1 - Все форумы для проектировщиков

proektant.org
  • No tags were found...

1 - Все форумы для проектировщиков

с г. м. КНОРРИНГОСВЕТИТЕЛЬНЫЕУСТАНОВКИЛенинградЭНЕРГОИЗДАТЛенинградское отделение1981


ББК-«МЭ4КБЗУДК 628.92fe9frРеценаент С. А. Клкт05?(01)~8 б 1 14 1- 81 О).2302060000 ББК 31.294 6П2.19© Энергоиздат, 1981


ПРЕДИСЛОВИЕBOOKS.PROEKTANT.ORGБИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОННЫХКОПИЙ КНИГдля проектировщикови технических специалистовС установками искусственного освещения повседневно приходитсясталкиваться всем, и из всех инженерных устройствони являются, пожалуй, наиболее массовыми. Их осуществлениеи эксплуатация требуют больших затрат материальных средств,электроэнергии и человеческого труда, но эти затраты с избыткомокупаются тем, что обеспечивается возможность нормальнойжизни и деятельности людей в условиях отсутствия или недостаточностиестественного освещения. Более того, искусственноеосвещение решает ряд задач, вообще недоступных естественномуосвещению, от особенностей же устройства искусственного освещения,подчас кажущихся весьма незначительными, во многомзависят и производительность труда, и безопасность работы, и сохранностьзрения, и архитектурный облик помещения.В нашей стране, ведущей в небывалых масштабах промышленноеи культурно-бытовое строительство, только в проектированииосветительных установок принимают участие многие тысячиспециалистов, число же лиц, связанных о эксплуатацией освещения,не поддается даже приблизительной оценке.Предлагаемая книга рассматривает вопросы проектирования,устройства и эксплуатации осветительных установок и в основномпредназначена служить практическим пособием для работниковпроектных организаций, энергетиков промышленных предприятийи санитарных инспекторов. Примерно совпадая по своему содержаниюс учебной программой курса «Осветительные установки»,читаемого для студентов техникумов специализации 0632 «Осветительныеприборы и установки», она может также служить учебнымпособием по указанному курсу.Назначение и объем книги заставляют подчеркнуть, что онаникоим образом не является курсом светотехники вообще и рассчитанана лиц, знакомых с основами светотехники, а такжеимеющих общие сведения об источниках света и осветительныхприборах. Лишь в порядке краткого напоминания в начале книгиприведен перечень основных понятий и соотношений светотехники.1* 3


Не следует рассматривать книгу и как справочное пособие:объем справочных материалов, необходимых только для проектированияосвещения, превышает весь объем данной книги, а ихчастая изменчивость оправдывает сложившуюся практику выделенияих в самостоятельные издания.Достаточно частым изменениям подвергаются и некоторыенормативно-руководящие материалы, поэтому автор старался,насколько возможно, больше внимания уделять принципиальнойстороне вопросов, а не пересказу официальных требований и рекомендаций.


ГЛАВА ПЕРВАЯПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ УСТРОЙСТВАОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК1-1. ОСНОВНЫЕ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫИ СООТНОШЕНИЯВ результате преобразования подводимой к телам энергии,в частности тепловой или электрической, в ряде случаев возникаетэлектромагнитное излучение, количественно характеризующеесямощностью — лучистым потоком. Та часть лучистогопотока, которая воспринимается зрением человека как свет,называется световым потоком Ф и измеряется в люменах (лм).Световой поток может быть различно распределен в пространстве.Интенсивность его излучения в любом направлении характеризуетсясилой света /, определяемой отношением световогопотока к телесному углу со, в пределах которого он распространяется:/ = Ф/ш. (1-1).В свою очередь телесный угол определяется отношением площадиS, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса R, к квадратупоследнего:со = SIR*. (1-2)Полный телесный угол пространства, окружающего точку,равен 4л ср (стерадиан); телесный угол каждой из полусфер,верхней и нижней, равен 2я ср. Единица сила света — кандела(кд) — это световой поток в люменах (лм), испускаемый точечнымисточником в телесном угле 1 ср (лм/ср). Понятие силы светаприложимо только к точечным источникам, размеры которыхмалы по сравнению с расстоянием до них.Падая на поверхность площадью S, световой поток Ф создаетее освещенность Е, определяемую соотношением:Е = Ф/5. (1-3)Единица освещенности — люкс (лк) — это освещенность поверхностиплощадью 1 м 2световым потоком 1 лм (лм/м 2 ). Освещенностьповерхности не зависит от ее световых свойств.Зрительное восприятие в основном определяется яркостью Lравномерно светящейся плоской поверхности площадью 1 м а5


в перпендикулярном к ней направлении при силе света 1 кд;определяющее уравнение L — 1/S является частным случаемболее общего уравненияЕдиница яркости — кандела на квадратный метр (кд/м 2 ).Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств,от степени освещенности, а в большинстве случаев также от угла,под которым поверхность рассматривается.В расчетах иногда фигурирует светимость М, равная отношениюсветового потока, отражаемого или пропускаемого поверхностью,к ее площади:М = Ф/S. (1-5)Световая лучеиспускаемость измеряется в люменах на квадратныйметр и равна освещенности, умноженной на коэффициентотражения или коэффициент пропускания поверхности.Световые свойства поверхностей характеризуются коэффициентамиотражения р, пропускания т и поглощения а, причем во всехслучаях р + т + а = 1.Поверхности, яркость которых в отраженном или пропущенномсвете одинакова во всех направлениях, называются диффузными.Для них имеют место соотношения:/ 0= I 0cos a = LS cos а; (1-6)(D = / oJX= LSn; (1-7)Ь = Щ- или L=~. (1-8)Здесь / 0— сила света в направлении нормали к поверхности,1 а— то же, под углом а к нормали.Близки по свойствам к диффузным поверхностям и часто приравниваютсяк последним в отраженном свете матовые поверхностибумаги, ткани, дерева, необработанные металлы, побеленныеповерхности и штукатурка; в проходящем свете — толькомолочные стекла.Поверхности, не являющиеся диффузными, характеризуютсякоэффициентом яркости р, равным отношению яркости поверхностив данном направлении к яркости в тех же условиях диффузнойповерхности, имеющей р = 1. Яркость недиффузныхповерхностей может быть определена по формуле (1-8) с заменой рна р.Зависимость силы света 1 аот меридионального угла а (уголмежду данным направлением и вертикалью) задается или в табличнойформе или в виде кривой силы света, т. е. геометрическогоместа концов отрезков, изображающих в принятом масштабезначения силы света в различных направлениях (примеры кривыхсилы света даны в § 2-6). Для сопоставимости кривые силы света6


осветительных приборов чаще всего относятся к потоку установленнойв них лампы (или суммарному потоку нескольких ламп)1000 лм.Излучатели, у которых кривые силы света одинаковы длявсех меридиональных плоскостей, называются круглосимметричными.Светораспределение большинства светильников с трубчатымилампами имеет две взаимно перпендикулярные плоскостисимметрии и характеризуется, соответственно, продольной и поперечнойкривыми силы света.В ряде случаев для разного рода анализов удобно пользоватьсяматематическим выражением зависимости 1 а— /(а). Так,светораспределение диффузной плоской поверхности любой формы,а также плоского выходного отверстия светильников G диффузнымиотражателями изображается зависимостью1 а= / 0cos а; (1-9)светораспределение диффузного шара или математической точки/« = V, (1-Ю)светораспределение диффузного полушара с несветящим основанием/« = /оЦр^; (1-п)светораспределение диффузного вертикального цилиндра о несветящимисяоснованиями/« = / 90sina. (1-12)Светораспределение многих реальных светильников можетбыть приближенно выражено уравнением/ a=/ 0cos'»a, (1-13)где т — эмпирически определяемый показатель, G увеличениемкоторого возрастает степень концентрации светового потока в направлениях,примыкающих к вертикали.При круглосимметричном светораспределении поток можетбыть определен по известным значениям силы света. Определениепроизводится отдельно для каждой из кольцевых зон, ограниченныхуглами a tи а 2, путем умножения силы света в направлениисередины зоны на телесный угол зоны. Для принятой шкалы границзон 0—10; 10—20; ...; 80—90; ...; 170—180° значения телесныхуглов соответственно равны 0,095—0,283—0,463—0,628 —0,774—0,897—0,992—1,058—1,091 ср (в верхней полусфере —те же значения в обратном порядке).Таким образом,Фо-180 = 4


Сила света в направлениях 5, 16, 25, ..., 85° продольной плоскости умножаетсяна следующие значения телесного угла: 0,0303—0,0294—0,0276—0,0249—0,0215—0,0174—0,0129—0,0079—0,0027 ср. Делением удвоенной суммы произведенийна осевую силу света находится вспомогательный коэффициент k\.Находится сумма значений сил света 2 / ав направлениях 5, 15, ..., 85° поперечнойплоскости, после чего искомый поток нижней полусферы рассчитываетсяпо выражению0^ = 2*,£/«. (1-15)Аналогично определяется поток верхней полусферы.В случаях когда зависимость / а= / (а) задана аналитически,световой поток оказывается равным: п/ 0— для диффузной плоскости,4я/ 0— для диффузногошара, 2л/ 0— для диффузногополушара, п 2 / 90— для диффузногоцилиндра. При светораспределении,отвечающем условию(1-13),Рис. 1-1. Освещенность точкиФ = -^-. (1-16)Во многих случаях расчетаосвещенность точки той илииной поверхности определяетсяпо силе света источника, с которойоиа связана соотношением/ асоьа£ = (1-17)где Е — освещенность, лк; / — сила света, направленная к точке,кд; а — угол между лучом и нормалью к поверхности в точкепадения луча; г — расстояние от источника света до точки, м.Для точки А, принадлежащей горизонтальной поверхности(рис. 1-1), выражение (1-17) можно записать в следующем виде:£ = l ucos 3 aИ?lulli„ cos а sin''а_ (1-18)В ряде случаев освещенность негоризонтальной поверхности удобно определятьумножением освещенности горизонтальной поверхности на переходныйкоэффициент ф. Значение последнего определяется на основании теоремы о том,что освещенности в общей точке двух поверхностей относятся как длины перпендикуляров,опущенных из источника света на каждую из этих поверхностей(больше освещенность той поверхности, для которой перпендикуляр длиннее).Для вертикальной плоскости / на рис. 1-1, перпендикулярной проекции освещающегоее луча, ф = tg а, в общем случае для плоскости // ф = р : ft.1-2. ЗРЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕС помощью зрения человек получает подавляющую часть информации,поступающей из окружающего мира.Светооптическая часть глаза состоит в основном из двояковыпуклойлинзы — хрусталика, диафрагмированного отверстием8


В р|дужиой оболочке — зрачком. Хрусталик создает на светочувствительнойповерхности сетчатки, устилающей глазное дно,действительное, уменьшенное, обратное изображение фиксируемыхпредметов.Схема получения этого изображения представлена на рис. 1-2. Если яркостьпредмета L, а площадь ого проекции на плоскость, перпендикулярную оси зрения,S, то к глазу направлена сила света LS. При расстоянии до предмета R и площадизрачка q на зрачок падает световой поток Ф = LSq : R 2 ; до сетчатки доходиттот же поток, умноженный на общий коэффициент пропускания % глазных сред.Этот поток распределяется по площади изображения предмета s, которая прифокусном расстоянии глаза f определяется соотношением s = S/ 2 : R 2 и создаетв соотимопующем месте сетчатки освещенность Е = Ф : s — Lxq : / 2 . Считаяочевидным, что зрительное ощущение определяется освещенностью сетчатки,приходим к выводу, что оно зависшот яркости объекта и независит, в частности, от его удаленности.Сетчатая оболочка (сетчатка)— светочувствительнаяоболочка, выстилающаяглазное дно. Сетчаткаимеет сложноестроение, состоящее собственноиз приемниковсвета (палочек и колбочек)Рис. 1 -2. Получение изображения на сетчаткеглазаи нервных клеток, от которых возбуждение передается зрительномунерву, который связывает глазное яблоко с головным мозгом.Всего сетчатка содержит примерно 130 000 000 палочек и7 000 000 колбочек, которые различаются как по своей форме,так и по свойствам. Одновременно с расходованием светочувствительноговещества происходит процесс его регенерации.На оптической оси глаза расположена центральная ямка(от ее латинского названия fovea centralis происходит термин«фовеальное зрение», в отличие от «периферийного»), в которойсосредоточены только колбочки. Угловой размер этой ямки около1,5°. Она является центром «желтого пятна», в пределах которогоколбочки преобладают, но концентрация их уменьшается в направлениик периферии, концентрация же палочек, наоборот,возрастает. Вне желтого пятна резко преобладают палочки.Палочки присоединены к волокнам зрительного нерва большимигруппами, т. е., образно говоря, включены параллельно,колбочки присоединены к этим волокнам по отдельности (в пределахцентральной ямки) либо по нескольку штук. Благодаряэтому четкое различение достигается лишь фовеальным зрением.Процесс регенерации светочувствительного вещества происходитв палочках значительно медленнее, чем в колбочках, различнатакже чувствительность тех и других к различным длинамволн воспринимаемого излучения. На рис. 1-3 представлены кривыеотносительной спектральной эффективности излучения длядневного [У (А,)] и ночного IV (X)] зрения. В обоих случаях9


кривые имеют резко выраженный максимум: для колбочек Я == 0,555 мкм (дневное зрение); для палочек X — 0,515 мкм (ночноезрение). Причем палочки, в отличие от колбочек, вообще неразличают цветов.Очень велик диапазон светочувствительности глаза, в котором он сохраняетработоспособность. Подсчитано, что наименьшее пороговое ощущение светачеловек получает при лучистой энергии, нагревающей 1 г воды на 1 К за 60 млн.лет; наибольшее поротное ощущение, которое еще безопасно для глаза, происходитпри той же лучистой анергии, но выделяемой за 1/2 ч. Таким образом,кратность продельных значений мощности достигает тысячи миллиардов.При очень малых уровнях яркости диссоциация светочувствительноговещества в нервных окончаниях происходит редко, ноW.vuf / '\ / \../ Л \'1 \ \' / / V --' \/ 'К__| / \~' 1 \/ I \f/ \1 —-У ~^так как палочки «включеныпараллельно» большими группами,то на малые яркости реагируютименно они, а не колбочки,«включенные поодиночке».Напротив, при высокихяркостях колбочки работаютхорошо, палочки же почтивыключаются из работы, таккак быстрый расход светочувствительноговещества не компенсируетсяего медленной ре-"¥ о,5 о,б мт генерацией.Рис. 1-3. Кривые спектральной чув- Отсюда ясно, что имеют местоствительностидневное, ночное и сумеречноезрение. Дневное зрение — зрениенормального глаза при адаптацииего к уровням яркости, начиная примерно с 10 кд/м 2 , т. е.освещенность поверхности с коэффициентом отражения 0,6 неменее 50 лк; ночное зрение — при яркости менее 0,01 кд/м 2 ,т. е. при освещенности не более 0,05 л к той же поверхности.В промежутке существует,область, где происходит главный переходот одного вида зрения к другому, т. е. имеет место «сумеречное»зрение.Различие спектральной чувствительности палочек и колбочек вызывает ещеодноявление, известное под названием «эффекта Пуркине». Это явление проявляетсяпри переходе от дневного к ночному зрению и заключается в том, что происходит уменьшение светлоты красного света по сравнению со светлотой синегосвета, когда яркости уменьшены в одинаковой пропорции без изменения спектральногосостава. (Хотя цвета при этом не различаются, но относительно болееяркими кажутся синие, красные тона—более темными, почти черными.)Приспособление глаза к различению данного объекта в данныхусловиях осуществляется путем трех процессов, происходящихбез участия воли человека:1) аккомодация, т. е. изменение кривизны хрусталика такимобразом, чтобы изображение предмета оказалось в плоскости сетчатки(«наводка на фокус»);10


2) конвергенция, т. е. поворот осей зрения обоих глаз так,чтобы они пересекались на объекте различения;3) адаптация, т. е. приспособление глаза к данному уровнюяркости.Для техники освещения имеет особое значение процесс адаптации,и именно ему глаз обязан столь широким диапазоном своейработоспособности. Хорошо известно, что при переходе из светлогопомещения в темное способность различать детали возникаетмедленно и постепенно и, наоборот, при выходе из темного пощенияна яркий свет первоначально возникает состояние ослепленности.Процесс адаптации глаза к повышенной яркости заключается в измененииплощади зрачка («зрачковый рефлекс», особенно хорошо заметный у кошек),подавлении палочек и уменьшении количества светочувствительного веществав колбочках, а при высоких яркостях — частичном экранировании нервныхокончаний клетками пигментного эпителия, расположенного в глубине сетчатки.При адаптации глаза к малым яркостям происходят обратные явления.При переходе от высоких яркостей к практической темнотепроцесс адаптации происходит медленно и заканчивается за 1—1,5 ч. Обратный процесс идет быстрее и длится 5—10 мин. В обоихслучаях речь идет о «полной переадаптации»; при изменениияркости не более чем в 5—10 раз переадаптация происходит практическимгновенно. Следует помнить, что в период осуществленияадаптации глаз работает с пониженной работоспособностью,поэтому необходимо избегать создания условий, требующих частойи «глубокой» переадаптации.Применительно к работе зрительного аппарата известный психофизическийзакон Вебера—Фехнера утверждает, что как равные воспринимаются приращенияяркости,'-.одинаковые не по своему абсолютному значению, а по их отношениюк исходному уровню яркости, т. е. не равные AL, а равные AL : L. Отсюда можетбыть сделан вывод, что уровень зрительного ощущения пропорционален не яркости,а ее логарифму. В силу ряда причин фактическая зависимость зрительногоощущения (т. е. так называемой «светлоты») от яркости более сложна, однаков первом приближении можно считать, что светлота возрастает в арифметическойпрогрессии при возрастании яркости в геометрической прогрессии.В этом отношении характерно, что хотя между освещенностями 150 и 30 лкпятикратная разница, но при некоторых опросах наблюдатели признавали первуюиз этих освещенностей удовлетворительной, а вторую — лишь «нескольконедостаточной». Если в установках архитектурного освещения хотим получитьбросающуюся в глаза разницу яркостей двух поверхностей («световой акцент»),то надо, чтобы эти яркости отличались в несколько раз.Работоспособность глаза характеризуется несколькими показателями.Они теснейшим образом связаны между собой и лишьв порядке общего ознакомления с ними рассмотрим их по отдельности.Деталь (д) различима на фоне (ф), если она отличается от негопо яркости или по цветности. Ограничим рассмотрение яркостнымконтрастом; некоторые сведения о цветовом контрасте даныв § 1-4.11


В зависимости от того, что светлее — деталь или фон, коктрастопределяется по формулам:к = =Ц,-^и л и к^ Ln-LttНекоторые авторы пользуются во всех случаях первой формулой, понимаяпод числителем абсолютное значение разности яркостей; тогда значение контрасталежит в пределах от 0 до оо. Предпочтительно помещать в знаменательбольшую из яркостей и получать значения К в пределах от 0 до 1.Наименьший различимый глазом контраст называется пороговымконтрастом, обратная ему величина — контрастной чувствительностью.При всех остальных наиболее благоприятных условиях глазразличает контраст начиная от 0,01—0,015, что соответствуетконтрастной чувствительности до 100 единиц.Для того чтобы те или иные детали различались как отдельные,они должны быть разделены определенным промежутком. Наименьшийразмер последнего определяет разрешающую способностьглаза. Последняя численно выражается как отношение наименьшегоразличаемого размера к расстоянию до глаза и измеряетсяв угловых или относительных единицах. Величина, обратнаяразрешающей способности глаза, называется остротой зрения.Нормальное зрение в благоприятных условиях имеет остротуоколо 3500 (разрешающая способность около Г); у отдельныхлиц острота зрения может быть и значительно больше.Если глаз фиксирует одиночные, очень малые по сравнению с расстояниемдо них, предметы, то как бы ни было мало их изображение на сетчатке, частьнервных окончаний получит повышенную или пониженную яркость по сравнениюс соседними и это будет замечено. Таким образом с расстояния 1 м мы «видим»волос диаметром 0,1 мм, или, скорее, замечаем его присутствие; таким же образомвидны звезды, которые даже в мощный телескоп кажутся точками, так как ив этом случае их изображение на сетчатке слишком мало, чтобы возбудить нескольковолокон зрительного нерва.Процесс видения происходит быстро, но все же не мгновенно.Время различения имеет значение для скорости работы, а иногда,будучи лимитированным обстоятельствами, играет решающуюроль.При условиях, близких к пороговым в отношении размерадетали, контраста и времени, различение становится недостоверными при многократном повторении опыта происходит тольков части случаев. Поэтому наряду с другими параметрами рассматриваетсявероятность различения р.Изучение характеристик работы глаза имеет большое значениеи ему уделяется значительное внимание. Надо, однако, подчеркнутьтесную взаимную связь этих характеристик. Нельзя говоритьо контрастной чувствительности вообще, не сопоставляя еезначений с определенным размером деталей, времени и вероятностиразличения. То же относится и к остальным характеристи-12


кам. Поэтому более правильно говорить о существовании некоторойобобщенной функцииV K= f (a, L, U Р),где V K— контрастная чувствительность; а — угол различения;L — яркость; t — время различения; р — вероятность различения.Для техники освещения особое значение имеет зависимостьхарактеристик работы глаза от яркости фона L. Все показатели,характеризующие работоспособность глаза, повышаются с ростомяркости сначала быстро, потом замедленно, постепенно достигаяпредельного уровня. В зависимости от того, какая функция исследуется,а также от значения параметров, поддерживаемыхв процессе опыта неизменными,стабилизация яркости наступает в диапазоне10—1000 кд/м 2 , что соответствует освещенности50—5000 лк. При чрезмерном увеличениияркости наступает состояние ослепленности,характеризующееся понижением работоспособностиглаза.Для исследования характеристик глаза применяютсяразличные тесты, из которых широкое распростра- р и с. ]-4. Кольцонение получили кольца Ландольта (рис. 1-4). Деталью Ландольтаразличения в этом случае является разрыв кольца. Наблюдателюпредлагается набор колец разного размера(или по-разному контрастирующих с фоном) и с различной ориентацией разрыва.Самое малое или самое малоконтрастное кольцо, для которого наблюдательможет указать место разрыва, определяет значение исследуемой функции.Для той же цели применяются наборы букв размой величины, специальныетаблицы — миры с различной штриховкой. Для определения скорости различенияприменяются особые приборы — тахистоскопы, в которых между глазаминаблюдателя и объектом (кольцом Ландольта) помещается падающая пластинаили поворачивающийся диск с вырезом.Наиболее современными характеристиками взаимосвязи условийосвещения и работоспособности глаза являются видимостьи относительная видимость.В принципе видимость может быть определена как имеющеесяв данных условиях значение той или иной характеристики глазапо сравнению с ее наименьшим уровнем, необходимым для решенияданной зрительной задачи. Например, если по характеру работынеобходима разрешающая способность глаза 500, а при данныхусловиях освещения она достигает 1500, то видимость равна 3.При видимости, равной 1, состояние глаза находится на границе«вижу — не вижу». Так как основной характеристикой глазасейчас признается контрастная чувствительность, в данное времявидимость принято определять именно по этой функции.В применении к задачам нормирования освещения понятиевидимости несколько усложняется. Пороговый контраст изучаетсяв лабораторных условиях, на тренированныхожидающихнаблюдателях,появления определенной детали в определенном13


месте. Чтобы оценить его значение в реальных случаях, вводитсякоэффициент сверх порогового контраста с (примерно 1,8—2).Так как зависимость зрительного процесса от яркости носитлогарифмический характер, удобно и видимости придать логарифмическуюшкалу. Наконец, чтобы на границе «вижу — не вижу»значение видимости оставалось равным единице, в уравнение видимостивводится множитель 10 и ее окончательное выражение получаетвид'•Лпоргде К — контраст, фактически имеющий место; /С пор— пороговыйконтраст ддя того же объекта различения (чтобы не усложнятьизложения мы не рассматриваемздесь вероятности различенияр).Для каждого данногообъекта различения можетбыть определено предельноемаксимальное значение видимости,соответствующеетаким условиям освещения,при которых пороговый контрастдостигает минимальногозначения £:Рис. 1-5. Измеритель видимости V =1 е _!Мгmax — l &Степень соответствия данных осветительных условий тем, прикоторых пороговый контраст достигает минимума, характеризуетсязначением относительной видимости'о =* '' шах»которая в данное время может считаться наиболее удобным критериемдля оценки осветительных условий.Для измерения видимости в разное время предлагались и применялисьразличного рода приборы (визибилитиметры и запасомеры), основанные на том,что видимость доводилась до пороговой путем помещения между объектом илидополнительной яркости, уменьшающей контраст, или нейтрального («серого»)светофильтра, уменьшающего яркость. В нашей стране получил распространениебинокулярный измеритель видимости, разработанный Л. Л. Дашкевичем(рис. 1-5).В каждое из отверстий прибора вмонтированы двупреломляющая призмаа поляроид. Первая дает два изображения детали, образованные пучками света,поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях. При поворотеоправы согласованно поворачиваются поляроиды обоих отверстий, в результатечего яркость фона остается постоянной, но одно из изображений детали усиливается,а другое ослабевает. Когда видимость одного изображения доведена допороговой, по шкале прибора прочитывается видимость в условных единицах.При фактической яркости фона L показания прибора будут составлять 0,35£>вследствие поглощения света оптикой прибора.14ct


До сих пор мы говорили о характеристиках зрения как о статических,относящихся к определенному моменту наблюдения.Динамика их изменения за время работы может служить важнойхарактеристикой трудности зрительной задачи и условий освещения.Чаще, однако, для этой цели используется особая характеристика— устойчивость ясного видения (УЯВ). Если глаздостаточно долго фиксирует деталь, находящуюся на порогеразличимости, то периоды отчетливого видения непроизвольночередуются с паузами, когда деталь не различается. В качествеобъекта различения выбирается кольцо Ландольта, размер которогои расстояние до глаз подбираются так, чтобы разрыв кольцабыл еле различим.Наблюдателю предлагается фиксировать это кольцо в течение180 сив моменты, когда разрыв виден, называть букву «с», когдаже он не различается — букву «о». Экспериментатор подсчитываетсуммарное время различения разрыва и определяет у. я. в. какотношение этого времени ко всей длительности опыта, т. е. к 180 с.Снижение у. я. в. в продолжение работы дает количественноесуждение о степени зрительного утомления.1-3. ПРИНЦИПЫ НОРМИРОВАНИЯ ОСВЕЩЕНИЯУровень зрительных характеристик и психологическое восприятиеокружения определяются яркостью как рабочих поверхностей,так и всего поля зрения, и, казалось бы, было правильновыбрать именно яркость в качестве основной нормируемой величины.В практике это создало бы, однако, значительные трудности,так как в поле зрения одновременно находятся поверхности,имеющие самые различные коэффициенты яркости, к том/ жеобычно точно неизвестные, а в разные моменты времени могутфиксироваться рабочие поверхности, обладающие различнымисвойствами. Нормирование яркости привело бы, например, к тому,что освещенность для чтения пришлось бы устанавливать в зависимостиот качества бумаги, на которой отпечатана книга. Поэтомуобщепринятым в мировой практике является нормированиеосвещенности, значение которой, однако, устанавливается с учетомотражающих свойств рабочих поверхностей.Нормирование освещения существенно отличается от нормирования другихфизических факторов внешней среды, например температуры. Человек чувствуетсебя хорошо в пределах изменения последней примерно от 18 до 22 °С, и нормированиетеплового режима помещений не встречает особых затруднений, с освещенностьюже дело обстоит совершенно иначе.Можно, хотя и не рекомендуется, длительно читать книжныйтекст уже при освещенности 0,1 лк; можно, но также не рекомендуется,выполнять эту работу при ярком солнечном свете, когдаосвещенность превышает 50 000 лк. Установить в этих пределахнорму освещенности — задача очень сложная, и, хотя этому15


вопросу посвящены сотни исследований, все реализованные досих пор предложения в той или иной степени основаны на волевыхрешениях. Вместе с тем важность нормирования освещенностинеоспорима и определяется, с одной стороны, теми затратами,которых требует устройство и эксплуатация освещения, с другой —гигиеническим, производственным и экономическим эффектом,который досгигаеи-я хорошим освещением.В силу этого во всех развитых странах существуют нормыосвещения, в ряде случаев имеющие силу закона или стандарта.В СССР в 1928 г. утверждены первые в мире обязательные нормыосвещенности, составленные проф. П. М. Тиходеевым.Обратимся снова к диапазону освещенности, в пределах котороговозможно, в частности, чтение (точнее — работа, по зрительнойсложности равноценная чтению, например корректура).Будем повышать освещенность начиная с 0,1 лк. Условия зрительнойработы будут улучшаться, это вызовет снижение утомления,как зрительного, так и общего, и увеличение скорости работы.Настанет момент, начиная с которого утомление не будетпревышать пределов, принятых за допустимые, и работоспособностьбудет восстанавливаться после отдыха. Такую освещенностьможно назвать гигиеническим минимумом, и для чтения она былаопределена П. М. Тиходеевым равной 50 лк. С дальнейшим ростомосвещенности будет происходить дальнейшее улучшениеусловий труда, и так будет продолжаться до момента, о которомможно сказать: меньшая освещенность — хуже, но и большая —уже не лучше, если не хуже. Такую освещенность можно назватьоптимальной, и ее не так уж сложно определить методом экспертныхоценок или путем изучения производственно-гигиеническихили физиологических показателей. Здесь, правда, еще не все ясно,так как за основу могут быть приняты различные показатели,дающие не совпадающие результаты.Укажем, что в ФРГ были проведены исследования для работ средней точности,причем наименьшее утомление наблюдалось при освещенности около1200 лк, рост же производительности труда не прекращался и при освещенности2000 лк. В некоторых других исследованиях оптимальная освещенность для работсредней точности также оказывалась в диапазоне 1500—2000 лк, так что хотя быо порядке этого значения можно говорить с достаточной уверенностью Очевидно,оптимальную освещенность следует рассматривать как верхний предел возможныхнорм освещенности, в целом пока трудно достижимый.К нормированию освещения можно подойти и с экономическойточки зрения.Улучшение освещения не только имеет большое гигиеническоеи физиологическое значение, не только ведет к снижению производственноготравматизма, но в большинстве случаев вызываети увеличение производительности труда. Нельзя недооцениватьэто обстоятельство. Речь идет не о том, что при переходе от оценки«темно, работать трудно» к достаточному освещению естественноувеличивается скорость работы. Сотни, если не тысячи исследова-16


ннй, пыполненных и в нашей стране, и за рубежом, показали,41 о переход от, казалось бы, достаточного освещения к еще болеелучшему, например от сотен люксов к тысячам, вызывает весомоеувеличение производительности труда, чаще всего в пределахот 5 до 20%.При увеличении производительности предприятия из-за улучшенияусловий освещения приходящаяся на единицу продукциистоимость сырья и энергии, расходуемой на технологическиенужды, а также прямая зарплата (при сдельной оплате труда)остаются неизменными. Расходы на освещение, отнесенные к затратамна единицу продукции, возрастают, так как производительностьтруда растет медленнее, чем затраты на освещениеНо так как расходы на амортизацию здания, на его отоплениеи вентиляцию, на оплату административного персонала и т. д.остаются неизменными, то их доля в себестоимости изделия уменьшаетсяи эта доля при некоторой освещенности достигает минимума,хотя и не резко выраженного. В аналогичной зависимостиот освещенности находится и получаемая предприятием массаприбыли, хотя условия, при которых достигается минимум себестоимостии максимум прибыли, не вполне совпадают.Таким образом, можно говорить об экономически наивыгоднейшейосвещенности, или, более широко, о наивыгоднейшихусловиях освещения. Эта освещенность зависит от многих обстоятельств,из которых особо надо выделить степень зависимостипроизводительности труда от освещения, в свою очередь определяемуюдолей не полностью механизированных операций и степеньюучастия в них зрительного анализатора.Предложения основывать нормирование освещения на теориинаивыгоднейших осветительных условий не получили в нашейстране признания по многим причинам.Во многих случаях превалирующее значение имеют факторы, лежащие внесферы экономики: безопасность труда, культура производства, гигиена зренияи т. д. При широко осуществляемой механизации и автоматизации производстваво все большем числе случаев производительность труда становится мало зависящейот освещения, хотя его роль не уменьшается. Условия'оптимальной освещенностис точки зрения экономики подвержены изменению и во времени, так как онидолжны корректироваться при каждом изменении учитываемых ими факторов,и в пространстве, так как они зависят от тарифных ставок, транспортных расходов,тарифа на энергию и т. д., а все эти показатели различны для различныхрайонов страныТем не менее следует помнить, что в определенных пределахулучшение условий освещения вполне оправдано экономически,и поддержать мысль, высказываемую некоторыми авторами, чтодорого стоит плохое, а не хорошее освещение. В литературе капиталистическихстран, где прибыль ставится во главу угла, можнонайти сведения о том, например, что при увеличении освещенностис 350 до 1000 лк дополнительные затраты на освещениес лихвой окупились, или (что, правда, не относится к производительноститруда) рекомендацию повышать освещенность частных17


стадионов, чтобы увеличить прибыль, отбив посетителей у конкурентов.В результате в данное время можно говорить только о нормах,которые, не будучи ни оптимальными, ни экономически наивыгоднейшими,лежат где-то между значениями минимума и оптимума.Уровень этих норм должен, очевидно, определяться техникоэкономическимивозможностями и повышаться по мере ростапоследних, что и происходит во всех странах, включая СССР.Таким образом, следует рассматривать существующие нормыосвещенности как компромисс между желаемым и возможным.Значительная часть исследований в области нормированияосвещения посвящена обоснованию этих «промежуточных» норм,и именно здесь неизбежно принятие волевых решений, о которыхбыло сказано ранее. Критерием для установления нормы могутбыть определенные уровни видимости, относительной видимости,утомляемости, достоверности различения и т. д. Поскольку этотуровень выбран, относительно несложно построить всю шкалуосвещенности, но самый выбор исходного уровня едва ли поддаетсястрогому обоснованию.В основу английского светотехнического кодекса 1961 г. были положеныисследования зрительной работоспособности, выполненные Вестоном. Под зрительнойработоспособностью здесь понимается произведение скорости различенияна вероятность правильного опознавания. Для каждого тест-объекта эта величиназависит от условий освещения и при определенной освещенности достигает максимума.Отношение зрительной работоспособности в данных условиях к максимальной— относительная зрительная работоспособность — характеризует степеньсоответствия условий освещения оптимальным. Значение этого отношения былопринято Вестоном равным 0,9.Для этого случая и для среднего контраста, равного 0,25, эмпирическиполучено выражение для нормы освещенности:F_ 1930pal.Б 'где р — коэффициент отражения фона; a — угловой размер различаемых деталей,...'. Расчет по этой формуле дает значения освещенности в пределах от76 лк при р = 0,8 и a = 10' до 19 300 лк при р = 0,1 и a = Г.В США основная работа по нормированию освещения была выполнена Блекуэллом.При опытах производилось различение деталей определенного размера,причем требовалось, чтобы за 0,2 с эти детали различались с вероятностью 0,99.При переходе от выводов лабораторных исследований к практическим рекомендациямвведен так называемый коэффициент сверхпорогового контраста,учитывающий, что в реальных условиях'многие обстоятельства становятся недействительными,так как в лаборатории испытывались наблюдатели с нормальнымзрением, знавшие, когда где и какая деталь должна появиться.Действующие в СССР нормы 11 ] определены исходя из обеспечениязаданного значения относительной видимости (0,7), причемэто значение, хотя и представляется разумным, строгого обоснованияне имеет.Каковы бы ни были показатели, положенные в основу нормосвещенности, одинаковый уровень этих показателей для различныхработ достигается при различных уровнях освещенности18


так как число отраслей промышленности и различных рабочихмест в каждой из этих отраслей чрезвычайно велико, она требуетисключительно большого объема исследований, которые,даже продолжаясь непрерывно, едва ли смогут успевать за развитиемпроизводства.Вторая система позволяет составить нормы в виде относительнокомпактных таблиц, универсальных в том отношении, чтопо ним можно выбрать норму освещенности и для таких производств,которых вообще не существовало еще в момент утверждениянорм. Вместе с тем в таких нормах практически невозможноучесть вес индивидуальные характеристики каждой отдельнойработы. В мировой практике в той или иной степени имеют применениеобе системы.При второй системе нормирования имеет значение вопрос о полноте учитываемыххарактеристик и о степени их количественной дифференциации. Чембольше характеристик учтено, чем на большее число интервалов разбиты ихколичественные признаки, тем, казалось бы, «точнее» могут быть нормы. Но изранее сказанного ясно, что требовать от норм точности вообще нет оснований,с другой же стороны, усложнение норм многими характеристиками, да еще разбитымина мелкие интервалы, не только увеличивает объем норм, но и затрудняетпользование ими.Поясним это: легко определить на глаз, лежит ли возраст малознакомогочеловека в пределах от 20 до 30, от 30 до 40 лет и т. д., но очень трудно оценитьего возраст с точностью до одного года. Подобно этому, даже будучи знакомымс той или иной работой, нелегко определить, различение деталей какого размераи при каком контрасте с фоном является основной зрительной задачей, в то жевремя легко оценить эту работу, как требующую, в целом, большого, среднегоили малого зрительного напряжения. Примером норм, в основу которых положеноразделение работ на ограниченное количество групп со словесной характеристикойтрудности зрительной задачи, являются нормы ФРГ ДИН 5035.Нормы освещенности, действующие в СССР, более подробнорассматриваемые в § 2-1, построены по второй системе, т. е. в функцииобобщенных характеристик зрительной задачи с их достаточнодифференцированным учетом. Непосредственный выбор освещенностипо этим нормам представляет определенные трудности,и поэтому на основании общих норм составляются и утверждаютсянормы освещенности для отдельных отраслей промышленности,содержащие уже расписание освещенностей для конкретно поименованныхпомещений и рабочих мест. При составлении отраслевыхнорм в отдельных случаях допускаются обоснованныеотступления от общих норм. Таким образом, в СССР осуществляется,можно сказать, комбинированная система нормирования.Остановимся вкратце на принципах нормирования качественных характеристикосвещения, впервые введенного у нас в 1971 г. [1 ]. (Осущности нормируемыхкачественных характеристик указано в § 1-5.)Для показателя ослепленности, показателя дискомфорта и коэффициентапульсации нормами устанавливаются наибольшие допустимые значения.Всякое значение первого из этих показателей, большее единицы, уже свидетельствуетоб ухудшении условий работы зрения. Почти так же обстоит делос показателем дискомфорта, хотя здесь ощущение неприятности начинается,20


по-видимому, со значений примерно 15—20 Коэффициент пульсации отрицательнопроявляет себя начиная от значений примерно 5—10%.Между значениями этих трех показателей и материально-энергетическимиаатратами не существует такой однозначной связи, как между теми же затратамии освещенностью, но все же снижение их до заведомо безвредных значений связанос определенными трудностями, имеющими ценностное выражение. В результатездесь, как и при нормировании освещенности, приходится искать компромиссмежду желаемым н возможным п для каждого случая устанавливать такоепредельное значение показателя, которое можно считать приемлемым для данныхусловии. При этом, естественно, работы, требующие большего зрительного напряжения,должны быть обеспечены лучшими условиями.Пульсации освещенности вредны, помимо прочего, тем, что могут быть причинойlaic называемого «стробоскопического эффекта», т. е. неправильного восприятиядвижущихся или вращающихся предметов. При этом поступательнодвижущиеся предметы приобретают многократные контуры, вращающиеся —могут показаться остановившимися или изменившими направление вращения.Возможность возникновения стробоскопического эффекта учитывается при нормированиикоэффициента пульсации.Относительно просто обстоит дело с нормированием цилиндрической освещенности.Методом экспертных оценок нетрудно установить, при каких ее значенияхстепень насыщенности пространства светом субъективно оценивается как большая,повышенная или нормальная, и регламентировать эти значения. Нормированиецилиндрической освещенности осуществляется для таких помещений,в которых одной из зрительных задач, или основной задачей, является обзорокружающего пространства.1-4. ЦВЕТ В ТЕХНИКЕ ОСВЕЩЕНИЯВ теории светотехники понятие «цвет» рассматривается в двухаспектах: с точки зрения количества — яркость и качества —цветность, причем последняя такжеимеет вполне определенную числовуюоценку. В практике, однако,часто пользуются словом «цвет»,имея в виду цветность; в дальнейшемизложении эти понятия такжечетко не разделяются *.Полной характеристикой излученияисточников света в отношениицветности является криваяраспределения энергии в ихспектре, дающая для различныхзначений длины волны Я значенияизлучаемой мощности ф^.Примеры таких кривых показанына рис. 1-6. Аналогичной характеристикойотражающих или пропускающихсвет поверхностейявляются кривые, изображающиезависимость от длины волны коэффициента отражения р^ иликоэффициента пропускания У'-V •>•г? ^'А. /,2i у Ч../'КOfi 0,5 0,6 мк»Рис. 1-6. Кривые распределенияэнергии в спектре1 — лампы накаливания; 2 — рассеянныйдневной свет; 3 — люминесцентныелампы (в среднем)21


Характеристикой излучения, отраженного или пропущенногоданной поверхностью при освещении ее определенным источником,служит кривая, ординаты которой для каждого значения Я полученыпутем умножения ц> %на ря или т^. Уже отсюда видно, чтоцветность поверхностей определяется свойствами не только ихсамих, но и освещающих их источников.Если характеристика


Графическим изображением поля цветов и законов их смешенияявляется цветовой треугольник (рис. 1-7).Замкнутая линия, проведенная на графике, ограничиваетвсе множество существующих цветов, причем точки, лежащие наее криволинейной части между R и В, соответствуют чистым спектральнымцветам, характеризующимся определенной длинойволны, а точки нижней прямой — пурпурным цветам, образу-Рис. 1-7. Цветовой треугольникющимся при смешении синего и красного цветов. Пурпурныецвета отсутствуют в спектре, но нередко встречаются в жизни.Тогда Е в центре соответствует равноэнергетическому беломуцвету.График и отображаемые им явления характеризуются следующимисвойствами:1) цвет, образующийся в результате смешения двух цветов,например 1 и 2, изображается точкой на линии, соединяющейсмешиваемые цвета, положение которой определяется соотношениемцветов в смеси;2) один и тот же цвет может быть получен неограниченнымчислом способов, так как через данную точку можно провестимножество хорд;23


света признаются преимущественно благоприятствующими работе, а теплые —отдыху. Возможно, это одна из причин того, что люминесцентные лампы до сихпор не нашли массового применения в квартирах.Независимо даже от уровня работоспособности при увеличенииосвещенности наступает момент, когда человек признает освещениекомфортным, при очень же высоких освещенностях наблюдаетсяверхняя граница зрительного комфорта. Положение этихграниц оказалось сильно зависящим от цветовой температурыизлучения (рис. 1-8), что опять-таки можно объяснить привычкойчеловека к высоким освещенностям при дневном освещении и низ­ли£тким — при искусственном. В какой-тостепени спектральновоспроизводя дневное освещениепри люминесцентных лампах,мы, оказывается, должны10000топриблизиться к последнему ив отношении уровней освещенности,слабое же люминесцентноеосвещение психологическивоспринимается как дневноеосвещение в сумерки или передгрозой. Этот «сумеречный эффект»является одной из причинповышения норм освещенностипри газоразрядных источникахсвета. В частности, при лампахтипа ЛД последние следысумеречности исчезают при освещенноститолько примерно400—500 лк, а при освещенностяхменее 100—150 лк люминесцентноеосвещение иногда признавалось менее благоприятнымдля работы, чем освещение лампами накаливания при такой жеосвещенности.Любопытно подсчитать, что залы дворцов, в которых проходили балыв XVIII—XIX столетиях и которые обычно описываются как залитые светсмтысяч свечей, в действительности не могли иметь больше мизерной по современнымпонятиям освещенности 10—30 лк.Достаточно известно, что поверхности голубых тонов, а также очень темныеповерхности воспринимаются как «отступающие», т. е. представляются расположеннымидальше, чем в действительности (что иногда ведет к кажущемуся увеличениюразмеров помещения), красные же тона представляются «выступающими».Некоторые тона, как, например, сине-фиолетовые, производят раздражающеевпечатление и способствуют утомлению человека, другие, в частности зеленые,дают противоположный результат. Есть мнение, по-видимому, достаточно обоснованное,что субъективное восприятие человеком таких факторов внешней среды,как температура, шум и даже запахи, в определенной степени зависит от цветностиповерхностей, находящихся в поле зрения.Частным случаем роли спектрального состава излучения источников светав оформлении интерьера помещений является зависимость от него цветностистен и других поверхностей помещения. Принято считать, что цветовой тон2000100С50020010050201 Зона/ зрительногокомфорта1./ У Ml ? .. -Ц -\№'м1ffir1 г"101\'2000 3000 4000 5000 6000 7000 КРис. 1-8. Границы светового комфорта(у засечек указаны типы ламп: НГ —накаливания газонаполненная; КГ —кварцевая галогенная; ЛБ — люыинесцеп'шаябелого света; ЛХБ— люминесцентнаяхолодно-белого света;ЛД— дневного света25


отделки интерьера должен соответствовать цветовому тону излучения ламп, но этоправило не является исчерпывающим и в ответственных случаях следует производитьпробные выкраски поверхностей при свете тех источников, которые намечаетсяустановить в данном помещении.От источников света чаще всего требуется, чтобы цвета освещаемыхими поверхностей выглядели «правильно», т. е. так же,как при условиях освещения, которые можно считать нормальными.Такими условиями обычно считается естественное дневноеосвещение.Известно, что темно-синяя ткань при свете ламп накаливаниякажется черной, желтый цветок грязно-белым и т. д. Есть, однако,предметы, которые люди привыкли видеть преимущественно вечерами,при искусственном освещении, и, например, золотые украшения«естественнее» выглядят при свете ламп накаливания, чемпри свете люминесцентных ламп.В тех отраслях промышленности, где производится выбор илипроверка цветности поверхностей, в частности во многих цехахтекстильной, швейной, меховой, полиграфической промышленности,вопросы цветопередачи имеют большое значение. Не меньшеезначение они имеют при освещении музеев и выставок, многихмагазинов и т. д. Качество передач цветного телевидения такжев сильной степени зависит от цветности освещения.При преобладании в освещаемых поверхностях определенногоцветового тона наиболее важна цветопередача в данной областиспектра, в общем случае — по всему спектру.Для оценки источников света по их цветопередаче получилопределенное применение индекс цветопередачи, который упрощенноможно определить как среднюю для многих участков спектрастепень соответствия результативной цветности образца эталоннымусловиям. Из числа массово применяемых источниковсвета наибольший индекс, около 96, имеют ксеноновые лампы,наименьший — 25 — натриевые лампы высокого давления.Встречаются случаи, когда в противоположность вышесказанномуоправдано сколь угодно низкое качество цветопередачи,но требуегся повышение цветовых или яркостных контрастовмежду деталями и фоном.Пусть цветовой тон деталей К л, а фона К ф, причем эти значениямало различаются между собой (мал цветовой контраст), а коэффициентыотражения деталей и фона, соответственно р ди р ф,также близки друг к другу.Тогда если р я< р ф, то контраст будет усилен, когда в падающемсвете имеет место возможно меньшее излучение в области Я. д,если же р д?> р ф, то следует иметь минимальное излучение в области^ф. В подобных случаях не исключается снабжение источниковсвета цветными светофильтрами. Как пример укажем, чтожелтые цветоделенные отпечатки на белой бумаге (при многоцветнойпечати в полиграфии) контрастно выделяются при синемсвете.26


1 Б. КАЧЕСТВО ОСВЕЩЕНИЯПод качеством осветительной установки в широком смыслепонимается совокупность всех ее признаков, включая, конечно,и уровень освещенности. Обычно, однако, термину «качество освещения»придается более узкий смысл, а именно: под ним понимаетсявся совокупность характеристик осветительной установки,определяющая условия зрительной работы, кроме уровня освещенности.Характеристики качества освещения имеют не меньшее, а нередко большеезначение, чем уровень освещенности, и случается, что при достаточной освещенностиосветительная установка оказывается неэффективной или вовсе непригоднойименно из-за ее низкого качества в узком смысле слова. В принципе все характеристикикачества освещения могут иметь численную оценку, которая в некоторыхслучаях регламентируется нормами.Ниже приводится перечень качественных характеристик освещенияи указываются способы их улучшения. Отмечается, чточасть этих характеристик является взаимосвязанной и нередкоодна и та же особенность осветительной установки оказываетвлияние на несколько характеристик. В данном параграфе вопросрассматривается, в основном, применительно к внутреннемуосвещению; специфике освещения открытых пространств посвящен§ 7-5.Прямая блескость. Находящиеся в поле зрения человека поверхностивысокой яркости, в частности источники света и осветительныеприборы, могут производить неприятное, дискомфортноеощущение или даже вызывать состояние ослепленности, характеризуемоеуменьшением работоспособности. Свойство большихяркостей производить слепящее действие называется блескостью.В зарубежной литературе иногда различают психологическуюблескость, вызывающую только ощущение дискомфорта, и физиологическуюблескость, характеризуемую снижением зрительныхфункций.Начиная с первых же редакций отечественных светотехническихнорм, в них обращалось серьезное внимание на задачуограничения блескости, для чего регламентировались наименьшиевысоты установки светильников в зависимости от тех или иныхих характеристик. С 1971 г. в нормы [1 ] введены количественныетребования к ограничению слепящего действия высоких яркостейпутем регламентации показателя ослепленности Р — для производственныхзданий и показателя дискомфорта М — для общественныхзданий.Показатель Р характеризует степень снижения контрастнойчувствительности, т.< е. соответственно видимости, вызваннойналичием в поле зрения высокой яркости, показатель М — снижениесубъективно оцениваемой степени зрительного неудобства.Подчеркивается, что речь идет»не о двух разных явления, а о разных степеняхили формах одного явления. Зона ослепленности, при которой наблюдается27


