на загородном земельном участке или парника на даче производится похожим способом. Примеры расчета можно свободно найти в интернете.

Предлагаем вам разобраться как правильно осуществить расчет освещения в зависимости от типа и размера помещения.

Степень освещения поверхности принято выражать в Люксах (Лк), а величину светового потока исходящего от определенного источника света измеряют в Люменах (Лм). Мы будем производить расчет уровня освещенности в два этапа:

• первый этап - определения необходимой для помещения совокупной величины светового потока;
• второй этап - исходя из полученных данных первого этапа - расчет нужного количества светодиодных ламп с учетом их мощности.

Этап №1 расчета.

Для простого расчета необходимого числа ламп воспользуйтесь Калькулятором расчета количества ламп .

Формулой = X * Y * Z рассчитывается показатель необходимой величины светового потока (Люмен) при этом:

• X - установленная норма освещенности объекта в зависимости от типа помещения. Нормы приведены в Таблице №1,
• Y - соответствует площади помещения в квадратных метрах,
• Z - коэффициент поправки значений в зависимости от высоты потолков в помещении. При высоте потолков от 2,5 до 2,7 метра коэффициент равен единице, от 2,7 до 3 метра коэффициент соответствует 1,2; от 3 до 3,5 метров коэффициент составляет 1,5; 3,5 до 4,5 метров коэффициент равен 2.

Таблица №1 "Нормативы освещенности офисных и жилых объектов по СНиП"

Этап №2 расчета.

Получив необходимые данные о величине светового потока, мы можем вычислить необходимое количество светодиодных ламп и их мощность. В таблице №2 указаны значения мощности светодиодных ламп и соответствующие им показатели по световому потоку. Итак, делим полученное на этапе №1 значение светового потока на величину светового потока в люменах по подобранной лампе. В результате имеем нужное количество светодиодных ламп определенной мощности для помещения.

Таблица №2 "Значения светового потока светодиодных ламп разной мощности"

Пример расчета освещения.

150 (X) * 20 (Y) * 1 (Z) = 3000 Люмен.

Теперь согласно таблице №2 подбираем лампу, которая подойдет в установленные осветительные приборы, и которыми мы хотим осветить нашу комнату. Предположим, мы берем все лампы в 10 Ватт, имеющие световой поток в 800 Люмен, то для освещения нашей комнаты такими светодиодными лампами нам потребуется не менее 3000/800=3,75 лампочек. В результате математического округления получаем 4 лампочки по 10 Ватт.

Важно помнить, что желательно в помещении добиться равномерного распределения света. Для этого лучше располагать несколькими источниками света. В случае если вы планируете создавать художественное освещение с несколькими светильниками, монтируемыми в потолок, мы советуем использовать 8 светодиодных лампочек по 5 Ватт каждая и равномерно распределить их по потолку.

Обратите внимание то за основу производимых расчетов мы взяли нормы СНиП принятые в нашей стране. Поскольку нормы эти разработаны и приняты были давно, многие наши клиенты говорят, что уровень освещения согласно этих норм для них мал и света явно недостаточно. Поэтому мы рекомендуем увеличивать эти нормы в 1,5-2 раза при этом устанавливая несколько выключателей, разделяя их по зонам помещения и по количеству светильников. Это позволит включить часть светильников и получить мягкое, не очень яркое освещение , а в случае необходимости, включить полное яркое освещение.

Правильный выбор уровня освещенности помещения считается одним из условий комфортного пребывания и четко нормируется нормативными документами по охране труда, рядом ГОСТов и, конечно, сводом строительных норм и правил № 23-05-95 . Расчет освещенности помещения в доме выполняется специалистами на этапе проектирования, а в ходе приемки новостройки показатель может контролироваться приемной комиссией. На самом деле знать уровень освещенности в доме важно еще потому, что от этого зависит здоровье человека и состояние его зрения.

Как выполняется теоретическое определение уровня освещения

Методика расчета освещения сводится к получению значения потребного светового потока одной лампы, используемой для освещения помещения в конкретных условиях, с заранее известными характеристиками. Проще говоря, составляют упрощенную модель - лампочка под потолком в пустой комнате. На основании модели, зная из рекомендаций СНиПа уровень освещенности для данной категории помещений, определяют световой поток лампы и ее мощность.