снижение контрастной чувствительности, также может быть охарактеризованасоответственно повышенными значениями М, ив принципе для оценки вредноговоздействия блескости могла бы быть принята единая характеристика.Механизм изменения контрастной чувствительности можнопредставить себе как появление в поле зрения так называемойвуалирующей пелены, снижающей эффективный контраст междудеталями и фоном (см. ниже расчет для случая отраженной блескости).Если яркость поля адаптации L aи яркость вуалирующейпелены р, то показатель ослеплепностиМножитель 10 3введен для удобства расчетов, так как в практическихслучаях речь идет о снижении контрастной чувствительностине более чем на 8%.Рис. 1-10. «Естественный» за­щитный уголРис. 1-9. Угол, определяющий положениев поле зрения слепящейяркостиЧто касается яркости вуалирующей пелены, то она определяетсяосвещенностью Е 3плоскости зрачка и углом 0 между осьюзрения и направлением на блеский источник (рис. 1-9):где т — коэффициент, зависящий от уровня слепящей яркости.Из формулы видно, какую важную роль играет угол 8, с увеличениемкоторого ослепленность резко уменьшается, а при6 > 50° — практически прекращается, так как слепящая яркостьуже не попадает в поле зрения. Для светильников, имеющихзащитный угол у (§ 2-6, рис. 2-11), наименьший угол 0, под которымлампа может попасть в поле зрения, равен этому защитномууглу. В помещениях небольшой площади и достаточной высотынаименьшее значение 0 определяется сочетанием размеров помещения,которое создает так называемый естественный защитныйугол (рис. 1-10).28


Исследованию вопросов ослепленности и дискомфорта посвящено1ромадное число работ, но вопросы эти столь сложны, чтоих изучение отнюдь нельзя считать законченным.Нормирование показателей, характеризующих слепящее действиеисточников света, не менее, а скорее более сложная задача,чем рассмотренная в § 1-3 задача нормирования освещенности,и так же как последняя, неизбежно требующая волевых решений.При кажущейся простоте исходных формул расчет этих показателейоказывается очень сложной задачей, которая не можетбыть рассмотрена в рамках данного руководства.Дело в том, что слепящее действие одиночного блеского источника при детальномрассмотрении определяется большим количеством факторов, в числекоторых :характеристики блеского источника: яркость, сила света, видимая поверхностьв различных направлениях пространства;направление осей зрения работающих, которое приходится оценивать условно,учитывая неизбежную подвижность этих осей;расположение источника в поле зрения, причем, помимо упомянутого угла в,имеет значение, хотя и меньшее, азимутальный угол, т. е. смещение источникав боковом направлении;уровень и характер распределения яркости во всем поле зрения, что определяетсязначением освещенности и отражающими свойствами всех поверхностей.При обычном наличии в поле зрения многих блеских источников степеньслепящего действия должна определяться отдельно для каждого из них, общий жерезультат должен определяться на основе законов суммирования, не вполне ещеизученных.Все сказанное почти в равной степени относится как к ослепленности, таки к дискомфорту.При практической невозможности индивидуально рассчитыватьстепень слепящего действия приходится идти различнымипутями, как, например:регламентировать, как уже сказано выше, наименьшую высотуустановки светильников, дифференцируя ее по тем или инымпризнакам;регламентировать, также дифференцированно, габаритную(среднюю по поверхности) яркость блеских источников по отдельнымзонам;пренебрегая теми или иными второстепенными факторамии допуская разумные усреднения, составлять более или менееобширные таблицы, ограничивающие область применения светильниковэтого типа при данной высоте установки и коэффициентахотражения поверхностей определенными отношениямиL : h (см. § 2-5).Уменьшение слепящего действия может быть достигнуто:увеличением высоты установки светильников;уменьшением яркости светильников путем закрытия источниковсвета светорассеивающими стеклами;ограничением силы света в направлениях, образующих значительныеуглы с вертикалью, путем применения светильниковс достаточным защитным углом;29


уменьшением мощности каждого отдельного светильника засчет соответствующего увеличения их числа, что, однако, связаноG удорожанием установки и усложнением ее обслуживания;увеличением коэффициентов отражения всех поверхностей,находящихся в поле зрения.Отраженная блескость. Отраженная блескость является крупнейшимнедостатком многих осветительных установок, и принятиемер для ее устранения должно рассматриваться как одна изважнейших задач.Даже диффузные поверхности при очень больших освещенностяхи достаточно высоком коэффициенте отражения могутпроизводить слепящее действие, если размеры таких поверхностейвелики. Встречаются случаи, когда для части поверхностей,находящихся в поле зрения, но не являющихся основными рабочимиповерхностями, специально выбираются материалы с уменьшеннымкоэффициентом отражения. Наибольшая опасность возникаетпри освещении поверхностей, не являющихся диффузными.В этих случаях, если свет падает на рабочие поверхности такимобразом, что глаза работающих находятся на направлениизеркального отражения лучей, то работающие видят либо зеркальноеотражение источника света, либо размытое, но очень яркоесветовое пятно. В обоих случаях может возникнуть состояниеослепленности, чаще же всего уменьшается эффективный контрастмежду деталями и фоном.Рассмотрим случай освещения поверхности, например картины в остекленнойраме, большой светящей поверхностью при следующих конкретных данных:картина имеет диффузную поверхность со средним значением коэффициентовотражения фона 0,4 и деталей 0,2, т. е. характеризуется контрастом {0,4—0,2)s: 0,4 = 0,5. Коэффициент зеркального отражения остекления 0,08, яркость светящейповерхности 300 кд/м 2 , освещенность картины 100 лк.Действительная яркость деталей — * ' » 6,4 кд/м 2 и фона 12,8 кд/м 2 ,о, 14но если светящая поверхность отражается в остеклении, то на обе эти яркости накладываетсядополнительная яркость 300-0,08=24 кд/м 2 . Сама по себе этаяркость заведомо не является слепящей, но с ее учетом видимая глазу яркостьдеталей составит около 30 кд/м 2и фона 37 кд/м 2 , в результате чего контраст окажетсяравным (37 — 30):37 =0,19, т.е. снизится в 0,5:0,19=2,6 раза.Задача устранения отраженной блескости относительно легкорешается при местном и локализованном освещении. В большинствеслучаев для этого достаточно выбрать такое расположениесветильников, чтобы зеркально отраженные поверхностью лучине попадали в глаза работающего, т. е. чаще всего осуществитьбоковое или заднебоковое направление света.В более редких случаях, когда фон обладает блеском, а детали,будучи темнее фона, не блестят (риски и другие дефекты на металлеили пластмассе), может оказаться целесообразным, наоборот,направить зеркально отраженные лучи в глаза работающего,если светящая поверхность имеет большие размеры ималую яркость. Имеется рекомендация применения в таких слу-30


чвях светильников с люминесцентными лампами, перекрытыхрассеивающим стеклом, однако в светильниках с трубчатымилампами такое стекло лишь незначительно снижает яркость.Более желательно применение специальных осветителей уменьшеннойяркости и увеличенной площади. Применение белого°^Z. /'Ш,


Если в освещении данной поверхности участвует несколько светильников,то образуются многократные тени. Глубина таких теней, естественно, меньше,чем однократных, но при большом числе светильников могут образоваться особонеприятные «веерные» тени (рис. 1-13).Так, при освещении чертежно-коиировальных работ очень хорошие результатыдают поперечные по ошошению к направлению осей зрения световые полосы,дающие заднебоковое освещение рабочих столов. В этих полосах устанавливаютсясплошные ряды люминесценшых ламп; когда же в них размещались часто установленныелампы накаливания, то вместе с чертежным инструментом перемещалсяцелый веер к'ией, что очень мешало работе.Onacnocib волшкновения веерных теней — одна из причин того, что прилюминесцентном освещении следует избегать размещения светильников в видерядов с небольшими разрывами и принимать либо сплошные ряды, либо многояамиопыесветильники, установленныеотносительно далеко друг I I I I !01 д' ,уга ' Л Л Л Л АНеприятное, отвлекающее воз- У vi U У Удействие производят также разноокрашенныетени, которые появляютсяесли рабочее место в разныхсторон освещается спектрально различнымиисточниками света.Устранение или ограничениевредных теней в основномосуществляется правильнымвыбором направлениясвета. Известно, например,что когда человек пишет/утпЛРис 1-13. Веерные тениили чертит правой рукой,он смотрит на рабочую точкуслева и с этой же стороны должен падать свет при направленномосвещении.Тени размазываются при увеличении размеров осветительныхприборов, смягчаются при обеспечении достаточно высокой яркостистен и потолков и почти исчезают при отраженном освещении,когда, однако, ухудшается различимость рельефных объектов.Насыщенность помещения светом. Хотя в практике эффективностьосветительных установок чаще всего оценивается по значениюосвещенности горизонтальной поверхности, давно и хорошоизвестно, что одна только освещенность какой бы то ни былоповерхности не определяет впечатления насыщенности светом,которое получает человек. Были предложены и частично получилиприменение пространственные характеристики освещения, основанныена учеге светового потока во всех направлениях, проходящегочерез данную точку. Из числа подобных характеристикв нормы СССР [1 ] с 1971 г. для некоторых помещений общественныхзданий вошла цилиндрическая освещенность Е ц. Основываясьна предположении, что эффективность излучений пропорциональнакосинусу угла между горизонталью и направлениемлучей, это понятие определено как отношение светового потока,падающего на боковую поверхность элементарно малого вер-2 Г. Л1. Кнорриш 33


тикального цилиндра, к площади этой поверхности. Математическоеопределение Е аимеет вид:где d, I — диаметр и высота цилиндра.Опытами установлено соотношение между значением £„ и впечатлениемнасыщенности светом, и при характеристике насыщенностикак «большая», «повышенная» и «нормальная» установлены,соответственно, значения освещенности £ ц, равные 150,100 и 75 лк.Можно согласиться с тем, что определенный уровень освещенности £ цявляетсянеобходимым для создания впечатления насыщенности светом, но достаточнымон не является. Любое значение Е цможет быть достигнуто, например,с помощью светильников, встроенных в черный потолок при плохо отражающихстенах, или же при освещении помещения только с одной из стен. В обоих случаяхникакого впечатления насыщенности светом не будет достигнуто. В более общемвиде можно сказать, что никаким одним числом не может быть оценено это впечатление.Яркость вторичных полей адаптации. При достаточной яркостирабочей поверхности одновременное присутствие в поле зрениятемных поверхностей помещений (стен и потолков) создаетзатруднения адаптации. От яркости этих поверхностей такжев значительной степени зависит впечатление насыщенности помещениясветом, и ту составляющую £ ц, которая создается светом,отраженным от этих поверхностей, можно считать наиболее(если не единственно) ценной.Когда в помещении установлены подвесные светильники прямогосвета, верхняя зона помещения остается темной, что производитнеприятное эстетическое и даже психологическое впечатление.Кроме того, при достаточной яркости стен и потолков обспечиваетсясмягчение теней и ослабление блескости. Таким образом,во рсех возможных случаях следует требовать светлой окраскиили отделки стен и потолков, а для общего освещения применятьсветильники, излучающие определенную (желательно не менее15%) часть светового потока в верхнюю полусферу.К сказанному надо сделать две оговорки. Во-первых, речь, конечно, не идето высоких, пыльных цехах, где направленный в верхнюю полусферу поток будетбесполезно теряться. Во-вторых, большую роль в данном вопросе играет уровеньосвещенности и коэффициент отражения пола и других, низко расположенныхповерхностей: чем выше значения этих показателей, тем не только больше абсолютноезначение яркости потолка, но и тем меньше контраст между потолком исветящими поверхностями светильников.Постоянство освещенности во времени. С некоторой условностьюможно говорить о трех формах зависимости освещенностиот времени: медленные и плавные изменения, относительно частыеколебания и быстрые пульсации.Медленные изменения могут быть вызваны постепенным изменениемсетевого напряжения, а также теми факторами, которыевызывают общее снижение освещенности в процессе эксплуатации34


соседними радиусами, равно периоду пульсаций или в целое числораз меньше его, то волчок покажется остановившимся. При незначительномувеличении скорости волчка он покажется вращающимсяв действительном направлении, но очень медленно,при уменьшении скорости — изменившим направление вращения.Все подобные явления извес1ны под названием стробоскопическогоэффекта. Практическая опасность этого эффекта состоитв том, что вращающиеся части механизмов могут показатьсянеподвижными и стать причиной травматизма.Однако пульсации освещенности вредны и при работе с неподвижнымиповерхностями, вызывая утомление зрения и головнуюболь. В первые годы применениялюминесцентного освещения, когда вредпульсаций недооценивался и для их ограниченияне принималось мер, несколькохороших в остальном осветительных установокбыли скомпрометированы именноиз-за пульсаций.Есть основания считать, что к пульсациямособенно чувствительно периферийноезрение и что поэтому они болееРис. 1-14. Стробоскопиче- опасны при общем освещении, чем приский волчокместном (при нормировании этот факт неучитывается).Ограничение пульсаций до безвредных значений достигаетсяравномерным чередованием питания ламп от разных фаз трехфазнойсети или равномерным чередованием ламп, питаемых током,отстающим и опережающим по фазе от напряжения; в отдельныхслучаях применяется питание ламп током повышенной частоты.Равномерность освещения. Резкое различие яркостей, одновременнонаходящихся в поле зрения, вызывает неустойчивоесостояние адаптационного аппарата; если поверхности различнойяркости попадают в поле зрения последовательно, то происходитпереадаптация, связанная с временным понижением работоспособности.Значение этих факторов не следует, однако, переоценивать. Как уже былосказано, при изменении яркости в 5—10 раз переадаптация происходит практическимгновенно. При комбинированном освещении десятикратная разницамежду освещенностью рабочего места и окружающих поверхностей установленанормами. Как будет показано дальше, в условиях нормирования наименьшейосвещенности поверхностей неравномерность освещения и значительно большейстепени ограничивается экономическими, а не гигиеническими соображениями.В случаях когда нормируется средняя освещенность, регламентация неравномерностиобязательна, так как иначе при соблюдении заданной средней освещенностинельзя было бы гарантировать никакого определенного значения освещенностиотдельных точек.Помимо перечисленного, к категории качества освещения,безусловно, относятся вопросы спектрального состава света,особо рассмотренные в § 1-4.36


V, некоторых случаях для повышения качества освещения применяютсяразличные специальные приемы, трудно поддающиесяклассифицированию. В числе таких приемов могут быть указаны,например, нанесение на большую поверхность излучателя сетки,по местному искажению отражения которой в бракуемой зеркальнойповерхности можно судить о дефектах последней, получениеувеличенного изображения мелких деталей на специальном экранеи т. д.Из всего сказанного ясно, сколь сложны и многогранны вопросыкачества освещения. Учесть их в полном объеме при проектированиии устройстве освещения не всегда удается, и по возможностиследует использовать типовые решения, выработанныеведущими исследовательскими и проектными организациями. Приотсутствии таких решений в сложных случаях желательно проверятьпервоначально намеченные решения путем осуществленияопытных установок.ГЛАВА ВТОРАЯСВЕТОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК2-1. ВЫБОР ОСВЕЩЕННОСТИПервые в СССР обязательные нормы освещенности были разработаныв 1928 г. проф. П. М. Тиходеевым и утверждены Народнымкомиссариатом Труда. С того времени нормы многократнопересматривались в сторону повышения, причем одновременнорасширялся круг регламентируемых ими вопросов. В настоящеевремя действуют нормы освещенности СНиП II-4-79 [1 ] *.Эти нормы охватывают естественное и искусственное освещениепромышленных предприятий, работ на открытом воздухе,общественных и жилых зданий, улиц, дорог и площадей населенныхпунктов.Основные принципы построения норм освещенности с 1928 г. изменилисьлишь незначительно. За редкими исключениями нормы устанавливают наименьшуюосвещенность. Это следует понимать так, что во все время нормальной эксплуатацииосветительной установки и во всех точках освещаемой поверхностиосвещенность не должна быть ниже установленных нормами значений. Вместес тем произвольное увеличение освещенности сверх этих значений не должнодопускаться.* В дальнейшем, для краткости, нормы [1] будем называть «нормамиСНиГЪ или просто «СНиП».37


Нормы промышленного освещения построены на основе классификацииработ по определенным количественным признакам.Ведущим признаком, определяющим разряд работ, являетсянаименьший размер различаемых деталей, что при расчетномрасстоянии до глаз 0,5 м определяет их угловой размер. При размередеталей менее 0,15 мм работы относятся к разряду I, прибольших размерах — соответственно к разрядам II—VI, причемпоследний разряд относится к работам, при которых различаютсядетали более 5 мм.Каждый разряд разбит на 4 подразряда (от «а» до «г») в зависимостиот коэффициента отражения фона и контраста между деталямии фоном. Разряд VI подразрядов не имеет. Для остальных,низших, разрядов дается лишь словесная характеристика работ.К разряду VII, в частности, относятся работы с самосветящимиповерхностями. Здесь относительно высокая освещенность необходимадля уменьшения контраста между деталями и фоном, безчего первые могут стать слепящими (достаточно вспомнить, чтосветящая нить лампы накаливания на фоне снега, освещенногосолнцем, почти не видна).Разряд VIII относится к работам, где требуется лишь общеенаблюдение за производственным процессом.Для высших разрядов, до V6 включительно, устанавливаютсяразличные значения освещенности в зависимости от того, применяетсяли система общего или комбинированного освещения(см. §2-2). Как было сказано, нормы освещенности могут рассматриватьсякак компромисс между желаемым и возможным, прикомбинированном же освещении легче создать высокие освещенности,чем при общем, тем более, что материальные затраты наустройство местного освещения мало зависят от уровня освещенности.Есть и другая причина: хотя при комбинированном освещенииотносительно легче выполнить некоторые специальные требованияк качеству освещения, в гигиеническом отношении ононесколько хуже, чем общее, что и компенсируется повышениемнорм освещенности.Основные нормы СНиП относятся к установкам с газоразряднымиисточниками света, для случая же применения ламп накаливанияустанавливаются пониженные значения освещенности.Это опять-таки объясняется тем, что при малоэкономичных лампахнакаливания компромисс между желаемым и возможнымнаблюдается при меньших освещенное!ях. Вторая причина, имеющаяместо в основном для работ низших разрядов, — это сумеречноевпечатление, которое производит люминесцентное освещениепри низких освещенностях.Некоторые нормы СНиП для освещения производственныхпомещений приведены в табл. 2-1.Дополнительные факторы, имеющие значение при выборе освещенности,было бы сложно включить в таблицу, и они учитываются особо: при их наличиивыбранная по нормам освещенность понижается или повышается на одну сту-38


Таблица 21ХарактеристикаерительнойработыНаименьшийразмеробъектаразличения,ммРазрядзрительнойработыПодразрядзрительнойработыКонтрастобъектас фономО Л)ФонОсвещенность,лкЯ яЖ ход8«SО в омяо8»33о лНаивысшаяточностьМенее0,15I а Малый Темный 5000 1500бМалый,среднийСредний,темный4000 1250вМалый,средний,большойСветлый,средний,темный2500 1000гСредний,большой,большойСветлый,светлый,средний1500 400Грубая(очень малойточности)более5VI — Независимо от характеристикфона и контрастаобъекга с фоном— 150Общее наблюдениеза ходомпроизводственногопроцесса:постоянноеVIIIаНезависимо от характеристикифона и контрастаобъекта с фоном— 75периодическое,при постоянномпребываниилюдейв помещенииб То же __ 50периодическое,при периодическомпребываниилюдейв помещениив t _ 3039


пень (шкала ступени для внутреннего освещения: 5—7—10—20—30—50—75—100—150—200—300 лк и т. д.). К повышающим факторам относятся: удаленностьрабочей поверхности от глаз до 1 м (при больших расстояниях применяется особаятаблица), непрерывный характер работы, повышенная опасность граммятизма,повышенные санитарные требования, отсутствие или недостаточность естественногоосвещения, предназначенность помещения для работы или обучения подростков.Понижающими факторами являются кратковременность пребываниялюдей в помещении и наличие оборудования, не требующего постоянного наблюдения.Нормами предусмотрен определенный порядок совместного учета этихпризнаков.В таблице норм освещенности для работ, выполняемых внезданий, характеристикой разрядов являются только угловые размерыразличаемых деталей. Эти нормы даются только для системыобщего освещения и сохраняются неизменными при любых источникахсвета. Для дорог и проездов на территории предприятийнормы устанавливаются в зависимости от назначения освещаемогообъекта. О нормах освещения населенных пунктов см. в § 7-5.Для выбора освещенности по основной таблице СНиП надознать характеристики рабочего процесса, но даже такое знаниене всегда позволяет уверенно выбрать разряд и подразряд работы.Если при лабораторных исследованиях легко воссоздать работыс точно известными характеристиками, то на практике это далеконе так. В процессе одной и той же операции фактически приходитсяразличать детали разных угловых размеров, разно контрастирующиес фоном, и чем более дифференцированы нормы,тем труднее ими пользоваться.Поэтому нормы СНиП в основном используются как первоисточникдля составления отраслевых норм или ведомственныхрекомендаций, которые содержат значения освещенности и другиххарактеристик освещения уже для конкретных помещенийи рабочих мест. При составлении этих «вторичных» документовдопускаются, по согласованию с утверждающими инстанциями,и отдельные отступления от норм СНиП, если работа имеет особенности,не учтенные последними. В практике проектирования,эксплуатации и надзора используются почти исключительно вторичныедокументы.Уже и в самих нормах СНиП содержатся таблицы, устанавливающиеосвещенность для непроизводственных помещений и участковоткрытых пространств «поименно», в дальнейшем же предполагаетсявключить в состав СНиП нормы освещенности длятипичных рабочих поверхностей всех отраслей промышленности.Нормы освещенности для непроизводственных помещений содержатсяв Инструкции по проектированию электрооборудованияобщественных зданий массового строительства ВСН 19-74 [4].Нормирование освещенности для непроизводственных помещений какв СНиП так и в ВСН 19-74 имеет некоторые особенности. Освещенность устанавливаетсятолько для системы одного общего освещения, которое здесь являетсяосновным, хотя в некоторых случаях может дополняться местным освещением(см. § 2-2). Значения освещенности указаны только для освещения газораз|>яд-4С


ными лямпами, но отмечена возможность понижения их на две ступени при испольвоышниламп накаливания.Сколь бы обширной и авторитетной ни была документация,посвященная нормированию освещения, ее не следует считатьисчерпывающей. Можно только приветствовать критическуюоценку норм в процессе эксплуатации установок, а также в отдельныхслучаях установление целесообразного значения освещенностипутем индивидуальных исследований.В последнее время в практику нормирования и устройстваосветительных установок внедряется термин совмещенноеосвещение, требования к которому отражены в последнейредакции норм СНиП.Совмещенное освещение — освещение, при котором недостаточноепо нормам естественное освещение дополняется искусственным,т. е. искусственное освещение функционируети в светлое время суток.Нормы как естественного, так и совмещенного освещениясодержат требования к значению коэффициента естественной освещенности(КЕО), под которым понимается отношение естественнойосвещенности в данной точке помещения и в данный момент временик освещенности в ют же момент под полностью открытымнебосводом.В строительном отношении обеспечение нормированных значенийКЕО часто оказывается затруднительным. В нормах допускаетсяпредусматривать совмещенное освещение в производственныхпомещениях, где выполняются работы I и II разрядов;где по условиям технологического процесса, организации производстваили климата требуются объемно-планировочные решения,которые не позволяют обеспечить нормированных значений КЕО,а также для отдельных сооружений ряда отраслей промышленности,утвержденных в установленном порядке.Совмещенное освещение допускается предусматривать в помещенияхжилых, общественных и вспомогательных зданий, когдаэто требуется в строительном отношении. Нормы запрещаютприменение совмещенного освещения для жилых комнат, помещенийдля пребывания детей, учебных помещений, палатлечебных и профилактических заведений и т. п.При выполнении совмещенного освещения искусственное освещениедолжно выполняться источниками света, спектр которыхнасколько возможно по условиям среды приближен к спектруестественного света. Требования, предъявляемые к искусственномуосвещению, — общие для всех случаев и выбираются в соответствиис требованиями соответствующих разделов СНиП.Поскольку нормированные значения освещенности должныбыть обеспечены во все время нормальной эксплуатации установки,а ряд причин вызывает постепенное уменьшение освещенности,начальная освещенность должна быть больше нормированной,а именно равна последней, умноженной на коэффициент41


запаса k, значения которого также регламентированы СНиП.Этот коэффициент учитывает снижение потока источников светак концу срока службы, запыление светильников, старение последних,т. е. ухудшение характеристик, не восстанавливаемое очисткой,и снижение коэффициентов отражения стен и потолковпомещений. Общий признак этих факторов — их монотонноеуменьшающее воздействие на освещенность в ходе времени. Другиефакторы, не отвечающие этому признаку, или не учитываются,или по возможности исключаются, или учитываются особо. Так,не учитываются кратковременные отклонения напряжения, длительныеже отклонения должны или устраняться, или учитыватьсяпринятием при расчете уменьшенного потока ламп; замутнениеатмосферы некоторых цехов может учитываться отдельнымкоэффициентом и т. д.Необходимый коэффициент запаса зависит от количества и характерапыли в воздухе, степени старения данного типа источниковсвета (в связи с чем для газоразрядных ламп коэффициентзапаса повышается), типа светильников, и, конечно, периодичностиочистки последних. При установлении нормативных значениикоэффициента запаса сопоставляется стоимость очистки приразной ее частоте и затраты, связанные с увеличением значений k,так что последние, в принципе, должны соответствовать оптимальномурежиму эксплуатации.В зависимости от указанных обстоятельств значение k обычнопринимается в пределах 1,3—2. Не оправдано излишнее дифференцированиезначений k, так как влияющие на него факторыизвестны лишь приближенно и поскольку самые нормы освещенностине могут быть обоснованы с высокой точностью.2 2. СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯЗадача освещения помещения и находящихся в нем рабочихмест может быть решена путем устройства или общего освещения,или комбинированного освещения, т. е. совокупности общегои местного освещения.Общим называется освещение, светильники которого освещаютвсю площадь помещения, как занятую оборудованиеми рабочими местами, так и вспомогательную, местным —освещение, предназначенное только для определенного рабочегоместа и не создающее необходимой освещенности даже на прилегающихк нему площадях.Устройство одного только местного освещения запрещенонормами: не говоря уже о том, что практически всегда необходимоосветить не только зону непосредственной работы, но и примыкающиек ней площади, при одном местном освещении затрудняетсяработа глаза, в поле зрения которого оказываются значительныеконтрасты. Исследованиями показано, что при неизменной суммарнойосвещенности рабочего места увеличение, в известных42


пределах, доли освещенности, создаваемой общим освещением,ведет к повышению производительности труда и уменьшениюутомления.Нормы предъявляют следующие требования к освещенности, создаваемойобщим освещением в системе Лкомбинированного освещения.В помещениях, имеющих естественное освещение, общее освещение в системекомбинированного должно создавать на рабочих поверхностях 10% освещенности,установленной нормами для комбинированного освещения, и, крометого, эта освещенность должна быть не менее 150 лк при газоразрядных лампахи не менее 60 лк при лампах накаливания. Не требуется создавать общим освещениемболее 600 лк при газоразрядных лампах или 100 лк при лампах накаливания.В производственных помещениях с постоянным пребыванием работающийпри отсутствии в них естественного освещения доля общего освещения в системекомбинированного приведена в табл. 2-2 [ 1 ].**Разряд зрительной работыТаблица 2-2Освещенность, лк, от светильников общегоосвещения в системе комбинированногопри газоразрядныхлампахпри лампахнакаливанияi1а 750 30016, Па 600 300i1в, Пб 500 3001г 300 200Ив, Ша 400 300Иг, Шб, Шв, Шг, IVVa, V6200 150Приведенные значения вычисляются от освещенности, нормированнойдля тех источников света, которые применены для местного освещения.Пусть, например, в помещении с естественным освещением выполняютсяработы разряда Пв и местное освещение выполняется лампами накаливания.Норма комбинированного освещения составляет 2000 лк, откуда 10% составит200 лк. Если общее освещение выполняется газоразрядными лампами, то принимаетсяименно это значение если же освещение выполняется лампами накаливания,то учитывается, что освещенность может не превышать 100 лк.Выбор между устройством одного общего или комбинированногоосвещения — достаточно сложная задача, решение которойне всегда очевидно и должно основываться на учете ряда факторов:психологических, физиологогигиенических, экономических, конструктивныхи даже социальных.43


Некоторые, преимущественно работники умственного труда, иногда высказываютсяв пользу одного местного освещения, коюрое позволяет им лучшесосредоточиться на работе. Психоло1Ически это понятно, но тем не менее вреднодля зрения и не должно допускаться. Когда при реконструкции освещения некоторыхбиблиотек, имевших ранее только местное освещение, устраивалось однообщее освещение, читатели быстро привыкали к нему и признавали его преимущество.Устройство в помещении, где работает много людей, одногообщего освещения, психологически подчеркивает единство коллектива,напротив, светильники местного освещения, установленныенад столиками в ресторане, как бы отделяют данную группулюдей от всех остальных.Свойственная одному общему освещению относительная равномерностьраспределения яркости в поле зрения гигиеническиимеет положительное значение, но получение очень высокихосвещенностей при общем освещении затруднительно. Одним изосновных достоинств местного освещения является возможностьлегко удовлетворить некоторые специфические требования к качествуосвещения, например получить определенное или изменяемоено ходу работы направление света.При общем освещении обычно не встречает затруднений ограничениепульсации освещенности на рабочем месте в случае применениягазоразрядных ламп, питаемых переменным током, приместном же освещении для этого обязательно применение двухламповыхсветильников (при токе промышленной частоты)Нередко недостатком местного освещения оказывается загромождениесветильником рабочей зоны, а при использовании лампнакаливания — также нагрев головы работающего тепловой радиацией.Массовых опросов рабочих о том, какую систему освещенияони предпочитают, насколько известно, не производилось, ноесть основания утверждать, что если система одного общего освещенияудовлетворяет всем требованиям в отношении уровня освещенностии качества освещения, то она получает высокую оценку,вплоть до того, что даже имеющиеся светильники местного освещенияне используются.В экономическом отношении вопрос также не имеет единогорешения. Обычно при комбинированном освещении расход энергиименьше, чем при одном общем, так как высокая освещенностьсоздается в пределах небольших площадей, но показатели в значительноймере зависят от плотности расположения рабочихмест.Пусть, например, работа в помещении относится к разряду Шб. При одномобщем освещении газоразрядными лампами необходима освещенность 300 лк,для чего при определенном типе светильника и размерах помещения потребнаудельная мощность 16 Вт/м 2 . При комбинированном освещении общее освещениеможет быть снижено до 150 лк (8 Вт/м 2 ), но на каждом рабочем месте устанавливаютсялампы накаливания 40 Вт. Легко подсчитать, что в обоих вариантахустановленная мощность будет одинаковой, если на каждое рабочее место приходитсяплощадь 5 м 2 .44


При большей плотности рабочих мест энергетически выгоднее одно общееосвещение.Первоначальные затраты обычно выше при системе комбинированногоосвещения, так как стоимость устройства общего освещенияснижается в меньшей степени, чем значение освещенности,стоимость же оборудования местного освещения (светильники,кронштейны для них, трансформаторы) довольно высока.Нормы СНиП в отношении выбора системы освещения ограничиваютсярекомендацией применять, как правило, систему комбинированногоосвещения для работ разрядов от I до V6 включительно,допуская обоснованные исключения.Предпочтение авторами СНиП комбинированного освещения в известнойстепени субъективно и объясняется тем, что они преимущественно изучали работыс повышенными требованиями к качеству освещения. Действительно, при наличиитаких требований и при невозможности удовлетворить их в системе одного общегоосвещения обязательность применения комбинированного освещения не можетоспариваться, в остальных же случаях, даже для работ указанных разрядов,причинами для устройства одного общего освещения могут быть:доказанная экономическая предпочтительность одного общего освещения;большие размеры освещаемых поверхностей, делающие целесообразнымприменение общего локализованного освещения;неблагоприятные условия среды в помещении и, в частности, в рабочейзоне; этот фактор может иметь значение, так как сортамент светильников общегоосвещения в отношении пригодности их при различных условиях среды значительношире, чем сортамент светильников местного освещения;конструктивная трудность или невозможность установки светильниковнепосредственно у рабочих мест;эстетические соображения.В духе вышесказанного трактуется вопрос и в Инструкции по проектированиюсилового и осветительного электрооборудования производственных предприятийСН 357-77 [5].В ряде случаев выбор системы освещения предрешается тем,что технологическое оборудование поставляется заводами-изготовителямиуже укомплектованным устройствами местного освещения,как это имеет место, в частности, в отношении металлообрабатывающихстанков. В этих случаях имеется возможностьподойти к конструированию системы местного освещения с наибольшейглубиной и создать рациональное типовое решение.В помещениях, где выполнение основных работ предусматриваетсяпри одном общем освещении, могут встретиться единичныеповерхности, для которых необходимо местное освещение. Так,для щитов с приборами и аппаратурой, установленных в электропомещениях,обычно предпочитается общее освещение, при установкеже подобных щитов в цехе часто оказывается, что общееосвещение цеха не обеспечивает необходимой освещенности навертикальной поверхности щита и здесь необходимо местное освещение.В помещениях конторского или лабораторного характера дляобщего освещения нормируется освещенность, обеспечивающаянормальные условия работы, но здесь могут встретиться отдельныерабочие места, либо неудачно расположенные по отношению45


к светильникам общего освещения (стол стоит в углу и на негопадает тень от корпуса работающего), либо выделяющиеся сложностьюзрительной задачи (титровальные работы в лаборатории,разбор старинных манускриптов в библиотеке). Для подобныхработ также необходимо местное освещение. Во всех указанныхслучаях местное освещение называется дополнительным и егоналичие не налагает каких-либо требований на освещенность отобщего освещения.Разновидностью местного освещения является так называемоепереносное (устаревший термин — ремонтное) освещение,осуществляемое ручными, переносными или переставными светильниками,включаемыми через контактные разъемные соединения.Во многих случаях, особенно в автоматизированных цехах,нормальная работа на станках требует меньшей освещенности,чем работы, выполняемые при наладке. Крупное технологическоеоборудование часто имеет внутренние полости, недоступные дляобщего освещения, так что при их осмотре приходится пользоватьсяручными светильниками. Они необходимы также при некоторыхразметочных, формовочных и других работах. В помещениях,имеющих бункеры, чаны, отстойники и прочие производственныеемкости, для их освещения не всегда может быть примененопостоянное встроенное освещение и часто их осмотр производитсяпри переносном освещении.При проектировании устройство переносного освещения имеет, помим 0прочего, так называемое «страховочное» значение: если определенно известно, чт°та или иная поверхность требует усиленного освещения, то следует освещатьее постоянными светильниками, если же такой определенности нет, то предусмотренное«на всякий случай» контактное разъемное соединение может бытьиспользовано для присоединения не только переносных, но и стационарныхсветильников местного освещения.В результате всего сказанного устройство переносного освещенияможно считать необходимым в цехах и других помещениях,где имеется механическое или электрическое оборудование или жепроизводственные емкости, а также там, где работы, хотя бы и немеханизированные,могут потребовать временного усиления освещенности.Следует, однако, отметить исключения: так, встречаютсяцехи, в которых для основной работы необходима высокаяосвещенность от общего освещения, оборудование же не имеетполостей, недоступных общему освещению, что делает такоеосвещение достаточным для выполнения всех работ по обслуживаниюоборудования.Нормальной считается длина шлангового провода ручных светильников10 м, что, как правило, должно учитываться приразмещении контактных разъемных соединений. Однако в пролетахбольшой ширины с учетом нежелательности установкиразъемных соединений в полу приходится ориентироваться нанеизбежное увеличение радиуса действия разъемных соединений(учтено в Инструкции [5]). В галереях и туннелях при длине их46


не более 40 м допускается установка контактных разъемных со-'единений только по концам.В цехах с технологическими печами (мартеновские печи, печидля обжига или сушки материалов и т. п.) и в некоторых другихслучаях при ремонте одновременно используется' несколько переносныхсветильников или даже временно устанавливаются многоламповыегирлянды; в таких случаях устанавливаются блокиконтактных разъемных соединений или / 1т п• 1—и—•и1| 1 •'L_шШ ~1 ... шг тяРис. 2-1. Локализованное освещениеэлектрощитового помещенияJ — щит; 2 — подвесные светильники;И — настенные светильникиРис. 2-2. Освещениеработ у конвейера/ ~ рабочие места; 2 —светильники освещенияконвейера; 3 — светильникиобщего равномерногоосвещенияОбщее освещение, в том числе устраиваемое в системе комбинированногоосвещения, может быть равномерным или локализованным.Иногда последнее определяют как общее освещение с несимметричнорасположенными светильниками. Так, например,установленные вдоль одной из стен помещения и направленныена потолок для создания отраженного освещения зеркальныелампы расположены несимметрично, но такое освещение можнопризнать равномерным. Наоборот, ряды светильников полуширокогосветораспределения, симметрично расположенные над проходамимежду рядами чертежных столов, скорее всего следует считатьлокализованным освещением.Таким образом, определяющим признаком локализованногоосвещения надо признать распределение светового потока источниковсвета с учетом расположения рабочих мест и требований,предъявляемых к их освещению.Характерными схемами устройства локализованного освещения являются:1. Индивидуальный выбор расположения светильников или их групп с учетомрасположения рабочих мест, а также с учетом необходимости создать хотя быи меньшую освещенность по всей площади помещения. Так, на рис. 2-1 светиль-47


ники, установленные перед распределительным щитом, размещены так, чтобысоздать необходимую освещенность на вертикальной поверхности щита и исключитьзеркальное отражение света в направлении глаз работающих, а светильникиза щитом, на стене, хорошо освещают заднюю поверхность щита. Но одновременнопервые светильники освещают вспомогательные площади помещения,а вторые — проход за щитом.2. Устройство общего равномерного освещения в качестве как бы фона,к которому добавляются светильники для определенных рабочих мест. Нарис. 2-2, кроме равномерно расположенных светильников, освещающих всюплощадь помещения, показан ряд светильников, установленных на уменьшеннойвысоте и предназначенных для освещения рабочих мест, расположенных вдольконвейера.3. Увеличение или уменьшение мощности светильников или высоты подвесачасти симметрично расположенных светильников.В некоторых случаях помещение, не разделенное перегородками,имеет четко разграниченные участки разного назначения:станочные и сварочные, сборочные и складские и т. д. В такихслучаях освещение может быть равномерным в пределах каждойчасти, но локализованным для помещения в целом. В подобныхслучаях следует, однако, в возможных пределах сохранять единстворешения для помещения в целом, в частности выдерживатьдля всего помещения определенные продольные ряды светильников,изменяя лишь расстояния между светильниками в рядуили мощности ламп.Создавая, как правило, повышенное качество освещения и будучиэкономичнее, чем равномерное освещение, локализованноеосвещение почти всегда предпочтительнее (в том числе в системекомбинированного освещения) и отказ от него оправдан лишьв следующих случаях:1) при вероятных в процессе эксплуатации перепланировкахоборудования;2) при возможности выполнения однотипных работ по всейплощади помещения без определенных при этом требований к направлениюсвета;3) для проходных и вспомогательных помещений;4) при необходимости в силу эстетических соображений иметьравномерное расположение по всей площади помещения светильниководного типа и мощности, например в большинстве помещенийобщественных зданий и административно-бытовых корпусов.2-3. ВИДЫ ОСВЕЩЕНИЯОсвещение, нормально функционирующее в помещениях илина открытых пространствах, называется рабочим. Во многихслучаях аварийное отключение этого освещения по тем или инымпричинам может вызвать нежелательные, а то и недопустимыепоследствия, и возникает необходимость кроме рабочего освещенияиметь также аварийное или эвакуационное.В зависимости от характера освещаемого объекта это освещениесогласно нормам должно служить различным целям:48


1. Обеспечить безопасное пребывание людей в помещении(или на участке территории) или их безопасную эвакуацию. Дляэтого во всех случаях должны быть освещены проходы в помещении,а для эвакуации людей из здания — также все пути движенияпо направлению к основным и запасным выходам, причем (в нормахнет такого требования для всех случаев) все промежуточныеи выходные двери должны быть отмечены сигнальными фонарямиили освещенными знаками.Этот вид аварийного освещения называется аварийным освещениемдля эвакуации людей. Нормы требуют, чтобы в этом случаепо линиям проходов была обеспечена освещенность не менее 0,5 лкв зданиях и 0,2 лк на открытых пространствах.2. Обеспечить возможность временного продолжения работыили хотя бы доведения ее до определенного состояния. Этот видосвещения, т. е. аварийное освещение для продолжения работы,должен создавать на рабочих поверхностях 5% освещенности,нормируемой для рабочего освещения, при системе общего освещения,но не менее 2 и не более 30 лк в зданиях и, соответственно,1 и 5 лк на открытых пространствах. Эти значения достаточны,так как при них для большинства зрительных задач видимостьуже существенно больше единицы, а об остальных функцияхзрения при кратковременном режиме можно не беспокоиться.Намечается в дальнейшем для первого из указанных видоваварийного освещения принять термин «освещение безопасности»,для второго же — сохранить термин «аварийное освещение».Эвакуационное аварийное освещение в зданиях или на открытыхпространствах должно устраиваться во всех случаях в местах,опасных для прохода людей (в том числе — из-за продолженияработы производственного оборудования), по путям эвакуациилюдей из зданий, где одновременно находится более50 чел., во всех производственных помещениях с числом работающихболее 50 чел., в непроизводственных помещениях, гдеодновременно находится более 100 чел., и на лестницах жилыхдомов высотой 6 и более этажей.Разрешается не устраивать стационарного аварийного освещенияи заменять его переносными светильниками с автономнымиисточниками питания в одноэтажных зданиях площадью застройкине более 250 м 2при отсутствии в них взрывоопасных помещений.Аварийное освещение для продолжения работы должно устраиватьсяв зданиях и на открытых пространствах, если прекращениенормального обслуживания оборудования из-за погасания рабочегоосвещения может вызвать взрыв, пожар или отравлениелюдей, длительное нарушение технологического процесса, нарушениеработы жизненно важных центров городов и предприятий(узлы связи, объекты электро- и водоснабжения, центральныедиспетчерские пульты и т. п.), опасность травматизма в местахбольшого скопления людей, нарушение нормального обслужи-49


вания больных в операционных блоках, кабинетах неотложнойпомощи и приемных покоях.Некоторых пояснений требует формулировка «длительное нарушение технологическогопроцесса». Даже при ручных, немеханизированных работах каждыйперерыв в работе ведет к недоотпуску продукции, но здесь имеется в видудругое, а именно случаи, когда перерыв в действиях персонала ведет к прекращениюнормального хода процесса на время, существенно превышающее допустимуюдлительность этого перерыва, крупному браку, порче оборудованияили сырья и т. д. Подобные обстоятельства имеют место во многих цехах металлургической,химической и некоторых других отраслей промышленности.При достаточной четкости нормативных формулировок они не могут все жедать для всех случаев однозначное решение и поэтому конкретизируются и дополняютсяв отраслевых нормах. Одним из определяющих признаков необходимостиустройства аварийного освещения является отнесение силовых электроприемниковк первой или особой категориям по степени надежности электроснабжения,что требует обеспечить равную степень надежности и их освещения.Необходимость установки сигнальных фонарей у выходовпредусмотрена нормами только для зрелищных предприятий, дляпроизводственных помещений без естественного освещения площадьюболее 150 м 2и других помещений, где могут одновременнонаходиться более 100 чел.Бесспорно, что сигнальные фонари должны выделяться своей цветностью,однако какой именно должна быть их цветность, не вполне ясно. Прежние редакциинормативных документов и некоторые зарубежные материалы указывают назеленый цвет, как символизирующий свободный путь, однако в практике, например,зрелищных предприятий преобладает красный цвет, менее других нарушающийсостояние темновой адаптации.Аварийное освещение только тогда оправдывает свое назначение,когда его питание электроэнергией в достаточной степенирезервировано (см. § 5-2). В этой связи надо отметить, чтоникакое резервирование питания рабочего освещения не устраняетнеобходимости устройства аварийного освещения, так какавария может возникнуть в низших, обычно нерезервированных,звеньях сети рабочего освещения (щитки и групповые сети).Одним из наиболее надежных решений является применениедля аварийного освещения светильников с автономным питанием,т. е. имеющих встроенную аккумуляторную батарею. Такие светильникишироко распространены за рубежом. Светильники аварийногоосвещения должны функционировать во все время действиярабочего освещения либо автоматически включаться приаварийном отключении последнего.В большинстве случаев в помещениях устраивается какой-либоодин вид аварийного освещения. Если оно предназначено дляпродолжения работы, то прежде всего должна быть обеспеченаосвещенность рабочих поверхностей путем установки светильниковравномерного, локализованного или местного освещения; приразмещении светильников должна быть учтена необходимостьосвещения также проходов. Эвакуационное освещение может бытьограничено установкой светильников только по линиям проходов.50


Встречаются, однако, случаи, когда в пределах даже одного помещенияустраиваются две раздельные сети аварийного освещения. В основном это имеетместо для объектов, особая ответственность которых требует для резервированияпитания аварийного освещения так называемого третьего независимого источникаэнергии, а последний имеет ограниченную мощность (местная аккумуляторнаябатарея) или территориально удален. В подобных случаях кроме обычного аварийногоосвещения устанавливается минимальное число маломощных светильников,автоматически включаемых в аварийном режиме.В зданиях без естественного освещения, в помещениях, гдеможет находиться одновременно более 100 чел., Правила устройстваэлектроустановок (ПУЭ) [6] требуют, чтобы независимо отналичия аварийного освещения для продолжения работы по основнымпроходам предусматривалось эвакуационное освещение,автоматически переключаемое на третий внешний или местныйнезависимый источник энергии.Для аварийного освещения предпочтительно использованиетех же источников света, которые применены для рабочего освещения,вообще же могут применяться любые источники, безусловнонадежные в данных условиях и обеспечивающие быстроеперезажигание при мгновенных перерывах питания, происходящихпри коммутационных операциях. Соответственно этому лампынакаливания могут применяться во всех случаях, газоразрядныелампы — только при условии питания их в том режиме,в котором они должны быть включены, т. е. переменным токомнапряжения не ниже 90% номинального, причем лампы ДРЛи ДРИ — только в специальных схемах, обеспечивающих быстроеперезажигание.Для аварийного освещения могут устанавливаться либо дополнительныесветильники, либо может использоваться частьсветильников рабочего освещения. Сравнительная экономичностьобоих вариантов зависит от того, производится ли в помещениикруглосуточная работа и какова мощность ламп рабочего освещения.Дело в том, что для создания относительно небольших освещенностей, установленныхдля аварийного освещения, достаточны относительно маломощные,редко расположенные светильники. Светильники рабочего освещения обычнозначительно мощнее, но, как следует из теории наивыгоднейшего расположениясветильников, расчетное расстояние между светильниками не увеличивается пропорциональномощности ламп и в случае использования для аварийного освещениячасти светильников рабочего освещения общая мощность аварийного освещениясущественно возрастает.Покажем это на примере. Светильники типа ППР-100, установленные навысоте 5 м, обеспечивают освещенность 0,5 лк при коэффициенте запаса 1,5,если расстояние между соседними светильниками составляет 20 м. Если для рабочегоосвещения применены светильники УПД с лампами 500 Вт, то для созданиятой же освещенности они должны быть установлены на расстоянии 30 м, так чтомощность на единицу длины возрастает с 5 до 17 Вт.Наличие дополнительных светильников аварийного освещенияпрактически не позволяет уменьшить мощность рабочего освещения,и мощность аварийного освещения также оказывается51


дополнительной. В результате в варианте дополнительных светильниковнесколько возрастает общая мощность ламп в помещении,в варианте же выделенных светильников возрастает мощностьаварийного освещения.Принято считать, что аварийное освещение функционируетво все темное время суток, включая нерабочее время. Отсюда вытекаетрекомендация устанавливать дополнительные светильникитолько в зданиях с некруглосуточной работой, а в остальныхслучаях — для рабочего освещения используются лампынакаливания мощностью не более 150 Вт или люминесцентныелампы мощностью 80 Вт.Установка для аварийного освещения дополнительных светильниковнеобходима также в случаях, когда источники света,принятые для рабочего освещения, не могут быть использованыдля аварийного освещения, например, когда последнее включаетсятолько в аварийном режиме, или когда оно питается от источниковограниченной мощности, пли когда различны напряжениясетей рабочего и аварийного освещения.Если светильники эвакуационного освещения выделены изчисла светильников рабочего освещения и в помещении производятсякруглосуточные работы, а источник питания аварийногоосвещения не лимитирован по мощности и не слишком удален,то увеличение мощности аварийного освещения не ухудшаетэкономических показателей установки. В этом случае для сетиаварийного освещения часто выделяется большее число светильников,чем нужно для создания освещенности 0,5 лк, и освещенностьдоводится до уровня, соответствующего аварийному освещениюдля продолжения работы и даже выше. Это, конечно, необязывает осуществлять соответствующее последнему виду аварийногоосвещения резервирование питания.В таких случаях, а также если аварийное освещение предназначаетсядля продолжения работы, практикуется выделение насеть аварийного освещения целых рядов светильников, нормальноосуществляющих функции рабочего освещения. При этом исключаетсянеобходимость прокладки по общей трассе двух групповыхлиний: рабочего и аварийного освещения. Если в этом случаедля рабочего освещения применены лампы, не обеспечивающиебыстрого перезажигания, то, за исключением особо ответственныхслучаев, можно считать допустимым присоединениек групповым линиям аварийного освещения дополнительных светильниковс лампами накаливания, которые на время перезажиганияламп (для широко применяемых ламп ДРЛ и ДРИ времясоставляет около 10 мин) обеспечивают освещенность, соответствующуюхотя бы требованиям к эвакуационному освещению.На рис. 2-3 показаны характерные схемы устройства аварийногоосвещения: дополнительные светильники (а); светильники,выделенные из числа рабочих (б); выделенные на сеть аварийногоосвещения целые ряды светильников рабочего освеще-52


ния (в); установка в этих рядах дополнительных светильниковс лампами накаливания (кружки с крестиками на схеме рис. 2-3, г).Охранное освещение заводских и других территорийи дежурное освещение помещений, строго говоря, не являютсявидами освещения, но о некоторой условностью могутрассматриваться как таковые.°)(О) (91 Л?1ЧУ -r—ЧУ 09а9 9 ?tfТ®- -_ -ф- -®—Фбй fy\ (9i —®—(61оа9Ф(й>--®- -®- -®—®— р) ба —


или установкой дополнительных светильников. В помещениях, где в нерабочеевремя нет постоянного дежурства персонала, нежелательно использование длядежурного освещения люминесцентных ламп, так как повышение напряженияв ночное время может быть причиной возгорания ПРА.2-4. ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ СВЕТАСовременная техника предоставляет возможность примененияв осветительных установках разнообразных источников света,сортамент которых продолжает расширяться. При выборе светильниковприходится учитывать их срок службы, световуюогдачу, цветопередачу, а также целый ряд других характеристик.Рассмотрение устройства источников света и происходящихв них физических процессов не входит в задачу данной книги,и мы ограничимся описанием их особенностей с точки зрения использованияв осветительных установках.Лампы накаливания. Основная серия, т. е. лампы общегоназначения, выпускается в диапазоне мощности 15—1500 Вт нанапряжения 127 и 220 В (некошрая часть ламп выпускается такжедля напряжений 127—135 и 220—235 В, используется в сетях,где возможно повышенное напряжение и имеет пониженные характеристики).В маркировке ламп буква В обозначает вакуумныелампы, Г — газонаполненные лампы, К — лампы с криптоновымнаполнением, Б — биспиральные лампы. Лампы мощностью до150 Вт могут изготовляться в матированных, молочных или опалиновыхколбах; лампы до 200 Вт имеют резьбовой цоколь Е-27;лампы 500 Вт и более — цоколь Е-40; лампы 300 Вт могут иметьлюбой из этих цоколей.К основной серии примыкают зеркальные лампы-светильники, имеющиеконцентрированное, глубокое или широкое светораспределение. Широко распространенылампы местного освещения на напряжения 12—24—36 В мощностьюдо 100 Вт, в том числе лампы-светильники с диффузным или зеркальным покрытиемна колбе. Помимо этого, выпускаются лампы самых различных назначений:для прожекторов, автомобилей, судов, иллюминационных установок и др. Этилампы отличаются номинальными значениями мощности и напряжения, габаритами,формой колбы, типом цоколя и т. д., и, руководствуясь каталогом, можновыбрать подходящую лампу для любого конкретного случая.Световая отдача ламп основной серии лежит в пределах 7—19 лм/Вт, при теоретическом пределе для источников белогосвета — около 240 лм/Вт и для светового излучения вообще —683 лм/Вт. Световая отдача ламп данного типа повышается с увеличениемих единичной мощности и снижается с увеличением номинальногонапряжения. Номинальный срок службы ламп 1000 ч.По цветности излучение ламп значительно желтее естественногодневного света и при них не обеспечивается правильной цветопередачи.Элементарная простота схемы включения делает лампы накаливаниянаиболее надежными источниками света. Лампы практическинекритичны к изменениям условий внешней среды, вклю54


пая температуру, но очень чувствительны к отклонениям подводимогонапряжения (рис. 2-4). Отклонению напряжения отноминального на 1% соответствует изменение светового потокана ±3,7%, мощности на ±1,5%, световой отдачи на ±2,2%,срока службы на +14%.Разновидностью обыч­%ных ламп накаливания200Ф.Р.Тявляются кварцевые галогенныелампы, происходящийгалоидный циклв которых обеспечиваетвозврат на нить накалаиспарившегося с неевольфрама В осветительныхустановках в основномприменяются трубчатыелампы типа КГ (кварцевыегалогенные), мощностью1—1,5—2—5 кВт(ожидается увеличениеединичной мощности до20 кВт). Лампы имеютформу трубки из кварцевогостекла с цоколямиили вводными проводникамипо концам. Лампыисключительно компактны,лампа мощностью2 кВт имеет диамеф10,5 мм и длину 335 мм.Световая отдача ламп22 лм/Вт, срок службы2500—3000 ч.Свет ламп КГ значи­1501001 • \1£ч\\


Световая отдача ламп достигает 75 лм/Вт. Она различна дляламп разной мощности (достигнет максимального значения дляламп 40 Вт) и разного спектрального типа (максимальное значение— для ламп ЛБ, минимальное — для ламп ЛДЦ). Срокслужбы распространенных типов ламп 10 000 ч, но к концу этогосрока световой поток снижается до 60% начального, что учитываетсяповышенным значением коэффициента запаса.Лампы выпускаются белого света (ЛБ), холодно-белого света(ЛХБ), дневного света (ЛД), дневного света улучшенной цветопередачи(ЛДЦ), тепло-белого света (ЛТБ), а в последнее времятакже холодно-белого света улучшенной цветопередачи (ЛЕпли ЛХБЦ). Для рекламы и иллюминации выпускаются такжецветные лампы.Как и все газоразрядные лампы, люминесцентные лампы припитании переменным током дают световой поток, пульсирующийс удвоенной частотой тока. Этот существенный недостаток, однако,довольно легко устраняемся (§4-2).Обычные типы ламп предназначены для работы при температуре окружающеговоздуха 15—25'"С. При больших или меньших температурах световаяотдача ламп снижается, при температурах же, меньших 10 °С, зажигания лампне обеспечивается. Хотя существуют специальные схемы включения ламп дляработы при низких температурах, но их избегают применять в северных широтахкак для наружного освещения, так и для освещения неотапливаемых помещений.В жарких помещениях, а также в светильниках с тяжелым тепловым режимомприменяются специальные амальгамные лампы (ЛБА), имеющие нормальнуюсветовую отдачу при высоких температурах.Для зажигания и горения ламп необходимо включение последовательнос ними пускорегулирующих аппаратов (ПРА). Схемыи конструкции ПРА чрезвычайно разнообразны и здесь не могутбыть рассмотрены подробно. В принципе различаются стартерныеаппараты (УБ) и бесстартерные (АБ), причем в первых начальныйподогрев электродов обеспечивается кратковременнымзамыканием контактов стартера, включенного параллельно лампе,во вторых — подачей на электроды напряжения от специальныхвитков дроссельной катушки. Ранее имевшие место недостаткистартерных схем — повышенная пожарная опасность и относительноменьшая надежность — сейчас устранены, и они имеютпреимущественное применение, так как при бесстартерных схемахнаблюдаются большие потери мощности в ПРА, чем в стартерных(соответственно 35 и 25%). Для бесстартерных схем изготовляютсялампы со специальной конструкцией электродов, однако могутиспользоваться лампы стартерного зажигания, но срок их службысокращается. Использование бесстартерных схем целесообразнов случаях, когда необходимо более быстрое, чем в стартерныхсхемах, зажигание ламп, а также при затрудненности доступак лампам для обслуживания.Кроме того, ПРА разделяются на индуктивные (И), емкостные(Е) и компенсированные (К), на аппараты с нормальным,пониженным (П) и особо низким (ПП) уровнем шума, а также клас-56


сифицнруются по некоторым другим признакам. Применяются1нкжс некоторые специальные типы ПРА.В одноламповых светильниках чаще всего устанавливаютсяаппараты УБИ и АБЙ, в светильниках с четным числом ламп —равное число аппаратов УБИ (АБИ) и УБЕ (АБЕ) или двухламповыекомпенсированные аппараты 2УБК. (2АБК), при которыходна из ламп питается гоком, отстающим, другая — опережающимнапряжение по фазе.При работе люминесцентных ламп с некомпенсированным ПРАкоэффициент мощности комплекта лампа — ПРА в зависимости отмощности ламп находится в пределах 0,5—0,35, при двухламповыхкомпенсированных ПРА — не ниже 0,92, при одноламповыхкомпенсированных — не ниже 0,85.Влияние отклонений напряжения на работу люминесцентныхламп сказывается меньше, чем на работу ламп накаливания(рис. 2-4), но при напряжении, меньшем 90% номинального, зажиганияламп не обеспечивается.Работа ламп создает, хотя и незначительные, радиопомехи,распространяемые как по эфиру, так и по сети. Для их сниженияв конструкцию стартера входит конденсатор, являющийся в большинствеслучаев достаточной мерой защиты.Сортамент люминесцентных ламп включает прямые лампымощностью 4, 6, 8, 15, 20, 30, 40, 65, 80 и 150 Вт, а также U-образныелампы 8—80 Вт, W-образные лампы 30 Вт и кольцевыелампы 20—40 Вт. Для общего освещения производственных иобщественных зданий наиболее широко применяются лампымощностью 40 и 80 Вт. Такой же мощностью выпускаются рефлекторныелампы, на колбу которых в пределах двугранногоугла 240° нанесен отражающий слой, придающий лампам преимущественноодностороннее светораспределение.Лампы мощностью 80 Вт позволяют существенно уменьшить потребное числосветильников по сравнению с лампами 40 Вт, но они менее экономичны, чем последние,а вследствие их большой длины обслуживание установок с этими лампамиосуществляется двумя рабочими. Специфическим преимуществом ламп80 Вт является большее значение потока на единицу длины, что позволяет уменьшитьчисло рядов светильников в помещении в случае, когда необходимое порасчету число светильников с лампами 40 Вт не вмещается в располагаем} ю длинуряда. С этой точки зрения перспективным является применение ламп мощностью150 Вт, у которых поток на единицу длины еще больше, но пока эти лампы имеютнедостаточно хорошие технические характеристики.Внедрение люминесцентных ламп происходило в нашей странес известной осторожностью и обосновывалось серьезными гигиеническимиисследованиями. Это было тем более необходимо, чтоупорно распространялись слухи о вреде люминесцентного освещения.К настоящему времени эти слухи полностью опровергнутыи безусловно доказана не только безвредность, но и полезностьлюминесцентного освещения. Количество ультрафиолетовых лучей(избыток которых мог бы быть опасным) в излучении ламп ничтожномало, и хотя эти лучи учитываются как разрушающий фак-57


тор, например при освещении картин, о биологической точкизрения хотелось бы, чтобы лампы излучали их больше.При освещенности начиная примерно от 100—150 лк люминесцентное освещениеобеспечивает большую производительность труда, чем освещение лампаминакаливания при той же освещенности. В тех случаях когда возникали жалобына люминесцентное освещение, они всегда объяснялись его плохим устройством:недостаточной освещенностью, при которой может создасться впечатление сумеречности,прямой или отраженной блескостью, неустраненными пульсациямиосвещенности и, особенно, шумом ПРА старых типов.Лампы ДРЛ. Четырехэлектродные дуговые ртутные лампывысокого давления с люминофорным покрытием на колбе выпускаютсяв пределах мощностей 80—2000 Вт и имеют световуюотдачу 40—60 лм/Вт. Световая отдача возрастает с увеличениемединичной мощности, но для чаще применяемых н установкахвнутреннего освещения ламп 400—1000 Вт почти одинакова.Срок службы ламп 10 000 ч, причем к концу что го срока световойпоток снижается до 70% начальною. Лампы включаютсячерез одноламповые индуктивные ПРА, потери мощности в которыхсоставляют около 10%. Коэффициент мощности комплекталампа — ПРА составляет в среднем 0,5. В последнее время наметиласьтенденция встраивания в ПРА конденсаторов для повышениякоэффициента мощности до 0,9—0,95. Лампы в комплектес ПРА предназначены для включения на напряжение 220 В,кроме ламп 2000 Вт, включаемых на линейное напряжение системы380/220 В. Лампы мощностью 80—125 Вт имеют цокольЕ-27, остальные — цоколь Е-40. Преимуществом ламп ДРЛ посравнению с люминесцентными лампами является их компактностьпри высокой единичной мощности, существенным недостатком— плохая цветопередача их излучения, позволяющая применятьлампы ДРЛ только при отсутствии каких-либо требованийк различению цветов, а также значительные пульсации световогопотока (см. § 4-2).Процесс разгорания ламп после включения длится 5—7 мин.В случае хотя бы мгновенного перерыва питания лампы гаснути начинают вновь разгораться только после остывания в течениепримерно 10 мин. К температуре внешней среды лампы ДРЛпочти не критичны: они надежно зажигаются и горят при температуредо —25 °С, а лампы специального исполнения — и приболее низкой температуре. Зависимость их характеристик отнапряжения представлена на рис. 2-4. Как и люминесцентныелампы, они надежно работают только при напряжении не менее90% номинального. Гигиенические исследования не выявилипротивопоказаний для применения ламп ДРЛ, но привели к выводу,что при зрительных работах высокой точности применениеих нежелательно.Лампы ДКсТ. Из довольно большой серии ксеноновых лампв осветительных установках получили применение дуговые ксеноновыетрубчатые лампы с воздушным охлаждением типа ДКсТ.58


В отличие от других газоразрядных ламп эти лампы работаютбез балласта в виде ПРА, но зажигаются с помощью специальногопускового устройства.Сортамент включает лампы мощностью 5, 10, 20 и 50 кВт(в небольшом количестве выпускаются также лампы 100 кВт).Лампы имеют форму трубок диаметром 22—42 мм и длиной 640—2610 мм. Световая отдача лежит в пределах 20—45 лм/Вт, возрастаяс увеличением единичной мощности. Срок службы различныхтипов ламп лежит в пределах'300—750 ч, но при-стабилизациинапряжения в пределах; ±2% может достигать 3000 ч.Лампы 5 кВт включаются на напряжение 220 В попарно-последовательно,лампы 10 кВт — в сеть 220 В, более мощные лампы —в сеть 380 В.Область применения ламп ограничивается вредным для людейизбытком в их спектре ультрафиолетовых излучений. Правда,относительно недавно начат выпуск ламп в колбе из легированногокварца (лампы ДКсТЛ), в которых этот недостаток устранен.Пульсации светового потока у ламп ДКсТ особенно велики.Помимо большой единичной мощности, достоинством ламп являетсятот факт, что их излучение по цветности наиболее близкок естественному, дневному свету, хотя по характеру использованияламп это достоинство обычно не используется. Температуравнешней среды не оказывает влияния на зажигание и горениелампы.Металлогалогенные и натриевые лампы. В последние годысортамент источников света обогатился новыми типами ламп:металлогалогенными ДРИ и натриевыми высокого давления ДНаТ.Оба типа ламп, несомненно, весьма перспективны, но их сортаменти характеристики еще не установились окончательно, опытих применения весьма невелик, и по ним могут быть приведенылишь предварительные сведения на основе, в частности, зарубежныхпубликаций.Лампы ДРИ являются развитием и усовершенствованиемламп ДРЛ. Добавление в разрядную трубку галоидных соединенийразличных металлов позволило существенно повысить световуюотдачу и улучшить спектральный состав света, которыйв дальнейшем может стать столь же вариабельным, как спектрлюминесцентных ламп.Уже выпускаемые у нас лампы ДРИ (их мощность 250—400—700—1000—2000 Вт; лампы мощностью 2000 Вт включаются нанапряжение 380 В) имеют световую отдачу до 90 лм/Вт, внешнеотличаются от ламп ДРЛ только отсутствием люминофора на колбеи дают достаточно белый свет.Опубликованные как предварительные сроки службы лампневелики (1000—5000 ч), но, судя по зарубежным данным, могутбыть доведены по крайней мере до 10 000 ч (лампы ДРЛ лучшихзарубежных фирм имеют срок службы 20 000 ч). Лампы включаютсяв сеть через ПРА, состоящее из дросселя и зажигающего59


устройства УИЗУ, дающего импульсы высокого напряжения.Коэффициент мощности при некомпенсированных ПРА равенв среднем 0,5. Пульсации светового потока значительно меньше,и разгораются лампы ДРИ также несколько быстрее, чемлампы ДРЛ.Натриевые лампы низкого давления известны уже очень давно.Они имеют рекордную световую отдачу — до 180 лм/Вт, но желтыйсвет, который они дают, делает их пригодными только дляосвещения загородных автострад. Широкое применение натриевыхламп стало возможным только после создания ламп высокогодавления (ДНаТ) со значительно улучшенным спектром, но все жес преобладанием желтых лучей. По зарубежным данным их световаяотдача достигает 140 лм/Вт при сроке службы 20 000 ч.Лампы включаются в сеть так же, как лампы ДРИ, через однофазныеиндуктивные ПРА. Коэффициент мощности комплекталампа—ПРА в среднем 0,5. Пульсации светового потока оченьвелики.Переходя непосредственно к выбору источников света, надосказать, что в ряде случаев имеют место обстоятельства, предопределяющиеотказ от того или иного источника или, напротив,обязательность его применения. Питание установки в том илиином режиме от сети постоянного тока исключает возможностьприменения газоразрядных ламп, так же как и вероятность значительных,более чем на 10% понижений напряжения. Необходимостьобеспечить мгновенное перезажигание ламп после кратковременногоперерыва питания, например при коммутационныхоперациях, заставляет отказываться от ламп ДРЛ и ДРИ приотсутствии соответствующих схем включения. Возможность изменениятемпературы окружающего воздуха ниже +10 °С являетсяпротивопоказанием для применения люминесцентных лампс обычными схемами зажигания. Необходимость питать лампынапряжением 12—36 В делает обязательным применением лампнакаливания.В остальном определяющее значение при выборе источниковсвета имеют вопросы цветопередачи и экономики.В некоторых случаях цветопередачу можно считать безразличной, как,например, в цехах металлургической, машиностроительной (кроме малярныхцехов) и некоторых других отраслей промышленности. В помещениях, где однимиз основных объектов различения являются лица людей, речь идет не столькоо правильной цветопередаче, сколько о наиболее благоприятных условиях различенияэтих лиц. Для этой цели вполне подходит свет ламп накаливания и люминесцентныхламп ЛТБ.Наоборот, во многих случаях к цветопередаче предъявляются повышенные,иногда очень строгие, требования, т. е. необходимо, чтобы цвета воспринималисьтак же, как в средних дневных условиях. Это швейные и меховые фабрики, полиграфическиепредприятия цветной печати, магазины тканей и верхней одежды,музеи и выставки, а также ряд других объектов.Все люминесцентные лампы, кроме ЛТБ, дают существеннолучшую цветопередачу, чем лампы накаливания. Так как по ряду60


причин само понятие «правильная цветопередача» несколько расплывчато,трудно е полной уверенностью ранжировать люминесцентныелампы по этому признаку. В Инструкции СН 357-77 151они названы, от лучших к худшим, в порядке: ЛЕ—ЛДЦ-4—ЛХБ—ЛБ—ЛД. Удовлетворительную цветопередачу обеспечиваютгалогенные лампы накаливания КГ, которые, по-видимому,можно поставить наравне с люминесцентными лампами ЛХБ.Отечественный опыт применения ламп ДРИ еще мал, но в зарубежнойлитературе они получили высокую оценку. В частности,эти лампы, а также лампы КГ с успехом используются для освещенияпри цветных телесъемках.Исключая лампы ДКсТ, почти не используемые для внутреннегоосвещения, наибольшее приближение к «идеалу» дает сейчассочетание ламп КГ и ЛДЦ-4 примерно в равных количествах поосвещенности.По мере развития газоразрядного освещения экономическиепоказатели все более изменяются в пользу последнего, чему способствуеттакже сближение норм освещенности для газоразрядныхламп и ламп накаливания, произведенное в последние годы.Первоначальная стоимость установки, отнесенная к мощности1 кВт, при использовании газоразрядных ламп выше, чем лампнакаливания. Для люминесцентных ламп это объясняется большимчислом маломощных светильников, проходящих на 1 кВт,для ламп ДРЛ — высокой стоимостью самих ламп и ПРА.Примем, ориентировочно, стоимость оборудования мощностью 1 кВт 150 руб.для ламп накаливания и 300 руб. — для газоразрядных ламп.Для работ III—VII разрядов по СНиП соотношение между нормами освещенностидля газоразрядных ламп и ламп накаливания составляет около 1,5.Если принять соотношение световых отдач тех же ламп, с учетом потерь в ПРА,равным примерно 50 : 15 = 3,3, то получим, чго 1 кВт ламп накаливания можетбыть заменен 0,45 кВт газоразрядных ламп, в результате чего первоначальныезатраты будут почти одинаковыми. Расход электроэнергии при газоразрядныхлампах будет значительно меньшим, повышенная же стоимость замены ламп компенсируетсядесятикратным сроком службы этих ламп.Лампы накаливания могут, однако, оказаться более экономичными дляработ разрядов VIII, где соотношение между нормами освещенности лежит в пределах2,5—5, а также при очень небольшом годовом числе часов использования,когда уменьшается доля, занимаемая в годовых эксплуатационных расходахстоимостью энергии.Существует мнение, что использование в пределах одногопомещения различных источников света, равно как одновременноеиспользование искусственного и естественного освещениявредно. Исследования гигиенистов не подтверждают этого мнения,хотя в известной степени может быть психологически неприятным«двухцветное» освещение из-за различной оценки условий световогокомфорта при излучателях с разной цветовой температурой.Во всяком случае нормы не ограничивают применения в одномпомещении различных по спектру источников света, но обращаютвнимание на необходимость ограничения возможных в этом случаеразноокрашенных теней. Для этого желательно, чтобы не61


менее 80% всей освещенности создавалось какими-либо однимиисточниками либо чтобы на рабочие поверхности падал уже смешанный,однородный поток. Соответственно разные источникисвета могут быть применены для рабочего и аварийного освещенияили для местного и общего освещения. Смешение потоковразных ламп может потребоваться и в пределах системы общегоосвещения, например для получения определенного спектральногосостава света. В этом случае предпочтительно применять отраженноеосвещение или же устанавливать лампы разных типовв общих или рядом расположенных светильниках.Дополнительным подтверждением сказанного является широкоераспространение системы совмещенного освещения, при которомсветопроемы рассчитываются так, что в глубине помещенийестественное освещение оказывается недостаточным и предусматриваетсявключение искусственного освещения даже в светлоевремя суток (см. § 2-1). В этом случае предпочтительны люминесцентныелампы, спектрально близкие к естественному свету.Подводя итоги всему сказанному, кратко охарактеризуемприменимость источников света для различных случаев.Общее освещение производственных зданий. Основным источникомсвета для общего освещения производственных помещений,безусловно, стали уже газоразрядные лампы. Нормы требуютприменения их, как правило, для общего освещения помещенийс работами разрядов I—V и VII, помещений без достаточного естественногоосвещения с постоянным пребыванием работающихи для общего освещения в системе комбинированного освещения.Лампы накаливания сохраняют свое значение в основном толькодля помещений, где производятся грубые работы или осуществляетсяобщий надзор за работой оборудования, особенно если этипомещения не предназначены для постоянного пребывания людей:подвалы, туннели, проходы между фундаментами машин,склады, вентиляционные установки и т. д. Они применяются такжев тех случаях, когда использование газоразрядных ламп техническиневозможно, например когда светильники для данныхусловий среды выпускаются только для ламп накаливания.Определяющее значение при выборе типа источников светаимеют высота помещения и требования к цветопередаче. Прииспользовании люминесцентных ламп число светильников всегдазначительно больше, чем при использовании ламп ДРЛ, и повышеннаятрудоемкость их обслуживания особенно сказываетсяв высоких помещениях, заставляя уже по одной этой причинепереходить к лампам ДРЛ или ДРИ. С другой стороны, лампыДРЛ имеют высокий коэффициент пульсации светового потока,а при малых высотах затруднено принятие мер для уменьшенияпульсации освещенности. Оба эти фактора — высота и пульсации— действуют, можно сказать, согласованно.Помимо малой высоты помещений, применение люминесцентныхламп может быть обусловлено повышенными требованиями62


к цветопередаче и выполнением в помещении работ высокой точности,при которых лампы ДРЛ противопоказаны. Основное применениеимеют лампы ЛБ, и только при специальных требованияхк цветопередаче — другие типы ламп, кроме ЛТБ.Галогенные лампы накаливания в установках промышленногоосвещения не получили широкого применения. Они рекомендуютсядля высоких помещений при технической невозможности применениягазоразрядных ламп и если потребная единичная мощностьлампы превышает 1000 Вт, но могут применяться также при повышенныхтребованиях к цветопередаче, если почему-либо нельзяиспользовать люминесцентные лампы.Область применения ламп ДРИ и ДНаТ еще не установиласьокончательно. Она будет определяться уровнем их производства,сроком службы и ценами. Несомненно, что эти типы ламп будутвытеснять лампы ДРЛ в высоких помещениях, но можно ож-идать,что лампы ДРИ оправдают себя и при повышенных требованияхк цветопередаче.Эксплуатационный персонал предприятий, заинтересованный в уменьшениичисла светильников, требующих обслуживания, нередко высказывается в пользуприменения.мощных ламп ДКсТ, против чего, однако, есть достаточно серьезныевозражения. Нормы допускают их применение в исключительных случаях,по согласованию с органами санитарного надзора и при освещенности не более150 лк, имея в виду опасность ультрафиолетового переоблучения. Если дажесчитать, что после расширения выпуска ламп в колбе из легированного кварцаэти ограничения будут сняты, то против применения ламп ДКсТ останутся экономическиепоказатели, связанные с их высокой стоимостью, малой световойотдачей, коротким сроком службы. Для ограничения пульсации освещенностипотребовалось бы почти всегда устанавливать блоки из трех ламп (питаемых разнымифазами трехфазной сети), размещая их на столь значительном расстояниидруг от друга, что создавало бы сильно неравномерное освещение с развитымитенями. Тем не менее существуют относительно удачные, хотя и с нарушениемчасти нормативных требований, случаи применения ламп ДКсТ в цехах высотойпримерно 40 м.Местное освещение. В настоящее время для местного освещениявозможно применение только ламп накаливания или люминесцентныхламп. Последние обязательны при высоких требованияхк цветопередаче и рекомендуются для освещения рабочихмест большой протяженности, а также при работах с блестящимиповерхностями. В остальных случаях, а их большинство, сказываютсянедостатки люминесцентных ламп: большие габариты,необходимость иметь двухламповые светильники для ограниченияпульсации освещенности, питание только напряжением 220 В,что заставляет отдавать предпочтение лампам накаливания, лишеннымэтих недостатков.Общественные здания. Для основных помещений общественныхзданий (включая административные корпуса предприятий)применение люминесцентных ламп является обязательным. Лампынакаливания могут применяться в коридорах, санузлах, гардеробахи т. д., но в целях единообразия решений здесь такжечаще всего применяются люминесцентные лампы, так что реаль-63


ная область применения ламп накаливания ограничивается толькоподвалами, чердаками и техническими этажами.В зарубежной литературе описан ряд случаев освещения общественныхзданий лампами ДРИ (применялось отраженное освещение)и даже лампами ДНаТ, причем отмечается, чток своеобразному спектру последних люди быстро привыкают.В установках архитектурно-художественного освещения общественныхзданий выбор источников света производится в индивидуальномпорядке, причем некоторое применение получилиздесь также галогенные лампы накаливания.Из числа люминесцентных ламп в общественных зданиях почтиисключительно применяются лампы ЛБ. Частой ошибкой являетсязамена в процессе эксплуатации этих ламп на лампы ЛД или ЛДЦ,что ведет к снижению освещенности, увеличению пульсации освещенностии к возможности появления впечатления сумеречности.О выборе источников света для наружного освещения см.в § 7-5.2-6. РАСПОЛОЖЕНИЕ СВЕТИЛЬНИКОВОБЩИЕ ПРАВИЛАВыбор расположения светильников общего освещения являетсяодним из основных вопросов, решаемых при устройстве осветительныхустановок, влияющим на экономичность последних,качество освещения и удобство эксплуатации.На рис. 2-5 представлены типичные случаи расположениясветильников, где приняты следующие обозначения, которымив дальнейшем будем пользоваться без пояснений: Н — высотапомещения, а при ферменном покрытии — высота до затяжкиферм; h c— расстояние светильников от перекрытия или затяжкиферм; ftp — высота рабочей поверхности над полом; h n— высотаустановки светильников над полом; h = h u— h p= Н —— h c— h p— расчетная высота; L — расстояние между светильникамиили их рядами; L A, LB — расстояния между светильникамив направлении вдоль и поперек помещения, если они неодинаковы;/ — расстояние крайних рядов светильников от стены;все размеры указываются в метрах.Из названных размеров Н и ft pявляются заданными; h c, кромеслучаев установки светильников на стенах, принимается в пределахот 0 при установке на потолке или заподлицо с фермами иобычно до 1,5 м. Большие значения h c, как правило, не рекомендуются,и если они принимаются, то должны быть предусмотренымеры против раскачивания светильников потоками воздуха(необходим жесткий подвес). Расстояние / рекомендуется приниматьоколо ~Y L при наличии у стен проходов и около — Lв остальных случаях. При безусловной необходимости обеспечитьу стен такую же освещенность, как по всей площади, расстояние /64


может быть уменьшено почти до нуля путем установки светильниковна кронштейнах, укрепленных на стенах.На рис. 2-5, б показан «классический» случай равномерногоразмещения светильников с лампами накаливания или лампамиДРЛ по вершинам квадратных полей. По условиям размещениясветильников в конкретных помещениях часто приходится приниматьполя прямоугольной формы, причем в этом случае желательно,чтобы отношение L A: L Bне превышало 1,5.«) Ь)JU л=ч* **|«°- т4 / 5 -I-J-а-4Г41т~~г1® ® ®Ф® ®® ® 0®* $ ® ®® ®® ® ®Ок 2о а пЁ


нередко светильники располагаются блоками из 2—4 шт., еслиэто необходимо для снижения коэффициента пульсации освещен-НОС1И или если наибольшая возможная мощность лампы меньшетребуемой по расчету.На рис. 2-5, д показано так называемое «шахматное» расположениесветильников, в данном случае по вершинам квадратных,но диагонально расположенных полей. Теоретически оптимальнымявляется шахматное расположение по вершинам ромбовс острым углом 60°. В узких помещениях иногда неизбежно однорядноерасположение светильников, но в помещениях, где производятсяработы, его следует избегать, так как при нем (и при светильникахпрямого света) создаются глубокие тени и не всегдаобеспечивается удачное направление светаСветильники с трубчатыми, т. е. в основном люминесцентнымилампами, преимущественно размещаются рядами, желательнопараллельными стене с окнами (рис. 2-5, ё) или длинной сторонеузкого помещения (рис. 2-5, ж). Расположение светильников посхеме, приведенной на рис. 2-5, е, иногда оспаривается архитекторамипо эстетическим соображениям как психологически подчеркивающееудлиненность помещения. Но в помещениях, предназначенныхдля работы, следует, как правило, настаивать натаком расположении: направление света в этом случае приближаетсяк направлению естественного света, облегчается возможностьвключения в сумерки только освещения в глубине помещения,при обычной ориентации рабочих мест так, что естественныйсвет падает на них слева, уменьшается прямая и отраженнаяблескость и, наконец, оказывается меньшей протяженность групповойсети.В схемах на рис. 2-5, е и ж ряды предпочтительно выполнять непрерывными,т. е. составлять из стыкованных между собою светильников. Ряды с разрывамидопускаются, если это необходимо согласно расчету, но их недостатком являетсяхудший внешний вид и возможность возникновения веерных теней. Светильникина 4—10 люминесцентных ламп в административно-бытовых и общественныхзданиях располагаются по схеме рис. 2-5, б.ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИНАИВЫГОДНЕЙШЕГО РАСПОЛОЖЕНИЯ СВЕТИЛЬНИКОВЕсли бы ставилась задача создавия в помещении наивыгоднейшимобразом средней освещенности, без регламентации степенинеравномерности, то формально правильным, было бы абсурдноерешение: установить в центре помещения на наименьшейвозможной высоте необходимое число светильников с лампаминаибольшей возможной мощности; в этом случае на освещаемуюповерхность была бы направлена наибольшая возможная долявсего потока ламп. В действительности в нормах СНиП [1],за редкими исключениями, нормирована наименьшая освещенностьповерхности и именно она должна быть достигнута наивыгоднейшимобразом.66


Вопрос может ставиться по-разному, а именно: мпгут определятьсяусловия, при которых для решетя данной светотехническойзадачи необходим минимум световогэ потока ламп, минимуммощности или минимум годовых эксплуатационных затрат. Соответственноэтому можно говорить о светотехнически наивыгоднейшемрасположении, энергетически наивыгоднейшем расположениии экономически наивыгоднейшем расположении. Величины,относящиеся к этим случаям, будем обозначать индексами«с», «э» и «о». Решением задачи является обычно определение отношениярасстояния между светильниками L к расчетной высоте h,обозначаемого %. Для нахождения к, оптимального в определенномотношении, изучается поведениефункций экономичности Э с, Э э, Э ь, равныхили пропорциональных затрате световогопотока, электроэнергии или денежныхсредств на эксплуатацию.Рис. 2-6. Освещение горизошалыюйповерхностиИзвестно, что экономичность осветительныхустановок наиболее полно оценивается не по годовымэксплуатационным расходам, а по приведеннымзатратим, которые учитывают как годовые эксилу.п.щионньи'р.кходы, мк и часть капитальныхз


При т = 0 имеем равномерное светор ас предел ение и h —== d : j/ 2, при m = 1 — косинусное светораспределение и h = d:Если светильники расположены по вершинам квадратных полейи рассматривается точка, лежащая в центре поля, то L = dV%откуда получаем соотношения: h — L : 2 — для равномерногосветораспределения и h = L : J/2 — для косинусного.Для конкретных светильников может быть определено значениет, наиболее близко соответствующее форме кривой силысвета, и по формуле (2-2) — значение h.Возможен и другой путь. Напишем выражение освещенностив видеЕ = J^SL = /ocosw ^e t g 2 a j (2_ 3)причем во второй дроби введен произвольный, постоянный в данныхусловиях, множитель сР, не изменяющий условий максимума,а знак равенства заменен знаком, которым будем пользоватьсядля обозначения пропорциональности. Через е обозначено произведениеI acos 3а, имеющее, как далее увидим, большое значениев технике светотехнических расчетов.Построив теперь кривую функции е tg 2а = / (tg а), по положениюее максимума легко найдем наивыгоднейшее значениеотношения tg a = dlh.Этот способ универсален в том отношении, что если использоватьдля силы света выражение (2-1), то он может быть применени для обобщенных расчетов.Рассмотренная задача имеет практическое значение, но приэтом не позволяет еще сказать, какое расположение будет оптимальным,если варьируется L при неизменном h, как это имеетместо в большинстве случаев.При данном световом потоке светильника светотехническаяэкономичность Э сможет быть принята пропорциональной полезномупотоку, равному произведению наименьшей освещенности,т. е. освещенности центральной точки поля, на площадь поля:• _ рп _ Igcos 3 ad»Тождественность данного выражения и условия (2-3) показывает,что условия оптимума одинаковы независимо от того, какаявеличина, L или h, является переменной и подлежит выбору.Опуская промежуточные расчеты, можно считать, чтоK = -^=f (2-4)V т-\- 1Для случая освещения светящими линиями, в частности длялюминесцентных светильников, расположенных по схемерис. 2-5, е, вывод производится несколько иначе: формула для68


освещенности имеет иной вид, учитывается кривая силы светатолько в поперечной плоскости и экономичность Э спринимаетсяпропорциональной не Z, 2 , a L. Первое и последнее из указанныхобстоятельств как бы взаимно компенсируется, и выражение (2-4)оказывается справедливым и для этого случая.Для наиболее характерных значений (т = О и т = 1) получаем:Я с= У2 — равномерное светораспределение (при т — 0);к с— 2 — косинусное светораспределение (при т = 1). Этисоотношения впервые получены Р. А. Сапожниковым.Физический смысл наивыгоднейшего значения L заключаетсяв том, что при увеличении площади поля начиная от нуля освещенностьцентральной точки сперва убывает медленнее, чем возрастаетплощадь поля, после же определенного момента убываниестановится столь быстрым, что уже не компенсируется возрастаниемплощади. Существенно при этом, что наибольшаяосвещенность имеет место в вершине поля, создается, в основном,одним светильником и при возрастании значения L почти неизменяется, так что с возрастанием L освещение становится всеболее неравномерным.13 условиях нормирования наименьшей освещенности повышенная неравномерностьэкономически противопоказана, так как на создание всей освещенностисверх наименьшей формально неэффективно затрачивается световой поток.Ввиду особой важности этого вопроса проиллюстрируем его также следующимрассуждением.Пусть узкая полоса освещается рядом светильников, расположенных нанаивыгоднейшем расстоянии друг от друга. Выключив светильники через один,расчетом и опытом можем убедиться, что наименьшая освещенность (в данномслучае — в точках под выключенными светильниками) уменьшится не в два раза,а значительно больше, например в 5 раз. Для восстановления освещенности напрежнем уровне придется во столько же раз увеличить световой поток лампыв каждом сиешлышке, причем общий поток ламп в установке значительно возрастет.При освещении лампами накаливания увеличение значения Lсопровождается переходом к лампам все большей мощности и,следовательно, ростом световой отдачи ламп. Это сдвигает максимумэкономичности в сторону больших значений L и приводитк несовпадению условий светотехнической и энергетической экономичности.Приближенно можно принять, что зависимость светового потокаламп накаливания от их мощности Р подчиняется выражениюФ = Р п ,в котором для ламп 220 В значение п «* 1,14.Опуская промежуточные рассуждения, можем прийти к выводу,впрочем достаточно очевидному, что условия электрическойэкономичности определяются максимумом функции^э - & ь •69


Для конкретных светильников точка максимума может находитьсяпостроением функциирешение же задачи в общем виде дает результат*.-*VWf=s-(2- 5)Для равномерного светораспределения значение Я эоказываетсяравным 2,5, для косинусного 1,6, что в обоих случаях существеннопревышает К с.Наибольшее значение имеет определение такого расположениясветильников, при котором минимальны годовые расходы на эксплуатациюустановки.Стоимость светильников и их обслуживания с увеличениеммощности лампы возрастает медленнее, чем мощность, и когдапри увеличении К сверх К мощность начинает возрастать, годовыерасходы некоторое время еще продолжают уменьшаться, в результатечего всегда, в принципе, *к 0>> К 3, т. е. экономическинаивыгоднейшее расстояние между светильниками больше энергетическинаивыгоднейшего. В общем виде этот вопрос не поддаетсяанализу, так как на значение % 0влияет много дополнительныхфакторов: освещенность и высота установки светильников,их конструктивная сложность, годовое число часов использованияосвещения, тариф на электроэнергию и т. д. В некоторыхконкретных случаях значение Х 0определяется путем индивидуальныхрасчетов.Уже имеющийся опыт таких расчетов показывает, что соотношение Я 0и Х э(или % с) в наибольшей степени зависит от произведения нормированной освещенностина квадрат расчетной высоты: Eh 2 . С возрастанием этого произведения повышаетсяудельный вес оплаты энергии в годовых расходах и значения Х 0и Я эсближаются, иногда до почти полного совпадения. В этих случаях, что важноподчеркнуть, отношение наибольшей освещенности к наименьшей не превышает 3.Напротив, при малом значении произведения Eh 2величина Я 0значительно(до 1,5 раз) превышает величину Я э, степень же неравномерности освещенностиможет достигать 10 и более.Все приведенные ранее выводы основаны на рассмотрении изолированногополя, центральная точка которого освещается четырьмя светильниками. Нов больших помещениях может быть множество таких полей, причем центр каждого,кроме «своих» четырех светильников, освещается и всеми остальными.Пусть увеличивается высота установки светильников, расположенных нанеизменном расстоянии. Когда четыре ближайших светильника оказываютсяна наивыгоднейшей высоте, для остальных светильников высота будет еще меньшенаивыгоднейшей и при дальнейшем увеличении высоты освещенность будет ещенесколько увеличиваться. Аналогично в условиях изменения значения L, когдаэто значение, уменьшаясь* становится меньше светотехнически наивыгоднейшего,экономичность 5 Сможет продолжать повышаться за счет удаленных светильников.Поскольку светотехническая экономичность (в том понимании, которое ей придаетсяпри рассмотрении вопросов размещения светильников) зависит только отравномерности освещенности, она достигает максимума в тот момент, как толькос уменьшением Я создастся полная равномерность.70


Эгн и некоторые другие обстоятельства искажают ранее сделанные выводы,Но имеют скорее принципиальное, чем практическое значение. Анализ показы-1»рт, что учет удаленных светильников не сильно изменяет значение Я с(а темболее Я 0и Я э) и что при ранее определенных значениях Я функции Э если и недостигают действительного максимума, то достаточно приближаются к нему.Дополнительно надо остановиться на роли высоты h при еесвободном выборе, тем более, что, основываясь на известной формулировке«освещенность обратно пропорциональна квадратувысоты», верной в действительности только для точек, лежащихна одном луче, многие эту роль переоценивают.Когда светильники локализованного освещения расположенынад определенными рабочими местами, роль высоты действительнозначительна, при общем же равномерном освещении онасравнительно невелика и тем меньше, чембольше площадь помещения. Для подтвержденияэтого рассмотрим теоретический случай,когда площадь неограниченного размераосвещается множеством светильников,высота которых возрастает при сохранениизначения к неизменным.Неизменность X ведет к тому, что приодновременном изменении значений hubнаправления от каждого из светильников р^2~ Освещениена центральную точку поля сохраняются и вертикальной поверхосвещенностьот каждого светильника (а еле- ностидовательно, и от всех светильников) уменьшаетсяобратно пропорционально №. Следовательно, в том жеотношении должен увеличиваться световой поток каждого светильникадля сохранения освещенности неизменной. Но так какчисло светильников уменьшается также пропорционально Л 2 ,то общий потребный поток остается неизменным; если же освещениевыполняется лампами накаливания, то с увеличением значенийh и L будем переходить к лампам большей мощности, т. е.со все большей световой отдачей, и суммарная мощность освещениябудет уменьшаться, пока мощность лампы не достигнетпредельно возможного значения.Дополнительно рассмотрим практически важный случай освещения вертикальнойповерхности светильником, подвешенным на высоте h над уровнем, накотором нормирована освещенность. Требуется выбрать оптимальное значениеразмера а (рис. 2-7).В этом случае„ 7„cos' n + 3 atga£ = =Л*и дифференцирование этого выражения по а приводит к результату:a = h : Vm+ 2.В подобных случаях нередко светильники наклоняются так, чтобыосевая сила света была направлена в освещаемую точку А. Это эквивалентно7i


лстановке светильников, для которых m = 0, и из выражения (2-6) получаем:а = h : 2, а = 35°.Если поверхность освещается целым рядом светильников, параллельнымэтой поверхности, при расстоянии между светильниками L, то несколько болеесложный вывод приводит к результату:а =V т + 2 *Поучительно, что рассмотренная задача, как и некоторые другие задачив светотехнике, может быть решена «методом поворота». Повернув рисунок на90° по часовой стрелке сделаем вертикальную поверхность горизонтальной, причема будет играть роль /г, а Л — роль а. Из ранее рассмотренного определениянаивыгоднейшей высоты ясно, что при установке одного светильника и т = 0значение а= h : Vl.Все приведенные выше выводы из теории наивыюднейшегорасположения светильников используются в практике с некоторымиоговорками, и найденные значения L в основном служатлишь для ориентировки при выборе размещения светильников.Для этого есть несколько причин.Все кривые зависимости Э = f (к) вблизи максимума весьмапологи, и отклонение величины Я от оптимального значения в пределахпримерно ±30% обычно допустимо. Определяющим факторомпри практическом выборе значения L часто оказываетсяограниченность сортамента ламп. В высоких помещениях можетоказаться оптимальным очень небольшое значение L, но еслипри этом для создания заданной освещенности необходимы, например,лампы накаливания мощностью по 5 кВт, то волей-неволейпридется уменьшать L. Правда, в производственных помещенияхвзамен этого часто применяется установка светильниковблоками, суммарный поток каждого из которых соответствуетрасчетному, а при использовании люминесцентных ламп применяютсясдвоенные или строенные ряды светильников. Далее,определенные ограничения на размещение светильников накладываетконструкция перекрытия, т. е. наличие ферм, балок иликессонов. Наконец, уже и сама необходимость разместить в пределахопределенной длины целое число светильников уже вызываеткорректировку значения L.Пусть, например, длина помещения 12 м и теоретически определено, чтоL = 5 м. Установив на таком расстоянии два светильника, мы приходим к непомернобольшим значениям /; переходя же к трем светильникам, видим,что они удачно размещаются, если принять L = 4,5 м и I = 1,5 м.В некоторых случаях при решении подобных задач может помочь «правилотретей». Пусть вдоль стороны помещения длиной А надо разместить светильникипри желательном расстоянии L и при I ~ -^- L.Сначала прикидываем возможное число светильников: n


Исходным значением L при выборе расположения светильников,как правило, должно приниматься соответствующее значение% эпри лампах накаливания и 1 с— в остальных случаях.Значение Я 0практически для внутреннего освещения определяетсялишь в редких случаях и обязательно сопровождается проверкойкачества освещения и возможности его осуществления стандартнымилампами.При локализованном освещении основное значение при выборерасположения светильников имеют вопросы распределения освещенностипо поверхностям и направления света. Общих указанийдать, конечно, невозможно. Отметим только, что при возможностивозникновения отраженной блескости предпочтительным являетсябоковое или заднебоковое направление света, при работах,выполняемых правой рукой, направление света преимущественнослева. В пределах группы светильников локализованного освещения,решающих общую светотехническую задачу, сохраняютсилу сделанные выше выводы в отношении выбора расстояниямежду светильниками и высоты их установки.ПРАКТИКА РАЗМЕЩЕНИЯ СВЕТИЛЬНИКОВ С УЧЕТОМДОСТУПА К НИМ ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯВозможные места установки светильников схематически показанына разрезе здания (рис. 2-8), применительно к которомуниже приводятся нормативные требования и указывается областьприменения.Рис. 2-8. Возможные места установки светильниковВ помещениях ограниченной высоты светильники устанавливаютсялибо на свесах (13), либо непосредственно на потолке (12)и обслуживаются с лестниц или стремянок, причем применениетех или других разрешается при высоте подвеса h aне более 5 м73


(здесь и дальше высота указывается до нижней точки светильника).Эти светильники не должны усчанавлииаться непосредственнонад оборудованием, лентами транспортеров и т. д., т. е. над темиместами, где нельзя установить стремянку. В помещениях, гдеимеются открытые токоведущие части, соприкосновение с которымиили падение человека на которые может быть опасным, значениеh nограничивается значением 2,1 м — 1.В помещениях с подшивными или подвесными потолками надпоследними размещается или технический этаж, в котором могутнаходиться люди, или непроходная техническая полость. В первомслучае применяются встроенные светильники верхнего обслуживания2, во втором, наравне со встроенными светильниками нижнегообслуживания, могут применяться подвесные или потолочныесветильники.Для светильников 10 верхних технологических площадок рекомендуетсязначение /г цне более 3,5 м, чтобы избежать необходимостивтаскивания на эти площадки тяжелых стремянок. Длятаких же площадок, но открытых со стороны цеха и имеющихограждение, иногда практикуется установка светильников 3 настойках — «гусаках», причем бывает целесообразным использоватьэти светильники и для освещения нижних отметок цеха.Высота установки этих светильников не превышает 2,5 м. Подобныеже светильники (8) могут устанавливаться на огражденныхплощадках технологического оборудования.Очень широко применяется установка светильников 11 настенах на кронштейнах при Н п< 5 м. В ряде случаев они предназначаютсядля увеличения вертикальной освещенности на оборудовании;в суженных местах и проходах они позволяют осветитьпол или оборудование с относительно малой высоты, в отдельныхже случаях (см. ниже) они полностью заменяют собойверхнее освещение. Эти светильники, так же как светильники 7и 8, нередко устанавливаются с наклоном в сторону освещаемыхповерхностей или же выбираются одностороннего светораспределения.В помещениях с ферменным покрытием чаще всего основнуюроль играют светильники 5 верхнего освещения, установленные нафермах. При возможности они обслуживаются с мостовых кранов,причем нормы требуют, чтобы они были размещены не ниже 1,8 мнад настилом моста крана или же заподлицо с нижним поясомферм.С точки зрения обслуживания оптимальным решением являетсяустановка светильников 7 вдоль светотехнических мостиков. Онидолжны быть установлены на уровне настила мостиков с отклонением±0,5 м, так как при установке на стойках от мостиковпадала бы тень на пол.Иногда для установки светильников 6 удается использоватьплощадки, предназначенные для обслуживания фрамуг фонарейестественного освещения. В относительно редких случаях для74