Для расчета освещения и светового потока потребуется знать:

• Норму освещенности для конкретного типа помещений, обычно в справочниках освещённость обозначается индексом Е н , измеряется в люксах, Лк;
• Общая площадь комнаты - S , единица измерения в м 2 ;
• Три поправочных коэффициента - k — норма запаса, z — поправка на неравномерность источника света, n c — коэффициент эффективности использования потока света;
• Количество световых приборов N , и число лампочек в одном приборе - n .

Для того чтобы правильно рассчитать световой поток лампы, необходимо взять данные из справочных таблиц, использовать сведения о геометрии помещения и характеристики источника света, подставить их в известную формулу, определяющую величину светового потока.

Формула светового потока выглядит так:

Ф л =(Е н ∙S∙k∙z)/(N∙n∙n c) .

Совет! При использовании старых справочников обращайте внимание на размерность приведенных величин.

После вычисления по формуле получим величину светового потока для одной лампы в люменах. Остается только правильно подобрать требуемый вариант источника света. Аналогичным способом решается обратная задача расчета освещенности, а именно — по известным данным светового потока Ф л для конкретной лампочки, зная остальные характеристики и коэффициенты, можно рассчитать освещение для конкретных условий по формуле:

Е н =(Ф л ∙N∙n∙ n c)/(S∙k∙z) .

Вариант вычисления освещенности в помещении

В том, как выполняется расчет значения количества свет и освещения, нет ничего сложного, необходимо только точно соблюдать рекомендации и правильно выбирать данные из справочных таблиц. Для примера возьмем обычную комнату площадью в 20 м 2 со стандартной высотой потолка в 250 см. Для упрощения будем считать, что потолок белый, матовый, а стены имеют однотонное покрытие без глянца, бежевого цвета. Все эти данные нужны для расчета освещенности или освещения.

В качестве осветительного прибора используется потолочный светильник из пяти лампочек, каждая из которых закрыта рассеивающим белым плафоном. Плоскость ламп находится на высоте 2,3 м.

Для расчета освещения потребуются следующие справочные данные:

1. Табличные сведения по коэффициенту использования светильника;
2. Расчет коэффициента использования светового потока;
3. Поправку на неравномерность;
4. Коэффициент запаса.

Первый пункт при определении величины освещенности придется взять из таблицы, остальные получают коррекцией или простеньким вычислением по характеристикам комнаты.

Как подобрать коэффициенты для расчета освещенности

Наиболее простым является подбор поправки на неравномерность и коэффициент запаса. Последний параметр используется, чтобы в расчете освещенности учесть снижение плотности светового потока лампы из-за оседания слоя пыли. Для жилых помещений, с содержанием пыли в воздухе менее 1мг на куб объема, для расчета принимается значение, равное 1,2 для наэлектризованных люминесцентных лампочек. Для обычных накаливания 1,1 и для наиболее холодных низковольтных светодиодных приборов коэффициент берут равным 1.

Поправка на неравномерность используется для того, что учесть характер работы в помещении. Для ламп с нитью накаливания он равен 1,15, для светодиодов принимают 1,1.

Коэффициент эффективности использования потока определяется расчетом индекса по формуле:

I=S/((a+b)∙h),

где S — площадь пола комнаты, a, b, h - длина, ширина и высота соответственно. Для нашего случая расчет индекса дает значение в 0,9 единиц. Зная индекс освещенности комнаты, процент отражения - для белой поверхности потолка- 70%, для бежевых стен -50% и серого пола - 30%, расположение светильника на потолке, определяем из таблиц необходимый для расчета коэффициент эффективности использования потока n c =0,51.

Выполним подбор лампы для освещения

Зная необходимые числовые значения коэффициентов, подставляем их в формулу светового потока для нашего случая Ф л =(Е н ∙S∙k∙z)/(N∙n∙n c)=(150 * 20,0 * 1 * 1,1)/(1 * 0.51 * 5)=3176,25/2,55=1245 Лм . Это значит, для выбранного нами помещения, при норме освещенности Е н =150 люкс, световой поток одной светодиодной лампы должен составлять 1245 Лм. Чтобы для завершения расчета правильно подобрать источник света, потребуется сравнить несколько вариантов осветительных приборов с разными температурами света, от наиболее теплого в 2750К до холодного белого в 4500К.