светильников 9 предусматриваются специальные локальные площадкис обеспеченным доступом (лестницы, трапы), где преимущественноразмещаются сосредоточенные группы наклонных светильников.Наконец, почти всегда обязательна установка светильников4 под мостом крана для компенсации производимогопоследним затенения и для увеличения освещенности в зонеработы крана.Остается сложной и не вполне еще решенной проблема освещения некоторыхпомещений большой высоты. Обслуживание с мостовых кранов практически обеспечивается,только если работа на них имеет монтажный или ремонтный характер,Краны же, непосредственно обслуживающие технологический процесс, настолькованяты, что их трудно выделить для монтера-светотехника (кроме цехов, работающихв 1—2 смены). Разного рода кран-балки непосредственно не могут бытьИспользованы для обслуживания светильников, но они иногда приспосабливаютсядля этой цели путем устройства специальных площадок или монтерскихкорзин, подвесные же кран-балки подчас столь приближены к потолку,что даже установка светильников над ними невозможна.В принципе не исключено применение светильников, индивидуально опускаемыхс помощью лебедки или устанавливаемых вдоль троса и опускаемых вместес последним. Это громоздкое и сложное решение не получило широкого примененияв промышленности и используется только в общественных зданиях длямноголамповых люстр.Возможным решением вопроса является обслуживание светильников с напольныхприспособлений, самоходных или несамоходных, несущих монтерскуюкорзину, укрепленную на телескопической стойке или на поворотной стреле.Это решение широко применяется для наружного освещения, а также в непроизводственныхсооружениях средней высоты, например на станциях метрополитена.Использование его на промышленных предприятиях ограничивается недостаточнымсортаментом выпускаемых напольных устройств и в еще большей степенитакой планировкой оборудования и такой загроможденностью пола в цехах,которая исключает возможность перемещения этих устройств. Кроме того, многиесовременные цехи имеют высоту 12—40 м, при которой вообще применениенапольных устройств недопустимо.При стечении неблагоприятных обстоятельств выход приходитсяискать в трех направлениях: замена верхнего освещениядвумя рядами светильников, установленных на кронштейнахвдоль продольных стен или на колоннах, установка светильниковна уже имеющихся или специально предусмотренных площадках,устройство светотехнических мостиков.Хотя эксплуатационный персонал предприятий нередко высказываетсяв пользу первого из этих решений, оно целесообразно лишь в редких случаях.Подтвердим это расчетом. Пусть ширина помещения В, и два боковых ряда светильниковустановлены на наибольшей высоте, при которой возможно обслуживаниес лестниц, т. е. 5 м. Пусть, далее, светильники при всех значениях В наклоненытак, что их оси направлены на продольную ось помещения. Тогда извыражения (2-1) при т = О можно видеть, что высота 5 м будет наивыгоднейшейпри В = 14 м. При большей ширине цеха удовлетворительно осветить всю егоплощадь, не прибегая к верхнему освещению, затруднительно; кроме того, прилюбой ширине вариант бокового освещения возможен только при отсутствиикрупного затеняющего оборудования.Возможность использования существующих площадок имеетсядалеко не всегда. Устройство специальных площадок является,можно сказать, решением на самый крайний случай.73


Оптимальным решением, при отсутствии иных возможностей,является устройство светотехнических мостиков, опыт применениякоторых полностью себя оправдал. Более того, даже при возможностииспользования для доступа к светильникам крупныхмостовых кранов устройство мостиков может оказаться экономическипредпочтительным. К сожалению, в данное время устройствомостиков разрешается только по согласованию с вышестоящимиорганизациями.Число продольных рядов мостиков следует строго ограничивать,и, как правило, в пролетах шириной до 24 м должно быть неболее двух, а в пролетах большей ширины — трех рядов мостиков,2-6. ХАРАКТЕРИСТИКИ И КЛАССИФИКАЦИЯ СВЕТИЛЬНИКОВКак условия применения светильников, так и предъявляемыек ним требования столь разнообразны, что выбор светильниковнеобходимо основывать на знании целого ряда их характеристик,как светотехнических, так и конструктивных.Осуществляемое светильниками перераспределение световогопотока ламп неизбежно связано с частичными потерями световогопотока, и важной (хотя не решающей) характеристикой светильниковявляется их коэффициент полезного действия, т. е. отношениепотока светильника к потоку установленной в нем лампы.Световой поток светильника Ф может быть различно распределенмежду верхней (Фо) и нижней (Ф^) полусферами. По ГОСТ13828—74, если Ф^ > 80%Ф, светильники относятся к классу прямогосвета (П), приФ^ J> 60-=-80% Ф— к классу преимущественнопрямого света (Н), при Ф^ = 40-ЬбО%Ф — к классу рассеянногосвета (Р), при Ф^ = 60-=-80%Ф — к классу преимущественноотраженного света (В) и при Ф 0> 80%Ф — к классу отраженногосвета (О).Излучаемый в данной полусфере поток может быть различнораспределен в пространстве. Его распределение по отдельнымнаправлениям пространства характеризуется кривыми силы света,причем особое значение имеют эти кривые для нижней полусферы.Направление силы света в пространстве задается меридиональнымуглом а и азимутом р (рис. 2-9). Если для всех меридиональныхплоскостей светораспределение одинаково, то оно называетсякруглосимметричным и определяется одной меридиональнойкривой. Во многих случаях, например у большинства светильниковс горизонтально расположенными трубчатыми лампами,светораспределение имеет две плоскости симметрии и характеризуетсяпродольной и поперечной (по отношению к осям ламп)кривыми силы света. В общем случае, т. е. при несимметричномсветораспределении, последнее характеризуется кривыми силысвета в нескольких меридиональных плоскостях.ГОСТ 13828—74 устанавливает следующие основные типыкривых силы света (в любой полусфере): К — концентрирован-76


ная, Г — глубокая, Д — косинусная, Л — полуширокая, М —равномерная, Ш — широкая, С — синусная (рис. 2-10). Возможнытакже некоторое другие формы кривых силы света, не отраженныев ГОСТ и именуемые специальными. При несимметичном светораспределениисветильники могут иметь, например, в одной измеридиональных плоскостей светораспределение Ш, а в перпендикулярнойей плоскости — светораспределение Д. В некоторыхслучаях, как указано в § 1-1, закон изменения силы света в функцииугла а может быть выражен уравнением.Необходимо пояснить, qTO кривые светораспределения конкретных выпускаемыхзаводами светильников могут несколько отличаться от типовых кривых,приведенных на рис. 2-10, но характер их должен соответствовать типовымкривым.Представление кривых силы света в виде графиков, построенных в полярныхкоординатах, наиболее наглядно, но для практических расчетов чаще пользуютсятаблицами значений силы света для различных значений а. Для сопоставимостиданных как кривые, так и таблицы силы света обычно даются для светильникас условным световым потоком лампы (или суммарным потоком несколькихламп) 1000 лм.Блескость светильников характеризуется их яркостью, причемможет указываться как габаритная яркость, т. е. отношение силысвета к площади проекции светильника на плоскость так и максимальнаяяркость. Большое значение для ограничения ослепленности,создаваемой светильниками, имеет защитный угол р(рис. 2-11), создаваемый отражателем, а в светильниках с люминесцентнымилампами — также планками экранирующей решеткл.ГОСТ 13Я28—74 и 14254—69 классифицируют светильникиталже по степени защиты от пыли и воды.77


Обозначение степени защиты состоит из двух прописных буквлатинского алфавита — IP (начальные буквы английских словInternational Protection) и днух цифр, первая из которых обозначаетстепень защиты ог пыли, вторая — от воды (например,IP54). Для светильников, имеющих некоторые конструктивныеособенности, обозначение степени защиты не имеет букв IP,а у первой цифры, указывающей степень защиты от пыли, добавляется«штрих» (например, 5'4).По степени защиты от пыли различаются светильники открытые(2), перекрытые с неуплотненной светопроницаемой оболочкой(2'), пылезащищенные, т. е. допускающие проникновение пылив полость светильника только в безвредных количествах (5),Рис. 2-11. Защитный угол, создаваемый отражателем аи экранирующей решеткой бс ограниченной зоной пылезащиты только в пределах расположенияконтактных частей (5'), пыленепроницаемые (6) и с ограниченнойзоной пыленепроницаемости (6').По степени защиты от воды различаются светильники незащищенные(0), каплезащищенные (2), дождезащищенные (3), брызгозащищенные(4), струезащищенные (5) и некоторые другие.Об исполнениях светильников для взрывоопасных помещенийсм. в § 7-2.Классификация светильников по климатическому исполнениюдана в ГОСТ 15150—69. В частности, светильники для умеренногоклимата обозначаются буквой У, для тропиков — Т и т. д. Предусмотренныетем же ГОСТ категории размещения при выборесветильников особого значения не имеют, так как к одной и той жекатегории относятся помещения с несопоставимо разными условиямисреды.Выпускаемые промышленностью светильники могут иметь собственноенаименование («Астра»), обозначаться номером артикула(арт. 135) или маркироваться аббревиатурой (ПВЛ — пылеиводозащищенный люминесцентный), но во всех случаях имдолжно присваиваться определенным образом построенное обозначениев соответствии с ГОСТ 13828—74, которое поясняетсяна следующем примере:ЛСП06-2Х40-013-У4.Здесь Л — люминесцентные лампы (Н - обычные лампы накаливания,И — галогенные_лампы КГ, Р — лампы ДРЛ, Г —лампы ДРИ, Ж — натриевые лампы, К — ксеноновые лампы);78


С — подвесной светильник (П — потолочный, Б — настенный, В —«страиваемый, Н — настольный, Т — напольный, К — консольныйи т. д.); П — светильник для промышленных предприятий(Р — для рудников и шахт, О — для общественных зданий, У —для наружного освещения и т.д.); 06 — номер серии; 2x40 —число и мощность ламп (цифра 1 не указывается); 013 — номермодификации; У4 — климатическое исполнение и категория размещения(ГОСТ 15150—69).2-7. ВЫБОР СВЕТИЛЬНИКОВ ПО СВЕТОТЕХНИЧЕСКИМХАРАКТЕРИСТИКАМИз характеристик, определяющих качество освещения, от типасветильника зависит степень прямой и отраженной блескости,равномерность освещения, распределение освещенности по поверхностямпомещения, соотношение горизонтальной и вертикальнойосвещенности, степень смягчения теней.Ограничение прямой блескости достигается применением светильниковс достаточным защитным углом, а при необходимости —С рассенвателями. Помимо прямых нормативных требований,должно обращаться внимание на индивидуальные особенностиосвещаемого объекта. Так, если по ходу работы оси зрения могутбыть направлены вверх, то необходимы более эффективные мерыдля ограничения блескости, чем это требуется нормами; наоборот,если по местным условиям попадание светильников в поле зренияработающих' исключается, то при целесообразности для «острой»подсветки отдельных поверхностей могут использоваться дажепрожекторы, обычно не рекомендуемые для внутреннего освещения.Основными способами ограничения отраженной блескостиявляются выбор направления света и уменьшение яркости светильниковпутем снабжения их рассенвателями или даже выполненияих в виде больших светящих поверхностей. Отмечается,что определенные преимущества имеют светильники с кривымитипа Л, обеспечивающими преимущественно боковое направлениесвета на рабочие места, при котором направление наибольшейяркости поверхностей не совпадает с направлением осейзрения.При общем освещении большим числом светильников неравномерностьосвещения не является проблемным вопросом: самыйфакт нормирования наименьшей на освещаемой площади освещенностивынуждает устанавливать светильники на таком расстояниидруг от друга, что необходимая степень равномерности обеспечивается.Для наглядного сопоставления распределения освещенностипри различных типовых кривых приводится рис. 2-12, на которомзначения освещенности рассчитаны при одинаковом для всехсветильников световом потоке нижней полусферы.79


При освещении поверхности одним светильником наибольшая равномерностьгоризонтальной освещенности обеспечивается при кривых типов Л и Ш. Полнаяравномерность освещенности может быть достигнута, если сила света подчиняетсяур?внению/ ^L_a_cos sa 'где К — постоянная величина. Форма такой кривой приведена на рис. 2-13..аИ I jf I I I I I I I • 1 I I I I I I I чп0 2 4 6 8 10 12 Н 16 мPHI. 2-12. Хараюер распределения освещенности при различныхформах кривых силы света:— горизонтальная; вертикальная в плоскости, перпендикулярнойпроекции луча на горизонтальную плоскость; буквыу кривых— обозначение кривых сил света по рис. 2-10Равномерное освещение по всей высоте вертикальной поверхности можетбыть достигнуто при той же, по существу, кривой силы света, но повернутой на90°. Обе эти кривые технически осуществимы в пределах определенных углов се.Подобного рода кривые в действительности используются в установкахнаружного освещения, где особенно важно увеличение расстояния между светильниками,при освещении же больших горизонтальных поверхностей внутри зданийони почти не находят применения. Во-первых, в этом случае на каждый светильникприходится очень большая площадь, и, умножив ее на относительно высокиезначения освещенности, требуемые для внутреннего освещения, получаем стольбольшое значение необходимого светового потока, какого не имеет ни одна стандартнаялампа. Во-вторых, в этом случае весьма неблагоприятно распределяется80


вертикальная освещенность: она будет близка к нулю в точках около проекциигнатильпика и резко возрастать по мере удаления от него. Кроме того, при такомварианте освещения будут создаваться густые, не перекрываемые другими светильникамитени.Во многих случаях, хотя превалирующее значение имеет освещенностьгоризонтальных рабочих поверхностей или пола, требуетсятакже освегить поверхности оборудования, расположенныена достаточной высоте от пола, иногда даже выше точки установкисветильника: складские стеллажи, трубопроводы и т. п. В подобныхслучаях часто приходится выбирать светильники с типовымикривыми М. Хотя в большиистнеслучаев расчет осве- 1 ^ | I I ~] Iщения ведется на горизон- ^ — г — Х - А \тальную освещенность, но Т^^^^уГ^Т^Х / 7—Г~-~80'почти всегда имеет значение -T\vv?*Cr>\/^ Г~^ /также освещенность верти- jA^V\y\^£\/ /"""/—^кальных поверхностей. В этом \\ \У\ /\/^ц/ / ~"°°отношении типовые кривые Г -A~"V\ JX\ /\. / 4 s >4^и, особенно, К, оказываются \ А""\ JK /\ /^"^SO"Наименее удовлетворитель- — \ \ У\Ъс /\1"Зными: в точках под светиль- \^х \ У\ / ^5w,0ником вертикальная осве- 0" 10° 20* ЗГ 40'щенность близка К нулю Рис. 2-13. Кривая силы света, дающаяиз-за большого угла паде- одинаковую во всех точках освещенностьния света, в более удаленныхточках она мала из-за небольших значений силы света в направленииэтих точек. В силу этих причин, а также в силу того,что концентрированные кривые силы света больше других искажаютсяпри заиылении, применение этих кривых следует ограничиватьслучаями крайней необходимости.Не меньшее значение, чем выбор типа кривой силы света,имеет выбор класса светораспределения. С увеличением долипотока, направляемого светильником в верхнюю полусферу,смягчаются, а затем почти исчезают тени, уменьшается блескость,как прямая, так и отраженная (последняя в некоторыхслучаях заменяется вуалирующей световой дымкой), улучшаютсяусловия освещения различно ориентированных в пространствеповерхностей. Существенным является также общее улучшениевида помещения, когда стены и потолки имеют достаточную яркость.В сфере качества освещения всему этому противостоиттолько одно отрицательное обстоятельство: ухудшение видимостии пространственного восприятия рельефных поверхностей из-засмягчения собственных теней. Этот недостаток не следует, однако,переоценивать. Значительно важнее та, что с увеличением долипотока в верхней полусфере почти всегда возрастает потребнаямощность установки.С учетом сказанного в производственных помещениях с незапыленными,хорошо отражающими стенами и потолками реко-81


мендуется применение светильников класса Н. Нормы для общественныхзданий требуют, чтобы в помещениях этих зданий, предназначенныхдля работы, светильники, как правило, не менее15% своего потока направляли в верхнюю полусферу. Остальныеклассы светильников, т. е. Р, В, О, применяются сравнительноредко, чаще всего в силу архитектурно-эстетических соображений,а классы В и О — кроме того, при высоких требованиях к качествуосвещения и невозможности выполнить их другим путем.Распределение яркости по поверхностям верхней зоны помещения и контрастмежду поверхностями светильников и потолком сильно зависит от уровня освещенностии коэффициентов отражения поверхностен нижней зоны, особеннопола.При установке в помещении, например, одного потолочного светильникапрямого света потолок за счет многократных отражений получит какую-то яркостьL. Если повысить освещенность в 10 раз и установить пместо одного 10 светильников,то и яркость потолка составит 10/-, в то время как яркость светильниковне изменится.Таким образом, при высоких освещенностях и светлых полах создаютсяпредпосылки для преимущественного применения светильников класса П дажев помещениях общественных зданий.2-8. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОБОСНОВАННОСТЬВЫБОРА ТИПА СВЕТИЛЬНИКАВ общих случаях наиболее целесообразный тип светильникадолжен выбираться на основе полного технико-экономическогосопоставления различных возможных вариантов (§ 8-4). Такпоступать обязательно при выработке типовых вариантов освещениячасто повторяющихся объектов и желательно во всех наиболееответственных случаях.При сопоставлении вариантов основными изменяющимися составляющимизатрат будут стоимость электроэнергии, амортизационные отчисления от стоимостисветильников и затраты на обслуживание последних. Стоимость электроэнергииобычно преобладает в общей сумме затрат, к тому же остальные слагаемыене всегда бывают точно известны, и в практике чаще всего сопоставление светильниковпроизводится только по энергетическому показателю — удельной установленноймощности. Этот показатель легко определяется в процессе расчета.При расчете по точечному методу (§ 3-4) надо избегать распространеннойошибки, учета в центре поля освещенности только от ближайших светильников.В этом случае результаты будут тенденциозно благоприятны в сторону светильниковс более концентрированным светораспределением, так как у их «конкурентов»значительная доля освещенности создается именно удаленными светильниками.Экономически наиболее целесообразно использовать светильникиданного типа при наибольшей возможной для них мощностилампы и при наивыгоднейшем значении X = L : h. Наоборот,светильники становятся явно нецелесообразными, если при наименьшейвозможной мощности лампы и при том же значении Косвещенность превышает заданную и для получения последнейприходится увеличивать Я, ухудшая энергетические показателиустановки. К области применения светильника можно подойтиследующим образом.82


Основная формула, служащая для определения необходимогопотока лампы (в люменах) в светильнике, при расчете по методукоэффициента использования (§ 3-2) имеет вид(Т) — EkSzгде Е — освещенность, лк; k — коэффициент запаса; S — площадьпомещения, м 2 ; г — отношение средней освещенности к минимальной;JV — число светильников; г\ — коэффициент использованиясветового потока.Преобразуем эту формулу, приняв Ф = СР (где С — световаяотдача лампы, лм/Вт; Р — мощность лампы, Вт) и учтя, чтов больших помещениях со многими полями с достаточной точностьюможно считать 5 = % 2 h 2 N.Тогдаф=;СР=Ekh4* ZИP = Ekh z —. (2 6)Отсюда видно, что основной аргумент, определяющий потребнуюмощность лампы, есть Ekh 2 .Применим формулу (2-6) для светильника УПД ДРЛ, пригодного для лампмощностью от 250 Вт (Ф = 11 000 лм) до 700 Вт (Ф = 35 000 лм), считая X— 1,4.Коэффициент использования зависит от ряда факторов (см. § 3-2), но посколькумы ищем лишь порядок величины для помещений большой площади,примем среднее значение г) = 0,5. Подставляя это значение в выражение (2-6),находим, что для лампы 700 Вт Ekh 2= 8900 лм и для лампы 250 Вт — 2800 лм.Пусть, например, задано Е = 200 лк и k = 1,5. Легко подсчитать, что мощностьлампы достигнет 700 В г при h = 5,5 м и уменьшится до 250 Вт при А = 3 м.Д1ежду этими граничными значениями есть, однако, существенная разница.Если Ekh 1> 8900 лм, то лампы 700 Вт могут быть расположены с уменьшеннымзначением Я или же в вершинах полей может быть установлено по 2—3 светильника.В этом нет ничего плохого хотя это указывает на предпочтительностьприменения более мощного светильника.Другое дело — нижний предел. Он достаточно жестко ограничивает применениесветильника при малых Ekh?, так как пришлось бы сильно увеличиватьэначение Я, ухудшая светотехнические и энергетические показатели установки.Учитывая, что удельная мощность осветительной установкиNPиз формулы (2-6) можем получить выражениеЕкгили, относя эту величину к единичной освещенности и характеризуяэнергетическую экономичность величиной, обратной удельноймощности,5 Э = 4« ( 2 - 7 )83


На этом последнем выражении необходимо остановиться особо.Основным фактором, определяющим экономичность светильника,является коэффициенту, который при заданных условиях зависитот к. п. д. светильника и, в наибольшей степени, от формы егокривой силы света.При прочих равных условиях типовые кривые силы света светильниковкласса П располагаются в порядке убывания значенийт) так: К—Г—Д—Л—М—Ш—С. Разница особенно сказываетсяпри малых индексах помещения, т. е. в основном в помещенияхбольшой высоты, что заставляет выбирать для высокихпомещений кривые Г и Д, а в отдельных случаях, с учетом сделанныхвыше замечаний, — К. В низких помещениях разницав значениях коэффициентов использования относительно невелика.Увеличению, коэффициента г\ в направлении от кривых С и Шк кривым К и Г противостоит уменьшение значения К, во всехслучаях ведущее к удорожанию установки, а при использованииламп, световая отдача которых возрастает с увеличением мощности,также уменьшение С и, следовательно, рост удельной мощности.Скорее принципиальное, чем практическое, значение имеет наличие в знаменателеформулы (2-7) коэффициента г, зависящего от многих факторов и никогдане известного с достаточной точностью. Это одна из причин, в силу которыхв разное время решались задачи выбора при заданном значении Я, оптимальнойформы кривой силы света, т. е. такой формы, при которой г минимально. В какой-тостепени результаты подобных работ учитывались при построении светильников,но решающего значения это не имело. Г]ри соответствующем уменьшенииX можно получить вполне равномерное освещение (г = 1) едва ли не прилюбой кривой силы света, наоборот, при теоретически идеальной кривой даженезначительное изменение К может вызвать большую неравномерность.Из всего вышесказанного ясно, что следует говорить не о светильниках,более или менее экономичных вообще, а о светиль*-никах, предпочтительных в данных конкретных условиях.Только для определенных, неизменных, условий, в частностидля помещений неограниченной площади и при использованииламп, световая отдача которых зависит от мощности, целесообразностроить кривые Э э= f {Ekh?), дающие суждения о предпочтительноститого или иного светильника при различных Ekh?.2-9. ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОГОИСПОЛНЕНИЯ СВЕТИЛЬНИКОВОт конструктивного исполнения светильников зависит ихнадежность и долговечность в данных условиях среды, безопасностьв отношении пожара, взрыва и поражения электрическимтоком, а также удобство обслуживания.Следует подчеркнуть разницу между характером требованийк исполнению светильников в различных условиях среды. В псжаро-и взрывоопасных зонах неправильно выбранные светильникимогут привести к столь тяжелым и даже трагическим послед-84


ствиям, что требования к их исполнению являются, безусловно,обязательными и никаких послаблений не должно допускаться.Эти требования особо рассмотрены в § 7-2.Указанное в каталогах исполнение светильников принимается как документальныйфакт и отдельным лицам не дается права решать, является ли данныйсветильник, например, пылезащищенным или пыленепроницаемым. Наоборот,область применения светильников в каталогах не всегда указывается точно ичасто в практике может расширяться, но, конечно, в пределах разрешеннойнормами области применения данного исполнения.Для помещений с неблагоприятными, или, как обычно говорят,с тяжелыми условиями среды (но не пожаро- или взрывоопасных),при выборе исполнения светильников допускается известнаястепень свободы. Например, категория «пыльных помещений»охватывает широкую группу объектов с весьма различными условиямисреды, и в индивидуальном порядке возможно решить,применять ли сложные в обслуживании пыленепроницаемыесветильники или более запыляемые, но легче очищаемые, открытые.Приводя основные рекомендации по выбору светильников для помещенийс тяжелыми условиями среды, надо также учитывать, что классификационнаяоценка светильников по всем действующим стандартам далеко не полностьюхарактеризует пригодность их в тех или иных условиях и что, хотя степени защитыот воды и от ныли указываются отдельно, фактически они находятся в теснойсвязи между собою.В помещениях сырых, особосырых, с химически активнойсредой, а также при установке вне зданий степень защиты светильниковдолжна быть, как правило, не-ниже\1Р53 |или 5'3,причем предпочтительны степени защиты IP54JMH oi (см. § 2-6).Из числа конструкционных и светотехнических материалов наиболееустойчивы к воздействиям среды фарфор, силикатное стеклоИ пластические массы; далее следуют поверхности, покрытые силикатнойэмалью, и органическое стекло, затем — алюминий, которыймалоустойчив к воздействию щелочей, и, наконец, черныеметаллы. Особенно уязвимым местом светильников в тяжелыхусловиях среды является место ввода сетевых проводников.Чаще всего у светильников, предназначенных для этих условий,ввод производится через уплотняющий сальник, но еще болеенадежным является раздельный ввод проводников через изолирующиеполости, трубки или втулки.- В помещениях, где осуществляется гидроудаление пыли, степеньзащиты должна быть не ниже IP55 или 5'5, при отсутствии жетаких светильников могут применяться светильники с люминесцентнымилампами со степенью защиты 5'Х или 6'Х *. В жаркихпомещениях могут применяться любые светильники, но, по возможности,следует избегать применения светильников с закры-* Знак X в обозначении требуемой ичи рекомендуемой степени защитысветильников от воды показывает, что к этому виду защиты специальных требованийне предъявляется В отдельных случаях, при необходимости такойзащиты, знаком X также может обозначаться, что ее степень определяется конкретнымиусловиями в местах установки светильников.85


тыми стеклянными колпаками, из числа же люминесцентныхламп — использовать амальгамные.В пыльных помещениях вопрос выбора светильников решаетсяиндивидуально, лучше всего — на основе опыта эксплуатациитого «ли иного светильника в аналогичных условиях. В принципепредпочтительны степени защиты IP5X и IP6X, но, посколькуобслуживание светильников без стеклянного колпака проще,здесь могут быть допущены также степени защиты 5'Х и 6'Х,а при наличии пыли, непроводящей электрический ток, — дажеIP2X. Не рекомендуется применение светильников с неуплотненнымистеклянным колпаками (2'Х) или экранирующими решетками.Большое значение имеет применение в пыльных помещениях ламп-светильников,т. е., в частности, зеркальных ламп накаливания и газоразрядных лампс отражателем. В Этом случае защита от пыли поверхностей, участвующих в перераспределениисветового потока осуществляется в самих лампах, но надо позаботитьсяо защите от пыли и других возможных воздействий контактных частей,в связи с чем лампы-светильники рекомендуется устанавливать в арматурыисполнений 5'Х или 6'Х.В отношении стабильности светотехнических характеристикв условиях пыльной среды наиболее надежны светильники исполненийIP5X или IP6X, у которых выходное отверстие перекрытоплоским или выпуклым защитным стеклом. На втором местенаходятся светильники с замкнутым, уплотненным стекляннымколпаком без отражателя, на третьем — такие же светильники,но с отражателем. В этом случае стеклянный колпак защищаетот пыли только лампу, но, в свою очередь, будучи запыленным,поглощает часть потока как на пути от лампы к отражателю, таки от отражателя во внешнее пространство. Из светильников, вообщене имеющих пылезащиты, предпочтительны светильники с естественнойвентиляцией.Эффективным средством пылезащиты является постоянная подачав полость светильника чистого воздуха под некоторым давлением.Подобные схемы были у нас испробованы, но не нашлиширокого применения из-за некоторых практических и экономическихсоображений.По степени восстанавливаемости светотехнических свойствпосле многократной очистки первое место занимают поверхности,покрытые силикатной эмалью, и стеклянные, в том числе зеркальные,поверхности; промежуточное положение занимают эмали,используемые в люминесцентных светильниках, и алюминиевыеповерхности; очень плохо себя зарекомендовали различные суррогатыэмалей и краски.Очевидно, что при выборе светильников для специфическихклиматических районов должно учитываться их климатическоеисполнение.Для практики важна не только устойчивость светильникак воздействиям среды, но и удобство его обслуживания, т. е.86


в первую очередь способ соединения между собой частей, разъемкоторых необходим для доступа во внутреннюю полость светильника.С этой точки зрения наименее желательно применение светильников,для открывания которых необходимо отвинтить несколькогаек с помощью ключа. Даже только замена простых гаек«барашками» значительно улучшает дело, однако наиболее простыв обслуживании светильники (конечно, из числа закрытых),в которых соединение частей достигается пряжковыми запорамиили винтовой нарезкой на самих этих частях, в частности на горловинестеклянного колпака.Например, работники эксплуатации предпочитают светильникуповышенной надежности НЗБ, казалось бы, более сложныйвзрывонепроницаемый светильник ВЗГ, так как в первом дляснятия колпака надо отвернуть несколько гаек, а во втором —нижнюю часть корпуса со стеклом вывернуть из верхней части.Некоторые светильники имеют в своей конструкции контактное разъемноесоединение. Такие светильники следует выбирать в случаях, когда предполагаетсяснятие их для очистки, в частности при установке в труднодоступныхместах. Однако для помещений с тяжелыми условиями среды такие светильникине рекомендуются ввиду недостаточной надежности контактных разъемных соединенийв таких условиях. При выборе светильников приходится учитывать и некоторыедругие детали их конструкции, такие, как способ крепления (на крюке,на трубе и т. д.), место ввода (осевой, боковой) и др.2-10. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАСОРТАМЕНТА СВЕТИЛЬНИКОВРазнообразие типов и мощностей источников света, условийсреды, а также светотехнических и конструктивных требованийк светильникам определяют необходимость иметь в сортаментебольшое число их типоразмеров, которое в настоящее время достиглопримерно 1000.Возрастанию этого числа способствует и выпуск светильниковспециализированного назначения, например для школ, больниц, .улиц и т. д., хотя надо сказать, что в практике осуществленияосветительных установок принцип специализации часто и обоснованнонарушается. Так, ранее выпускавшийся в громадном количестве«школьный» светильник ШОД получил широчайшее применениев различных общественных и производственных зданиях,а плафон артикула 135, он же ПСХ, когда-то предназначавшийсядля освещения амбаров, в массовом порядке используется в низкихпомещениях промышленных предприятий, в ваннах жилыхдомов и даже в парадных помещениях общественных зданий в качествесигнального фонаря у выходов.Каждый типоразмер светильника с газоразрядными лампами игалогенными лампами накаливания типа КГ предназначается дляламп одной определенной мощности. Практически все светильникис люминесцентными лампами имеют встроенный ПРА (в большинстве,но не во всех случаях, со стартерными схемами), болыиин-87


ство светильников с другими типами газоразрядных ламп (ДРЛ,ДРИ, ДНаТ, ДКсТ) поставляется комплектно с выносными ПРА.Светильники с лампами накаливания маркируются на определеннуюноминальную мощность, которая является предельной,но могут использоваться в них и лампы меньшей мощности, имеющиетот же тип цоколя, конечно, в определенных пределах, потомучто установка, например, в светильнике ламп мощностьюдо 200 Вт ламп 25 Вт явно бессмысленна и, кроме того, можетпривести к резкому искажению кривой силы света.«)о4>П«')/о\ /SP5\г') г"') »)L°...°f JJX /!о|\Ч_»'^°?*)/л^\L)*)и)< ° ) 1°1°.°1! о о о ! ] о о !| | | I Ч JРис. 2-14. Конструктивно-светотехнические схемы светильниковНа рис. 2-14 показаны почти все применяемые конструктивносветотехническиесхемы светильников. Каждая из них можетварьироваться в тех отношениях, что отражатель может бытьдиффузным, зеркальным или имеющим смешанное отражение,контактная полость может иметь или не иметь уплотнения, стеклянныйколпак может выполняться из прозрачного, рифленого,матированного, опалового или молочного стекла и соединятьсяс корпусом с уплотнением или без него.На рис. 2-14 сплошные линии обозначают непрозрачные отражающиеповерхности, штриховые — стеклянные рассеиватели или88


защитные стекла, короткие вертикали — планки экранирующейрешетки. Штрихами обозначены принципиально не отличающиесяварианты схем: ' — специально для люминесцентных ламп," — для потолочных светильников, " — для светильников, встраиваемыхв потолки. Далее приводятся пояснения особенностей иобластей применения светильников с разными конструктивносветотехническимисхемами.Патрон с лампой накаливания (рис. 2-14, а) в матированнойколбе или блок с открытой люминесцентной лампой применяетсяв тех случаях, когда не требуется ограничения слепящего действия:при установке в устройствах отраженного света, в помещенияхочень малой площади, где сами размеры помещения создают«естественный защитный угол» (рис. 1-10), иногда в проходахза электрическими щитами и т. д.На рис. 2-14, б приведена основная, широко применяемаясхема светильников прямого света с любыми лампами, при эмалированныхотражателях имеет кривую силы света типа Д, приалюминиевых или иных отражателях со смешанным или зеркальнымотражением может иметь также кривые типов К, Г или Л.При прочих равных условиях предпочтительно использованиеэмалированных отражателей, особенно в тяжелых условиях среды.Схема может быть использована в помещениях с повышеннымсодержанием негорючей пыли, но тогда желательно (особенно приналичии проводящей пыли) иметь уплотнение контактной полости(исполнения 5' и 6').Светильник, изображенный на рис. 2-14, в, отличается отизображенного на рис. 2-14, б тем, что между корпусом и отражателемимеется просвет (а при использовании люминесцентныхламп отражатель имеет перфорацию), чго обеспечивает некоторуюподсветку верхней зоны помещения. В остальном характеристикии область применения такие же, как у светильников нарис. 2-14, б.Светильник на рис. 2-14, г в светотехническом отношении эквивалентенизображенному на рис. 2-14, б, конструктивно отличаясьналичием плоского или выпуклого стекла, закрывающего выходноеотверстие. Если это стекло укреплено с уплотнением, то схемастановится оптимальной для помещений, содержащих пыль.Варианты этого светильника относятся в основном к люминесцентнымсветильникам, в которых уплотнение стекла возможно, ноприменяется крайне редко. Эти варианты, без уплотнения, частоприменяются в общественных зданиях, но их существенным недостаткомявляется отсутствие подсветки потолков.Традиционная схема светильников прямого света приведенана рис. 2-14, д для помещений с наличием влаги и пыли, хотя дляпоследних схема далека от оптимальной. Эти светильники используютсяпри невозможности применения изображенных нарис. 2-14, б (например, из-за пожароопасности помещения) и2-14, г. При отсутствии уплотнений защитное стекло (в данном89


случае рассеивающее) служит для ограничения слепящего действия.Кривые силы света почти всегда типа Д.Столь же традиционны светильники, изображенные нарис. 2-14, е, но уже классов Н или Р, для помещений с тяжелымиусловиями среды. В этих светильниках применение защитныхрассеивающих стекол обязательно. Характер светораспределения[обычно кривая типа М, в вариантах (рис. 2-14, е"- и еГ) — иногдатипа Д) обеспечивает хорошую вертикальную освещенность,освещение высокораегюложенных поверхностей и подсветку верхнейзоны, что определяет широкое применение светильников в помещенияхс нормальной средой, когда, конечно, уплотнений нетребуется. По схеме рис. 2-14, е" выпускаются разнообразныепотолочные светильники с лампами накаливания, как с уплотнениями— для тяжелых условий среды, так и без уплотнений —для общественных зданий. К вариантам светильников (рис. 2-14, в"-и е т ) относятся также и многочисленные потолочные светильникидля люминесцентных ламп, широко применяемые в общественныхи отчасти в производственных зданиях.Светильники, изображенные на рис'2-14, ж и з являются модификациямиизображенных на рис. 2-14, бив, они предназначеныспециально для люминесцентных ламп. Большие размеры этихламп и обычная установка в светильнике нескольких ламп (ввидуих малой единичной мощности) затрудняют создание защитногоугла с помощью только отражателя и вызывают необходимостьприменения экранирующих решеток: системы пересекающихсяпродольных и поперечных планок, разбивающих выходное отверстиена ряд мелких элементов. Светильники, не имеющие рассеивателей,должны снабжаться решетками в помещениях небольшойи средней высоты, причем в помещениях с наличием пыли применениерешеток нежелательно.Решетки не только создают необходимый защитный угол, но и улучшаютвнешний вид светильника, а в светильниках для общественных зданий, световыяпанелях, потолках и т. п. разнообразнейшей формы решетки часто становятсяэлементом светового оформления интерьера.Для люминесцентных светильников наиболее характерны эмалированныеотражатели,*в связи с чем они обычно имеют типовую кривую силы света Д. Применениерешеток, ограничивая силу света в наклонных направлениях, приближаеткривую силы света к типу Г. Однако в некоторых случаях (высокие помещения,специальные требования к распределению освещенности) используютсяи зеркальные отражатели, с помощью которых можно получить нужную кривуюсилы света в поперечной плоскости при сохранении косинусного характерапродольной кривой. Эффективно трансформировать последнюю можно с помощьюэкранирующих решеток с зеркальными планками или призматических стекол.Светильники (рис. 2-14, и) широко применяются в жилых иобщественных зданиях, преимущественно с лампами накаливания.Стекло здесь должно быть рассеивающим, молочным. В этих светильникаххорошо сочетаются благоприятный внешний вид,экономичность и качество освещения. Выпускавшийся по этойсхеме светильник «Люцетта» имел, пожалуй, наибольшее распространениепо сравнению со всеми остальными светильниками.90


Светильник неожиданно оказался весьма перспективным в помещенияхс большой сыростью, но без пыли (до бань и прачечных включительно) при условии,если головка светильника имеет соответствующее исполнение, т. е. выполненаиз водостойких материалов и имеет раздельный ввод проводников. Раньше этодостигалось сочетанием стекла «Люцетта» с фарфоровым подвесным патроном.Промышленного выпуска светильников в такой модификации организованоне было.Светильники на рис. 2-14, /сил близки друг к другу и отличаютсялишь наличием прозрачных или непрозрачных боковин.Имея светораспределение класса В, реже Р, они рекомендуютсядля общественных, отчасти — для производственных зданий с нормальнымиусловиями среды, при высоких требованиях к качествуосвещения.Светильник (рис. 2-14, м) имеет ограниченное применение —почти исключительно в жилых помещениях. Светораспределениекласса В.Светильники (рис. 2-14, н и о) с наклонно расположеннымиотражателями, со стеклом или без него, известны под видовымназванием «кососветы». Их применение целесообразно в случаях,когда освещаемые поверхности, особенно вертикальные, расположеныпо одну сторону от возможного места установки светильников,например при размещении последних на стенах на кронштейнах.В практике «кососветы» нередко заменяются наклонно установленнымисветильниками других схем.Здесь не рассмотрены светильники с призматическими стеклами,пока мало распространенные в отечественной практике (кромесветильников наружного освещения). Между тем такие стекла,используя явление преломления света, могут создать весьма целесообразноедля ряда случаев светораспределение и, в частности,резко ограничить значения силы света в направлениях, особонеблагоприятных из-за* слепящего действия, т. е. 60—90° с вертикалью,без создания защитного угла как такового.Подробные сведения по расчету и конструированию светильниковдля люминесцентных ламп содержатся в книге [8].2-11. ЩЕЛЕВЫЕ СВЕТИЛЬНИКИ-СВЕТОВОДЫВ традиционной системе освещения светильниками можноусмотреть известное противоречие: световой поток должен бытьраспределен по непрерывной поверхности площади или полосы,а для этого используются многочисленные дискретные излучатели,каждый из которых требует установки, обслуживания и подведенияэлектрической энергии. Хотя в естественном освещении большую(но не всегда положительную) роль играет прямой солнечныйсвет, но в основном природа использует другое решение, распределяясвет сверхмощного'источника — Солнца по всему небосводу.Сказанное можно рассматривать как логическую предпосылку длясоздания принципиально нового средства освещения: щелевыхсветильников-световодов (ЩСС). Идея создания ЩСС и их перво-91


начальная теоретическая и конструктивная разработка принадлежатГ. Б. Бухману, в дальнейших работах по созданию ЩССприняли участие многие организации и лица [9].Пусть в торец длинной цилиндрической трубки (рис. 2-15)вводится мощный световой поток источников света. В пределахдуги acb труба пыполиеиа из материала, внутренняя поверхностькоторого является зеркальной иРис. 2-15. Принципиальная схемащелевого светильника-световодаимеет очень высокий коэффициентотражения; в пределах дуги ab, называемойщелью, труба выполненаиз светопрозрачного, обычно — рассеивающегоматериала.Лучи, падающие на поверхностьзеркальной части трубы под достаточнобольшими углами, будутотражаться, идти ио трубе дальше,отражаться повторно и т. д., причем часть светового потокабудет попадать на щель и выходить через нее. Предпосылкамитого, чтобы значительная часть введенного потока не тольковышла через щель, ной с достаточной равномерностью распределиласьпо всей длине последней, является строго рассчитаннаяструктура светового потока в местеввода и высокий коэффициентотражения зеркальной поверхноститрубы. При соблюденииэтих условий можно добиться довольновысокого к. п. д. ЩССи сравнительно равномерной яркостищели на протяжении длины,достигающей 30 и 70 диаметровтрубы соответственно при одноидвухстороннем вводе в нее потока.Для того чтобы выходящий изщели световой поток мог создатьнормированную освещенность назначительных площадях, в ЩССЕ S 3Рис. 2-16. Размещение каналов (/)щелевого световода и вводных устройств(2) в цехенеобходимо вводить очень большие потоки, причем источники светадолжны быть достаточно компактными, поэтому наиболее подходящимидля световодов источниками света являются лампы ДРИ.Разработаны в частности, вводные устройства на 8 ламп по3500 Вт каждое, причем вводы могут быть как односторонними,устраиваемыми с торца трубы, так и двухсторонними, устанавливаемыми«в рассечку» двух труб. На рис. 2-16 показана схемаразмещения щелевых светильников-световодов в цехе с использованиемвводов обоих типов.В зависимости от мощности вводного устройства изменяетсядиаметр трубы, лежащий обычно в пределах 250—1100 мм.92


Трубы ЩСС выполняются как из тонких пленочных материалов,требуюших для сохранения формы при их работе постояннойподдувки воздухом, так и жесткие, не требующие поддувки.В своем развитии ЩСС выросли в систему комплектных осветительныхустройств КОУ, включающих в себя специальные камерыдля размещения вводных устройств, электроаппаратуры для питанияи управления источниками света, вентиляционных установоки т. д. Здесь для мощных осветительных установок возможно осуществление«глубокого» ввода, т. е. подведение сети 6—10 кВнепосредственно к вводам с установкой у последних трансформаторов.Световоды имеют весьма своеобразное светораспределение, резко несимметричноев продольной плоскости, с максимумом в направлении, противоположномближайшему вводу. Из-за этого световод с одним вводом освещает преимущественноодну сторону вертикальной поверхности, перпендикулярной оси ЩСС.В различных сечениях по длине ЩСС светораспределение различно. Эти обстоятельствазатрудняют расчет освещенности от ЩСС, который практически возможенлишь с помощью ЭВМ, но, по-видимому, в практике расчет будет заменятьсявыбором одного из типовых, заранее рассчитанных вариантов.Первый опыт применения ЩСС дал весьма положительныерезультаты. ЩСС, в частности, хорошо вписываются в интерьерпомещения и, вероятно, найдут применение не только в производственных,но и в общественных зданиях.Установившихся технико-экономических показателей по применениюЩСС еще нет, но уже известно, что во многих случаяхони дают существенное уменьшение годовых расходов, а во всехслучаях — значительное упрощение обслуживания, так как резкоуменьшается число точек, требующих такового. Особенно перспективноприменение ЩСС во взрывоопасных помещениях.Знаменательно, что основная линия развития ЩСС, еще до их массовоговнедрения, уже получила интересные и перспективные «ответвления». Так,в цехах обработки светочувствительных материалов традиционным способомосвещения являются локальные фонари красного или оранжевого света, работапри которых утомительна для глаза, особенно если требуется просмотр проявляемыхматериалов на просвет. Освещение с помощью ЩСС значительно улучшаетусловия работы в этих цехах, причем в качестве источников света здесь целесообразноприменение натриевых ламп, свет которых содержит относительно малоактиничньгх лучей, которые необходимо поглотить светофильтрами.В музеях имеются витрины со столь ценными материалами, что доступ к нимразрешен только ответственным хранителям, что затрудняет устройство здесьвстроенного освещения. В таких случаях в витрины можно встроить канал ЩСС,почти не требующий обслуживания, а вводное устройство с источником света разместитьвне запретной для монтера зоны.На основе ЩСС может быть создан также ряд оригинальных решений в установкахархитектурно-художественного освещения.Нередко в технике освещения возникает необходимость создатьвысокую освещенность на малой площади, подчас расположеннойво внутренних полостях оборудования или изделий, причем требуется,чтобы осветительное устройство не загромождало рабочуюзону. В таких случаях весьма перспективным является применение93


особого рода световодов — волоконных, основанных на явленииполного внутреннего отражения. Такие световоды, которые неследует смешивать с аналогичными устройствами, служащимидля передачи изображения, изготовляются в виде гибких жгутовлюбой длины и пропускают около 50% света, вводимого черезодин из торцов. Вынеси вводное устройство, для которого перспективноприменение миниатюрных ламп КГ, из рабочей зоны,можно, не загромождая эту зону, «поливать» светом любой ееучасток.2-12. ОЗДОРОВИТЕЛЬНОЕ ОБЛУЧЕНИЕВ СИСТЕМЕ ОБЩЕГО ОСВЕЩЕНИЯК видимой части спектра примыкает со стороны коротких длинволн невидимое ультрафиолетовое (УФ) излучение, получившееза последние десятилетия широкое применение в различныхотраслях техники.Воздействие УФ-излучений необходимо для нормальной жизнедеятельностичеловеческого организма. Его недостаток вызывает«ультрафиолетовое голодание», при котором ослабевают защитныесилы организма, происходит авитаминоз, наступает расстройствонервной системы и т. д.Обычное силикатное стекло плохо пропускает УФ-излучение, и уже поэтой причине все искусственные источники света, имеющие колбу из такогостекла, почти не имеют в своем спектре УФ-излучения. Ничтожно мало ихи в спектре ламп КГ, хотя и имеющих колбу из кварцевого стекла. Естественно,что мало УФ-излучений проникает и в здания через остекленные окна, но дажеи вне зданий периоды ультрафиолетового голодания могут наблюдаться у жителейсеверных широт при коротком световом дне и у жителей больших городов с ихзамутненной атмосферой.Отсюда возникает необходимость специальной искусственнойкомпенсации недостатка УФ-излучения путем устройства облучательныхустановок длительного действия — в системе общегоосвещения, или кратковременного действия — в фотариях. В дальнейшемпойдет речь только о первой группе облучательныхустановок.Воздействие УФ-излучений на человека количественно оцениваетсяэритемным действием, т. е. покраснением кожи, в дальнейшемпереходящим в загар. Соответственно система световых единицзаменяется при УФ-излучении системой эритемных единиц ивводятся понятия: эритемный световой поток (миллиэры, мэр),эритемная сила света (мэр/ср) и эритемная облученность (мэр/м 2 ).Кривая интенсивности эритемного действия УФ-излученияв зависимости от длины волны имеет два резких максимума: приЯ, = 0,25 мкм и J, = 0,297 мкм, в промежутке между которымиэритемное действие обращается в нуль при i = 0,28 мкм. Признаетсяполезной (при правильной дозировке) и используется в облучательныхустановках только правая ветвь кривой в пределах94