Этот этап расчета является наиболее трудоемким. В номенклатуре современных источников света существуют четыре основных типа:

• Галогеновые лампочки;
• Лампы с ниткой накаливания;
• Люминесцентные приборы;
• Светодиодные источники света.

Существуют условные таблицы соответствия светоотдачи или плотности светового потока и потребляемой мощности. В нашем примере использовались данные таблиц. Наиболее распространенная лампа с нитью дает относительно мягкий теплый свет, но имеет низкую светоотдачу. По расчету освещенности для того, чтобы обеспечить поток в 1245Лм, можно взять лампочку в 100 Вт, которая выдает световой поток 1300 Лм. Среди галогеновых лампочек ближайшая по характеристикам в 75 Вт выдает 1125 Лм, что явно недостаточно. Более близкими характеристиками обладают люминесцентная лампа в 20 Вт и 1170 Лм, светодиодная в 12 Вт и 1170 Лм.

Выбираем последний вариант и выполняем расчет освещенности в помещении по приведенной выше формуле Е н =(Ф л ∙N∙n∙n c)/(S∙k∙z) . В результате получаем значение, равное 141 люкс, что допускается нормами СНиП. Для гостиной и спальни величина освещенности должна составлять от 100 до 200 люкс, для кухни 200-300 люкс, для ванной и санузла 50-150 люкс. При желании, используя приведенную методику, можно пересчитать самые разные варианты освещенности при различных источниках света. Самым экономичным получился светодиодный вариант, при потреблении 12х5=60 Вт светильник выдавал 5850 Лм, что соответствует мощности 500 Вт лампы накаливания.

Самое примитивное вычисление можно выполнить, руководствуясь правилом — для 1 м 2 требуется источник освещения мощностью в 20 Вт. Но такое определение мощности прибора освещения может быть выполнено только для квадратного помещения с белыми стенами и потолком, с потолочным расположением светильника. Для остальных случаев погрешность составит более 20%.

Заключение

Методика расчета освещения, указываемая в СНиП и основанная на статистическом материале, составлялась в эпоху, когда кроме ламп накаливания и люминесцентных приборов, других вариантов не существовало. Если руководствоваться только этими правилами, то наиболее выгодными и комфортными должны быть светодиодные светильники с максимальной температурой освещенности в 4-5 тыс. К. На практике такие лампы оказываются очень раздражающими и слепящими при длительном пользовании, поэтому нередко хозяева сознательно идут на использование более теплых ламп накаливания, как более комфортных. Расчет освещенности этого не учитывает.

Постараюсь очень кратко и просто изложить метод ручного расчета освещения в помещениях, которому меня научили на курсе «Расчет освещения» школы светодизайна LiDS.

Какой должна быть освещенность
При планировании освещения, в первую очередь нужно определить соответствующую нормам целевую освещенность и посчитать общий световой поток, который должны давать светильники в помещении.
С нормативами определиться просто – либо ищем свой тип помещения в таблицах СанПиН 2.21/2.1.1/1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий» и СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» , либо соглашаемся с основным требованием по освещенности жилых помещений – 150лк или офисных помещений с компьютерами – 400лк.

Грубая оценка необходимого светового потока
По умолчанию расчет освещенности делается в программе Dialux . Но результат хотя бы приблизительно нужно знать заранее, чтобы сверить данные с оценкой «на глазок».
Как написано даже в Википедии, средняя освещенность поверхности - это отношение падающего на нее светового потока к площади. Но в реальном помещении часть светового потока светильника рабочих плоскостей не достигает, пропадая на стенах. Освещенность в помещении – это отношение общего светового потока светильников к площади помещения с поправочным коэффициентом «η».

Долю света «η», который доходит до рабочих поверхностей, можно оценить на глазок. В самом общем приближении для некоего очень среднего помещения с какими-то там светильниками до рабочих поверхностей доходит примерно половина света, а значит для очень грубой оценки можно использовать коэффициент η = 0,5.
Например, в комнате площадью 20м 2 светильник со световым потоком 700лм (эквивалент лампы накаливания 60Вт) создаст освещенность Е = 0,5 × 700лм / 20м 2 = 18лк. А это значит, что для достижения норматива в 150лк, нужно F = 700лм × (150лк / 18лк) =5800лм, или эквивалент 8-ми лампочек накаливания по 60Вт!
(Полкиловатта ламп накаливания на небольшую комнату! Понятно, почему нормы освещенности для жилых помещений гораздо ниже, чем для учреждений, и почему учреждения уже давно никто лампами накаливания не освещает.)

Более точный метод ручного расчета
Но так как помещения бывают с разными стенами, разной формы, с высокими или низкими потолками, поправочный коэффициент не обязательно равен 0,5 и для каждого случая свой: на практике, от 0,1 до 0,9. При том, что разница между η = 0,3 и η = 0,6 уже означает разбег результатов в два раза.
Точное значение η нужно брать из таблиц коэффициента использования светового потока, разработанных еще в СССР. В полном виде с пояснениями таблицы привожу в отдельном документе . Здесь же воспользуемся выдержкой из таблиц для самого популярного случая. Для стандартного светлого помещения с коэффициентами отражения потолка стен и пола в 70%, 50%, 30%. И для смонтированных на потолок светильников, которые светят под себя и немного вбок (то есть имеют стандартную, так называемую, «косинусную» кривую силы света).

Табл. 1 Коэффициенты использования светового потока для потолочных светильников с косинусной диаграммой в комнате с коэффициентами отражения потолка, стен и пола – 70%, 50% и 30% соответственно.

В левой колонке таблицы указан индекс помещения, который считается по формуле:

, где S - площадь помещения в м 2 , A и B - длина и ширина помещения, h - расстояние между светильником и горизонтальной поверхностью, на которой рассчитываем освещенность.
Если нас интересует средняя освещенность рабочих поверхностей (стола) в комнате площадью 20м 2 со стенами 4м и 5м, и высоте подвеса светильника над столами 2м, индекс помещения будет равен i = 20м 2 / ((4м + 5м) × 2,0м) = 1,1. Удостоверившись, что помещение и лампы соответствуют указанным в подписи к таблице, получаем коэффициент использования светового потока – 46%. Множитель η = 0,46 очень близок к предположенному навскидку η = 0,5. Средняя освещенность рабочих поверхностей при общем световом потоке 700лм составит 16лк, а для достижения целевых 150лк, потребуется F = 700лм × (150лк / 16лк) = 6500лм.
Но если бы потолки в комнате были выше на полметра, а комната была не «светлым», а «стандартным» помещением с коэффициентами отражения потолка, стен и пола 50%, 30% и 10%, коэффициент использования светового потока η составил бы (см. расширенную версию таблицы) η = 0,23, и освещенность была бы ровно вдвое меньше!

Проверяем расчеты в диалюксе
Построим в диалюксе комнату 4 × 5м, высотой 2,8м, с высотой рабочих поверхностей 0,8м и теми же коэффициентами отражения, что и при ручном счете. И повесим 9шт мелких светильников с классической косинусной диаграммой по 720лм каждый (6480лм на круг).

Рис. 1 Взятый для примера светильник Philips BWG201 со световым потоком 720лм, и его классическое «косинусное» светораспределение

Получится ли у нас средняя освещенность рабочих поверхностей в 150лк, как мы оценили вручную? Да, результат расчета в Dialux – 143лк (см. рис2), а в пустой комнате без мебели и человеческой фигуры – 149лк. В светотехнике же значения, различающиеся менее чем на 10% считаются совпадающими.

Рис. 2 Результат расчета в диалюксе – средняя освещенность рабочей поверхности (при коэффициенте запаса 1,0) составила 143лк, что соответствует целевому значению 150лк.

Рис. 3 Красивые картинки, в которые верят люди.

Заключение:
На грубую оценку примитивным методом по формуле E = 0.5 × F / S потребуется 1 минута времени, на уточнение коэффициента использования по таблицам – еще 3 минуты, на проект в диалюксе после некоторого обучения – около 20 минут и еще 20 минут, если хочется «навести красоту». Диалюкс выдает очень красивые картинки (см. рис. 3), которые стоят потраченного труда, потому что в них верят люди. Но по соотношению эффективности и трудозатрат оценка освещенности врукопашную вне конкуренции. Ручной счет прост, надежен и эффективен как саперная лопатка, дает уверенность и понимание.