X — 0,28^0,32 мкм. Для получения излучения в этой областиприменяются эритемные люминесцентные лампы низкого давленияЛЭ мощностью 15 и 30 Вт и такие же, но лампы ЛЭР с отражателем30 и 40 Вт. Эритемная отдача ламп лежит в пределах 20—40 мэр/Вт.Размеры этих ламп и их электрические характеристики такие же,как обычных люминесцентных ламп, и эритемные лампы могутприменяться в обычных светильниках.Основные требования к устройству облучательных установоксодержатся в утвержденных Министерством здравоохранения СССРуказаниях к проектированию и эксплуатации установок искусственногоультрафиолетового облучения на промышленных предприятиях(1974 г.) и некоторых других документах.Согласно этим требованиям облучательные установки длительногодействия должны устраиваться в помещениях зданий, расположенныхсевернее полярного круга," а в зданиях, расположенныхмежду 45° широты и полярным кругом, — только в помещенияхбез естественного освещения или с недостаточным (коэффициентестественной освещенности меньше 0,1%) естественнымосвещением. Они должны при этом устраиваться только в помещенияхс постоянным пребыванием не менее 10 чел., при высотепомещений не менее 3 м и не более 8 м и при площади, приходящейсяна одного человека, не более 6 м а . Эти установки должнатакже оборудоваться в основных помещениях детских учреждений.Режим их включения должен устанавливаться в зависимости отшироты места, а именно: при широте севернее 60° — с 1 ноябряпо 1 апреля, при широте 50—60° — с 1 ноября по 1 марта и пришироте 45—50° — с 1 декабря по 1 марта. В помещениях дляработы они включаются на 8 ч ежедневно; в помещениях длядетей — на 4—6 ч.При ультрафиолетовом облучении нормируется средняя облученностьв горизонтальной плоскости на уровне 1 м от пола5 мэр/м 2 , но одновременно устанавливаются значения минимальной(1,5 мэр/м 2 ) и максимальной (7,5 мэр/м 2 ) облученности. Последнееограничение необходимо, чтобы избежать вредной переоблученности.Поэтому расчет облучательных установок начинается с проверкимаксимальной облученности в точках непосредственно подсветильниками. Коэффициент запаса вводится только при расчетеминимальной облученности.В остальном расчет облучательных установок ведется так же,как осветительных установок, с учетом отмеченных ниже специфическихособенностей. Потребная мощность облучательных установокдлительного действия относительно невелика и обычно лежитв пределах 1—2 Вт/м 2 .Как уже сказано, силикатное стекло и обычные марки органическогостекла почти непрозрачны для УФ-излучений. Отражающиеповерхности также ведут себя при УФ-излучений иначе,чем при видимом свете. Хорошо отражают УФ-излучение поверхностиполированного алюминия и меловая побелка. Известковая95


побелка имеет р = 0,11—0,30; такие же материалы, как белила,белая эмаль и водоэмульсионная краска, имеют р < 10%.При установке эритемпых ламп в специальных светильникахматериалы светильников выбираются с учетом их свойств приУФ-излучении, и исходной для расчета облучательных установокявляется кривая распределения эритемнои силы света. Пока чащеприходится устанавливать эритемные лампы в светильниках дляобычных люминесцентных ламп, и поскольку в этих светильникахприменяются материалы, почти не отражающие УФ-излучение,расчет ведется как для открытой лампы с учетом ее экранированияконструктивными частями светильника. Ввиду пониженных требованиек точности расчета лампа принимается за светящую точку,но учитывается, что в продольной плоскости она имеет кривую Д,а в поперечной,— кривую М.Светильники, используемые для эритемных ламп, должны иметьснизу экранирующую решетку с защитным углом в обеих плоскостяхне менее 25°. В ряде случаев целесообразно применять установкиотраженного света.Светильники с эритемными лампами могут как включатьсяцентрализованно, так и управляться местными выключателями,но во всех случаях их управление должно быть отделено от управлениясветильниками, предназначенными для освещения. Допускаетсяпитание эритемных ламп отдельными группами от щитковосновного освещения, однако к этим группам не должны присоединятьсясветильники рабочего или аварийного освещения.ГЛАВА ТРЕТЬЯРАСЧЕТ ОСВЕЩЕННОСТИ3-1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТАОбычной задачей расчета освещенности является определениечисла и мощности светильников, необходимых для обеспечениязаданного значения освещенности. Значительно реже выполняютсяповерочные расчеты, т. е. определение ожидаемой освещенностипри заданных параметрах установки.Расчет может выполняться с большой степенью точности, но чаще всего такойточности не требуется. Характеристики ламп и светильников имеют значительныедопуски, и как бы тщательно ни был выполнен расчет, никоим образом нельзягарантировать, что получится точно #заданная освещенность. Существенно также,что самые нормы освещенности не являются строго обоснованными, и тот компромиссмежду желаемым и возможным, о котором говорилось выше, сохраняетсяна определенном участке шкалы освещенностей.96


Повышенная точность расчетов нужна преимущественно при сопоставлениии выборе различных вариантов выполнения освещения. В этих случаях с учетомравной для всех вариантов вероятности отклонения результатов от расчетныхданных можно считать предпочтительным тот вариант, в котором данные осветительныеусловия достигаются хотя бы при незначительно лучших показателях.При освещении «точечными» источниками света, т. е. лампаминакаливания, а также лампами типов ДРЛ, ДРИ и ДНаТ, обычночисло и размещение светильников намечаются до расчета, в процессеже расчета определяется необходимая мощность лампыгПривыборе лампы по стандартам допускается отклонение номинальногопотока лампы от требуемого расчетом в пределах от —10до +20%. При невозможности выбрать лампу, поток которой лежитв указанных пределах, изменяется число светильников.При освещении трубчатыми люминесцентными лампами дорасчета обычно намечается число и расположение рядов светильников,по результатам же расчета производится «компоновкарядов», т. е. определение числа и мощности светильников, устанавливаемыхв каждом ряду. При этом отклонения ожидаемой освещенностиот заданной должны также не превышать вышеуказанныхпределов.Все применяемые приемы расчета основаны на двух формулах,связывающих освещенность с характеристиками светильников иламп:г, Ф „ /cos aE = -g- vLE = -ps- %принципиальная разница между которыми состоит в том, что перваяиз них, будучи написана в недифференциальном виде, определяетсреднюю освещенность поверхности, а вторая — освещенностьконкретной точки на поверхности.Метод, основанный на первой формуле, носит название методакоэффициента использования. В своих обычных формах он позволяетобеспечить среднюю освещенность горизонтальной поверхностис учетом всех падающих на нее потоков, как прямых, так иотраженных. Переход от средней освещенности к минимальнойв этом случае может осуществляться лишь приближенно. Метод,основанный на второй формуле, — точечный метод, позволяетобеспечить заданное распределение освещенности на как угоднорасположенных поверхностях, но лишь приближенно учесть свет,отражаемый поверхностями помещения.Соответственно этим особенностям метод коэффициента использованияприменяется для расчета общего равномерного освещениягоризонтальных поверхностей, а также для расчета наружногоосвещения в случаях, когда нормирована средняя освещенность.Точечный метод применяется для расчета общего равномерного илокализованного освещения помещений и открытых пространств,а также для расчета местного освещения при любом расположенииосвещаемых поверхностей. Его область применения для расчетавнутреннего освещения ограничена, однако, случаями, когда4 Г. М. Кнорринг 97


достаточен приближенный учет света, отражаемого поверхностямипомещения, т. е. когда применяются светильники класса П, а приплохо отражающих поверхностях — также класса Н.Мы видим, что области применения обоих методов частично перекрываютдруг друга, но что имеется случай, в котором, казалось бы, не может применятьсяни один из методов.Действительно, общее равномерное освещение горизонтальной поверхностибез точного учета отраженного света может быть с равным успехом рассчитанолюбым из методов. Обычно в этих случаях предпочитают пользоваться болеепростым методом — методом коэффициента использования но для больших,ответегвенных помещений желательно пользоваться точечным методом, позволяющимне только обеспечить заданную наименьшую освещенность, но и проанализироватьраспределение освещенности по всей освещаемой поверхности.Наоборот, из ранее сказанного следует, что для расчета локализованногоосвещения или освещения негоризонтальных поверхностей в случаях, когдаотраженный свет, играет значительную роль, непосредственно не может бытьприменен ни один метод. В этих случаях приходится, как показано далее, использоватьих оба, т. е. действовать, можно сказать, комбинированным методом.Светотехнические расчеты являются одними из наиболее массовыхинженерных расчетов; их приходится постоянно выполнятьмногим тысячам людей, а в своих первоначальных формах ониявляются довольно трудоемкими. Естественно, что усилия специалистовиздавна были направлены на упрощение методики расчета,в результате чего появилось много практических способоврасчета, которые, однако, являются разновидностью тех же двухосновных методов. Из этих упрощенных способов ниже описываютсялишь получившие широкое применение или рекомендуемыек такому применению. Полному и детальному рассмотрению вопросоврасчета освещения посвящена книга автора «Светотехническиерасчеты в установках искусственного освещения» [10].3-2. МЕТОД КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯПусть в помещении установлено N светильников, поток лампв каждом из которых Ф, так что всего в помещение внесен потокЛ^Ф. Далеко не весь этот поток падает на освещаемую поверхность(т. е. на пол или равновеликую ему горизонтальную плоскость науровне /г рот пола), так как он частично теряется в светильниках,частью падает на стены и потолок помещения. Отношение потока,падающего на освещаемую поверхность, ко всему потоку лампназывается коэффициентом использования и обозначается т).Таким образом полезным потоком можно считать Л^Фт). Распределяясьпо площади S, этот поток создает на ней среднюю освещенностьМРт] : 5.Если, как это чаще всего имеет место, расчет ведется на минимальнуюосвещенность, которая всегда меньше средней, то, введякоэффициент минимальной освещенности г = E LV: Е ыт, получимР _ iV


Так как нормированная освещенность должна быть обеспеченаво все время эксплуатации, надо эту освещенность разделить накоэффициент запаса k, получив окончательноSzk(3-1)Имея в виду использовать формулу (3-1) для определения световогопотока или числа светильников, получаем&Szk"Ф:/Vt)О(3-2)N:ESzkФг1(3-3)Входящий в формулы коэффициент z зависит от размеров иформы помещения, коэффициента отражения его поверхностей,характеристик светильника и в наибольшей степени от значенияК = L : h (рис. 2-5). Последнее обстоятельство имеет особо принципиальноезначение. С увеличением Я сверх оптимальных значенийкоэффициент г начинает быстро возрастать,что собственно и обусловливает энергетическуюневыгодность больших значенийк.3 гАВ больших помещениях принципиальное значениеимеет и увеличение коэффициента г при уменьшении Xпо сравнению с оптимальными значениями. Рассмотримпредельный случай, когда размеры помещениянеограниченно велики, стены и потолки не отражаютсвет и Я -*- 0. Тогда все множество светильников можетрассматриваться как сплошная светящая поверхность,и, если точка А в центре помещения (рис. 3-1)одинаково освещается всеми четырьмяквадрантами,4 1£Рис. 3-1. Неравномерностьосвещения вбольших помещенияхто угловая точка Б настолько удалена от квадрантов2—4, что освещается только квадрантом 1, т. е. ее освещенность в 4 раза меньше,чем точки А. Таким образом предельное значение г = 4.В большинстве случаев этот факт не имеет большого практического значенияи не учитывается, но иногда может служить основанием для уменьшенияразмеров полей вблизи стен больших помещений.В области оптимальных значений X коэффициент z относительноневелик; точное его определение связано с такими трудностями,которые не оправдываются результатом, и обычно довольствуютсяучетом приближенных значений г, равным 1,15 при освещениисветильниками, расположенными поТзершинам полей, H_UL=— приосвещении линиями люминесцентных светильников. При расчетесредней освещенности коэффициент г, естественно, не учитывается;в установках отраженного света при хорошо отражающих стенахэтот коэффициент приближается к единице.Коэффициент использования TJ:прямо пропорционален коэффициенту полезного действиясветильников;4* 99


зависит от формы кривой силы света светильников, возрастаяс увеличением степени концентрации светильниками световогопотока и убывая с увеличением доли потока, направляемой светильникомв верхнюю часть пространства;возрастает с увеличением площади помещения, так как приэтом увеличивается телесный угол, в пределах которого потокпадает непосредственно на расчетную поверхность;возрастает с уменьшением расчетной высоты (по той же причине);убывает по мере удаления формы помещения от квадрата, таккак при этом уменьшается среднее расстояние светильников отстен и увеличивается доля светового потока, падающего на стены;возрастает, хотя и незначительно, с увеличением X, так какпри этом увеличивается среднее расстояние светильников отстен;возрастает с увеличением коэффициентов отражения потолков,стен и полов помещения.Зависимость ц от площади помещения, высоты и формы возможноучесть одной комплексной характеристикой — индексомпомещенияSl~ h(A + B)' ( 3 ' 4 )где А я В — стороны помещения; S — его площадь; h — расчетнаявысота. Зависимость индекса помещения or 5 и h очевидна;зависимость его от формы помещения становится особенно ясной,если, обозначив А : В = а, привести выражение (3-4) к видуVS Уаh 1 +а(3-5)При а — 1 имеем i — 0,5 У S : h, при а = 2 индекс i =- 0,47 У S : h. Это дает основание в некоторых упрощенныхприемах расчета для не слишком удлиненных помещений определятьиндекс по формуле1 = 0,48-^. (3-6)Для помещений неограниченной длины из выражения (3-4)следует, что i — В : h.Зависимость г\ от к. п. д. и формы кривой силы света учитываетсятем, что для каждого светильника (или для группы светильниковс близкими характеристиками) составляется отдельнаятаблица коэффициентов использования; при расчете значений т] дляэтой таблицы принимается характерное для данного светильниказначение К, чем учитывается также зависимость от коэффициентаотражения потолков. Коэффициенты отражения существующихпомещений оцениваются субъективно, проектируемых помещений100


— предположительно, но во всех случаях точные значения ихнеизвестны, и в таблицах принимается шкала усредненных значений70—50—30—10% —для потолков и стен и 30—10—0% —для пола. Эти коэффициенты обозначаются р п— для потолка,р с— для стен и р р— для пола или расчетной плоскости. В таблицахприводятся обычно только наиболее вероятные (вообще илидля области применения данного светильника) их сочетания.Точность, с которой могут быть определены значения TJ, какправило, не оправдывает интерполирования ни между значениямикоэффициентов отражения, ни между значениями индекса помещения.При i > 5 принимается значение 5. В дальнейшем предполагаетсярасширение шкалы индексов в сторону значений, меньших0,5.г- - -э ® © ® ®® о ® ® ®э ® © ® ®игigияРис. 3-2. Варианты освещения помещения светильниками с лампами накаливания(а) и светильниками с люминесцентными лампами (б)В табл. 3-1 приведены значения коэффициентов использованиясветового потока.Порядок расчета по методу коэффициента использования поясняется npiмерами.1. Дано помещение размерами: А — 24 м, 5 = 12 м, Н = 4,5 м, Л р= 0,8 м,коэффициенты отражения: р п— 50%, р = 30%, р р= 10%. Требуется осветитьэто помещение светильниками «Астра» с лампами накаливания, создав освещенностьЕ = 50 лк при k = 1,3.Светильник «Астра» имеет кривую светораспределения типа Д, для которогоможно принять >. с= 1,4. Приняв h c= 0,5 м, получим h = 3,2 м и L = 3,2-1,4 ==4,5 м. Учитывая, что Я- энесколько больше, чем Я с, размещаем светильники, к&чпоказано на рис. 3-2, получив N = 15.Находим2 8 83,2(24+ 12) 'и по табл. 3-1 определяем г\ = 0,59. Принимая г= 1,15, вычисляем потребныйпоток лампыо5_ 50. 1,3-288. 1,15 ....Ф = =1570ДЙ = 2 4 32лм.Ближайшая стандартная лампа 200 Вт имеет Ф = 2800 лм, что превышаетрасчетное значение на 15%.Если бы в том же примере нам требовалось получить освещенность не 50 лка 75 лк, то потребный поток лампы составил бы 3648 лм. Поскольку светильник24-101


Таблица 3-1Значение коэффициентов3 качение коэффициента использования Г| %. при значении индекса помещения i. равномотражения р_, р_, р_,при использованиисветильников типа 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 3,0 3,5 4,0 6,0«Астра*70; 50; 10 22 32 39 44 47 49 50 52 55 58 60 • 62 64 66 68 70 7350; 30; 10 20 26 34 38 41 43 45 47 50 53 55 57 59 62 64 66 690; 0; 0 16 2! 29 33 36 37 39 41 44 46 49 51 53 56 59 60 62УПД ДРЛ70, 50; 10 30 36 40 43 45 47 50 53 56 58 60 62 63 66 67 69 7050; 30; 10 23 30 33 37 40 41 43 47 50 53 56 57 59 60 61 63 660; 0; 0 18 26 29 33 35 38 40 42 45 48 51 52 53 56 57 58 60ЛДОР70; 50; 10 25 29 33 36 40 43 45 47 51 54 56 58 60 62 63 64 6750; 30; 10 19 22 26 30 33 36 38 40 44 47 49 51 53 55 56 58 600; 0; 0 12 16 20 22 25 28 | 30 32 35 38 40 42 43 45 46 48 50


tAcTpa» пригоден только для ламп до 200 Вт, пришлось бы, задавшись потокомлампы мощностью 200 Вт, обратным приемом найти потребное число ламп N== 19,5. практически же разместить в три ряда 21 светичьник.2. В том же помещении требуется создать освещенность £= 300 лк приk= 1,5. используя люминесцентные Лампы типа ЛБ в светильниках ЛДОР.Так как светильник имеет в поперечной плоскости кривую светораспределениятипа Д, для которого % = 1,4, размещаем светильники в три ряда.При ранее найденном значении индекса (табл. 3-1) находим rj = 0,53.Определяем потребный поток ламп уже не в светильнике (число светильниковпока неизвестно), а в каждом из рядов:_ 300.1,5.288-1,1о п е с пФ= 370Д53 = 8 9 6 6 0 л м -Если в светильники установить по две лампы 40 Вт, с потоком 3000 лм,то потребное число светильников в ряду будет 89 600 :6000 = 14,9 « 15. Придлине одного светильника 1,24 м их общая длина составит 18,6 м. Следовательно,между светильниками ряда могут быть оставлены небольшие разрывы, величинукоторых нетрудно рассчитать.При использовании ламп 80 Вт (Ф = 5220 лм) в ряду потребовалось бы разместитьс округлением 9 светильников общей длиной 13,8 м. Разрывы между светильникамивозросли бы, а общая мощность увеличилась бы с 3,6 до 4,3 кВт.Вариант с лампами 40 Вт представляется предпочтительным.Если бы в условиях данного примера требовалось создать освещенность500 лк, то при лампах 40 Вт потребовалось бы 25 светильников в ряду, которыене вмещаются в длину помещения 24 м; вместе с тем это число недостаточно дляустройства сдвоенных рядов. При лампах 80 Вт в этом случае необходимо иметьв каждом ряду 14 светильников, которые хорошо размещаются. Можно было быобойтись и лампами 40 Вт, но разместить светильники в четыре ряда по 19 шт.в каждом. В этом случае предпочтение следует отдать лампам 80 Вт.3-3. УПРОЩЕННЫЕ ШОРМЫ МЕТОДАКОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯМассовый характер расчетов по методу коэффициентов использованиявызвал появление целого ряда приемов расчета, упрощающихвычисления по этому методу. Это понятно, так как,например, сократить лишь одну операцию умножения, требующую15 с, значит в масштабах нашей страны сберечь не менее 5 летчеловеческого труда ежегодно.Вместе с тем все упрощенные приемы расчета связаны с неизбежным,хотя обычно и допустимым, уменьшением точностирасчета, а также с увеличением потребного числа справочныхтаблиц или графиков. Последнее вызвано тем, что каждая таблицаили график применимы только в пределах указанных на них«паспортных данных»: расчетная высота, коэффициенты отражениястен и потолков, коэффициенты z я k.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДЕКСА ПОМЕЩЕНИЯДля ускоренного определения индекса помещения уже оченьдавно и широко применяется предложенная И. С. Дубинкинымтабл. 3-2. В ней помещения разделены по значению а = А : Впа три группы: а == 1 -=-1,5; а = 1,5-7-2,5; а = 2,5-^-3,5. Придаваярасчетной высоте h ряд дискретных значений в соответствии с вы-103


Таблица 3-2Форма помещения Расчетная высота, ма = 1-5-1,5 3 3,2 3.4 3,6а = 1,5-н2,5 2,8 3 3,2 3,4Индекспомещенияа = 2,5+3,5 2.G 2.8 3 3,3130 147 165 188168 189 213 241Площадьпомещения, 209 236 266 301280 317 360 406390 440 500 560;•2,02,252,53 0ражением (3-5), нетрудно рассчитать, в пределах каких значенийплощади S то или иное значение индекса помещения по стандартнойшкале, приводимой в таблицах, является ближайшим к точномузначению.Так, для примера (§ 3-2) в табл. 3-2 для а = 1,5ч-2,5 находимh = 3,2 м, опускаясь вниз, находим линию между значениямиплощади 266 и 360 м 2 и, двигаясь вправо, выходим на индекс 2,5.Большинство упрощенных способов определения числа и мощностисветильников исходят из пренебрежения формой помещенияи определения индекса по выражению (3-5). Соответственно этиспособы пригодны при а < 2,5, но, как исключение, применяютсяи при больших значениях а с тем, чтобы в этом случае расчетпроизводился для условно выделяемой части помещения площадью25 2 , а его результат экстраполируется на всю площадь.РАСЧЕТ ОСВЕЩЕННОСТИ ПО УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИИз упрощенных приемов расчета в отечественной практикенаибольшее применение получили предложенные автором таблицыудельной мощности w. Для каждого данного помещения при выбраннойосвещенности и типе светильника существует точное решениезадачи освещения, если предположить осуществимым любое,включая дробное, число светильников и любую, в пределах пригодностисветильника, мощность лампы. Этому точному решению104


соответствует определенное значение удельной мощности, и есливыбрать число и мощность светильников так, чтобы фактическаяудельная мэщность была наибольшим возможным приближениемк «теоретическому» значению, то задача будет решена с достаточнойточностью. Таблицы удельной мощности и содержат ее теоретическиезначения, но для обеспечения относительной компактноститаблиц эти значения приходится принимать неизменнымив пределах определенных интервалов высоты h и площади 5.Границы интервалов выбираются с таким расчетом, чтобы отодного интервала к другому значение w изменялось в среднем на20%, чем, в основном, и определяется погрешность способа.Употребительные интервалы высот: 1,5—2; 2—3; 3—4; 4—6;6—8 м. Паспортными данными таблиц являются тип светильника,а также значения k, z, р п, р с, р р. Форма таблиц и методика ихсоставления несколько различны для различных источников света.Для лал'п типа ДРЛ можно пренебречь зависимостью световойотдачи от номинальной мощности лампы. В таком случае междуосвещенностью и удельной мощностью существует прямая пропорциональнаязависимость и в целях сокращения объема таблицуместно составлять их для освещенности 100 лк с пропорциональнымпересчетом в других случаях.Из формулы (3-2) с учетом, что Ф = СР (где С — световаяотдача ламп, лм/Вт; Р — мощность, Вт), легко получитьW=Ekz=-Cf- (3-7)Выбираются опорные значения по шкале индексов помещения:0,5—0,7—0,9—1,1 — 1,5—2,0—3,0—4,0. Каждому индексу,следует из выражения (3-6), соответствует площадькакS = 4,35№, (3-8)причем значение h принимается средним для интервала. Длякаждого i по таблице находится л и по формуле (3-7) вычисляетсяудельная мощность w. Строятся вспомогательные кривые w == f (S), по которым прочитываются и заносятся в таблицы значенияw для середин принятых интервалов площади.Построение подобного рода вспомогательных кривых нередкоприменяется и в других расчетах. Это позволяет при небольшомчисле рассчитываемых опорных точек дать большее число результативныхданных и в известной степени страхует от ошибок,наличие которых в расчетах выдает себя изломом кривых.Лампы накаливания характерны тем, что их световая отдачамонотонно возрастает с увеличением единичной мощности. Посколькупри больших освещенностях применяются более мощныелампы, между освещенностью и удельной мощностью нет прямойпропорциональной зависимости и значения w приходится рассчитыватьдля каждой освещенности отдельно. Значение световодотдачи учитывается тем, что для каждого сочетания h, S и Е105


определяется ожидаемое число светильников и выбирается мощностьлампы по специально построенной кривой Ф = / (Р), безокругления до стандартных значений. Эта мощность принимаетсякак наиболее вероятная для определения значения w. Определениечисла светильников N производится исходя из значения к, рекомендованногодля данного светильника, для чего используетсяследующий прием.При размещении светильников по вершинам, квадратов состороной L = Kh площадь поля составит №h 2и приближенноN = S : №.С учетом того что расстояние крайних светильников до стенпринимается равным примерно -~- L, более точное выражениедля N имеет вид:BOOKS.PROEKTANT.ORGили, согласно выражению (3-6),Чт+о*ГБИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОННЫХКОПИЙ КНИГдля проектировщикови технических специалистовW = (2,l-i- + 0,3) 2 . (3-9)Окончательно методика расчета ш для каждого интервалавысот и значения освещенности принимает следущий вид.Выбираются опорные значения i и находятся значения S и fj,как при использовании ламп ДРЛ, т. е. без учета зависимости wот мощности ламп. Находится N по формуле (3-9), причем значения,меньшие двух, округляются до ближайшего большего целого.Потребный поток лампы находится по формуле (3-2), а ее мощность— по кривой Ф = / (Р). Удельная мощность вычисляетсяпо формулеw = ~ . (3-10)Далее строятся графики w = f (S) и находится среднее значениеw для каждого интервала площадей. Если потребный потокпревышает поток лампы наибольшей мощности, на которую рассчитансветильник, то удельная мощность определяется непосредственнопо выражению (3-7), куда подставляется значение С длянаибольшей возможной мощности лампы.Обычно при расчете освещения по удельной мощности задаютсявсеми параметрами устажшашчшлш с^етщхьшшауУ, по таблиценаходятш, и выбирают мощность лампы, ближайшей к определяемойиз выражения wS : N. Менее желательно задаваться значениемР и находить N.Удельная мощность общего равномерного освещения светильниками«Астра» приведена в табл. 3-3.106


Таблица 3-3Рас-Удельная мощность, Вт/м 8 , при освещенности, лк, равноеПлощадьвысо­помещенияS, м 2 5 10 20 30 50 75 та Л, №1003—410—1515—2020—3030—5050—120120—3003003,62,92,41,91,61,31,16,14,943,32,82,31,912,39,17,35,84,84,13,616,4* 12,910,68,57,36,15,32521,417,413,411,39,58,235,828,723,218,815,6131145,838,8312419,916,714,64—610—1717—2525—3535—5050—8080—150150—40040053,72,72,21,81,51,219,37,15,13,83,12,62,21,820,414,69,77,55,95,04,23,425,519,313,110,48,47,05,94,932,826,920,416,212,910,697,45041,631,724,21915,613,410,966,655,542,332,225,320,817,814,5Примечание. Таблица составлена для значений' р п= 50%, р е= 30%, Р„ =•=10%, к = 1,3, г = 1,15.Решим с помощью этой таблицы пример § 3-2. При заданных высоте, площадии освещенности находим в табл. 3-3 да = 9,5 Вт/м аи определяем мощность лампыр = 2 8 8 ' 9 ' 5 - = 182 и 200 Вт.15Как и при «точном» расчете, оказалась выбранной такая же ламп? и такжес некоторым избытком мощности.РАСЧЕТ ОСВЕЩЕННОСТИ ПО УСЛОВНОЙ МОЩНОСТИШироко распространенный в практике способ расчета освещенияпо удельной мощности имеет, однако, определенные недостатки.Установление неизменных значений для определенныхинтервалов высоты h, и особенно, площади S понижает точностьрасчета. Тот факт, что для каждого сочетания условий заданияучтена лампа определенной мощности, а значит, и световой отдачи,делает значения w относительно точными лишь для случаев, когдазначение к соответствует принятому при составлении таблиц.В связи с этим рассмотрим одно из возможных усовершенствованийэтого способа.Будем называть условной удельной мощностью м/ значенияудельной мощности, рассчитанные для освещенности 100 лк исветовой отдачи 10 лм/Вт. Произведение этой величины на площадьназовем полной условной мощностью /7. Ее можно найти элементарнымпреобразованием выражения (3-7):я =£^= 10 ^107


Задаемся несколькими характерными значениями h и опорнойшкалой индексов, так же как и при использовании ламп ДРЛ.Для каждого индекса находим площадь по формуле (3-8), а значениет], берем из табл. 3-1, после чего по выражению (3-11) вычислимзначения Я и перенесем их на график: П = f (S) (рис. 3-3).Полная мощность, т. е. произведение мощности каждого светильникаР на число светильников N, должна равняться значениюП, повторно рассчитанномузо-./7-Х±~Ш с учетом освещенности и световойотдачи:25-AV fго :- -. - _. _^*Г J15- - - ~ " /ffiш Е12-У -2lPN^njj!С 10010 •8 - "t i 7x4JZlii' ' ' '6~или, произведя сокращение и5 и • Л.. \}jpy\ i U i 11 учитывая, что PC = Ф,""::::;?^- :: :::::::: ::zz-Да : :: :::: :~ : :sx 'Ш ....-.--4 '•3-2,5-2:1,5-1,2-1,0-0,8-/0,6--£. :: ..": _ z :t,5[2 . _. ;Ф/V.ПЕю •Обозначив коэффициентЮФЕ '2 2,53 4 5 В 78 11,21,5 2 2.53 4-5 678 11,21,5м'*10 хЩ ' '1000получим окончательноРис. 3-3. Зависимость полной условноймощности светильника Гс от площадипомещения при р п= 30%, р с= 10%,k= 1,3, г= 1,15/ — расчетная высота ft = 12 м; 2 — ft == 8м; 3 — J = 6«; 4 — h = 4 ыKN = Я. (3-12)Значения К, определяютсялишь световым потоком лампынакаливания и нормой освещенностии фрагментарно представленыв табл. 3-4. Теперь,найдя по графику рис. 3-3 значение Я и задавшись характеристикамиопределенной лампы, т. е. зная К, мы по формуле (3-12) находимК, если же задано N, то по этой же формуле находим К,а по табл. 3-4 подбираем лампу с необходимыми параметрами.Так, если задано S = 1200 м 2 , h = 6 м, Е = 75 лк и N = 20,то с помощью рис. 3-3 находим Я = 23 000 Вт, вычисляем К —= 23 000 : 20 = 1150 и по табл. 3-4 выбираем ближайшую лампу500 Вт.При этом способе, пригодном для любых источников света,устранены основные недостатки расчета освещения по удельноймощности.При использовании ламп накаливания, а также ламп ДРЛ иДРИ мощность Р и число светильников N имеют ограниченноечисло возможных значений. В отношении значения Р это определяетсястандартом на лампы, что касается N, то ясно, например,что на каждой ферме может быть установлено 1, 2 или 3 светильника,но не дробное число их. Равным образом в помещенияхс гладкими потолками можно равномерно разместить не любое108


Таблица 8-4яость £, лкЗначение коэффициента К при условной мощности Р, Вт, рашюй150 200 300 500 750 100030 666 933 530 2770 4370 620050 400 560 920 1660 2620 372075 266 373 613 1106 1750 2480100 200 280 460 830 1310 1860150 133 186 306 553 875 12403028262422201816141210862°6 8 101215 202530 40 5060 80100 150200 300400м гРис. 3-4. График для определения числа светильниковЛДОР с лампами ЛБ 2X40 при р п= 50%,Рс = 30%; _ расчетная высота h = 6 4-8 м; 2 »- h — 4 4-6 м; 3 -*•/1 = 3 4-4 м; 4 — ft = 2 н-3 м109


число светильников, и, например, при форме помещения, близкойк квадрату, не размещаются 3, 7 или 11 светильников. Вследствиеэтого результат расчета освещения по удельной мощности приходитсяокруглять до возможных значений Р или N при высокойвероятности того, что принятое решение будет ближайшим возможнымк точному. При использовании люминесцентных лампхотя N и остается дискретным, но значение его может менятьсяв каждом ряду с шагом, равным 1, что делает желательным егоболее точное определение.Для упрощенного расчета люминесцентного освещения признанынаиболее целесообразными графики, впервые предложенныеА. М. Гуровым и Ю. В. Прохоровым (рис. 3-4).Начальная часть расчетов для построения графиков выполняетсятак же, как при составлении таблиц удельной мощности дляламп ДРЛ, после чего число светильников непосредственно определяетсяпо формуле (3-3). Принимая Е = 100 лк, k = 1,5, z == 1,1 и ведя расчет для наиболее употребительных ламп ЛБ-40,когда поток ламп в двухламповом светильнике равен 6000 лм,получаемN-1 0 0;п'о 5 п- М -*=0,0275А.6 000 • т) ' т]Рассчитанное значение N переносим на график для построениякривой в функции площади 5.Пересчет N на любое значение освещенности легко выполняетсяв уме, но, имея в виду возможность использования графиковдля любых ламп, нетрудно составить таблицу, в которой будутсодержаться коэффициенты для пересчета N на любой тип лампыи любую освещенность.Вернемся к примеру 2 (§ 3-2). По графику рис. 3-4 непосредственно находим,что при освещенности 100 лк необходимо 16 светильников. При освещенности300 лк, принятой в примере, нужно 48 светильников или 16 светильников в каждомряду (в примере было рассчитано 15 светильников; расхождение на 6%лежит в пределах точности светотехнических расчетов вообще).3-4. ТОЧЕЧНЫЙ МЕТОДОсновным инструментарием точечного метода являются графикиили таблицы, позволяющие непосредственно или после несложныхвычислений определить освещенность любой точки поверхности,создаваемую светильником с известными параметрами; светораспределением,световым потоком ламп и геометрическими характеристиками,определяющими расположение светильника.Из многих предлагавшихся приемов решения этой задачи дляточечных излучателей (каковыми почти всегда можно считатьсветильники с лампами накаливания, а также лампами ДРЛ,ДРИ и ДНаТ) широкое применение получили три вида графиков,описываемых ниже. Все они составляются для светильниковПО


с условным потоком лампы (или нескольких ламп суммарно)1000 лм и предназначаются для определения освещенности горизонтальнойповерхности.КРИВЫЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ (Р. А. САПОЖНИКОВ)Освещенность точки А горизонтальной поверхности (рис. 3-5)выражается формулойE^hZtpL, (3-13)в которой будем считать силу света /« заданной для условнойлампы со световым потоком 1000 лм. Числитель этой формулым а280 /240/J Ъ(* ЧГ ^120so1 foh^АО_1/--• У d:b'(h:'i)в- 0,2 ty. 0,6 • 0,8 1ftназовем относительной освещенностью и будем обозначать е.Эта величина численно соответствует освещенности точки а, расположеннойна том же луче, что и точка Л, но на плоскости, поотношению к которой высота установки светильника равна 1 м.Введя это обозначение, перепишем формулу (3-13), одновременнозаменив для освещенности обозначение Е на е, чтобы подчеркнуть,что освещенность рассчитывается не вообще, а для лампы 1000 лм.Таким образом,e = / acos s a и е = ~ . (3-14)Хотя относительная освещенность есть функция угла а, но ееудобнее изображать кривыми в функции отношения d : h = tg a,что соответствует абсциссе точки а на рис. 3-5. Чтобы, не увеличиваяразмеров графика и не уменьшая масштаба шкалы, иметьвозможность пользоваться им при d > h, прибегают к условномуприему, а иногда, когда с увеличением d оно становится больше,111


чем h, заменяют аргумент на h : d, т. е. поворачивают кривуюобратно к началу координат. Часть этой кривой, для повышенияточности отсчета, иногда строится в десятикратном масштабе (длятой же цели возможно применение логарифмических шкал).Пример графика относительной освещенности показан на рис. 3-6.Переход от относительной освещенности к освещенности даннойконкретной поверхности производится в соответствии с выражением(3-14). Если же требуется найти освещенность не для лампысо световым потоком 1000 лм^ а для лампы с потоком Ф, то дополнительновводится множитель Ф : 1000 и основная формулаприобретает вид:£ = =мою» "( 3" 1 5 )Определим в качестве примера освещенность горизонтальной поверхностив точке, лежащей посередине между двумя светильниками УПДДРЛ с лампамиДРЛ 400 Вт, подвешенными на высоте 6 м, на расстоянии 14 м друг от другаВ данном случае d = 7 м, h : d = 0,86 и по нижней ветви графика определяеме = 41 лк. Так как для лампы ДРЛ 400 Вт поток Ф = 19 000 лм, то, подставляячисленные значения в формулу (3-15), получаем19 000-2.41Е= юоо.6*= 4 3 л к-ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ИЗОЛЮКСЫУСЛОВНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ (А. А. ТРУХАНОВ)Кривые относительной освещенности позволяют вести расчетс высокой степенью точности, но требуют определения аргументаd : h или h : d и операции деления на ft 2 . Пользование пространственнымиизолюксами устраняет эти операции. Введенную ранеевеличину е — освещенность, создаваемую на конкретной поверхностиот светильника с лампой 1000 лм, будем называть условнойосвещенностью. При заданном светораспределении светильникаэта величина является функцией параметров d и h и, следовательно,может быть изображена на плоскости семейством кривых иликривыми равных значений — изолюксами, построенными в координатнойплоскости d = h. Легко убедиться, что на любом направленииа этой плоскости существует точка с любым заданным значениеме, если только сила света светильника (а значит, и относительнаяосвещенность е) имеет для данного направления конечноезначение. Одной из координат этой точки является направление а,второй — высота, определяемая согласно формуле (3-14) выражениемк = Уг/ё. (3-16)Для построения графика на заготовленной сетке d — h наносятсялучи направлений 0—5—15 и т. д. градусов (при разныхмасштабах для d и h, что иногда удобно, лучи проводятся позначениям tg а). Расположение точек изолюкс на каждом лучеопределяется по выражению (3-16), причем удобно значения е и е112


совмещать по квадратичной шкале логарифмической линейки, a hпрочитывать по основной шкале. Полученные точки соединяютсяплавными кривыми. На рис. 3-7 приводится график для того жесветильника, для которого были приведены кривые освещенностие. При тех же значениях da h, что и в приведенном примере, находимпо графику е = 1,15 лк, после чего с учетом двух светильниковумножением на отношение Ф : 1000 находим Е — 43 лк. Уже изэтого примера видно, что отсчеты по графику, связанные с глазомерныминтерполированием, менее точны, чем по кривым относительнойосвещенности, что окупается простотой пользования.Кривые относительной освещенности е сохраняют, однако, значениедля расчетов повышенной точности и теоретических анализов.5 В 7 8 3 10 11 12 13 Н 15 мРис. 3-7. Пространственные изолюксы условной горизонтальнойосвещенности для светильника УПД ДРЛВыбранные при построении графиков пределы шкал d и h отнюдь не ограничиваютвозможной области применения светильников, и пользование графикамивозможно при значении этих размеров, выходящем за пределы шкалы. Пусть,например, нам требуется с помощью рис 3-7 найти значение е при h = 18 м иd = 14 м. Уменьшив h и d в два раза, находим на графчке для точки h = 9 ми d = 7 м значение е = 1,3 лк. Эта точка лежит на том же луче, что и заданная,а в этом случае освещенности обратно пропорциональны квадратам высот. Следовательно,для данной точки е= 1,3 :2 i == 0,32 лк.Графики дают непосредственное суждение о наивыгоднейше"!высоте установки светильника при заданном значении d. Так, изрис. 3-7 видно, что при d — 8 м светильник создает наибольшуювозможную освещенность 1 лк при высоте h = 10 м.Подобные графики могут использоваться и для расчета местногоосвещения, когда из-за малости расстояний светильники (особеннос люминесцентными лампами!) не могут быть приняты за точечныеисточники, но в этом случае их строят путем непосредственныхизмерений освещенности и для определенной мощности лампы,т. е. по ним находят не е, а Е.113


УСЛОВНЫЕ ИЗОЛЮКСЫ (Г. М. КНОРРИНГ)Под таким названием известны графики, предназначенные дляопределения относительной освещенности от светильников с некруглосимметричнымсветоrf.-ft"> распределением, когда описанныевыше графики неприменимы.Для светильников снесимметричным светораспределениемсила света определяетсяне только меридиональнымуглом а, но и азимутом{$, соответственно чемуосвещенность точки А (рис.3-8) определяется уже недвумя, а тремя параметрами:h, х, у или h, d, p. Для расчетаудобно пользоватьсяРис. 3-8. Освещение точки несимметричнымсветильникомраспределение освещенностиграфиком, показывающимна условной плоскости, параллельнойданной, но удаленной от светильника на 1 м, т. е.кривыми изолюкс относительной освещенности. Точке А на действительнойплоскости соответствует точка а на условной плоскостис координатами £ = х : А, х\ = у : h.Рис 3-9. Перенос точек при построении изолюксНа рисунке показан один квадрант освещаемой и, соответственно,условной плоскости. Этого достаточно, когда светораспределениесветильника имеет две плоскости симметрии. При однойплоскости симметрии необходимо иметь график с двумя квадрантами,в наиболее общем случае — с четырьмя.Для построения графика необходимы данные о светораспределении светильникадля нескольких меридиональных плоскостей, т. е. для нескольких р\ Для114


каждого р строится обычная кривая относительной освещенности е к действительной сохраняетсяформула (3-15).ч" 1 NVjFПример графика условных—.изолюкс приводится наV"рис. 3-10. Для того чтобы—"•"•"к&S _5ЙSif- "Г,ц* т^ ^N], '^ ти Аvи \\\ || чI—34мРис. 3-10. Условные изолюксы для светильникаПВЛПРис. 3-11. Освещенность точкидвумя светильникамисвязать направления координатных осей !• и т) с определеннымположением светильника, на графике схематически показаныконтуры последнего.Определим освещенность точки А (рис. 3-11) от двух светильников ПВЛПс лампами ЛБ 2Х 40 (Ф = 2X300 лм), установленных на высоте 2,5 м. В данномслучае х = у = 2 м, соответственно | = rj = 0,8, следовательно, освещенностьточки от одного светильника 8 = 27,5 лк, а от двух светильников— 55лк, откудаЕ =6 000 • 551 000 • 2,5 2 = 53 лк.Имея практические способы определения е или е, перейдемк расчету освещения по точечному методу.РАСЧЕТ ОСВЕЩЕННОСТИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИПусть в пределах поверхности (пока только горизонтальной)надо при выбранном типе и расположении светильников обеспечитьнаименьшую освещенность Е при коэффициенте запаса к.Измерив по плану расстояния d от точки до проекции каждогоиз ближайших светильников, находим по графикам пространственныхизолюкс значения е или е и, суммируя их, определяем115


2е или 2 е. Освещенность, создаваемую удаленными светильниками,не учтенными в указанных суммах, а также светом, отраженнымот стен и потолков помещения, учтем коэффициентомдополнительной освещенности ц. Тогда согласно выражению(3-15)100


аТаблица 3-SОсвещенность (и относительных единицах)Типовая Значение от светильниковкривая силы% = L : hсветапервых вторых третьих опальных0,8 100 73 19 78М 1,42,01001003938962770,8 100 14 1 1Г 1,42,0100100200000ника расположены на расстояниях d от контрольной точки А, 8 «вторых» — нарасстоянии V§d, 4«третьих»— на расстоянии 3d. В табл. 3-5 приведены значенияосвещенности от отдельных групп светильников при различных типовыхкривых силы света и разных значениях А, = L : h. Из таблицы видно, что еслипри кривой Г во всех случаях достаточен учет «вторых» светильников, то прикривой Л1 не всегда достаточен даже учет «третьих» светильников.Во всех случаях не должны учитываться ® ® ®светильники, от которых контрольная точка чемлибозатенена.Точное определение коэффициента дополнительнойосвещенности \х чрезвычайносложно, да в этом и нет особой необходимости.Чаще всего значение р, принимается©в пределах 1,0—1,2 в зависимости от того,насколько тщательно произведено определение2 е или S ей какой коэффициент отраженияимеют поверхности помещения. При расстояния от кон­Рис. 3-13. Различныесветильниках, излучающих хотя бы небольшуючасть потока в верхнюю полусферу,трольной точки до светильниковзначение р, существенно увеличивается.В этом случае к его определению можно' подойти следующимобразом.Пусть при фактических значениях коэффициентов р а, р с, р ркоэффициент использования равен г\ р, а при неотражающихповерхностях помещения («черное помещение») ц ч. Очевидно, чтоотражение света поверхностями помещения увеличивает освещенностьв отношении т) р: ц ч, что и можно считать приближеннымзначением (г.При значительной роли отраженного света точечный метод прирасчетах освещения в его обычных формах становится непригодным.Рассчитаем по точечному методу освещение помещения (рис. 3-14) светильникамиУПД ДРЛ при следующих условиях расчетная высота 6 м, норма освещенности150 лк, коэффициент запаса 1,5, коэффициенты отражения потолка, стени пола соответственно 50, 30 и 10% (указаны для оценки коэффициента (г и для117


Таблица 3-6Число светильников,штРасстояниеd, мУсловнаяосвещенностье, лкЧисло светильников,шт.Расстояниеd, мУсловнаяосвещенностье, лкДля точки А6,31112,59,20,40,25Для точки Б22148127,61,40,15£ е = 9,852 е= 9,15возможности проверки расчета освещения по методу коэффициента использования).Так как наш светильник имеет светораспределение несколько более концентрированное,чем косинусное, т. е. т > 1, будем исходить из желательного значенияК ~ 1,2, соответственно чему разместим 12 светильников по вершинампрямоугольных полей 7X8 м. Выберем в качествеконтрольных точки А и Б. Расстояния d-*—. 18мt(в метрах) от этих точек до проекций учитываемыхсветильников (обмеренные по масштабу)указаны на рисунке. Расчет производится с помощьюграфика рис. 3-7. Приводимая табл. 3-6vj^соответствует применяемой на практике.БПодставляем в формулу (3-17) значение 2*»ffs \£>-^едля точки Б; значение ц принимаем равным1,15, тогдаЖ \?1000.150.1,5 „,..-Г


Пусть требуется определить, какова должна быть сторона квадратногополя, если светильники УПД ДРЛ с лампами 400 Вт (19 000 лм) установлены навысоте 6 м и должны создавать в центре поля освещенность 200 лк при к = 1,5В(1= 1,1.Подставляя значения величин в выражение (3-18), находим^ 1000.200-1,5 .. „S e = 1,1.19000 = 1 4 3 л к' 'откуда е = 14,3 : 4 = 3,6 лк. Из рис. 3-7 находим, что такое значение имеет местопри d = 4,2 м, т. е. L = 4,2 V~2= 5,9 м.При таком значении L влияние «вторых» светильников уже достаточно великои пренебрегать им не следует. Если бы при тех же условиях было бы задано Е == 500 лк, то мы получили бы необходимую освещенность е = 8 лк, что недостижимодаже при d = 0; это указывает, казалось бы, на невыполнимость задания.Между тем, любой светильник с любой лампой может создать сколь угодно большуюосвещенность при неограниченном уменьшении значения L, но при учетевсех действующих светильников.В общем случае подобного рода задачи решаются следующимобразом:задаются несколько значений L;при каждом значении L рассчитывается 2 е;строится вспомогательный график 2 е = f (L);по формуле (3-18) находится нужное значение 2 е\по вспомогательному графику определяются значение d, прикотором 2 е равно заданному.Достоинством такого приема является точность решения задачи,так как исключается необходимость отступления от расчетногозначения светового потока при выборе стандартной лампы.РАСЧЕТ ОСВЕЩЕННОСТИ НА НАКЛОННОЙИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТЯХОсвещение наклонных и вертикальных поверхностей можетрассчитываться непосредственно, но, поскольку основные графикисоставляются для горизонтальных поверхностей, общепринятоопределять значение величин Е, е или е в данной контрольнойточке, но в условно проведенной через нее горизонтальной плоскостии умножать полученное значение на переходный коэффициентг|з.Частично повторяя сказанное в § 1-1, напомним, что основойдля определения коэффициента ty служит теорема о том, что освещенностив общей точке двух поверхностей относятся как кратчайшиерасстояния от этих поверхностей до светильника, причембольшей является освещенность той поверхности, для которойуказанное расстояние больше.Наклон данной поверхности будем характеризовать двуграннымуглом 0, отсчитываемым от горизонтальной поверхности донеосвещенной стороны наклонной поверхности. Из рис. 3-15следует, что для положения 1 наклонной поверхности кратчайшеерасстояние до светильника SB = h cos 0 + р sin 0; аналогично119


для положения 2, характеризуемого тем, что из проекции светильникана горизонтальную плоскость не видна освещенная сторонанаклонной плоскости SB — h cos 8 — р sin 8. Так как кратчайшее5>•«г/ & У ^1/^•// >f"4>2,01,8ifi15°30°45°6Р°^60145^30°. *5й1,2St?1,00,80,6- п°5% ^


По отношению к этой плоскости, принимаемой за горизонтальную,освещаемая поверхность будет наклонной. Удобнее, однако,вести расчет, обмеряя размеры по масштабному чертежу разреза.Пусть в помещении шириной В = 10 м на продольных стенах на высейе 5 мустановлены светильники УПДДР Л при расстоянии между ними в ряду L = 6 м,причем светильники наклонены на угол 30° (рис. 3-17). Требуется обеспечить нооси помещения освещенность Е= 150 лк при k = 1,5.Выбираем контрольную точку А между двумя светильниками (в дальнейшемусловно учитываются только по два ближайших светильника каждого ряда).Проведя из А перпендикуляр к оси светильника, считаем плоскость АВгоризонтальной. По отношению к ней обмером определяем h t— 7 м и р = 1,5 м.Тогда d = V р 2 + (L : 2) 2 = 3,35 м, и по рис. 3-7 освещенность е = 3,85 лк.Переходя к действительно горизонтальной поверхности, умножаем значение ена h : h x= 5 : 7 и с учетом четырех светильников обоих рядов получаем 2 е == 11 лк.Согласно выражению (3-17) и считая ц = I,. 1000- 150. 1,51 8...Ф = г——j-j = 18 600 лм,соответственно чему выбираем лампу 400 Вт, 19 000 лм.РАСЧЕТ ОСВЕЩЕННОСТИ ОТ СВЕТЯЩЕЙ ЛИНИИШирокое внедрение люминесцентного освещения, при которомсветильники преимущественно располагаются сплошными илипрерывистыми рядами, придало особое значение задаче расчетаосвещения от светящих линий,под которыми будем пониматьизлучатели длинойболее 0,5 высоты их установки(при меньшей длинепогрешность от принятияизлучателей за точечныеисточники невелика).Расположение светящейлинии относительно контрольнойточки А (рис. 3-18)будем характеризовать размерамиL, h, p. Задача первоначальнорешается дляточки, расположенной противконца линии, но результатРис_3-18. Горизонтальный линейный излегкораспространяется на лучательдругие случаи. Так (рис.3-19), если точка лежит на протяжении линии, линия делитсяна две части, освещенность от которых суммируется, если жеточка лежит вне пределов линии, эта линия дополняется воображаемымотрезком, освещенность от которого в дальнейшем вычитается.Примем, что светораспределение линии в продольной плоскостиподчиняется закону косинуса (т = 1), а в поперечной плоскости121


задано кривой I y— f (у) и что сила света с единицы длины линиисоставляет /'.Тогда элемент линии dL в направлении к точке А имеет силусвета dl = Г уcos bdL, и, учитывая, что dL = rd8: cos 6, получимdl = / vrd6. Так как cos a = h : г и г 2 = (h 2 + р*) : cos 2 б, находим,что освещенность, создаваемая элементом dL, будет. Р dl cos « _ /у/г cos 2 6 d6ас _ _ _ ______.Интегрируя это выражение в пределах от 0 до _, получим/у COS 2 у2Л (s L+ s Ap). (3-20).s< , 3/г, практически могут рассматриваться какбесконечно длинные.Для практических расчетов выражение (3-20) преобразуемследующим образом.Световой поток ламп в линии, отнесенный к единице ее длины,назовем удельным потоком Ф'. Так как значение 1 удля светильников,из которых образуется линия, дается для условного потока1000 лм, фактическая сила света светильника есть / VQ : 1000,а сила света с единицы длины/уЛ>Ф1000L/уФ1000Заменив далее б, sin 26 и cos у их выражениями через линейныеразмеры L, h, p, получимфhЕ- ' i ( tyi^Tr ,n r t, t gL \n 9C~ 1000 ; V 2 (*• + />») ^+ Л а + р 2+ аг"е^____J. (drtl)При данных характеристиках элементов линии освещенностьесть функция трех параметров: L, h, p, а такую функцию труднопредставить графически. Поэтому введем приведенные размеры122Б


V = L : h и p' — p : h (рис. 3-20), что сведет число независимыхйеременных к двум, и подставим L', р' в формулу (3-21). ТогдаФ' 1 / L'VI+P'Z , .1 000Л Лу 2(1 +р' а ) ^ L'» + p'*+lиL' \' ' агс *§ТгТ7* "Ф'~~ 1 ооо/г ^/(Р'>£')-(3-22)Выражение / v/ (p', L') представляет собой освещенность,создаваемую линией при h = 1 м и Ф' = 1000 лм/м, и с полнымоснованием может считатьсяотносительной освещенностью е.Таким образом, получаемгдеФ'е£ = 1000ft'в = V (р\ L'). (3-23)Так как контрольная точкаможет освещаться несколькимилиниями, совместно создающимив ней относительнуюосвещенность 2 е, а такжес учетом коэффициента запасаи коэффициента дополнительной освещенности получаем следующие,уже рабочие, формулы:1 OOOEkh ..сФ'ц2еФ' и Е.(1 2 е 1 OOOkhРис. 3-20. Приведенные размеры прилинейных излучателях(3-24)Обращается внимание на то, что в этих формулах h стоит в первойстепени. Действительно, освещенность от линий неограниченнойдлины и вообще от линий, видимых из точки под неизменнымуглом б, изменяется обратно пропорционально первой степенивысоты.Для наглядности вообразим себе точку, равномерно излучающую по всемнаправлениям, неограниченно длинную линию, также светящую во все стороны,и неограниченно же большую поверхность, равномерно излучающую с однойстороны. Поток светящей точки распределяется по шару, площадь которого пропорциональнаквадрату радиуса, поток светящей линии — по цилиндру, площадькоторого пропорциональна радиусу, поток светящей поверхности — по параллельнойей плоскости, площадь которой от расстояния не зависит.Большинство люминесцентных светильников не имеет в продольнойплоскости строго косинусного светораспределения, причемчаще всего т > 1. Для этого случая выражение для освещенностиот элемента линии составляется аналогично изложенному,но интегрирование выполняется с помощью ЭВМ и дает возможностьполучить достаточные для расчета значения / (р'\ V) дляразличных т (см. табл. 3-7).123


Таблица 3-7Значения f при длине р', м (верхняя строка), и угле у, ...° (нижняя строка)t' т0 0,25 0,5 0,75 1.0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0Р 14 27 37 45 56 64 68 72 760,251,252,04,00,240,240,240,220,220,220,1760,1750,1720,1270,1260.1250,0880,0880,0870,0430,0430,0430,0230,0230,0220,0130,0130,0130,0080,0080,0080,00360,00360,00360,501,252,04,00,430,420,400,400,340,370,320,310,300,2340,230.220,1650,160,160,0820,0820,080,0440,0440,0430,0250,0250,0250,0160,0160,0160,0070,0070.0071,001,252,04,00,630,590,510,59С,550.480,480,460,400.370.350.3!0,270,260,230,1430,140,130,080,0780,0740,0480,0470.0450,030,030,0290,0140,0140,0141,501,252,04,00,700,640,530X60,600,500,550,510,420,430,400,330,320,300,260,180,170,150,1050,100,090,0650,0630,0580,0420,0410,0380,020,020,022,001,252,04,00,730,660,530,680,620,500,570,520,420.450.410,330,350,320,260,200,190,160,120,110,100,0770,0730,0650,0510,0490,0440,0250,0240,0233,001,252,04,00,7-10,660,530,700,620,500,5 е )0,530,430,470,420,340,360,330,270,220,200,160,140,130,100,090,0840,0710,0620,0580,050,0320,0310,028


Определение т может быть произведено решением формулы(1-16), а именно:«--^--1, (3-25)где / 0— осевая сила света; Фс? — поток нижней полусферы.Однако для некруглосимметричных светильников с двумя плоскостямисимметрии под Фо следует понимать условный поток,определяемый по продольной кривой силы света так, как если бысветильник был круглосимметричным.Рис. 3-21. Линейные изолюксы для светильника ЛДРПоскольку освещенность г при данном типе светильниказависит только от р' и L', представляется возможным построитькривые ее равных значений в координатной системе р'—V.Эти кривые называются линейными изолюксами (рис. 3-21). Дляих построения задаются последовательно возрастающими значениямиV, и для каждого из этих значений, последовательноувеличивая р', находят по формуле (3-23) значения е и строятвспомогательную кривую е = / (//). Точки этой кривой на осиабсцисс, соответствующие выбранным целым значениям в, переносятна заготовленную сетку графика линейных изолюкс (так,как это выше описано для условных изолюкс) и соединяют полученныеточки плавными кривыми. Чтобы точнее определить местапересечения изолюксами оси V полезно аналогичным путемпостроить график е = f (L') и перенести с него значение точек наоси абсцисс на ось V.Анализ показывает, что если ряд линейных светильников имеет незначительныеразрывы Я, то его можно рассматривать как непрерывный при условии, что125


31 < 0,5ft. В этом случае Ф' определяется делением потока всех ламп ряда наполную, включая разрывы, длину ряда. При более значительных значениях Я,каждый отрезок линии надо рассматривать 01дельно и определять от него освещенность,пользуясь приемами, указанными на рис. 3-19; подФ' в эюм случае понимаетсяотношение потока лнмн п данном участке к его длине.Подобно тому как при точечных излучателях неравномерностьосвещения в продолах всего помещения повышается при малых0,5h\Освещаемая зонаЩРис. 3-22. Компенсации адажения освещенности у кон^цов линиизначениях L : h (см. рис. 3-1), неравномерностьосвещения при светящихлиниях повышается с увеличениемдлины последних. В предельном случае,при очень длинных линиях, освещенностьпод концам линии вдвое меньше,чем под ее серединой, так как при V >3освещенность почти не возрастает, и,если точка под концом ряда освещаетсяодной условно-бесконечной линией, тоточка под серединой линии освещается двумя такими же линиями.Когда V > 2 и когда освещается поверхность определенныхразмеров, это приходится учитывать, продлевая линию за пределыповерхности на длину, равную 0,5/г, или удваивать значение Ф'на таком же протяжении у концов линии (рис. 3-22). В помещенияхс равномерным освещением обычно ряды светильников доводятсяпочти до стен, и в предположении, что у самых торцевых стен•>14 м3,5м12 м.5 •Л


Полный световой поток ламп ряда должен быть 5550-14=78 000 лм, чго мридвухламповых светильниках с лампами ЛБ-40 (Ф = 6000 лм) соответствует78 000 :6000 = 13 светильникам. Их общая длина 13-1,24= 16,2 м. В данномслучае.плохо не то, что длина превышает заданную, а то, что фактическое значениеФ' получается несколько меньше расчетного. Если применить лампы ЛБ-80(поток двух ламп 10 440 лм), то число светильников составит 78 000 : 10 440 == 7,5, с округлением 8 шт. при суммарной длине 8-1,54= 12,3 м. При такомрешении, если светильники разместить сплошным рядом? освещенность у концовряда будет недостаточна, поэтому, соблюдая условия задания, размещаем их надлине 14 м, устраивая между светильниками разрывы (14—12,3) : 7 = 0,25 м


Пусть поверхность произвольной формы и расположения S(рис. 3-24) имеет яркость L и светимость М = Ln, требуется найтиосвещенность точки А. Выделим на поверхности «точечный»элемент dS, удаленный от точки на расстояние г и имеющий силусвета dl — LdS cos p\ Этот элемент создает в точке освещенностьно, г. LdS cos a cos аdt = -„ .dS cos p>d(o,что приводит к выражению dE = L d(0 cos о.Интеграл этого выраженияsЕ = L [ dco cos a (3-26)дает освещенность от всей поверхности S и выражает один изосновных законов теоретической светотехники.Подынтегральное выражение может быть графически интерпретированоследующим образом: окружим точку А полусферойединичного радиуса; вырезкана этой полусфере, образованнаясовокупностью направленийна dS, численно равна da,а проекция этой вырезки наrfiocosxРис. 3-24. Освещенность от большойповерхностиэкваториальную плоскость Рравна dco cos а. Это остаетсясправедливым и для конечногоучастка светящей поверхности,так что во всех случаях проекциявырезки, определяющейтелесный угол, может служитьмерой освещенности. При неограниченныхразмерах горизонтальнойсветящей поверхности проекция занимает всю экваториальнуюплоскость площадью л; и Е = Ln = М.Выражение (3-26) интегрируется для некоторых частныхслучаев и приводит к довольно сложным формулам, на основаниикоторых могут быть, однако, построены удобные для практическогопользования графики. Так, на рис. 3-25 приведен предложенныйЕ. С. Ратнером график для расчета освещенности горизонтальнойповерхности от горизонтального же светящего прямоугольникасо сторонами а и Ь, установленного на высоте h и расположенноготак, что точка А является проекцией одной из его вершин. Графикдает значения коэффициента q, на который надо умножить светимостьповерхности М, чтобы получить освещенность Е в функцииотношений а' = а : h и b l= b : h. Так как для поверхности,128


неограниченно простирающейся во все стороны от точки A, q •= I,ясно, что при неограниченном увеличении а' и Ь' предельное значениеq — 25%.0,10,12 0,160,20,250,30,4 0,50,6 0,8 1,01,Щ 1,82,02,53,0 4 5 6 7-6 а'Рис. 3-25. График для расчета освещенности от горизонтальногопрямоугольникаГрафик позволяет решить задачу определения освещенностии в точке, не совпадающей с проекцией одной из вершин.В помещении размерами 10X10 м и высотой4 м устроена потолочная панель 4Х 4 м.В панели установлено 20 ламп ЛБ-80 (Ф =А в 7 **= 5220 лм). Коэффициент полезного действия1 . 2 3панели 0,6. Требуется определить освещенностьеточки А (рис. 3-26), создаваемую прямым светомпанели."Ч-Светимость панелиМ =20 • 5220 • 0,616= 3900 лм/м 2 .Так как точка А не совпадает с проекциейодной из вершин панели, вообразим последнююдополненной до квадрата 5794. Определив освещенностьот этого квадрата, мы должны вы-честь освещенность отпрямоугольников3 3 42м 1м 4м ...Рис. 3-26. Освещенность отсветящейся панели5782 и 5693 и прибавить освещенность от квадрата 5681, так как иначе последняяокажется вычтенной дважды. Таким образом,d1234 — Чб794 ~ 45782 ~ Q5693 + ?5


Определяя соответствующие отношения о' и Ь' (которую сторону принятьза а и которую за Ъ — безразлично) и находя по рис. 3-25 значения q, получаемоткуда Е= 3900-0,04= 156 лк.ЯШ4= 18-10—10+6= 4%,Аналогичный график построен Е. С. Ратнером и для вертикальногопрямоугольника.Существует и иное решение задачи определения освещенностиот больших светящих поверхностей, причем произвольной формы,предложенное А. А. Гершуном.Задача определения световых потоков, падающих от излучателейна поверхности (а через них — определение средней освещенностии приближенно, с помощьюкоэффициента z, минимальнойосвещенности), значительносложнее и, можно сказать,многограннее, чем ужерассмотренная. Почти во всехслучаях она решается приближенно,на основе следующихдопущений, которые в дальнейшемособо не оговариваются:1) все поверхности, участвующиев перераспределении световогопотока, являются диф­Рис. 3-27. Определение светового потока,падающего на полосуфузными;2) световой поток в пределах зоны, ограниченной определенныминаправлениями, распределен равномерно;3) по каждой группе поверхностей помещения (потолок, стены,расчетная плоскость) световой поток также распределен равномерно.В дальнейшем будем различать первичные потоки, непосредственно,без учета отражения от каких-либо поверхностей, падающиена данную поверхность, и соответствующие им коэффициентыпервичного использования, а также установившиеся потоки,падающие на поверхность в результате отражения от поверхностей,и соответствующие им установившиеся коэффициенты использования.Первичные потоки и коэффициенты использования будутотмечаться штрихом (Ф', х\').В качестве первой задачи рассмотрим определение первичныхпотоков от излучателей с круглосимметричным светораспределением,падающих на полосу неограниченной длины, при размещениисветильника, показанном на рис. 3-27. Круговая зона, ограда| Даничейная направлениями а х= а ^— и а 2= а -\—д- в г ересечениис горизонтальной поверхностью дает кольцо, часть площадикоторого л«жит в пределах освещаемой полосы.130


Таблица 3-8КруговаяЗначение коэффициента использования 1'. %, пр и отношении* : Л, равном0,25 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,00—10 50 50 50 50 50 50 50 5010-20 38 50 50 50 50 50 50 5020—30 18 50 50 50 50 50 50 5030—40 11,6 25 50 50 50 50 50 5040—50 8 16,7 50 50 50 50 50 5050-60 5,6 11,4 24 • 50 50 50 50 5060—70 3,7 7,5 15,4 25 38 50 50 5070—80 2,1 4,3 8,6 13 18 30 50 5080—90 0,7 1,4 2,7 4,2 5,5 8,4 11,3 14,3Отношение этой площади ко всей площади кольца, или, чтото же, отношение 2у : 360, может быть принято за коэффициентпервичного использования потока светильника, а так как у =arcsin fttga' тоarcsinh tga*!' = 360(3-27)причем числитель выражается в градусах.Предельное значение ц' = 50%. Рассчитанныепо формуле (3-27) значения т] приведеныв табл. 3-8. Предназначенные для практическихрасчетов таблицы желательно составлятьдля интервалов угла а = 5°. При размещениисветильников над осью полосы значеният]' удваиваются; при размещении наРис. 3-28. Определениесветового потока,падающего на квадрантплощади полосы значения г\' находятся отдельно для каждойстороны и суммируются; при размещении вне полосы последняяусловно дополняется до соответствия рисунку с последующимвычетом значения х\ для добавленной части.Нетрудно применить данный способ и для определения первичногосветового потока в помещении ограниченных размеров.На рис. 3-28 показан один из квадрантов такого помещения и однаиз круговых зон, поток которой Ф 3. Часть площади кольца,отмеченная кружками, соответствует потоку Ф 3-у-, а крестиками,Ф 3-у-, Сумма этих площадей больше', чем Ф 3: 4, на величинуискомого потока Ф х,Отсюдакоторый входит в оба слагаемых.ф 3= -1Ь±^ = =-^-+ф,иФ, = -^-(г, а+ г 1б-0 >5). (3-28)5* 131


Расчеты по этой формуле производятся отдельно для каждойзоны и каждого квадранта.Разработаны также способы определения потока, падающегона полосу от светильников с трубчатыми лампами, имеющих двеплоскости симметрии. В общем случае, при использовании светильников,не имеющих плоскостей симметрии, поток приходитсяопределять, разбивая полосу на участки, в пределах каждого изкоторых освещенность можно считать неизменной.Коэффициент первичного использования светового потокасовокупности круглосимметричных светильников, установленныхв помещении, зависит от индекса помещения, характеристик светильника,и, в меньшей степени, от значения к — L ; h. Для ихопределения получили распространение таблицы, разработанныеДжонсом и Нейдхартом, одна из которых для значения К = 0,4приводится ниже.Таблица 3-9КруговаяЗначения коэффициента использования п' при индексе помещения,равном0,6 0,8 1,0 1,25 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,00—1010—2020—3030-4040—5050—6060—7070—8080—901,00,720,570,340,160,030001,00,790,670,500,360,120001,00,810,730,560,490,280,05001,00,850,790,640,570,390,21001,00,880,830,690,640,480,31001,00,910,870,770,720,600,430,1101,00,920,890,820,780,670,520,2201,00,940,910,850,810,720,590,3201,00,950,930,880,860,780,690,470,041,00,960,940,910,880,830,770,600,11Для светильников с люминесцентными лампами, имеющих две плоскостисимметрии. Эйпхорном предложен метод определения первичных потоков, прикотором раздельно определяются коэффициенты использования в направлениипродольной и поперечной плоскостей, произведение которых дает окончательныйкоэффициент использования. Применение этого метода потребовало бы, однако,коренного изменения принятой у нас практики расчета, так как таблицы немогли бы быть составлены с аргументом в виде индекса помещения и так какпришлось бы учитывать, ориентированы ли светильники вдоль или поперекпродольной оси помещения. Произведенный анализ показал, что без существеннойпогрешности можно пользоваться и в этих случаях таблицами Джонса иНейдхарта, понимая под силой света ее среднее значение для двух плоскостейи выполняя все дальнейшие расчеты как для круглосимметричных светильников.При этом ориентация светильников в помещении хотя и играет роль, но незначительную.Выполним в качестве примеров некоторые расчеты для светильника, силасвета которого при лампе 1000 лм задана значениями, указанными в табл. 3-10,где приведены также промежуточные расчеты.1. Светильники с лампами накаливания 200 Вт (Ф = 2800 лм) установленына высоте 8 м над осью полосы шириной также 8 м. Требуется определить расстояниемежду светильниками, при котором средняя освещенность полосы составит4 лк при коэффициенте запаса 1,3.Соответственно указанному размещению светильников коэффициент использованияц' определяем по табл. 3-8 для b :h — 0,5 и найденные значения удваи-132


Таблица 3-109Круговаязона, VкдЗональныйтелесныйугол, срЗональныйпоток,лмКоэффициентиспользованияпотока дляполосы(2Л')помещения(Т)')Пилотный световойттж, лм, дляполосыпомещения515253545556575850—1010—2020—3030—4040—5050—6060—7070—8080—90180210245265190906030100,0950,2830,4630,6280,7740,8970,9921,0581,092£Ф == 868 лм17,159,4113,4166,4147,180,759,531,710,91,01,01,00,50,3340,2280,150,0860,02817,159,4113,483,249,118,48,92,70,31,00,850,790,640,570,390,21001,Ф == 352,5 лм17,150,589,6106,583,831,512,500£ф == 391,5 лмПримечание. Коэффициент использования потока лампы для помещениядается по Джонсу и Нейдхарту.ваем. Как следует из таблицы, коэффициент использования потока светильниковсоставляет 352 : 686 = 0,51, но коэффициент использования потока лампы (длянас единственно важный) 352 : 1000 = 0,35.Так как согласно заданию на каждый метр длины полосы должен падатьсветовой поток 1Х8Х4Х 1,3 = 41,6 лм, а полезный поток светильника с лампой200 Вт составляет 2800X0,35= 980 лм, то расстояние между светильникамидолжно составлять 980 : 41,6 = 23,5 м.2. Если тот же светильник установлен в помещении с индексом ('= 1,5, то,умножая зональные потоки на коэффициенты, взятые из табл. 3-9, получим, K


будет S, а освещаемой — Q. Это позволяет утверждать, что и весьпоток, падающий от Q на S, равен потоку, падающему от S на Q,при условии, конечно, равен-Таблица 8-11Значение коэффициента использованияПОТОКР ti, %, прямоугольникипараллельногоосвещаемой по­{ ппраллель- верхности, расположенноговеликого над ее центромосвещаемойповерхностии имеющего 1 ; 5часть ееплощадиства светимостей. Так как выражениядля коэффициента использованияимеют вид:T]QS- MQ и 4SQ-то получаем4Q.STliQ&SQMS= -7Г- (3-29)0,5 20 22Расчет по эюму выражению0,6 24 28 носит название принципа Муна.0,8 33 40Вопросы распределения световыхпотоков в условиях по­1,0 42 481,5 56 652,0 63 77мещения рассмотрим на основе3,0 73 88 работ МЭИ применительно4,0 79 93 к схеме, представленной на5,0 81 96 рис. 3-29. Поток осветительныхприборов распределяется в общемслучае по трем поверхностям помещения: потолку, стенами расчетной плоскости, которой, в частности может быть полпомещения. Для того чтобы избежать отдельногопотока, падающего на верхнюю и нижнюючасти стен, на уровне осветительныхприборов проводится воображаемаяплоскость S n= S p, принимаемая заусловный потолок. Тогда за поток, падающийна потолок (Фп), принимаетсявесь поток, излучаемый приборамив верхнюю полусферу; поток, первичнопадающий на расчетную поверхность(Ф р), находится одним из описанныхспособов, первичный же поток на стены(Ф с) будет разностью между всем потокоми двумя названными.Схему можно считать универсальной.Так, если светильники установленына потолке, ничего не изменится,кроме того, что условный поток совпадетс действительным; если излучаетсам потолок, то Ф„ = 0, и т. д.определенияРис. 3-29. Распределение световогопотока по поверхностямпомещенияДля определения установившихся потоков (что, собственно, иявляется конечной целью расчета) необходимо знать, какая частьпервично упавшего на данную поверхность потока падает послеотражения на остальные поверхности, т. е. коэффициенты первич-134


ного использования потока одной поверхности относительно другой,или, как их иногда называют, коэффициенты связи. Эти жекоэффициенты могут быть использованы в тех случаях, когда таили иная поверхность рассматривается как первичный диффузныйизлучатель. Эти коэффициенты будем обозначать по схеме i\' nm,где п обозначает поверхность, посылающую поток, am — поверхность,получающую этот поток. Так как каждая поверхность можетпосылать поток на две другие, таких коэффициентов может бытьвсего 6.Считая, что данные для определения коэффициента т]п. р у насуже имеются, в силу симметрии можем написатьЛР.П = W(3-30а)Очевидно далее, чтоtii.c-l-T^p (3-306)и в силу симметрииЛр.С = Цп.С>(3-ЗОв)согласно принципу Мунат|с п АВц' п. с- 2h(A + B)откуда с учетом выражения (3-306)опять-таки в силу симметриии наконец,Г]£.п = (1-Т1п.р)4-?т)с. Р= Лс.п;т*Tic. с = 1 - 2ti' c.„ = 1 - I (1 - ть.р).(3-30г)(3-30д)(3-30е)Таким образом все коэффициенты оказываются определеннымичерез т)п. р и i. Подчеркивается, что индекс определяется по высотеплоскости S nнад расчетной поверхностью.Из числа поверхностей помещения стены (в пределах междурасчетной поверхностью и S n) и все поверхности, лежащие выше5 П, образуют вогнутые поверхности, внутри которых имеют местомногократные отражения, в связи с чем рассмотрим следующийслучай.Пусть на любую вогнутую незамкнутую поверхность падает световой поток Ф,причем площадь'этой поверхности S CB, площадь ее «выходного отверстия» S n,а коэффициент отражения р Св- В результате многократных отражений света в пределахсамой поверхности на ней установится какой-то увеличенный поток уФ,где Y — т а к называемый коэффициент многократных отражений. Во внешнеепо отношению к поверхности пространство выйдет поток Ф, умноженный на коэффициентотражения р п, который надо приписать фиктивной плоскости S nи которыйвсегда меньше р с в, так как многократные отражения, увеличивая поток.135


установившийся на данной поверхности, вместе С тем увеличивают и потерив ней на поглощение.Пусть в результате распределения потока Ф по поверхности S CBи многократныхотражений в ее пределах поверхность приобретает светимость М, т. е. излучаетпоток MS CB. Но ту же светимость имеет воображаемая поверхность S n,так как фактически через нее пидна поверхность S CB, следовательно, через S nпроходит поток MS,,. Опюшепие и этого потока к излучаемому является коэффициентомиспользования потока поверхности по отношению к внешнему пространствуи определяется выражениеми^ J^IL == _^1L . (3-31)Выражение (3-31) заслуживает быть названным «золотым правилом» светотехники.При проектировании самых разнообразных (но диффузно отражающих')осветительных устройств: светильников, световых карнизов, ниш, панелей и т. п.,коэффициент полезного действия этих устройств будет тем больше, чем ближек единице отношение S n: S CB, и даже такая мелочь, как округление углов углубленныхв потолок панелей, повышает их эффективность.После отражения потока Ф от поверхности $ с„ его часть, равная р спФ (1—и),падает на S CBповторно, часть, равная рГвФ (I — и)\ — третий раз и т. д. Установившийсяна поверхности потокуФ = Ф[1+р с в(1-а) + - • •].откуда Y есть сумма членов бесконечно убывающей геометрической етрической nporpi прогрессии1 1(3-32)1 — Рев < 1 — ") , „ Л Sri•-•Ч'-жг)Теперь мы имеем основание написать равенствооткудаФрп = Ф?Рев и,Рп = ТРсв «= -J 7-Г-! ; . (3-33)S(i г' ЧРсв \ рев /Если, например, отношение S CB• S n= 2 и р Св = 0,7, то расчет дает р п== 0,54, т е. многократные отражения существенно уменьшают поток, проходящийчерез поверхность S n.Возвратимся к рис. 3-29. Пусть нам известны первичные потокиФр, Фс, Ф п. В создании установившихся потоков на каждой изтрех поверхностей участвует не только «свой» первичный поток, нов результате многократных отражений и два других, «свой» жепоток увеличивается по той же причине. Для количественнойоценки этого будем пользоваться коэффициентами вида k n„,являющимися коэффициентами использования потока, первичнопадающего на поверхность п по отношению к поверхности т.Тогда будут иметь место равенства:136ф р= ф,'йр р + Фебе р + Ф'пк п р;Ф с= ФА с + ФА с + Ф'пкп с; (3-34)Фп = ФЛ.п + Фс^е.п + Ф'А.п-


Разделив обе стороны этих равенств на Ф, получим 0кончатель«йые выражения для определения коэффициентов использования:Т) р= T]p&p.p -f Ц с1г с,р -j- TJ^n.pJЛс = 1Л-С + 'Hcfcc.c + T]nfen.c; (3-35)l]n = = :^Ip^p.n — г Лс^сп "т* Лп^п.П'Вычисление коэффициентов £„ тпроизведено МЭИ [11], поматериалам которого составлена табл. 3-12. Поскольку эти коэффициентыимеют исключительное значение при светотехническихрасчетах, надо сделать некоторые дополнительные замечания.Три из этих коэффициентов: к и. шk c.„k v p, всегда больше единицы,так как «свой» поток, падающий на поверхности, частично отних отражается и после отражения от других поверхностей возвращаетсяна эти поверхности. Отметим, что даже общий коэффициентиспользования светового потока за счет многократных отраженийможет не только превысить к. п. д. светильников, но и быть большимединицы.Для определения коэффициента использования подвесныхсветильников следовало бы каждый раз определять коэффициентотражения р„ по формуле (3-33). Так как это довольно сложнаяоперация, МЭИ при составлении таблиц введен дополнительныйкоэффициент k' n р. Будучи рассчитанным для среднего соотношениямежду расстоянием светильников от потолка (h c) и расчетнойвысотой, он уже учитывает многократные отражения в верхнейполости (то, что иногда называется «эффектом свода») и при использованииэтого коэффициента за р„ принимается коэффициент отраженияфизического, а не условного потолка. На остальные коэффициентыэффект свода влияет незначительно. Само собой, чтопри расчете таких установок отраженного освещения, каксве т овыекарнизы, напольные светильники и т. п., определение коэффициентар ппо формуле (3-33) неизбежно.В некоторых случаях коэффициенты k nmприходится применять не к потокам,падающим на поверхности, а к потокам, ими излучаемым. Следует учитывать, чтофизически коэффициенты эти можно понимать как произведение коэффициентаотражения данной поверхности на коэффициент использования отраженногопотока, и если они вводятся к излучаемому потоку, то потери на отражение надоисключить. Если, например, по стенам помещения расположены искусственныеокна, светящие отраженным или пропущенным светом, то для нахождения освещенностирасчетной поверхности поток, исходящий от этих окон, надо умножитьна «с. р ' Рс*В § 3-2 и 3-3 коэффициент использования рассматривался каквеличина, заимствуемая из каталогов или справочников. Методика,рассмотренная в данном параграфе,прежде всего предназначенаименно для определения коэффициентов использования, публикуемыхв справочниках.Так, выше мы выполнили определение коэффициента г) рдля помещения, имеющегоиндекс 1,5. Определим коэффициент использования светового потокатого же светильника в том же помещении, считая, что светильник подвесной,137


Таблица 3-12t *п.р *п р *п.с *г.п *С.р *с.с *с.п VP *Р п *рс *п. р *пр *П.С *п.п *с.р *с.с *с.п *Р.Р *рп »р.О0,5Пр л коэфс >ициен1 гах отр ажени я Рп = 70% ; Рс = 50%Р Р=1 0%24 18 91 ПО 19 158 16 102 3 14 14При9коэффициентах этражения р п = 50%;Рс = 30%; рр = 10%52 103 8 126 8 101 2 110,6 28 22 81 ПО 21 152 18 102 4 14 16 12 47 104 10 124 8 101 3 100,8 36 29 68 ПО 24 145 20 102 5 12 21 16 41 104 11 121 10 102 4 101,0 41 35 60 ПО 26 139 22 103 6 10 25 20 36 104 12 118 11 102 5 81,5 50 44 45 ПО 31 129 24 104 7 8 31 26 28 104 !6 114 12 102 6 72,0 54 50 36 ПО 34 122 26 104 8 7 35 31 23 105 17 111 14 103 7 63,0 60 57 25 ПО 38 116 27 106 8 5 40 36 16 105 19 108 15 104 8 45,0 66 64 16 108 41 108 28 106 10 4 44 42 10 105 20 105 16 104 9 2Примечание Значения коэффищентов к птприведены в процентах


в верхнюю полусферу направляет 130 лм (г|п = 0,13) и что потолок, стены и рисчетнаяповерхность помещения имеют коэффициенты отражения, COOTIKMCTIKIIIIO,БО, 30 и 10%. Расчеты ведем в долях коэффициента использования [формула(3-35)], но с равным успехом можно вести их в люменах светового потока.Из табл. 3-10 нам уже известно, что в нижнюю полусферу излучается 0,69потока лампы, а на расчетную поверхность первично падает 0,39 этого зииченин.Следовательно, Tic = 0,69 — 0,39= 0,30. Из табл. 3-12 находим k'n p 0,26;*с.р = 0,16, k p р= 1,02.Следовательно,г) = 0,13 . 0,26 + 0,30 .0,16 + 0,39 , 1,02 = 0,48.Вернемся также к примеру, представленному на рис. 3-26, и определимсреднюю освещенность пола, принимая р п= 70%, р с= 50%, Рр = 10%.Индекс помещения, ЮО , о.1_ 1~ 4(10+10) ' 'По табл. 3-11, интерполируя, находим т|р = 0,57, значит, т|о = 1,0 — 0,57 == 0,43; Т)п = 0. По табл. 3-12 коэффициенты ftp.p= 1,04; ft c,p= 0,29.Так как полный поток панели 20-5220-0,6 = 62 640 лм, то Фр = 62 640ХХ0,57 = 36 000 лм и Фс = 26 600 лм (цифры округлены).Отсюда Ф р= 36 000-1,04 + 26 600-0,29 = 45 100 лм, что при делении наплощадь дает Е = 451 лк, из которых прямым светом создается 36 000 : 100 == 360 лк.Рассмотренная в данном параграфе методика позволяет решатьбольшое число задач, в частности, в области расчета архитектурнохудожественногоосвещения.3-6. ПРОЖЕКТОРНОЕ ОСВЕЩЕНИЕСпецифика расчета прожекторного освещения определяетсяосновными его особенностями: наклонной установкой прожекторови характером их светораспределения, в большинстве случаев некруглосимметричного и настолько концентрированного, что погрешностьв определении направлений на 2—3°, вполне допустимаяпри использовании светильников, здесь существенно искажаетрезультат. Следствием этих особенностей является и то, что еслипри расчетах осветительной установки со'светильниками элементывыбираются до расчета и лишь корректируются по его результатам,то расчет прожекторного освещения является комплексной операцией,в процессе которой только и могут быть выбраны числои расположение прожекторов.Для расчета прожекторного освещения предложено несколькоспособов. Дальнейшее изложение основано на работах Р. А. Сапожникова и автора.Основными характеристиками прожекторов, как и другихосветительных приборов, являются кривыесилы света, но в данномслучае они строятся не в полярных, а прямоугольных координатах,позволяющих выбрать для углов удобный масштаб. Светораспре*139


деление задается, как правило, в двух взаимно перпендикулярныхплоскостях, каждая из которых заключает ось прожектора: вертикальнейи горизонтальной (последняя в рабочем положении прожекторафактически является наклонной), причем для вертикальнойплоскости оно можег быть различным для ее верхней и нижнейполовин. При большом различии между светораспределениемв обеих указанных плоскостях необходимы данные для однойдвухпромежуточных плоскостей. В отличие от расчета световогопотока светильников при расчетах прожекторного освещениязначения силы света даются не для условной лампы 1000 лм, а дляноминального потока лампы, с которой используется прожектор.В каталогах на прожекторы указываются также значения осевойсилы света прожектора, угол рассеивания и коэффициентыполезного действия в пределах этого угла и полный к. п. д.Под углом рассеивания 2а понимается угол между двумя направлениямиплоскости, лежащими по разные стороны от оси,в которых сила света составляет 0,1 ее максимального (осевого)значения. Эта величина наглядно характеризует степень концентрациипрожектором светового потока лампы, но отнюдь не следуетсчитать, что за пределами угла рассеивания поток теряетсябесполезно. Помимо оптической системы прожектора, степеньконцентрации потока определяется размером светящего телаисточника, почему при прочих равных условиях осевая сила светапрожектора больше при использовании ламп накаливания, чемпри лампах ДРЛ. По той же причине прожеморы с трубчатымилампами имеют в несколько раз больший угол рассеивания в горизонтальнойплоскости, чем в вертикальной.Возможная точность расчета прожекторного освещения в значительнойстепени обесценивается тем, что о характеристиках прожекторов можно говоритьлишь как о средних вероятных. Они могут существенно отличаться не толькоу двух прожекторов одной серии, но и одного и того же прожектора с разнымилампами одного типа и мощности.Не следует также удивляться расхождению длшых, публикуемых в разныхисточниках, так как при модернизациях конструкции прожекторов их xapaKieристикинесколько изменяются. Надо, наконец, иметь в виду, что из-за отсутствияу прожекторов лимбов с градусными делениями рассчитанные углы наклонаи поворота при монтаже не могут быть точно осуществленыРабочими характеристиками прожекторов при расчете освещенияявляются изолюксы на условной плоскости, перпендикулярнойоси прожектора и удаленной от него на 1 м (рис. 3-30), отличающиесяот условных изолюкс для светильников в основном тем,что они строятся, хотя и по той же методике, но для номинальногосветово) о потока лампы. Ось 1 соответствует вертикальной, ось т| —горизонтальной плоскости. Если светораспределение в обеихплоскостях одинаково, то изолюксы проводятся как дуги окружностей,если мало различается — как дуги эллипсов, при сильномже различии они строятся по точкам, соответствующим даннымдля основных и промежуточных плоскостей. В тех случаях когдав верхней и нижней частях вертикальной плоскости светораспре-140


деление различно, изолгоксы строятся для двух квадршто!,в остальных случаях — для одного квадранта.Освещенность, определяемая по этим кривым, как и при мспоЛЬ»зовании светильников, называется относительной освещенностью ••Ее значения условны в том отношении, что не соответствуют ocii»щенностям, которые фактически имели бы место на плоскости,удаленной от прожектора на 1 м, так как на расстоянии примернодо 30 м освещенность от прожекторов не подчиняется законуквадратов расстояний.Рис. 3-30. Изолюксы на условной плоскости (в килолюксах)для прожектора ПЗС-45 с лампой 1000 Вт,220 ВЧаще всего прожекторное освещение рассчитывается на горизонтальнуюосвещенность: в некоторых случаях она являетсяосновной нормой, в других — имеет значение как горизонтальная,так и вертикальная освещенность, но создание первой обычногарантирует по крайней мере не меньшее значение и второй.Первичной задачей расчета является определение освещенностив точке при заданном расположении прожектора и координатахточки. Первое задается в данном случае высотой установки hи углом наклона оси 0, вторые — значениями х и у (рис. 3-31).При этом ось х является проекцией оси е, а оси у и г\ — параллельны.Требуется найти освещенность точки М горизонтальной плоскости,которой соответствует лежащая на том же луче точка тусловной плоскости, с координатами £ и г) и освещенностью е.141


Проведем через М плоскость MDBE, перпендикулярную осипрожектора, т. е. параллельную условной плоскости. Освещенностьточки М, рассматриваемой как лежащей в этой плоскости,обозначим Е р. Обозначив далее отрезок SB через р, получимЕ н: г = 1 : г 2 , и, используя теорему о соотношении освещенностейобщей точки двух плоскостей, получимF —F "h—eft m75"Рис. 3-31. Освещенность от прожектораИз подобия треугольников Sdm и SDM, а также Sda и SDBможем найти у :г\ = г : \; у ~ цг и% _ /MslnB1 — г 'но так как DA = h ctg Э — х, тоР h cos 8 — дс sin 96r•Наконец,г = h sin 6 -f x cos 8.Для упрощения расчетов введем новые переменные: х' =


При вычислении I по формуле (3-38) знак не играет роли, таккак любое направление осей на условной плоскости можно считатьположительным, но следует помнить, что если график изолюкс наусловной плоскости имеет два квадранта, то при х' sin О


горизонтальную освещенность, — изолюксы. Освещенность, накоторую строится изолюкса, принято обозначать буквой е.Для построения изолюксы освещенности е выбираются возрастающиезначения х'. Для того чтобы точка М принадлежалаизолюксе е, соответствующая ей точка т. должна иметь е = ep 3 h l .Так как задание х' позволяет найти g по таблице, по графикуизолюкс на условной плоскости находится т), как абсцисса точки,имеющей ординату £ и освещенность е, после чего находится г/,что определяет пару точек изолюксы, симметричных относительнооси х.При расчете могут встретиться следующие случаи:а. При малых х' значение е меньше наименьшего значенияна графике. Изолюкса при данном х' существует, но определитькоординаты ее точек нельзя.б. В том же случае значение е больше наибольшего значенияна графике. При данном х' точек изолюксы не существует, но онимогут появиться при увеличении 0.в. При больших х' значениеебольше наибольшею значенияна графике. Изолюкса кончилась, и дальше ее точек не будет.В табл. 3-14 приводятся данные расчета для построения изолюксы1 лк прожектора ПЗС-45, установленного на высоте 25 мпри 0 = 16°.Таблица 3-14X х' 1 р Р" е л У12,5 0,5 1,09 0,79 0,43 26825 1,0 0,56 1,24 1,89 1 181 0,2 6,237,5 1,5 0,32 1,7 5,1 3 187 0,12 5,150 2,0 0,19 2,2 11 6 875 0,21 11,562,5 2,5 0,10 2,7 19 11 875 0,23 15,575 3,0 0,04 3,2 32 20 000 0 23 18,4100 4,0 0,04 4,1 70 43 750 0.1С5 16,9125 5,0 0,09 5,0 130 81 250 — —Характерные формы изолюкс показаны на рис. 3-32.Данные о светораспределении прожекторов обычно сообщаютсяв пределах ограниченных углов с осью, чго не позволяет построитьчасть изолюксы, примыкающую к мачте, однако всеизолюксы являются замкнутыми кривыми.Общий принцип расчета освещения путем компоновки изолюкссостоит в том, что план освещаемой плоскости заполняетсясплошным слоем изолюкс освещенности е = Ek : 2, где Е — нормированнаяосвещенность и k — коэффициент запаса, причем изолюксыи план должны быть вычерчены в одинаковом масштабе.Тогда в точках касания или пересечения изолюкс создается освещенность2е = Ek, а на остальной части площади, охваченнойизолюксой, как правило, большая освещенность.144


Заполнить всю площадь изолюксами без перекрываний невозможнои частичный «нахлест» неизбежен. Наилучший результатдостигается при использовании в пределах одной установки изолюксдля различных значений0, с направлениемв более удаленные от мачтырайоны лучей с меньшимизначениями G. Простейшийпример компоновки изолюкспоказан на рис. 3-33.Следует иметь в виду,что нормированная освещенностьобеспечиваетсятолько в пределах площади,заштрихованной нарисунке, вблизи же куполовизолюкс освещенностьменьше. Поэтому при компоновкеизолюкс необходимоиметь также изолюксыосвещенности Ek иследить, чтобы границытерритории перекрывалисьэтими изолюксами.При освещении небольшихплощадей задача частоможет быть решена такимразмещением и наклономпрожектора, чтобы всяосвещаемая площадь былаохвачена изолюксой е —— Ek, если же этого недостаточно,здесь допускаетсякомпоновка двухтаких же изолюкс «следв след» (т. е. вплотнуюдруг к другу).Определенные преимуществаимеет «встречное»освещение площади с двухмачт, когда лучше просвечиваютсятени. В этомслучае сохраняется однослойнаякомпоновка изолюкс,причем куполами изолюкс одной мачты желательнозаполнять промежутки между куполами другой мачты.При многих типах прожекторов и при малых углах 0 вблизимачты образуется «мертвое пространство» в пределах расстоянияX0,1***/го&


от мачты х — h ctg (у — Э), где v — защитный угол прожектора(для прожекторов с лампами накаливания — около 45°). Еслинельзя удалить мачту на некоторое расстояние от освещаемойплощади, то для освещения мертвого пространства дополнительноустанавливаются сильно наклоненные прожекторы или же светильники.Если проследить за изменением площади q, охватываемой изолюксой(условно — «площадь изолюксы») какой-либо определеннойосвещенности е при изменении угла 0, то можно убедиться,,1-1 I I I I I I | IV I I I L^Ll50 10 100 W ZOO iOO № 500 700 WOO WO 2000 МО ммРис. 3-34. Кривые eq = f (eh 2 ) для прожектора ПЗС-45 с лампой 1000 Вт,220 Вчто при определенном значении 0 она достигает максимума, и,конечно, значения 9 следует по возможности выбирать такими,чтобы изолюксы нужной освещенности имели наибольшую площадь,хотя по условиям заполнения изолюксами конкретной площадиот этого приходится и отступать.Так как с изменением высоты h картина изолюкс остается себеподобной, удобно привести значения освещенности к единичнойвысоте и пользоваться аргументом eh 2 . В функции этого аргументапутем непосредственных расчетов строятся для каждого 9кривые значений eg, которые при любой заданной освещенности епозволяют найти условия максимума площади. Такие кривыедля прожектора ПЗС представлены на рис. 3-34.Их максимум закономерно увеличивается с возрастаниемугла 9, и можно показать, что теоретически наивыгоднейшей, нопрактически, конечно, абсурдной, является установка прожекторовпри 9 = 90° и на такой высоте, чтобы площадь данной изолюксыбыла наибольшей.Пусть по условиям ограничения слепящего действия или по иным соображе«ниям задана высота 25 м и требуется обеспечить освещенность Е = 5 лк при k =>146


— 1,5, т. е. компоновать изолюксы е = 3,75 лк. Находим Wi a — 23415 и из графикирис. 3-34 видим, что наивыгоднейшее значение угла 0 — 24°.*Чтобы не строить одинаковые изолюксы многократно, проектныеорганизации выпускают и размножают альбомы изолюкс.Для сокращения объема этих альбомов изолюксы часто строятсядля условной высоты 10 м.Простейший способ использования этих изолюкс при любой высоте А состоитв том, что перечерчиваются не изолюксы, а контуры освещаемой площади. Еслиизолюксы даны в масштабе 1 : га,то эти контуры должны быть перечерчены в мас-, . nhштабе 1 :—Yjr-, расчет же должен производиться на нормированную освещенность,умноженную на (0,lft) a .С учетом изложенного расчет прожекторного освещения поспособу компоновки изолюкс производится в следующем порядке.Выбирается норма освещенности, тип прожектора и высотамачт, а также намечается расположение последних. Строятся илизаимствуются из альбома изолюксы Ek : 2 и Ek для оптимальныхи нескольких смежных значений 9. Эти изолюксы вырезаютсяиз кальки, так чтобы вырезка включала и основание мачты.Точки основания мачты изолюксы накалываются на план освещаемогоучастка в месте намеченной мачты и путем поворотаподбирается такая их компоновка, при которой достигается наилучшеезаполнение площади при наименьшем числе прожекторов,после чего фиксируются углы наклона и поворота осей. В рядеслучаев в процессе компоновки изолюкс выясняется необходимостьизменить расположение мачт для получения лучших результатов.Несложные рассуждения могут дать способ для предварительного определениямощности прожекторной установки.Пусть для частного случая использования прожекторов ПЗС-45 вероятноенаибольшее значение eq = 2500. Считая, что освещенность е = Ek : 2, получимq = 5000 : Ek. Если бы изолюксы заполняли план территории площадью S безпропусков и перекрываний, то потребовалось бы N = S :q прожекторов. Вводязапас, равный примерно 1,4, на перекрывания и концы изолюкс выходящие зас., \AEkS „границы S, получим N = - - •—. Так как мощность каждого прожектора1000 Вт, то легко найти, что вероятная удельная мощность w = 0,28Ek.Обобщая данные ряда расчетов, М. С. Дадиомов рекомендует для предварительногоопределени< мощности формулуw= — , (3-40)су 'где у — световая отдача лампы, лм/Вт; с — коэффициент, равный при прожекторахс обычными лампами накаливания 0,27, с галогенными лампами КГ — 0,30,с лампами ДРЛ — 0,16 и лампами ДКсТ — 0,1—0,2. Формула, как нам кажется,дает несколько заниженные результаты.При больших значениях освещенности задача не может бытьрешена способом компоновки изолюкс. Так, если для прожектораПЗС-45 h = 25 м и Ek : 2 равно, например, 15 лк, то eh 2 = 9300.На графике eq — f (eh 2 ) (рис. 3-34) нет такого значения, но ясно,147


что оно привело бы к значению угла 0 > 30°, т. е. к очень маломурадиусу действия прожекторов. Между тем ясно, что любая, посуществу, задача разрешима путем уменьшения угла т междусмежными проекциями лучей прожекторов.Анализ показывает, что как только т становится не более20—25°, освещенность становится равномерной вдоль любойдуги радиуса х' и ее снижения в месте стыка лучей двух прожекторовне происходит.Это позволяет рассматриватьгруппу прожекторовс одинаковымиуглами наклонаи при равенстве углов vкак один сложный световойприбор — «веерпрожекторов», создаваемаякоторым освещенностьзависит от значенийh, 0 и х и обратнопропорциональна углут. Удобной характеристикойвеера являетсяосвещенность, отнесеннаяк единичным значениямЛит, т. е. такназываемая приведеннаяосвещенность 8 ~= ehH. График этойвеличины строится вфункции х' для различныхзначений 0/ 1 3 1 5 6 7 8 3 (рис. 3-35).Рис. 3-35. Приведенная освещенность от веерапрожекторов ПЗС-45 с лампой 1000 Вт, 220 В При пользованииэтими кривыми в контрольныхточках определяютсязначения искомым же является угол т, находимыйпо формулет=Цг- (3-41)Угол между проекциями крайних осей, образующих веер, будемназывать углом простирания веера.Расчет освещения веерами прожекторов — сложная многовариантнаязадача, тем более ответственная, что она решаетсяобычно для крупных установок. В полном объеме методика решенияэтой задачи здесь не может быть рассмотрена. Отметим только,что в целях создания наиболее экономичной установки (что в ос-148


новиом достигается повышением равномерности осоещения) иподной и той же мачте могут быть установлены несколько вееров,отличающихся углами 0 и т, с различными стыкующимися илиперекрывающими друг друга углами простирания. Так как вблизиграниц вееров освещенность снижается, рекомендуется выбиратьуглы простирания крайних вееров с заходом на 10—15° за границыосвещаемой площади.Приводя простейший пример расчета по способу веера, подчеркиваем, чтов этом случае, как и в других случаях расчета, надо проявлять определеннуюинтуицию в выборе решений и избегать излишнего педантизма при обеспечениистрого заданной освещенности в абсолютно наихудших точках, например в умах.Рис. 3-36. Расчет освещенности от веера прожекторов,установленных на двух мачтахНа рис. 3-36 представлен план территории, в пределах которой надо обеспечитьосвещенность Е = 30 лк при k = 1,5. Прожекторы ПЗС-45 установлены надвух мечтах высотой 25 м.Начинаем расчет с точки А, равно освещаемой прожекторами обеих мачт.Для нее х — 100 м, х' = 4, и по графику приведенной освещенности видим, чтоона имеет максимум 2,7-10* лк при 0= 15°. Однако сразу убеждаемся, чтов районе приближенной к мачте / точки Г в этом случае £«Р меньше, чем в точке А,которая становится не наихудшей. Поэтому увеличиваем угол 6 до 18°, и тогдадля точки А приведенная освещенность будет 2,3-10* лк, откуда по формуле(3-41)2.2,3-10*30- 1,5 625Можно полагать, что для района точек Б и В целесообразно применить веерс большим углом 6, без ущерба для точки А. Расчетом убеждаемся, что освещенностьэтих точек от прожекторов мачты 2 пренебрежимо мала. Для точки 5при х' = 2,2 оптимальным является угол 0 = 24° — его и выберем. Но видяиз кривой, что в направлении к точке В 8 уменьшается, примем для определенияугла т значение не 17-10*, а 10-10* лк. ТогдаТ~ 30. 1,5-625 _ c i ' 0 .Для точки В при х' = 1,5 освещенность & = 13-10*, что обеспечивает нормуосвещенности. Для точки Г от основного веера мачты / освещенность несколькобольше, чем в точке А от вееров обеих мачт. Трудно устранимый максимум осве-149


щенности имеет место в районе точки Д, где только от прожекторов мачты 1 освещенность& = 8,5-10 4 .Углы простирания вееров намечаем с некоторой условностью, как указанона рисунке, причем в данном случае сколько-нибудь Значительно продолжатьвеера за угловую (единственную!) точку нет необходимости. В итоге на каждойиз мачт устанавливаем два веера при 0 = 24°, т = 3,5° и один веер при 0 = 18 е ,т = 1,6°, суммарно всего 118 прожекторов, причем'удельная мощность составляет10,5 Вт/м 2 . Это значение является достаточно близким к тому, которое можнонайти по выражению (3-31).В тех случаях, когда специально нормирована вертикальнаяосвещенность, переход к ней от горизонтальной осуществляетсяс помощью обычного коэффициента я|) (§ 3-4).Чаще всего вертикальная освещенность рассчитывается и обеспечиваетсяв плоскости, перпендикулярной проекции осевоголуча, когда 'ф = х'. В некоторых случаях приходится строитьизолюксы вертикальной освещенности для такого же условия,причем это уже не будут кривые равной освещенности на какойлибоплоскости, а только геометрические места элементарныхвертикальных площадок с заданной освещенностью.Построение таких изолюкс отличается только тем, что формуладля определения освещенности е принимает вид:ер 3 /г 28 ==£ . •XСовершенно ясно, что построенные таким образом изолюксыбудут иметь наибольшую площадь при h = 0 и 0 = 0, так чтоесли имеет значение только вертикальная освещенность, то следуетвыбирать высоту наименьшую, возможную по условиямограничения ослепленности.В заключение необходимо указать, что вопросам расчета,проектирования и эксплуатации прожекторных осветительныхустановок посвящена книга [12].ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯРАСЧЕТ КАЧЕСТВЕННЫХХАРАКТЕРИСТИК ОСВЕЩЕНИЯ4-1. ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ОСВЕЩЕННОСТЬОпределение понятия «цилиндрическая освещенность» и егохарактеристика даны в § 1-4. Расчет цилиндрической освещенностиописывается далее в основном по материалам работ М. М. Гутороваи М. М. Епанешникова [13—15].Пусть элементарный цилиндр высотой / и диаметром d освещаетсяисточникем силой света /, расположенным, как показано150


на рис. 4-1. На его поверхность падает такой же поток, как наповерхность вписанного в него прямоугольника /, перпендикулярногопадающему лучу, т. е.Деля этот поток на боковую поверхность цилиндра п dl,получимIЕ„nR*в то время как вертикальная освещенность в той же точке Е в== / : Я 2 .Отсюда для данного случая £ ц= Е в: я.I ЖРис. 4-1. Цилиндрическая освещенность от одиночногоисточникаТаким образом, цилиндрическая освещенность, создаваемаяпрямым светом одиночного источника, может быть просто определеначерез вертикальную освещенность в той же точке.Если в цилиндр встроить еще прямоугольник //, перпендикулярный первомупрямоугольнику, то получим всего четыре вертикальные поверхности, из которыхтри не имеют освещенности, а одна имеет освещенность / : R 2 . Среднее из четырехзначений освещенности будет / : 4# 2 , что уже достаточно близко к цилиндрическойосвещенности. С увеличением числа поверхностей, на которых рассчитываетсяили измеряется вертикальная освещенность, а равным образом с увеличениемчисла источников света, расположенных вокруг элементарного цилиндра»значения величин Е пи Е ввсе более сближаются.Для расчета освещенности £ цот светящей линии, каждыйэлемент которой излучает по закону/ a= / 0cos m a,может быть составлено дифференциальное выражение, интегрированиекоторого дает формулу, слишком сложную для практическихцелей, но которую можно привести к видур -^-/(m,6, Y),1000 ft'151


где обозначения величин соответствуют формуле (3-22) и рис. 3-18.Значения / (т, 8, у) даются в специальных таблицах.Для расчета освещенности Е цот диффузной поверхностипредложено несколько способов, из которых ниже описываетсяграфоаналитический способ М. М. Гуторова, представляющий наибольшийинтерес [14].Пусть элементарный цилкндр освещается коаксиальным емудиффузным диском, граница которого определяется углом Ь(рис. 4-2).Выделим на диске элементарное кольцо, видимое из цилиндрапод углом dft. Согласно выражению (3-26) создаваемая им элементарнаяосвещенность будетdE = Ldco cos $ x,но так кака, какцл 'известно,da = 2я sin \J xd®,dE^ = 2L sin 20 xd&Рис. 4-2. Цилиндрическая освещенностьот дискаЕ 2lf sin 2 и= ft, dfl = Lxx ( f t - ^ ) . (4-1)В предельном случае при ft = 90° это дает £ ц= Ln : 2 == М : 2.Вообразим теперь условную горизонтальную плоскость, проведеннуюна уровне 1 м над точкой определения освещенности £ а.Если полюс построения совместить с этой точкой, то положениеосвещаемой поверхности будет координироваться на диаграммезначениями х : h, у : h (направления осей безразличны). Разделимусловную плоскость, например, на 36 секторов, создающих в точкеравные доли освещенности Е п, и проведем окружности, соответствующиеизменению множителя при L в формуле (4-1) на 0,1.Каждый полученный четырехугольник^ соответствует множителюпри L, равному 0,1 : 36 = 1/360. Если изображение поверхностизанимает на диаграмме п элементов, то поверхность создает в точкеосвещенностьР __ Lnц— ~360~ •Один из четырех квадрантов такого графика представлен нарис. 4-3. Если определена цилиндрическая освещенность от потолка,то освещенность от части стен, лежащих выше точки определенияцилиндрической освещенности, определяется коэффициен-152


том при яркости стен L CTeH)для потолка до п : 2, т. е.дополняющим тот же коэффициентF _/ (Л 5_Л^ц.стен *- , стен1 2 360 /'так как суммарно эти поверхности заполняют всю верхнюю полусферу,когда множитель при яркости равен я : 2. Равным образом,найдя составляющую цилиндрической освещенности от пола,можно найти освещенность .от нижней части стен. Г?/*Графики, подобные описанному,могут быть построеныи для излучателей,не являющихся диффузными.В нормах СНиП значенияцилиндрической освещенностирегламентированы науровне 1,5 м от пола в точке,лежащей у середины однойиз торцевых стен помещения.Для практических расчетовМ. М. Епанешниковыми Т. Н. Сидоровой [16] разработаныупрощенные приемырасчета освещенностиРис. 4-3. Сетка для определения цилиндрическойосвещенности от горизонтальпыхдиффузных прямоугольниковЕ и, основанные на следующихположениях и допущениях(последние оправданы тем, что при расчете Е пможнопримириться с большей погрешностью, чем при обычных расчетах):1. Прямоугольное помещение может быть заменено квадратным,имеющим тот же индекс помещения, рассчитываемый повысоте установки светильников над полом (не будем останавливатьсяна причинах, в силу которых играет роль также высотаотдельно, так как эта роль очень невелика).2. Все множество установленных в помещении светильников,а также потолок, заменяются сплошной светящей поверхностью,расположенной на уровне светильников — при преобладании прямогосвета и на уровне потолка — при преобладании отраженногосвета.3. Этой поверхности приписывается светораспределение, характеризующеесяодним из следующих значений показателя т:1,0—1,43—2—3. Ближайшее значение т легко определяется похарактеристикам светильника. Если более 50% светового потокасветильников излучается в верхней полусфере, то принимаетсязначение т — 1,0.153.


4. Световая мощность излучателей характеризуется плотностьюпотока Ф' в люменах на квадратный метр. Эта величинаможет быть определена по формулеФ'л^о + Рп^Ъ)(4-2)где N — число светильников; Ф^ - - поток каждого светильникав нижней полусфере; Фо — то же, в верхней полусфере; р и—коэффициент отражения потолка; 5 — площадь потолка.5. Как видно из формулы(4-2), т ££коэффициент•5040J020ц^ -г*?*"i0,5 .1,0 1,5 -2;0 2,5 3,0 '3,5 4,0 4,5 5,0i0Рис. 4-4. График для определения цилиндрическойосвещенности при среднем значенииh и при m = О1 - р с= 0,5, р р= 0,3; 2 — р с= 0,5,р р= 0,1; 3-р с=0,3; р р=0,1отражения потолка влияетна величину Ф', нов остальномего роль незначительна,и при расчетах можно исходитьиз среднего значенияр п= 50%.На основании этих положениймогут быть построеныграфики зависимости цилиндрическойосвещенности отиндекса помещения при условномзначении Ф' == 100 лм/м 2 и среднем значениивысоты, например, 4 м.Пример такого графика приведенна рис. 4-4.Построение графика производится в следующем порядке.Выбирается параметр т, для которого будут производиться расчеты, изначения р п, р с, р р. Последовательно принимаются 5—6 опорных значений индексапомещения, причем форма помещения подразумевается квадратной (в этомслучае i = А : 2А). Пользуясь коэффициентами вида k nm, определяются яркостистен и пола. По сетке Гуторова или таблицам определяются составляющие цилиндрическойосвещенности от потолка и пола, а затем от верхней и нижней частейстен, после чего все составляющие суммируются.При пользовании подобными графиками находится значениецилиндрической освещенности при условной плотности потока100 лм/м 2 , и фактически необходимая плотность потока определяетсяпропорциональным пересчетом с учетом коэффициентазапаса.Пусть, например, необходимо определить, сколько светильников требуетсяустановить в помещении площадью 20Х 12 м и высотой 4,3 м для создания освещенности£ ц= 100 лк при k = 1,5. Светильники — потолочные, в каждом установленочетыре лампы ЛБ-40 (Ф = 3000 лм), причем в нижнюю полусферу излу*чается 55% потока ламп, а в верхнюю — 15%. Показатель т = 1. Заданы такжеР а= 70%,- р с= 50%, р р- 10%.Индекс помещения• _ 240 _14,3(20 + 12) -Ь'о.154


По графику рис. 4-4 находим условную цилиндрическую освещенностьЕя = 34 лк и пропорциональным пересчетом определяемф'=ЮО 1 0 °' ' , 5 = 441 лм/м а .Каждый отдельный светильник создает потокф,=4-3000(0,55 + 0.7. 0..5) _240Следовательно, необходимо 441 : 32,7 = 14 светильников.МЭИ построены также графики, дающие в функции индексапомещения и коэффициентов отражения его поверхностей соотношениегоризонтальной и цилиндрической освещенностей для различныхт. Они позволяют, рассчитав одну из этих освещенностей,определить вторую, что удобно в случаях, когда нормированыобе эти величины. Наибольшее упрощение расчета достигается,если на графиках по А. М. Гурову и Ю. В. Прохорову (§ 3-3)дополнительно нанести кривую, показывающую необходимоечисло светильников для создания цилиндрической освещенности100 лк.4-2 КОЭФФИЦИЕНТ ПУЛЬСАЦИИКоличественной мерой степени пульсации является отношениеизменения светового потока или освещенности за период переменноготока к среднему значению этих величин. Так как у газоразрядныхламп положительные и отрицательные отклонениясветового потока от среднего значения могут быть неодинаковыми,в качестве показателя выбрано отношение амплитуды изменениясветового потока или освещенности к удвоенному среднему значениютой же величины.Выражения для величины /С п. и. характеризующей пульсациисветового потока источников света или светильников, и /С п—характеризующей пульсации освещенности на рабочей поверхности,имеют вид:V- Фщах — ФщШ . is Дтах — Дт)п*^п.и — ф » А — р^срссрОсновная таблица норм, в зависимости от разряда зрительныхработ, устанавливает наибольшее значение К пв пределах от 10до 20%; при отсутствии возможности возникновения стробоскопическогоэффекта в некоторых случаях допускается повышениеэтого значения до 30% или даже оно может не ограничиваться.Определенными пульсациями потока обладают уже и лампынакаливания, особенно лампы малой мощности (среднее значениеК и. И-Д лянормальных ламп составляет около 7%), но задачаограничения пульсаций возникает только при использованиигазоразрядных ламп. Средние значения К а.иА ляэтих ламп ука-153


Значение коэффициента пульсации К пИ, %, дляТаблица 4-1Тип лампыоднойлампыдвух ламп в схемеотстающегои опережающеготокадвух ламп,питаемых разнымифазамитрех ламп,питаемыхразными фатамиЛБ и ЛТБЛХБЛДЦлдДРЛДКсТ253540556513010,51517231015172331652,23,13,5555заны в табл. 4-1. Для ламп ДРИ по предварительным данным значение/С„. исоставляет около 20%.Если нормативные значения К„ не меньше, чем /(„.илампы(или совокупности ламп в светильнике), то дополнительных мердля ограничения пульсаций не требуется, в противном же случаенеобходимое значение К пдостигается тем, что в освещении каждойточки рабочей поверхности участвуют светильники, присоединенныек различным фазам трехфазной сеги. Для этого применяютсядвух- и трехфазные групповые линии, осуществляетсяопределенный порядок присоединения светильников к разнымфазам, а в некоюрыл случаях светильники сближаются или жев одной точке устанавливаются сдвоенные или строенные светильники.Для решения этих вопросов необходимо располагать достаточнопростой методикой расчета коэффициента пульсации. Применяемаяна практике методика основана на работах ВНИСИ(10. И. Свиридов и Ц. И. Кроль) [17, 18].Анлтиз осциллограмм светового потока газоразрядных ламп показал, чтомгновенные значения потока могут быть выражены зависимостью видаФ, =min + a|sm"c^|, (4-3)где Ф тщ, Ф а— соответственно минимальное и амплитудное значения потока;(о — угловая частота; / — время, и — эмпирически определяемый показатель,равный 1,0 — для люминесцентных ламп, 1,7 — для ламп ДРЛ и 5,0 — дляламп ДКсТ. Подчеркивается, что в формулу входит абсолютное значение синусаи поэтому даже при л = 1 кривая зависимости не является синусоидой.Когда в создании освещенности участвуют светильники трех фаз и если дляфазы А определяющим углом будет at, то для фазы В этот угол будет at -f- 120°,а для фазы С at -f- 240°. Результативная кривая мгновенных значений освещенностибудет суммой кривых для трех фаз при различных долевых соотношенияхосвещенности от светильников каждой фазы.Построив эту кривую, можно определить ее амплитуду и среднее значение,т. е. найти К адля различных случаев и в той или иной форме представить егозависимость от долевых соотношений освещенности от светильников разных фаз.В табл. 4-2 (по Ю. И. Свиридову) [18] представлены данныедля люминесцентных ламп, причем, чтобы избежать составления156


Таблица 4-2Освещен­ Значение коэффициента пульсации К п, %. при освещенности, %ность отот ламп фазылампфазы С 100 90 80 70 60 50 40 30 20 100 42,3 45,0 48,0 51,2 54,5 59,9 64,9 71,5 79,3 88,510 37,4 39,4 41,8 44,9 47,8 52,3 56,9 62,6 69,0 77,420 32,3 34,3 36,8 39,4 41,5 45,2 49,5 54,8 60,830 27,8 30,0 32,3 34,8 36,9 40,2 44,2 48,940 23,4 25,9 27,9 30,2 32,6 35,4 39,250 19,8 22,2 24,2 26,3 28,5 31,460 17,2 19,2 21,2 23,4 25,770 14,8 16,6 18,4 20,980 12,4 14,2 16,390 10,4 12,3100 8,9отдельных таблиц для каждой разновидности этих ламп, этатаблица составлена для условного значения К п.и — Ю0% иее данные должны быть умножены на фактические значения К а. и-За 100% принята освещенность от светильников той фазы, долевоеучастие которых максимально.Пусть при освещении лампами типа ЛДЦ в характерной контрольнойточке лампы одной из фаз создают освещенность 300 лк,а двух других — по 150 лк. Приняв первую фазу за Л и освещенностьот ламп этой фазы за 100%, имеем от каждой из двухдругих фаз по 50%. В табл. 4-2 находим значение 31,4, а так какдля ламп ЛДЦ К п.и = 40%, то окончательно К а~ 31,4-0,4 == 12,5%. В отличие от расчета освещенности характерные контрольныеточки при расчете К„ выбираются под светильниками илиих рядами, где в наибольшей степени выражена преобладающаяроль какой-либо одной фазы.п 0Определение К пуказанному способу несложно, но все жетребует раздельного расчета освещенности от ламп каждой фазы.Поэтому в справочниках приводятся таблицы, в которых указано,при каких схемах фазировки и при каких расстояниях междусветильниками или рядами светильников обеспечиваются те илииные нормативные значения /С п. В частности, все значения /С п,начиная от 10%, обеспечиваются: при установке в одной точкетрех ламп типа ДРЛ, при установке в светильнике трех люминесцентныхламп разных фаз, при использовании светильниковс лампами ЛБ или ЛТБ, питаемых однофазными линиями, еслив каждом светильнике половина ламп питается по схеме отстающего,а половина — по схеме опережающего тока.4-3. СРЕДНЯЯ ЯРКОСТЬ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙСредняя яркость дорожных покрытий нормирована для городскихи поселковых улиц исходя из условий зрительной работыводителей транспорта, вынужденных различать препятствия на157


пути движения, при направлении осей зрения под углом около Гниже горизонтали.Расчет средней яркости усложняется тем, что современные дорожные покрытияникоим образом не являются диффузными и в направлении зеркального отраженияих яркость увеличивается в несколько десятков раз.Как известно, в общем случае яркость L и освещенность Е связаны соотношениемL = -^,я 'где г — коэффициент яркости, который в отличие от коэффициента отражения можетбыть и большим единицы. Коэффициент яркости есгь сложная пространственнаяхарактеристика, при заданном направлении осей эрения определяемая угломпадения света на поверхность, т. е. обычным меридиональным углом а, и угломмежду проекцией луча, направленного в данную точку, и осью полосы движения.Только в направлениях, далеких от направления зеркального отражения, в частностидля светильников, расположенных сзади по отношению к водителю, этот коэффициентсохраняет постоянное значение, близкое к 0,1.Применяемые на практике методы упрощенного расчета среднейяркости основаны на работах Я. Б- Зильберблата и М. А. Островского[19, 20 J.Основой расчета средней яркости является коэффициент использованиясветового потока по яркости ц ифизический смыслкоторого ясен из выраженияП , = ^ , («)где L cp— средняя яркость; Ф' — световой поток ламп на единицуплощади проезжей части. Если учесть, что выражение3xL tpчисленно равно светимости, которую имела бы диффузнаяповерхность яркостью L cp, то коэффициент r\ Lможет быть определенкак отношение потока, который отражала бы диффузнаяповерхность при данной яркости, к установленному потоку источниковсвета.Если нормативно задана яркость L aпри коэффициенте запаса k,то из формулы (4-4) следует, что для этого необходим удельныйпотока так как, в свою очередь,ф' = nL nkт.Ф' = ФыBOOKS.PROEKTANT.ORGБИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОННЫХКОПИЙ КНИГдля проектировщикови технических специалистовгде Ф — поток ламп, установленных на опоре; Ь — ширинаосвещаемой полосы; I — расстояние между светильниками, толегко определить /:что и является рабочей формулой метода.158(4-5)


Расчет значений r\ L—довольно сложная и кропотливая задача,в основном сводящаяся к тому, что пространство вокруг светильникаразделяется на круговые зоны, для каждой из которыхопределяется световой поток и коэффициент его использованияпо отношению к полосе данной ширины и неограниченной длины(рис. 3-27). По специальной таблице находится средний коэффициентяркости для данной зоны и при полосе данной ширины.Отдельно учитываются светильники, расположенные сзади водителя,для которых г — 0,1. Учитывая сложность индивидуальныхрасчетов в Инструкции по проектированию наружного освещениягородов, поселков городского типа и сельских населенныхпунктов ВСН 22-75 [22] опубликованы значения f\ Lдля всехРис. 4-5. Расчет средней яркости дорожныхпокрытийРис. 4-6. Коэффициент использованияпо яркости светильника СКЗР 2x250типовых светильников. Эти значения даются в функции отношенияb/h, где b — ширина освещаемой полосы по одну сторону отсветильников и Л — высота их установки. Для светильников некруглосимметричныхили установленных с наклоном значения r\ Lдаются раздельно для (5 = 0 (сторона освещаемой полосы) и |3 —= 180° (противоположная сторона).При освещении полосы несколькими рядами светильниковчислитель в формуле (4-5) заменяется выражением £ Ф^ц, причемпроизведения, находящиеся под знаком суммы, отдельноопределяются для каждого ряда.Методика расчета по средней яркости поясняется примером для случая, представленногона рис. 4-5. При освещении светильниками СКЗР 2X250 (Ф = 2ХX11 000 лм) требуется определить расстояние между светильниками, при которомобеспечивается яркость L = 1,6 кд/м 2 при k = 1,5.В качестве справочных данных приводится табличка значений Tir поВСН 22-75:b/h 0,5 1,0 1,5 2 2,5 3 4для Р = 0° 0,04 0,065 0,075 0,081 0,086 0,088 0,092для р = 180° 0,037 0,056 0,062 0,064 0,065 0,066 0,066159


На основании учтенных в дальнейшем расчете значений r\ Lдля большей точностипостроен график (рис. 4-6).Значения ть определяем;а) от левого светильника — как сумму значений для bj при Р = 0° и для Ь гпри р= 180°, а именно: 0,060+0,004=0,070,б) от правого светильника — как разность значений для Ь 3и 6 4в обоих случаяхпри Р= 180°, а именно: 0,061 —0,003= 0,058.Отсюда_ 2-11000(0,070 + 0,058) _~ 3,14-1,6-11,25-1,5При решении этого примера можно было бы в числителе учесть поток всехламп на опоре, а в знаменателе — двойную ширину полосы, что не изменило бырезультата.Нормы требуют обеспечения не только средней яркости дорожныхпокрытий, но и соблюдения предельно допустимых отношениймаксимальной яркости к минимальной. Определение этихотношений требует определения значений яркости отдельныхточек и является очень сложной задачей, практически разрешимойтолько с помощью ЭВМ. Поэтому в практике проектированияпользуются типовыми вариантами, не только отвечающими всемнормативным требованиям, но и являющимися экономическиоптимальными.М'ГЛАВА ПЯТАЯЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК5-1. НАПРЯЖЕНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙВыбор напряжения для питания осветительной установкиопределяется общими решениями, принятыми для электроснабженияобъекта, а для отдельных частей этой установки — такжетребованиями электробезопасности.В данное время для производственных, общественных и жилыхзданий, а также для открытых пространств наиболее распространеннымявляется питание напряжением 380/220 В (номинал трансформаторов400/231 В) при заземленной нейтрали. Иные напряжения,а также системы с изолированной нейтралью применяютсяв специальных случаях, здесь не рассматриваемых.До 1938 г. с этой системой конкурировала система 220/127 В. Ее реальнымипреимуществами являются несколько большая световая отдача ламп накаливанияи меньшая опасность поражения электрическим током, хотя с точки зрениянормативных требований в последнем отношении обе системы равноценны. Ре-160


шающим недостатком системы 220/127 В являюгся значительно более тяжелыесети и увеличенный объем распределительных устройств. При решении вопросав пользу системы 380/220 В учитывался прежде всего экономический эффект отпитания силовой и осветительной нагрузки от общих трансформаюров принапряжении 380/220 В.Номинальное напряжение подавляющего большинства источниковсвета, применяемых для основного, т. е. общего, освещениясоставляет 220 В, соответствуя фазному напряжению системы380/220 В. Это напряжение допускается, однако, с некоторымиограничениями, обусловленными требованиями электробезопасности.Для общего освещения это напряжение, без ограничения высотыустановки светильников, допускается для светильниковс люминесцентными лампами — во всех помещениях, а для светильниковс лампами всех других типов — в помещениях безповышенной опасности *.В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных дляламп накаливания, а также для ламп типов ДРЛ, ДРИ и ДНаТнапряжение 220 В допускается при высоте установки не менее2,5 м (до нижних точек светильников), а при меньшей высоте —в случае применения светильников, в которых для доступа к лампенеобходимо применение инструмента [6].Последнее требование в прежних редакциях ПУЭ формулировалось несколькоиначе и сводилось к необходимости применения светильников, стекла или сеткикоторых снимаются с помощью специальных приспособлений. Соответственнонекоторые светильники имели такую конструкцию, что стекла могли сниматьсятолько с помощью торцевого ключа. В данное время признано достаточным, еслидля снятия стекла необходимо применение отвертки, плоскогубцев и т. п.Приведенное ограничение высоты не распространяется насветильники, устанавливаемые в электропомещениях или же обслуживаемыес кранов или площадок, посещаемых только квалифицированнымперсоналом.При установке светильников с лампами накаливания в помещенияхс повышенной опасностью или особо опасных на высотеменее 2,5 м, если доступ к лампе возможен без применения инструмента,для питания светильников должно применяться напряжениене выше 42 В.Необходимо пояснить, что напряжение 42 В установленорекомендациями Международной Электротехнической Комиссии(МЭК) как предельно допустимый уровень безопасного напряжения.В сложившейся в СССР практике для питания светильниковприменяется напряжение 36 В, что не выходит за пределыдопустимого по рекомендациям МЭК.Указанное выше нормативное ограничение конструкции светильников недает полной гарантии безопасности, так как практически не исключено, вопрекивсем запрещениям, обслуживание не отключенных светильников, а также экс-* Классификация помещений по степени опасности поражения электрическимтоком приведена в гл. 1-1 ПУЭ.6 Г. М Кнорринг 161


плуатация светильников без стекол и сеток. Поэтому в особо опасных условиях,например в загроможденных оборудованием особосырых помещениях, а такжепри установке на высоте менее 1,8 м, должно применяться исключительно напряжениене выше 42 В. Такое же напряжение применяется, в частности, для кабельныхтуннелей.Относительно смягченные требования для люминесцентных светильников обусловленытем, что патроны для люминесцентных ламп должны иметь, и фактическиимеют, недоступные для случайных прикосновений контактные части. Кроме того,нельзя не учитывать фактическую невозможность питания люминесцентных лампнапряжением не свыше 42 В, равно как в ряде случаев, даже по соображениямэлектробезопасности, нельзя отказываться от применения этих ламп.Если в светильники вводятся провода двух или трех фаз (чтопроисходит, например, если лампы в светильнике разделены нанесколько включений, если используются лампы с номинальнымнапряжением 380 В или если используются некоторые специальныетипы ПРА), то в светильниках окажутся контактные части,между которыми напряжение составляет 380 В. ПУЭ требуют,чтобы в этом случае вводы в светильники и ПРА выполнялись проводникамис медными жилами и изоляцией не ниже чем на 660 В,в помещениях же с повышенной опасностью и особо опасныхнеобходимо, кроме того, обеспечивать одновременное отключениевсех вводимых в светильник фазовых проводов, а на светильникидолжны быть нанесены отличительные знаки: «380 В». Подчеркивается,что два последних требования не распространяются,например, на многоламповые люстры в общественных зданиях.В последние годы наряду с системой 380/220 В для питания силовых установокначинает применяться система 660/380 В. Эта система непосредственно можетприменяться для тех источников света или комплектов лампа — ПРА, для которых380 В уже является номинальным напряжением, в частности для ламп ДРЛи ДРИ мощностью 2000 Вт. В этом случае должны соблюдаться требования, указанныевыше для светильников, в которые вводятся две-три фазы системы380/220 В, причем ввод в светильники двух фаз системы 660/380 В запрещен.На предприятиях, где основная силовая нагрузка питается от сети 660/380 В,для освещения, а также для мелкомоторной и технической нагрузки сохраняютсятрансформаторы 380/220 В, питаемые или от трансформаторов 660/380 В или отсети 6—10 кВ. Вместе с тем рассматривается вопрос о технической и экономическойцелесообразности перевода на напряжение 660/380 В если не всего освещения,то, по крайней мере, освещения газоразрядными лампами, путем созданиясоответствующих ПРА или использования последовательного включенияламп.Все вышесказанное относится к светильникам общего освещения.Для местного освещения, светильники которого находятсяв непосредственной близости к работающему и практически имобслуживаются, предъявляются более жесткие требования. Светильникис люминесцентными лампами, включаемые, естественно,на напряжение 220 В, разрешается применять (при недоступностиконтактных частей для случайных прикосновений) для местногоосвещения во всех помещениях, кроме сырых, особосырых, жаркихи с химически активной средой. В последних четырех группахпомещений допустимо применение светильников толькоспециальной конструкции.162


Для светильников с лампами накаливания напряжение 220 Вдопускается только в помещениях без повышенной опасности,в остальных же случаях должно применяться напряжение невыше 42 В. Как исключение ПУЭ допускают применение напряжениядо 220 В для светильников специальной конструкции,являющихся частью аварийного освещения, присоединенногок независимому источнику питания, а также устанавливаемыхв помещениях с повышенной опасностью, но не особо опасных.Там, где выше говорится о светильниках с люминесцентными лампами специальнойконструкции, подразумевается, что ни проектировщикам, ни работникамэксплуатации не предоставляется права решать, может ли данныйконкретный светильник быть признан имеющим «специальную» конструкцию.Такое решение должно приниматься заводом-изготовителем по согласованию с соответствующимиорганизациями и быть зафиксированным в технических условияхи каталогах.Наиболее опасными в отношении возможности поражения электрическимтоком являются ручные светильники переносного освещения.В помещениях с повышенной опасностью и особо опасныхдля них должно применяться напряжение не выше 42 В, а приналичии неблагоприятных условий, когда опасность усугубляетсятеснотой, неудобным положением работающего и возможностьюего соприкосновения с большими заземленными металлическимиповерхностями, — не выше 12 В. Переносные светильники,не являющиеся ручными, т. е. подвесные, напольные, настольныеи т. д., приравниваются при выборе напряжения дляих питания к стационарным светильникам местного освещения.Поскольку напряжение 12 В крайне неблагоприятно в сетевом отношении,не следует злоупотреблять его использованием. Случаи, когда для ручных светильниковтребуется это напряжение и когда возможно применение напряжения до42 В, указываются в отраслевых нормах и ведомственных рекомендациях. Так,в машиностроительной промышленности и в прокатных цехах (а тем более почтиво всех цехах легкой промышленности) может быть допущено и должно приниматьсянапряжение до 42 В, а в котельных, насосных, сталелитейных цехахи т. д. необходимо напряжение 12 В.Следует, конечно, избегать применения в пределах одного здания двух различныхмалых напряжений, но с учетом сказанного это не всегда возможно.Недавно станочная промышленность начала комплектоватьсвои изделия установками местного освещения на напряжение24 В, в связи с чем можно ожидать, что это напряжение (хотяи не имеющее весомых преимуществ) будет частично вытеснятьнапряжение 36 В. Вопрос о принятии напряжения 24 В в качествеединого малого напряжения для осветительных сетей пока,к сожалению, не получил поддержки, хотя в ряде зарубежныхстран, которым СССР оказывает техническую помощь, все сетиместного и переносного освещения выполняются на напряжение24 В.Источники света, как известно, весьма критичны к уровнюфактически подводимого к ним напряжения (см. § 2-4), в связис чем имеет большое значение вопрос об отклонениях и колеба-6* 163


ниях напряжения в осветительных сетях. Нормативные требованияк отклонениям напряжения вкратце сводятся к следующему.Напряжение у электрически наиболее удаленных ламп внутреннегоосвещения промышленных предприятий и общественныхзданий, а также прожекторных установок наружного освещениядолжно быть не менее 97,5% номинального, а у наиболееудаленных ламп освещения жилых зданий, аварийного (если последнеене является частью рабочего освещения) и наружногоосвещения, выполненного светильниками, — не менее 95% номинального.Наибольшее напряжение у ламп, как правило, не должнобыть выше 105% номинального. При аварийных режимахнапряжение у ламп должно быть не менее 88% номинального.В установках с газоразрядными лампами напряжение во всехслучаях не должно быть ниже 90% номинального. В сетях 12—36 В допускается потеря напряжения до 10%, считая от выводовтрансформаторов до ламп.Здесь, как и во многих других случаях технического нормирования, осуществляетсяуже упомянутый принцип разумного компромисса между желаемыми возможным и не следует искать строгого обоснования перечисленных требований,хотя практика многих десятилетий подтверждает их разумность. В частностив сетях 12—36 В допускается увеличенная потеря напряжения не потому,что лампы этих напряжений менее чувствительны к отклонениям напряжения —этого нет, а потому, что меньшую потерю напряжения в этих сетях трудно обеспечить.Ценные дополнительные указания содержатся в ИнструкцииСН 357-77 15]. Для небольших зданий вспомогательного характера,удаленных от источников питания или питаемых общимилиниями с силовой нагрузкой, допускается, как исключение,уровень напряжения у ламп 95% номинального, однако при расчетеосвещения должен учитываться световой поток источниковсвета, соответствующий сниженному напряжению. В особо исключительныхслучаях, когда соблюдение нормативных требованийприводит к абсурдным или неосуществимым решениям, допускаетсяв установках с лампами накаливания осуществлять произвольнопониженные уровни напряжения (при соблюдении норм освещенности),но это должно быть обосновано технико-экономическимирасчетами.При трудности обеспечить нормированные уровни напряжениявозможно и рекомендуется другое решение, а именно: применениедобавочных трансформаторов (ВДТ), в качестве которыхмогут быть использованы одно- или трехфазные трансформаторы220/12 или 220/24 В. Включение их в сеть показано на рис. 5-1.В установках внутреннего освещения они включаются передщитками, в установках наружного освещения — у прожекторныхмачт или в разрез протяженных линий, питающих светильники.В последнем случае, при очень большой протяженности линий,возможно включение ВДТ в нескольких точках линии.Вольтодобавочные трансформаторы нагружаются в пределахноминального тока обмотки низшего напряжения, что позволяет164


Использовать маломощные трансформаторы для повышения уровнянапряжения у значительной нагрузки. Так, трансформатор220/12 В, 250 В-А, имея номинальный ток вторичной обмоткиоколо 20 А, может быть использован при нагрузке линии до220 X 20 = 4400 В-А и позволяет увеличить потерю напряженияв сети на (12 : 220) 100 = 5,4% при обеспечении у ламп нормированногоуровня напряжения.Интересно отмочить, что та же схема, только в зеркальном изображении(т. е. если на рисунке поменять местами источник питания и потребители), приводитк интересному случаю использования трансформаторов в качестве вольтодобавочных.Необходимость в этом встречается при присоединении потребителей220 В к сетям 240 В, распространенным в некоторых зарубежных странах (в этомслучае используются трансформаторы 220/24 В), или при повышенном уровне напряженияна источнике питания, что имеет место на некоторых промышленныхпредприятиях.I EU 12\АРис. 5-1. Включение в однофазную сеть вольтодобавочного трансформатора(ДТ) справа— схема аппарата управления: I— питание через ДТ; II —питание помимо ДТ6*В установках, где применяются вольтодобавочные трансформаторыдолжна быть обеспечена возможность отключения от сетиобмоток как высшего, так и низшего напряжения, причем безнарушения питания нагрузки (см. рис. 5-1). В противном случаев часы спада нагрузки, когда горят единичные лампы, а потерянапряжения в силовом трансформаторе и в сети близка к нулю,ко включенным лампам подводилось бы напряжение холостогохода трансформаторов, сложенное с добавочным напряжением,которое дает добавочный трансформатор, т. е. 243 В. Такая сетьбыла бы не гибкой.Гибкость, т. е. способность нормально выполнять свои функциив условиях вероятных изменений нагрузки, является однимиз важных свойств электрических сетей, и необходимость обеспечитьгибкость служит одним из оснований для ограничения потеринапряжения в сети.В силу ряда причин, связанных с системой электроснабженияв целом, отклонения напряжения в осветительных сетях частовыходят за установленный нормами предел (105% номинального),что губительно сказывается на сроке службы источников света,особенно ламп накаливания.Для ограничения напряжения и стабилизации его на номинальномуровне применяются специальные аппараты, из которых165


наиболее распространен тиристорный ограничитель напряженияТОН (промышленность выпускает аппараты ТОН-3-220-63 иТОН-3-220-100; последнее число означает номинальный ток).ТОН — трехфазный аппарат, состоящий из трех одинаковых, независимоработающих секций, помещенных в общем шкафу и присоединяемых к сета черезтрехполюсный выключатель и предохранители. Рабочим элементом аппарата являютсяблоки полупроводниковых вентилей, которые с помощью системы управленияи регулирования пропускают ток в пределах определенной части периода(или, как принято говорить, открываются на определенный электрический угол),в результате чего снижается эффективное выходное напряжение.При напряжении питания, равном или меньшем номинального, ТОН выдаетна нагрузку сетевое напряжение, уменьшенное на значение потерь напряженияв самом аппарате (1 В), если же напряжение питания повышается сверх номинального,то на нагрузку поступает номинальное напряжение ±1,5%. Аппараты ТОНпозволяют регулировать уставку выходного напряжения в пределах 0,9—1,05номинального, что дает возможность подбирать для реальных условий конкретныхосветительных установок оптимальный уровень напряжения с учетом потерьнапряжения в осветительной сети. Аппараты ТОН используются при любыхисточниках света, но при люминесцентных лампах — только если не более половинывсех ламп включено по схеме опережающего тока, а при лампах ДРЛ —только при отсутствии компенсирующих конденсаторов, которые могут устанавливатьсяперед ограничителем напряжения, со стороны источника питания.Аппарат имеет коэффициент полезного действия 99%. К числу его недостатковотносятся снижение коэффициента мощности сети, ухудшение гармоническогосостава кривых тока и напряжения (что, в частности, увеличивает радиопомехи)и некоторое увеличение коэффициента пульсации газоразрядных источников света.Для надежной и безопасной работы аппарата, помимо основной нагрузки,непосредственно к его выводам рекомендуется присоединить по одной лампенакаливания 40 Вт на каждую фазу.Быстродействие ограничителя, по разным данным, лежит в пределах 0,02—0,1 с. В силу этого он ослабляет, но не уничтожает колебания светового потокаисточников света при резких колебаниях напряжения.Дополнительные затраты, связанные с применением тиристорныхограничителей напряжения, при определенном значениисетевого напряжения окупаются увеличением срока службыисточников света и уменьшением потребляемой ими мощности.Многочисленные предприятия, имеющие опыт использованияограничителей, дают о них положительные отзывы и указывают,что после их установки расход мощности лампами накаливаниясократился вдвое.Окупаемость ограничителей зависит от значения среднегоэксплуатационного напряжения в сети, годового числа часовиспользования освещения, трудности доступа к лампам дляобслуживания и т. д. При использовании ламп накаливания ТОНокупает себя уже при напряжении начиная от 101—103% номинального,при газоразрядных лампах — при напряжении 105—115%.Подробнее о применении этих ограничителей см. в статье [22}.Различного рода аппараты, полупроводниковые или автотрансформаторные,применяются также для глубокого регулирования напряжения в осветительныхсетях. Так, в зрелищных предприятиях глубокое регулирование применяетсякак для сценического освещения, так и для освещения зрительного зала. В бытовомосвещении некоторое применение получил «светорегулятор», позволяющий166


при желании уменьшать поток лампы. Перспективен, но еще недостаточно изученвопрос о таком регулировании освещения, когда в помещении поддерживаетсяпостоянный суммарный уровень естественной и искусственной освещенностии т. д.Если постепенные, плавные, изменения освещенности шюлнебезвредны и даже способствуют тренировке адаптационного аппаратаглаза, то резкие, тем более часто повторяющиеся измененияосвещенности из-за колебаний напряжения в сети являются поменьшей мере неприятными и часто признаются мешающими работе.Вместе с тем выполненные до сих пор исследования далитолько возможность субъективно оценить впечатление от колебанийосвещенности, но не выявили объективных показателей ихвредности, вероятно, из-за ограниченной длительности опытов.Что касается субъективной оценки, то она характеризуетсябольшим разбросом показаний как различных подопытных, таки одних и тех же лиц в разные дни. Усредняя данные, можносчитать, что при всех источниках света различаются мгновенныеизменения напряжения начиная от 1%, хотя отдельные наблюдателиуверенно замечают и колебания в 0,5%. При частоте колебанийоколо 1 Гц только для 25% опрошенных порог «неприятногоощущения» лежал ниже 2,5%, а порог оценки «мешает» — ниже4,5%, без резко выраженной зависимости от освещенности и оттипа источника света. Большую роль, конечно, играет частотаколебаний, с возрастанием которой увеличивается их неприятноедействие, достигая максимума в области частот 8—16 Гц.ГОСТ 13109—67 [23] не ограничивает частоты колебанийс амплитудой менее 1%, устанавливая для больших колебанийпредельную частоту п в зависимости от амплитуды AU:Надо, однако, сказать, что достаточные основания для стольточной регламентации частоты колебаний напряжения отсутствуют.Для отдельных установок с резко переменным характеромнагрузки тот же ГОСТ без ограничения частоты допускает колебаниенапряжения AU до 1,5%. Не ограничиваются колебаниянапряжения у светильников местного освещения, если они вызваныпуском или остановкой двигателя данного механизма.5-2. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ И ПИТАЮЩИЕ СЕТИЭлектрическая часть осветительной установки в общем случаеможет состоять из следующих звеньев (рис. 5-2): трансформатор/, щит низкого напряжения подстанции 2, линии питающейсети 3, т. е. все линии от щита подстанции до групповых щитков,вводный щит здания 4, магистральный щиток 5, устанавливаемыйв местах разветвления питающей сети, групповой щиток 6, на167


котором установлены аппараты защиты или управления длягрупповых линий, линии групповой сети 7 от групповых щитковдо источников света.Те или иные из этих звеньев могут отсутствовать, и в простейшемслучае групповые щитки могут питаться линиями, отходящиминепосредственно от щита подстанции. Некоторые другиевидоизменения общей схемы рассматриваются в дальнейшем.В большей части случаев осветительная нагрузка на промышленныхпредприятиях, а также в некоторых общественных зданияхсоставляет относительно небольшую часть всей электрическойнагрузки и вопрос ее питания решаетсяв комплексе других вопросов электроснабжения.Важным и отчасти спорным являетсявопрос выбора между питанием освещенияот отдельных трансформаторов или оттрансформаторов, совмещенных с силовойнагрузкой. При общем напряжении дляобеих групп потребителей, т. е. наиболеечасто 380/220 В, в подавляющем большинствеслучаев применяются совмещенныетрансформаторы, причем экономичностьэтого решения подтверждена многократнымирасчетами. В качестве недостаткатакого решения для промышлен­Рис. 5-2. Основные звеньясети освещенияных предприятий указывают, что приработе объекта в 1—2 смены из-за небольшойосветительной нагрузки в ночноевремя приходится держать под напряжениеммощные трансформаторы и, главным образом, чтосовмещенное питание ведет к ускоренному перегоранию ламп из-заповышенного напряжения при снижении нагрузки на трансформаторы.Эти соображения не лишены оснований, но в отношениипервого из них надо сказать, что сейчас значительная часть предприятийработает в три смены, что потери холостого хода трансформаторовнезначительны, не оправдывают установку раздельныхтрансформаторов и что в определенных условиях могут бытьустроены перемычки между щитами низкого напряжения соседнихподстанций, чтобы иметь возможность в периоды спада нагрузкиотключить часть трансформаторов.Что касается второго соображения, то нетрудно убедиться,что переход к самостоятельным осветительным трансформаторамсказался бы на максимуме напряжения у ламп только в размереразницы между потерями напряжения в нагруженных осветительныхтрансформаторах и в малонагруженных совмещенных трансформаторах,т. е. уменьшил бы этот максимум всего на 1,5—2%.Однако никоим образом нельзя считать, что самостоятельные осветительныетрансформаторы запрещены вообще. Они оказываются необходимыми, если на-168


пряжения силовых и осветительных сетей различны, т. е. тогда, когда либо поусловиям электробезопасности для освещения недопустимо напряжение380/220 В, либо для силовых сетей применяется более высокое напряжение. Онимогут потребоваться, когда силовая нагрузка имеет ударный характер и при совмещенныхтрансформаторах колебания напряжения у ламп превосходили бы допустимоезначение. В этих случаях, однако, часто удается выделить для питанияосвещения трансформаторы, хотя и совмещенные, но питающие спокойную силовуюнагрузку. Наконец отдельные трансформаторы для освещения могут оказатьсяэкономически оправданными при высокой плотности осветительной нагрузки.Если, как это часто бывает, в здании или вблизи него имеетсянесколько трансформаторных подстанций, то для питания освещенияможет быть выделена их часть, определенная с учетомхарактера нагрузки и целесообразного радиуса действия каждой.Относительно последнего трудно дать конкретные указания, нонадо учитывать, что если с увеличением числа используемыхподстанций облегчается режим работы питающей сети, то одновременноусложняется управление освещением и возрастает стоимостьраспределительных устройств. В принципе критерием дляоценки целесообразности использования для питания освещениятого или иного числа подстанций частично может служить близостьсечений питающей сети, определяемых по току нагрузкии по потере напряжения.В производственных зданиях иногда устраиваются трансформаторныеподстанции, работающие в блоке с определенным технологическимоборудованием и отключаемые при остановке последнегона ремонт или профилактический осмотр (когда, кстати,освещение особенно необходимо). Следует избегать питания освещенияот таких подстанций, в крайнем же случае предусматриватьперемычку между щитами низкого напряжения соседних подстанций,позволяющую при отключении одной из них питатьосвещение от другой.Для небольших зданий, особенно при значительном удаленииот подстанции, вполне целесообразно питание силовой и осветительнойнагрузок общими линиями от подстанций, однако ив крупных зданиях не исключается присоединение щитков любоговида освещения к внутренней силовой сети. При этом должныбыть соблюдены приведенные выше требования в отношении уровнейи колебаний напряжения, а также доведена до минимума вероятностьотключения освещения в связи с коммутационнымиоперациями в силовой сети. Предпочтительно питание осветительныхщитков ответвлениями от основных силовых магистралейв системе блок трансформатор—магистраль, но оно возможнои от обычных силовых линий или силовых распределительныхпунктов. Если, однако, эти пункты не являются промежуточнымизвеньями питающей сети, а непосредственно обслуживают двигатели,то осветительные линии должны присоединяться к вводнымзажимам этих пунктов.За указанными исключениями, освещение должно питатьсясамостоятельными фидерами от щитов низкого напряжения транс-169


форматорных подстанций. При решении вопроса о распределениивсей осветительной нагрузки между фидерами учитывается рядсоображений. Так, следует избегать, с одной стороны, излишнегодробления, с другой — чрезмерного укрупнения фидеров. В первомслучае увеличивается протяженность и стоимость сетей, вовтором — чрезмерно возрастают сечения, если они выбираютсяпо силе тока. Если предусматривается централизованное или дажедистанционное управление освещением, то часто бывает необходимопитать отдельными линиями верхнее освещение помещенийс естественным светом и всю остальную осветительную на-1рузку. Нередко на отдельные фидеры выделяются крупныеиехи, а также отдельные здания или группы зданий, расположенныепо одну сторону отисточника питания.С учетом сказанного,1 ШОП V60A V80AJ Iг, Iматов. В этих случаяхшироко применяется и рекомендуется СН 357-77 [5] установкана подстанции или вблизи нее «щитов размножения», называемыхтакже «магистральными щитками», которые питаются одной мощнойлинией от щита подстанции и от которых отходит необходимоечисло более мелких линий (рис. 5-3).Схемы питания разделяются на радиальные и магистральные.Различия между этими схемами не столь значительны, чтобы ихподробно рассматривать. В силу чисто компоновочных соображенийчаще применяются магистральные схемы. В многоэтажныхзданиях они представляют собой систему вертикальных линий —«стояков» — с подводкой питания к ним преимущественно попервому или цокольному этажу. В отдельных случаях групповыещитки расположены так, что оказывается целесообразным разветвитьмагистраль на несколько направлений. В местах разветвленийжелательно (а при разветвлении более чем на два направления— следует) устанавливать магистральные щитки.Нечего и говорить о том, какую роль играет бесперебойностьработы освещения. Во всех почти случаях его отсутствие ведетк остановке производственного процесса, длительность которойчасто превышает время отсутствия освещения, в некоторых жеслучаях даже кратковременное отсутствие освещения может слуеооАОт щита подстанцииРис. 5-3. Щит «размножения фидеров» и разновидностисхем питания: слева— радиальная,справа— магистральнаяа также имея^в виду необходимость* выделенияотдельных фидеров аварийногоосвещения, числоосветительных фидеров наподстанции оказываетсяиногда значительным,между тем как щиты современныхтиповых подстанцийимеют ограниченноечисло мощных авто­170


жить причиной взрыва, пожара, несчастных случаев и т. д. Работникинекоторых предприятий считают, что в многоплощадочныхзданиях с местами, опасными для прохода людей, легче примиритьсяс кратковременной остановкой оборудования, чем состоль же кратковременным отсутствием освещения.Вопросы резервирования питания осветительных ycraircmoKв целом решаются в комплексе других вопросов электроснабженияв проектах сетей и подстанций и здесь не рассматриваются.Специальные требования к резервированию питания рабочегоосвещения предъявляются лишь для некоторых объектов, как,например, зрелищные предприятия, музеи и т. д. Распространенныев данное время двухтрансформаторные подстанции с секционированнымишинами щита и устройством автоматического включениярезерва (АВР) уже обеспечивают возможность продолженияработы освещения при аварии одного из трансформаторов.В основном резервирование освещения осуществляется в системеаварийного освещения, которое в зависимости от особенностейобъекта должно обеспечивать или временное продолжениеработы или безопасную эвакуацию людей из здания или участкатерритории (см. § 2-3).Резервирование питания аварийного освещения может осуществлятьсяна различных звеньях общей схемы, показанной нарис. 5-2, и на еще более высоких звеньях сети высокого напряжения.Чем выше звено, с которого осуществляется резервирование,тем больше надежность последнего.Требования СНиП [1] к питанию аварийного освещения сводятсяк следующему:Светильники аварийного освещения для продолжения работыи для эвакуации людей из зданий без естественного освещения,а также светильники для продолжения работы в зданиях с естественнымсветом должны присоединяться к независимому источникупитания или переключаться на него автоматически при внезапномотключении рабочего освещения (при аварии). Светильникиаварийного освещения для эвакуации из зданий с естественнымосвещением должны присоединяться к сети, независимойот сети рабочего освещения, начиная от щита подстанции или отввода в здания (при наличии только одного ввода). Допускаетсяпитание светильников аварийного освещения от сети рабочегоосвещения при наличии автоматического переключения на источникипитания аварийного освещения при внезапном отключениирабочего освещения (при аварии).На рис. 5-4 представлены характерные схемы питания аварийногоосвещения, но прежде чем перейти к их характеристикам,отметим некоторые принципиальные моменты.1. Нормативные требования к резервированию питания эвакуационногоосвещения минимальны и, по возможности, следуетосуществлять большую степень резервирования, что зачастуювозможно без существенных дополнительных затрат.171


2. Во всех случаях, кроме зданий без естественного освещения,допускается питание аварийного освещения от силовых магистралейи от вводных зажимов силовых пунктов, при соблюденииобщих условий, указанных ранее.3. В прошлом была распространена «перекрестная» схема питанияаварийного освещения (рис. 5-4, а), когда аварийное осве-Рис. 5-4. Варианты резервирования питания освещениящение одной части здания питалось от сети рабочего освещениядругой части. В данное время такая схема запрещена СН 357-77.Схема, представленная на рис. 5-4, 6, дает наименьшую степеньрезервирования, допускаемую для эвакуационного освещения.Она применима для небольших, малоответственных зданий,где аварийное освещение в основном играет роль дежурного, дляжилых домов и в случаях, когда вся нагрузка здания питаетсяодним фидером от подстанции. Уже в крупных административнобытовыхкорпусах эта схема заменяется схемами рис. 5-4, в или г,которые применяются при однотрансформаторных подстанциях172


наиболее часто и являются достаточными для эвакуационного освб*щения.Схема, приведенная на рис. 5-4, д, является в данное время,пожалуй, наиболее распространенной и допускает сохранениерабочего освещения при аварии одного из трансформатороо.Схема рис. 5-4, е еще более надежна в том отношении, что тот илииной вид освещения сохраняется даже при полном отключенииодной из подстанций.Если в схемах рис. 5-4, д и е один из трансформаторов илиодна из подстанций имеет питание, которое, согласно Правиламустройства электроустановок, может быть признано независимымпо отношению к другому трансформатору или другой подстанции,то эти схемы отвечают нормативным требованиям к аварийномуосвещению для продолжения работы.На схеме рис. 5-4, ж показан случай, когда, помимо обычногоаварийного освещения, устраивается освещение, переключаемоена третий независимый источник питания: удаленную подстанцию,питаемую от третьего независимого источника, аккумуляторнуюбатарею и т. д. Переключающий аппарат с замыкающимии размыкающими контактами имеет катушку, питаемую от одногоиз основных источников, и переводит питание аварийного освещенияна третий источник только в аварийных режимах.На электростанциях и крупных подстанциях часто в качественезависимого источника питания используются аккумуляторныебатареи, предназначенные для питания цепей оперативного тока.При отсутствии в системе питания силовых нагрузок независимых источникови при необходимости иметь их для освещения могут использоваться дизельгенераторы(одним из недостатков которых является невозможность пуска поднагрузкой) или аккумуляторные ба гарей на 6—12 В. В последнем случае аварийноеосвещение либо нормально не функционирует и включается только при авариях,либо в нормальном режиме питается через понизительные трансформаторы(рис. 5-4, з). Перспективны, но пока у нас не выпускаются, светильники со встроеннойаккумуляторной батареей.Питание наружного освещения должно быть отделено от питаниявнутреннего освещения. Как правило, оно осуществляетсяотдельными фидерами от подстанций, причем для предприятийпредусматриваются отдельные линии охранного освещения, освещениядорог и проездов, освещения складов и других мест работына открытом воздухе. Допускается разделение питания наружногои внутреннего освещения начиная от вводного устройства в здании.Прилегающие к зданию открытые площадки, склады и технологическиеустановки могут питаться от сети здания, но ототдельных щитков, или, по меньшей мере, групповых линий,управляемых совместно с остальным наружным освещением.Освещение погрузочно-разгрузочных рамп при зданиях, участков,расположенных под навесами, и входов может питаться совместнос внутренним освещением, причем освещение входов предпочтительноприсоединять к сети аварийного освещения, постоянновключенной во время действия рабочего освещения. _173


Независимо от задач оперативного управления освещением изащиты конкретных сечений проводников, ПУЭ предъявляютследующие требования.В местах присоединения осветительной сети к источнику питания,т. е. щиту подстанции, а также к силовым магистралямили силовым пунктам, должны устанавливаться аппараты защитыи управления. Для группы линий одного вида освещения, отходящихот «щитов размножения» или магистральных щитков, допускаетсяприменение общих аппаратов управления. Если местаприсоединения к силовой сети неудобны для установки аппаратовзащиты, то эти аппараты могут быть отнесены на расстояниедо 30 м от этих мест. На вводах в здания от воздушных линийили от подстанций, расположенных вне здания, должны устанавливатьсяаппараты управления. На вводах должны быть установленытакже аппараты защиты, кроме случаев питания зданияотдельной линией, защищенной в ее начале, или наличия защитыв местах ответвления линий питающей сети от магистрали. Наконецустановка аппаратов защиты нужна в начале стояков, обслуживающихне менее трех этажных щитков, кроме случая питаниястояка отдельной линией с защитой в ее начале.В известной степени спорной является необходимость установкиаппаратов управления на вводах в групповые щитки.Это представляет определенные эксплуатационные преимущества,позволяя при ремонтных работах отключить весь групповойщиток, но увеличивает расход аппаратов, и ПУЭ ограничиваютустановку таких аппаратов случаями, когда к магистральнойлинии пресоединено не менее четырех, а в зданиях без естественногоосвещения — трех щитков.Аппараты защиты и управления должны устанавливаться навсех проводах, кроме заземленных, нулевых. Исключением являютсяоднофазные групповые линии, питающие светильники вовзрывоопасных помещениях класса В-1 (см. § 7-2), для которыхаппараты защиты необходимо устанавливать в цепи как фазового,так и группового проводов.Хотя экономия электроэнергии вообще, и в частности расходуемой на целиосвещения, была и остается важнейшей задачей, нормы рекомендуют при общемтарифе на силовую и осветительную энергию не устанавливать для освещения отдельныхсчетчиков. Эта рекомендация вызвана тем, что, как показывает опыт,часто экономия на освещении осуществляется путем уменьшения числа и мощностиламп, т. е. ведет к нарушению гарантированных нормами условий освещения.Установка счетчиков необходима, однако, в тех случаях, когда в зданииимеются хозяйственно обособленные потребители (арендаторы площади), напримерпищеблоки.5-3. ГРУППОВЫЕ СЕТИГрупповые щитки, от которых начинаются групповые осветительныесети, должны располагаться в помещениях, удобныхдля обслуживания, и, по возможности, с благоприятными усло-174


виями среды. Нельзя размещать их в запираемых кабинетах,складах и т. п. помещениях. В многоэтажных зданиях их предпочтительноразмещать на лестничных клетках или вблизи них,в зданиях с тяжелыми условиями среды — цеховых электропомещениях,в проходах или в других помещениях с относительнолучшими условиями среды.Если управление освещением производится со щитков, то рекомендуетсяразмещать щитки так, чтобы с места их установкибыли видны управляемые светильники, что однако, не являетсяобязательным.ПУЭ [6] ограничивают предельный ток аппаратов, защищающихгрупповые линии, значением 25 А, а число светильниковс лампами накаливания ДРЛ, ДРИ, ДНаТ, обслуживаемыхгруппой, — двадцатью на фазу. При питании группой газоразрядныхламп мощностью 125 Вт и более или ламп накаливаниямощностью 500 Вт и более ток аппаратов защиты может бытьувеличен до 63 А. Лампы мощностью 10 кВт и более должны питатьсяотдельными линиями каждая и защищаться соответственноих току.Для линий, питающих люминесцентные лампы, а также световыекарнизы, панели и т. п. допускается до 50 ламп на фазу;для линий, питающих многоламповые люстры, это число не ограничивается.Приведенные требования о токах аппаратов защиты являются обязательными,а о числе светильников и ламп, — питаемых группой, — рекомендуемыми, хотя,конечно, они немогутбыть строго обоснованы. Эти требования имеют целью ограничитьобъем возможных аварий и облегчить нахождение их места и причин.Кроме того, чем мельче группы, тем больше вероятность того, что нагрузка равномернораспределится между всеми тремя фазами, а нормы требуют, чтобы разницав нагрузке фаз на отдельных щитках не превышала 30%, а в начале питающихлиний — 10%.Знаменательно, что рост норм освещенности, и соответственно осветительныхнагрузок, отразился и на нормативных ограничениях тока групп. Так, в своевремя в нормах IX Всесоюзного Электротехнического съезда был обусловлен ток6 А.В число светильников, обслуживаемых групповыми линиями, входят и контактныеразъемные соединения. С тех пор как эти соединения стали выпускатьсябез встроенных предохранителей, возник вопрос о правомерности их подключенияк группам, питающим светильники, так как в питаемых через них приемника»наиболее вероятны перегрузки и короткие замыкания. В данное время нормы неделают ограничений в этом вопросе, но при большом числе разъемных соединенийрекомендуют питать их отдельными группами от щитков, если это не связанос большой дополнительной затратой проводов. В целях взаимного резервированияобщего и местного освещения не исключено питание разъемных соединенийотдельными группами от щитков аварийного освещения.При распределении светильников между группами следуетруководствоваться указанными предельными данными (избегая,однако, излишнего дробления групп) и топографическими признаками,т.е. относительным расположением помещений. Предпочтительновыделение на отдельные группы освещения проходов и*лестничных клеток.Щ


Групповые линии могут быть одно-, двух- или трехфазными.Последние обязательны, когда чередование фаз в линии используетсядля уменьшения пульсации освещенности, в частности прииспользовании ламп ДРЛ, ДРИ, ДНаТ. Трехфазные группымогут принять втрое большую нагрузку и обслужить в три разабольше светильников, чем однофазные. Они дают существенноесокращение как протяженности сети (четыре провода трехфазнойгруппы заменяют G проводов трех однофазных групп), так и массыпроводникового металла: при выборе сечений проводов, по потеренапряжения теоретическая масса последнего в трехфазной группев 3,4 раза меньше, чем в однофазной.Предпосылкой для применения трехфазных (реже — двухфазных)групп является большая нагрузка и длина линий при един-Рис. 5-5. Включение ламп по схемам звезды (а) и треугольника(б)стве технологического процесса на их протяжении, позволяющемвключать и выключать освещение крупными частями.В связи с тем, что в осветительных сетях, в отличие от силовых сетей, к трехфазнымлиниям присоединяются, как правило, однофазные потребители, полезнорассмотреть некоторые ненормальные режимы, которые могут возникнуть в такихлиниях.Обычно лампы включаются в сеть трехфазного тока по схеме звезды(рис. 5-5, а), реже, например, когда от сети 380/220 В питаются лампы 380 В, —по схеме треугольника (рис. 5-5, б). При включении по схеме звезды все три фазыработают в известной степени независимо друг от друга и могут выключаться поотдельности. При равенстве нагрузок всех фаз в нулевом проводе тока нет (еслине учитывать токов высших гармоник в сетях с газоразрядными лампами) и дажев случае его обрыва работа линии не нарушится.При отключении одной из фаз по нулевому проводу протекает ток, равный иобратный геометрической сумме токов двух фаз, т. е. при равенстве последнихтот же численно ток, что в каждом из фазовых проводов. При отключении двухфаз (а также в однофазных линиях) ток в нулевом проводе равен и обратен токуфазы.При неравномерной нагрузке фаз в нулевом проводе протекает уравнительныйток, легко находимый построением или вычислением, за счет чего искажаетсясхема соединения в звезду напряжений и лампы разных фаз получают несколькоотличные напряжения (см. гл. 6). В этом случае при обрыве нулевого проводарезко нарушается распределение напряжений между нагрузками различныхфаз. Рассмотрим, например, простейший случай, когда нулевой провод оборван,фаза А отключена или не имеет нагрузки, в фазу В включена одна лампа и в фазуС — две такие же лампы.Лампы этих фаз окажутся последовательно включенными на линейное напряжение380 В, которое распределится пропорционально сопротивлениям ламп.Если (что возможно только для расчета иллюстративного характера) пренебречьзависимостью сопротивления нитей ламп от температуры, то можно видеть, чтона лампе фазы В напряжение составит 253 В, а на лампе фазы С — 127 В. Таккак практически нагрузка фаз никогда не бывает строго равномерной, то ясно,176


какое значение имеет для осветительных сетей целость нулевого провода (помимодаже вопросов зануления).В схеме соединения в треугольник при отключении фазы А для ламп плечаВ—С сохраняется нормальный режим, лампы же плеч А— В и At—С окажутсяпоследовательно включенными на напряжение 380 В, которое распределится междуними в зависимости от соотношения мощностей. Отключив две фазы, мы гасимвсе лампы, но установка остается под напряжением. Следовательно, раздельноеотключение фаз в трехфазных линиях с нагрузками, включенными по схеме треугольника,является недопустимым.На рис. 5-6 представлено три варианта распределения лампмежду фазами в трехфазной группе. Верхний вариант оптималенс точки зрения потерь напряжения в линии, так как «центрытяжести» нагрузок всех фаз в этом случае совпадают, но этот вариантне является лучшим в отношении ослабления пульсацийА®В®С®С®В8нА®•J А В С А 8 СЩ- ® ® ® ® ® О•1 А А В В С СI ® ® ® ® 0 ®Рис. 5-6. Распределение ламп по фазамосвещенности и, кроме того, при нем в случае отключения однойдвухфаз создается случайное распределение освещенности вдольлинии.Средний вариант применяется наиболее часто. Он лучше,чем остальные, обеспечивает снижение пульсаций и при отключениичасти фаз дает относительно равномерное распределениеосвещенности.Нижний вариант применяется редко, лишь в тех случаях, когдаосвещение цеха должно включаться по участкам, и, строго говоря,представляет собой не трехфазную группу, а три однофазныхс общим нулевым проводом. В связи с этим отмечается, чтоесли несколько однофазных групп прокладываются по общейтрассе, то почти всегда целесообразно совмещение их нулевых проводов,причем эти группы (их может быть и больше трех) должныпринадлежать разным фазам сети. При этом сечение объединенногонулевого провода должно проверяться на суммарный ток групп,подключенных к той из фаз, для которой этот ток оказываетсябольшим. Такой ток будет протекать по нулевому проводу приотключении светильников, питаемых двумя другими фазами,Трассировка линий групповой сети подчинена целому рядунормативных требований и практических рекомендаций, из которыхважнейшие следующие.Линии должны прокладываться по возможно более короткимтрассам, при открытой проводке — параллельно стенам помещения,при скрытой, если это возможно, — по кратчайшему направлению.Желательно совмещать трассы линий, идущих в одномнаправлении, даже если это несколько удлиняет протяженность177


линий. При возможности следует прокладывать линии по стенам,а не по потолкам, линии же, открыто проложенные по потолку,необходимо прокладывать перпендикулярно стене с окнами. Примертрассировки линий при скрытой, и открытой прокладке показанна рис. 5-7. Желательно ограничивать число проходов сквозьстены, число ответвительных коробок и число обходов строительныхэлементов. В помещениях с фермами наиболее целесообразнопрокладывать линии групповой сети поперек ферм, в видеперекидок между ними. В запираемых пожароопасгых складахзапрещается транзитная прокладка линий, не относящихся к приемникамсклада.ЪМ>66^ХкЯ=ФЫМЫ.ХООШ !*\УУxлллллллл^ллллллл


щения (отдельно управляются ряды светильников, расположенныепараллельно линиям окон или фонарей) и характер производства,т. е. возможность выполнения работ только на какойлибоопределенной части площади.В помещениях, не имеющих аварийного освещения, желательно,начиная уже от установки в помещении двух светильников,разбивать светильники не менее чем на два выключения, что даетвозможность обслуживать отключенные светильники при светеостающихся включенными. Такая рекомендация особенно важнадля помещений без естественного освещения.С точки зрения организации управления освещением характерен случай,часто встречающийся, например, в металлургической и химической промышленности,когда технологический процесс полностью механизирован и рабочие(причем разных специальностей: технологи, механики, сантехники, электрики)периодически обходят помещения, расположенные на разных отметках или проходятвдоль тракта подачи материалов-.Казалось бы, в подобных случаях элементарное правило «уходя, гасите свет»определяет установку выключателей у входа в каждое помещение, однако практикаопровергает такое решение и рекомендует в таких случаях управлять освещениемсо щитков: местное управление очень неудобно для «обходчиков».Если в указанных помещениях, а также в помещениях, являющихсянормально проходами (к ним можно отнести, в частности,и многие галереи транспортеров), освещение остаетсявключенным во все темное время суток, но в протяженных помещениях,эпизодически посещаемых специальным персоналом (кабельныеи водопроводные туннели, галереи шинопроводов и т. п.),освещение должно включаться только при входе в них людей,а при наличии нескольких входов — управляться независимоот каждого входа по так называемым коридорным схемам (см.§ 5-4).В производственных и общественных зданиях должна предусматриватьсявозможность раздельного управления освещениемпомещений с естественным освещением и без него.С каждым годом все в большем объеме применяется централизованноедистанционное управление освещением. Это соответствуетобщим тенденциям развития производства: укрупнениюцехов, механизации работ, стремлению освободить рабочих отвспомогательных операций и т. д., и если прежде шла речь чутьли не о потолочных выключателях, позволяющих рабочему включитьсветильник, подвешенный над его станком, то сейчас диспетчерили даже автоматическое устройство в определенный моментвремени включает сотни и тысячи светильников.Предпосылкой для дистанционного управления освещениемявляются большие размеры здания или группы зданий, особенноесли питание осветительной установки осуществляется от несколькихподстанций. При устройстве дистанционного управлениянеобходимо тщательно учитывать особенности как производства(с точки зрения одновременности потребности в освещенииразличных участков), так и условий естественного освещения179


помещений. При этом осветительные сети приходится разделятьна две части, одна из которых обслуживает верхнее освещение помещений,имеющих естественное освещение, вторая — все остальноеосвещение. Эта вторая часть если и управляется дистанционно,то только для обеспечения полного отключения сети,например в праздничные дни, оперативное же управление освещениемпроизводится местными выключателями. Наоборот, дляпервой части дистанционное управление является оперативным,по на щитках сохраняются аппараты управления для возможностиа) . . _+ + К светильниками .+Л V I. V \ V +a>^VWt + W+Г I + I + I I +Рис. 5-8. Схемы поперечной (а) и распределительной (б) магистралиотключения отдельных групп на период обслуживания светильниковили ремонта.При дистанционном управлении включение и выключение освещенияпроизводится либо вручную, диспетчером, либо автоматически,с использованием программного реле времени или фотоавтоматическихустройств, реагирующих на уровень естественнойосвещенности.В последнее время получили распространение две прогрессивные схемы питанияосветительных установок крупных цехов (рис. 5-8). В схеме поперечноймагистрали (рис. 5-8, а) применяемой в многопролетных зданиях, групповыещитки как таковые отсутствуют, или можно сказать, что их шины как бы продолженыи растянуты поперек всех пролетов. К этим шинам через аппараты защитыи управления присоединяются обычные групповые сети, идущие вдоль пролетов.Если это целесообразно по условиям производства, вся поперечная магистральможет управляться как одно целое и тогда групповые аппараты имеют толькоэксплуатационное назначение; если эти аппараты необходимы для оперативногоуправления, они должны иметь возможность управляться с отметки пола.В схеме распределительной магистрали (рис. 5-8, 6), пригодной для цеховбольшой длины с единством технологического процесса по всей площади, све-180


тильники присоединяются к продольной магистрали без ограничения числя и мощности.Для обеспечения локализации аварий и возможности обслуживания светильниковбез отключения всей магистрали аппараты защити и управления (например,автоматические выключатели АП-50) устанавливаются на ответвленияхот магистрали к светильникам, а, чтобы уменьшить число таких апппрятов, светильникиразмещаются группами из 2—3 шт. В высоких цехах это не ведет к унеличениючисла светильников, так как по условиям создания нормированной освещенностипоследние обычно в продольном направлении приходится устанавливатьна расстояниях, значительно меньших наивыгоднейшего.С распространением газоразрядных ламп возник вопрос о'компенсацииреактивной мощности в осветительных сетях. Для люминесцентныхламп он решается установкой компенсирующихконденсаторов в комплекте пускорегулирующих аппаратов (применениенекомпенсированных ПРА запрещеноПУЭ). Для ламп других типовв данное время в установках внутреннегоосвещения применяется обычногрупповая компенсация путем установкиконденсаторных батарей у щитков,на отдельных группах. Установкабатарей, общих для всего щитка илипитающей линии, не применяется потому,что в этом случае при неполном ** ' р+^рвключении освещения сеть была быРисГ 5.9. Расчет компенсациизагружена емкостным током.реактивной мощностиГрупповая компенсация позволяетуменьшить сечения линий питающейсети, если они выбираются по токовой нагрузке, и повысить«емкость групп». Так, при уставке аппарата защиты 50 Аи при коэффициенте мощности комплекта лампа — ПРА, равном0,5, к трехфазной группе может быть присоединено не более12 ламп ДРЛ-1000, а при повышении коэффициента мощности до0,92 — уже 24 лампы.Если комплект лампа—ПРА потребляет ток, отстающий пофазе от напряжения на угол ф 0, а мы хотим уменьшить этот уголдо значения ф, то, как следует из рис. 5-9, потребуется реактивнаямощность конденсаторовQ= (P + AP)(tgcp 0-tg


Если, как это часто практикуется, на аварийное освещениевыделяются целые ряды светильников, одновременно участвующихв рабочем освещении, то управление этим освещением ничем посуществу не отличается от управления рабочим освещением.В остальных случаях, т. е. когда для аварийного освещения выделяютсяотдельные светильники, они должны либо автоматическивключаться при исчезновении напряжения в сети рабочегоосвещения, либо управляться с возможной степенью централизации,чтобы его не забывали включать в отдельных помещениях.Существенно сделать некоторые уточнения в отношении аппаратовуправления, будь то автоматы на щитках или местныевыключатели.В сетях 380/220 В и 660/380 В, имеющих заземленную нейтраль,должны отключаться все фазовые провода, т. е. в двухпроводныхлиниях и ответвлениях, состоящих из фазового и нулевого проводников,должны применяться однополюсные аппараты (кромепомещений класса В-1, где при однофазных группах необходимыдвухполюсные аппараты). В трехфазных группах вопрос не можетбыть решен однозначно. Если эти группы питают толькооднофазные приемники, в каждый из которых вводится фазовыйи нулевой провода, то фазовые провода могут выключаться каксовместно, т. е. трехполюсными аппаратами, так и раздельно.Практика предпочитает последнее решение как более гибкое,облегчающее нахождение мест аварий и позволяющее отключатьдля обслуживания только часть светильников. Если, однако,к группам подключены трехфазные компенсирующие конденсаторыили светильники G двух- и трехфазными ПРА, а также в случаях,когда светильники включаются на линейное напряжение,т. е. по схеме соединения в треугольник (например, лампыДРЛ-2000 в сети 380/220 В), то одновременное отключение всехфаз обязательно. Если в светильники вводятся провода несколькихфаз с целью разбить лампы на несколько включений, то в помещенияхбез повышенной опасности эти провода могут выключатьсяраздельно. В двухпроводных сетях постоянного тока, применяемыхдля аварийного освещения, однополюсное выключение такжедопустимо только в помещениях без повышенной опасности.Местное освещение станков, имеющих индивидуальный электропривод,как правило, питается через индивидуальные трансформаторы,присоединенные к силовой сети станка, остальное жеместное освещение питается через групповые трансформаторыс вторичным напряжением 12—24—36 В. Контактные разъемныесоединения переносного освещения могут, в принципе, питатьсяот сети 220 В с включением ручных ламп через переносные трансформаторы,но поскольку в этом случае не исключается использованиеручных ламп на напряжение 220 В, почти исключительноприменяется питание этих разъемных соединений от групповыхтрансформаторов 12—36 В. Трансформаторы должны иметь электрическираздельные обмотки (применение автотрансформаторов182


запрещено) и иметь аппараты защиты со стороны как высшего, тики низшего напряжения. Защита со стороны высшего напряжениине обязательна, если трансформаторы, в количестве не более трех,питаются самостоятельными группами от щитков.Местное освещение во всех случаях управляется индивидуальнымивыключателями, взамен которых при напряжении не более,42 В могут быть использованы контактные разъемные соединениячерез которые включаются светильники.В некоторых случаях для местного освещения, а также дляобщего освещения, требующего напряжения не выше 42 В, применяютсятрехфазные сети с включением ламп по схеме соединенияв треугольник. Эти сети должны управляться трехполюснымиаппаратами, но на двухпроводных ответвлениях от них выключателимогут устанавливаться на одном (незаземленном) проводе.6-4. СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМВыше уже были рассмотрены основные принципы организацииуправления освещением. Остановимся на некоторых применяемыхдля этого схемах.°)В протяженных помещениях,не являющихся постояннымипроходами, возникаетнеобходимость включения освещенияс одного или несколь­А -6)Н-А-в)А-N-J5DJLРис. 5-10. Коридорные схемы управления:а— обычная для двух входов;б — для более чем двух входов; |в —с транзитной фазойких входов, причем возможностьуправления от каждогоданного входа не должна зависетьот положения аппаратовуправления у других входов.А ВС Н1 S Ч-.v, "Т)У + f j_jРис. 5-11. Схема управления с магнитнымпускателем освещением галерейТакая «коридорная» схема для двух входов представлена нарис. 5-10, а. Аппаратами управления служат однополюсные переключатели/ на два положения (без нейтрального положения),и нетрудно убедиться, что в каком бы положении ни находилсяодин из них, вторым можно включать и выключать линию. При183


наличии более двух входов (рис. 5-10, б), у крайних входовостаются такие же аппараты /, а у каждого из промежуточныхвходов должны быть установлены двухполюсные переключатели2 на два положения (без нейтральных положений).Разновидностью коридорной схемы является схема с транзитнойфазой (рис. 5-10, в), пригодная только при двух входах. Онаотличается тем, что фазный провод на конце линии всегда остаетсяпод напряжением и может быть использован для питания какой-Г~S80/220BN А В С1ШП\ФТ-220В ЩлЬ НуМ -2205Резервное Рабочее\АА\ питание питаниен8ъ- -®-iМА MPФ? 3аАР¥=\ м Яр1ЛРТгИш/1КнС1КнПJ 1ИУ 1JIРТ1ЛЫЯ}1JIРИАРПА1Ж-®—РПРРПР1Пр ITL_К групповымщиткам илисветильникамК 2ШП-2ЯС-®—2Пр 2ТРис. 5-12. Схема дистанционного управления освещением на переменномтоке без промежуточных релелибо нагрузки, находящейся с этой стороны. Коридорные схемыпрактически вдвое увеличивают расход проводов, которые в некоторыхслучаях могут иметь большое сечение, так как путь токаот начала линий до ламп возрастает (особенно в схеме с транзитнойфазой), что приходится учитывать при расчете линий по потеренапряжения (§ 6-3). Поэтому в протяженных, с большойнагрузкой линиях применяется схема, представленная на рис. 5-11.Непосредственное управление нагрузкой производится в этомслучае магнитным пускателем или контактором РП, катушкаже последнего управляется по коридорной схеме переключателями1.На рис. 5-12 представлена простейшая схема дистанционногоуправления освещением на том же напряжении, которым питаютсялампы.184


В этой схеме отдельно рассмотрим две части (а и б), каждаяиз которых может применяться как самостоятельная схема.Автомат 1А служит для защиты линии, питающей освещение.Избиратель управления 1ИУ является однополюсным переключателемна два положения (с нейтральным положением). При нахожденииего в положении / схема рис. 5-12, б отключена и мыимеем обычную схему дистанционного управления пускателем Ml,широко применяемую в силовых сетях, но могущую быть использованнойтакже в сетях освещения. При нажатии кнопки «Пуск»1КнП катушка пускателя Ml обтекается током и пускатель включается,одновременно замыкая свой вспомогательный контакт Ml,через который и проходит ток при отпускании 1КнП. При нажатиикнопки «Стоп» 1КнС цепь катушки Ml размыкается и пускательвыключателя. Он выключается также при размыкании контактовтеплового реле РТ в случае перегрузки или при исчезновениинапряжения в сети питания.Последнее обстоятельство в силовых сетях исключает нежелательныйсамозапуск двигателя при восстановлении питания доповторного нажатия кнопки «Пуск». В сетях освещения включениеламп при восстановлении питания без участия человека отнюдьйе противопоказано, и если эта часть схемы отдельно используетсядля освещения, то обе кнопки заменяются одним обычным выключателем,а вспомогательный контакт /Л не используется. В такомвиде схема может быть применена для управления одним пускателеми с небольших расстояний. В представленном на рисункевиде схема соответствует оборудованию типовых шкафов 1ШП,выпускаемых промышленностью.Во многих случаях, например для наружного освещения,управление производится с более или менее значительных расстоянийи со шкафа управления ШУ необходимо управлять несколькими,иногда многими пускателями, получая при этом на пунктеуправления сигнал об исполнении. В этом случае к схемерис. 5-12, а добавляется схема рис. 5-12, б. Верхняя ее часть являетсясхемой автоматического ввода резервного питания припрекращении основного питания. В ранее рассмотренном случаесиловые контакты пускателя и его катушка питаются от общейлинии и никакое резервирование питания катушки не поможет,если в этой линии нет напряжения. При сосредоточении управленияна ШУ должен быть исключен случай, когда силовые цепипускателей под напряжением, а питание катушек прекращается,для чего и необходимо резервирование.Верхняя часть схемц рис. 5-12, б может рассматриваться какчастный, но характерный случай переключения питания на резервныйисточник, с чем приходится сталкиваться, например, приустройстве аварийного освещения.Пусть при выключенном автомате АА включается автомат АР.Размыкающие контакты реле РПА замкнуты, катушка реле РПР,обтекаемая током, включит свой контакт РПР, в сеть будет по-185


дано питание от основного источника и сигнальная лампа ЛСРбудет гореть. В то же время размыкающий контакт РПР будетразомкнут, в силу чего катушка РИА и лампа ЛСА будут отключены.При включении автомата АА ничего не изменится, так какконтакт РПР останется разомкнутым.Если теперь в основной сети исчезнет напряжение, то катушкаРПР обесточится, его правый, по схеме, контакт разомкнётся,а левый —замкнется, подавая ток в катушку РПА. Левый контактпоследнего замкнется, правый — разомкнётся, и питаниебудет подано от резервного источника; загорится сигнальнаялампа ЛСА.Применительно к питанию аварийного освещения эта схемапригодна в тех случаях, когда напряжения сетей рабочего и аварийногоосвещения одинаковы и когда последнее должно функционироватьтакже в нормальном режиме.Промышленность выпускает блоки и панели питания аварийногоосвещения и для разных других случаев, например, когдаэто освещение нормально не включено и включается только приотсутствии напряжения в сети рабочего освещения.Обратимся теперь к схеме в целом. При положении / выключателя1ИУ осуществляется, как уже сказано, местное управлениеосвещением, необходимое, например, для опробования схемы;среднее, нулевое положение соответствует запрету управления,положение 2 — дистанционному управлению. В этом случаевключение выключателя IT подает питание на катушку 1Л,а вспомогательный контакт 1Л, включаясь, зажигает лампу 1ЛС.Число цепей, обслуживаемых одним ШУ, не ограничено. Каждаяцепь управления состоит из трех проводов или жил кабеля.Предохранители Пр и 1Пр служат для защиты цепей управления.Схема применяется для управления как внутренним, так инаружным освещением, однако в последнем случае расстояниемежду ШУ и 1ШП может быть столь велико, что в цепях управлениябудет трудно обеспечить допустимую потерю напряжения.В таких случаях могут использоваться схемы с промежуточныммаломощным реле. Дистанционно производится управление этимпоследним реле, а уже его контакты, замыкаясь, подают питаниев катушку основного аппарата.Наиболее характерной схемой управления наружным освещениемс промежуточными реле является представленная нарис. 5-13 схема управления с использованием свободных жил(«пар») телефонных кабелей, что позволяет избежать прокладкиспециальных цепей управления. Телефонные кабели могут использоватьсятолько в цепях постоянного тока малого напряжения,в связи с чем в схеме появляется выпрямитель ВС. Питаниепоследнего осуществляется так же, как и в схеме рис. 5-12.Включением автоматического выключателя АВ напряжениеподается на катушку 1РП, контакт которого при нахождениипереключателя ШУ в положении 2 замыкает цепь катушки 1Л.№


Срабатывая, пускатель замыкает свой вспомогательный контакт,включая этим сигнальную лампу 1ЛС.Общепринятое схемное изображение не отвечает истинномурасположению аппаратов, и, естественно, реле 1РП и вспомогательныйконтакт 1Л находятся в составе 1ШП. Для каждой отдельноуправляемой цепи 1ШП и ШУ должны быть связаны двумятелефонными парами, т. е. четырьмя проводами: одна пара соеди-°)"380/220ВЯ А В С5) [~ шТФаза ~ в Ну МЦрь~ 220В Раза\ | Резервное Рабочее\ 1 питание питание \-^ MA MP ^UD 1^К групповымщиткам илисветильникамК линиям управленияЗругими щекатеяятРис. 5-13. Схема управления освещением на постоянном токе с промежч точнымиреленяет точки а и б с катушкой 1РП, другая — точки в и г со вспомогательнымконтактом 1Л.Наряду с описанными схемами применяется и ряд другихсхем, в частности схемы телемеханического управления.Для протяженных линий наружного освещения иногда оказываетсяцелесообразным применение «каскадных» схем управления(рис. 5-14).С центрального пульта управления ПУ включается блок управления1БУ первой секции линии; от конца этой секции подаетсяпитание к блоку управления второй секции 2БУ и т. д. Такимобразом каждая секция, включаясь, вызывает включение следующейсекции, протяженность же цепей управления существенносокращается.187


Во всех рассмотренных случаях включение органа управленияпредусматривается вручную. Это не только возлагает на обслуживающийперсонал дополнительные операции, но, как принятосчитать, может быть причиной перерасхода электроэнергии из-занесвоевременного выключения освещения (хотя не менее вероятноего слишком позднее включение). В связи с этим находят широкоеприменение автоматическое управление освещением с помощьюпрограммного устройства или фотореле, основанного наиспользовании фотоэлементов или фоторезисторов.Соответствующие аппараты могут быть встроены в любую изсхем, причем ручное управление сохраняется в качестве дублирующего.г11ПУ~11БУII,.J L ^Рис. 5-14. «Каскадная» схема управления наружнымосвещениемВключение и выключение освещения производится либов заданный момент времени, либо при определенном уровне естественнойосвещенности.Как отмечено в § 5-3, при устройстве таких способов управлениядолжно обращаться особое внимание на одинаковость условийестественного освещения в пределах каждой, отдельноуправляемой, части осветительной установки. В связи с этимнадо сказать, что если для наружного освещения целесообразностьавтоматического управления можно считать бесспорной,то для внутреннего освещения оно преимущественно ограничиваетсякрупными цехами с одинаковыми условиями естественногоосвещения по всей их площади, так как при устройстве такогоуправления для зданий в целом или же отдельные помещения окажутсяв неравных условиях, или же потребуется усложнитьуправление, разделяя его на отдельные части.Из двух способов автоматического управления программноеуправление пока признается более надежным, хотя фотоавтоматическоеуправление является более гибким в том отношении, чтоучитывает не только время, но и состояние погоды.Вместе с тем при фотоавтоматике хотя и удается отстроиться,например, от выключения освещения при кратковременных, случайных,изменениях естественной освещенности (например, привспышке молнии), но в периоды сумерек или рассвета не исключеносрабатывание реле в зависимости от состояния облачногопокрова.Вопросам управления освещением посвящена книга [24].188


ГЛАВА ШЕСТАЯЭЛЕКТРИЧЕСКИЕОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ6-1. ВЫПОЛНЕНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙЭлектрические сети вообще, и особенно осветительные сети,являются наиболее распространенным видом инженерных коммуникаций,так как они прокладываются буквально во всех помещениях,где только могут находиться люди. В силу своего характераи назначения они должны отвечать целому ряду требований,а именно:1) обеспечивать бесперебойность и надежность питания осветительныхустановок в любых конкретных условиях среды;2) требовать для своего выполнения наименьшей затратысредств и дефицитных материалов, в первую очередь меди истальных труб;3) обеспечивать безопасность в отношении пожара, взрываи поражения электрическим током;4) допускать осуществление сетей индустриальными методами,при которых максимум подготовительных и заготовочных работможет быть выполнен в условиях заводов или мастерских электромонтажныхзаготовок (МЭЗ);5) по возможности допускать замену поврежденных или изношенныхпроводов в процессе эксплуатации;6) по возможности быть наглядными, доступными для обслуживанияи не портящими внешнего вида помещений;7) обладать достаточной прочностью и устойчивостью к возможныммеханическим воздействиям.Высокие и разносторонние требования, предъявляемые к осветительнымсетям, являются причиной того, что их выполнениево всех деталях регламентируется нормативными документами,в частности ПУЭ, СНиП и СН. Полное изложение этих требований,помимо первоисточников, можно найти в различных справочниках,здесь же ставится задача рассмотреть в общем видепринципиальную сторону вопроса.В качестве проводниковых материалов для выполнения сетейисключительно, или почти исключительно, применяются алюминийи медь. Преимуществами меди как проводника является меньшее,по сравнению с алюминием, удельное сопротивление, большаямеханическая прочность и лучшая устойчивость к воздействиямсреды. Особое значение имеет тот факт, что в линиях с меднымипроводами легче осуществляются и более надежно работаютконтактные соединения. Однако необходимость всемерной эко-189


номии меди обусловливает преимущественное применение проводови кабелей с алюминиевыми жилами.Медные проводники разрешены или обязательны для применения в условия»сред, агрессивных по отношению к алюминию, во взрывоопасных помещенияхклассов B-I и В-Ia (см. § 7-2), для прокладки по основаниям, подверженным вибрации,для некоторых видов проводок на чердаках, в основных помещения»зрелищных предприятий, для присоединения передвижных и переносных приемников.Медные проводники требуются также для зарядки светильников, в Texiслучаях, сейчас очень редких, когда вводные проводники непосредственно присоединяютсяк контактам ламповых патронов, а не к клеммным колодкам илиштепсельным разъемам, входящим в конструкцию светильников.Электропроводники в зданиях разделяются по своему выполнениюна открытые и скрытые. Скрытые проводки эстетичнее,менее подвержены запылению и облегчают поддержание помещенияв чистоте. Одним из их важных достоинств является возможностьвыполнения электромонтажных работ до окончанияотделочных работ, что позволяет сократить сроки строительства.Однако скрытые проводки имеют и ряд существенных недостатков:в некоторых их модификациях не может быть обеспечена заменапроводов в процессе эксплуатации и во всех почти случаяхисключается возможность внесения дополнений и изменений в ужевыполненную проводку.В данное время для общественных, административных ижилых зданий принимается почти исключительно скрытая проводка,в помещениях же с повышенными требованиями к чистоте,в частности в лечебных заведениях, эту проводку следует считатьобязательной. Из числа помещений рассматриваемых зданийоткрытая проводка может применяться в неотапливаемых подвалах,на чердаках, в сырых и особосырых вспомогательных помещенияхи т. п. Открытая проводка нередко бывает неизбежнойв зданиях, сооружаемых из деревянных конструкций.В производственных зданиях, не говоря уже о помещенияхс подшивными или подвесными потолками, преобладающееприменение имеет открытая проводка, хотя в чистых цехах вполнеуместна и скрытая проводка.В осветительных сетях применяются провода и кабели разнообразных марок.Ниже перечисляются наиболее распространенные или характерные маркикабельных изделий. Марки указаны для проводников с алюминиевыми жилами,аналогичные изделия с медными жилами отличаются отсутствием в маркировкеначальной буквы А:АПР — одножильный провод с резиновой изоляцией в оплетке из пропитаннойхлопчатобумажной пряжи. Ранее широко использовался для открытой проводкина изолирующих опорах. Сейчас имеет ограниченное применение в условияхсреды, близких к нормальным, для прокладки на изоляторах поперек ферм,для проводки в изоляционных трубах, на тросах и в лотках.АПВ — одножильный провод с поливинилхлоридной изоляцией. Проводка,выполненная этими проводами, устойчива к большинству химических воздействий.Провод имеет универсальное применение, так как может прокладыватьсяв любых трубах, в лотках, открыто на изоляторах, по тросам, непосредственно пооснованию и даже скрыто без труб.АПРТО — провод по конструкции аналогичен проводу АПР, но, имея болеенадежную изоляцию, специально предназначен для проводки в стальных и дру-190


гих трубах. Выпускается на разное число жил, но в осветительных сетях рекомендуютсяодножильные провода.АПРФ (ранее АТПРФ, провод Куло) — провод с 1—3 жилами с резиновойизоляцией, в металлической фальцованной оболочке. Служит для открытой прокладкипо основанию в сухих, влажных и жарких помещениях. Ранее применялсяочень широко, но постепенно вытесняется различными видами скрыюй проводки.APT — провод с 2—4 жилами, с резиновой изоляцией, в конструкцию котороговходит несущий трос.АППВ и АППВС — плоские провода с 2—3 жилами, с поливинилхлориднойизоляцией, имеют между жилами разделительную пленку, через которуюгвоздями или шурупами крепятся к основанию. Провод АППВС такой пленки неимеет и специально предназначен для скрытой проводки без труб.АНРГ, АВВГ, АВРГ — небронированные кабели с 2,3,4, а в некоторых случаяхс 5 жилами, в марке которых Н указывает наиритовую оболочку, Р — резиновуюизоляцию, В — поливинилхлоридную изоляцию и оболочку. ПроводАНРГ в основном предназначен для сырых и особосырых помещений, проводаАВВГ и АВРГ — для помещений с химически активной средой. Оболочка кабелейдвух последних марок не должна подвергаться действию прямых лучей солнца,так как может размягчаться при нагреве.В числе других кабельных изделий можно назвать нагревостойкие провода,в частности марок ПАЛ и РКГМ, применяемых в жарких помещениях, а такжепровод ПРКА — для зарядки светильников, в конструкции которых отсутствуютзажимы для присоединения питающих проводов.Из многих возможных видов открытой проводки многолетняяпрактика отобрала ряд наиболее рациональных способов и, наоборот,почти полностью отвергла такие устаревшие способы,как все виды проводки на роликах и проводку на изоляторах постенам и потолкам.Полностью сохраняет свое значение непосредственная прокладкапроводов и кабелей по строительным основаниям: стенами потолкам. Для этой проводки, в зависимости от условий среды,применяются провода АПРФ и кабели АНРГ, АВРГ, АВВГ.Для соединения и ответвлений от указанных проводов и кабелейприменяются коробки: проходные, тройниковые или крестовые.Хотя секции проводки могут заготовляться в условиях МЭЗ,но этот вид проводки является малоиндустриальным, так кактребует частых креплений к основаниям (в среднем 4 на каждыйметр). Крепления осуществляются скобками на дюбелях, «пристреливаемых»к основанию строительно-монтажным пистолетом.Для упрощения монтажных работ иногда к основанию пристреливаетсяв ограниченном числе точек стальная лента или проволока-катанкаи уже к ней полосками-пряжками крепятся проводаили кабели. При прокладке по общей трассе более двух проводовили кабелей становится целесообразным крепить к основаниюне отдельные проводники, а специальные лотки из перфорированнойстали и уже в них укладывать проводники. При определенныхусловиях в лотках могут прокладываться и такие провода,как АПР и АПВ. Число проводников одного вида освещения,прокладываемых в общем лотке, не ограничивается. Закреплениепроводов и кабелей через 1 м требуется только навертикальных участках и при расположении лотков плашмя на191


опорных поверхностях, а также в местах поворотов трассы и ответвлений.Схема проводки в лотках представлена на рис. 6-1.Значительно реже, чем лотки, для той же цели применяютсязамкнутые короба.Распространена также открытая прокладка проводов АПВ,АПРТО и других марок в трубах: стальных водогазопроводныхи винипластовых. Первые допустимы при любых условиях среды,вторые — при любых условиях, кроме пожаро- и взрывоопасныхпомещений, а также проводки на сценах, в зрительных залах,в больницах, в детских учреждениях и на чердаках. ПрименениеРис. 6-1. Проводка в лотках/ — кабель (провод); 2 — дюбель; 3 — скоба; 4 — стойка кабельная; 5 — стена; 6 —лоток перфорированный; 7 — бандаж; 8 — полоса стальная; 9 — профиль z-образныймонтажныйпроводки в стальных трубах следует жестко ограничивать, допускаяее лишь в случаях, когда иные виды проводки нецелесообразны,или недопустимы, например во взрывоопасных помещенияхклассов B-I и В-П (см. § 7-12), или при необходимостинадежной защиты проводов от механических воздействий. В однойтрубе разрешается прокладка до 8 проводов групповых линийодного вида освещения; разрешена прокладка в одной трубетакже сетей напряжения до 42 В и до 380 В, если первые заключеныв отдельную изоляционную трубку. Ответвления притрубных проводках выполняются в коробках. Крепление трубпроизводится скобками; их приварка к основаниям запрещается.В особо тяжелых условиях среды для достижения наибольшейнадежности проводки не исключается прокладка в трубах кабелейАНРГ, АВРГ, АВВГ, что следует считать крайней мерой.192


В цехах с ферменным покрытием наиболее рационально трассироватьпроводку вдоль цеха, т. е. в виде перекидок между фермами,так как в этом случае число креплений оказывается наименьшим.Здесь сохраняет свое значение проводка на изоляторах,выполняемая в зависимости от условий среды проводами ЛИРили АПВ. Хотя этот род проводки и малоиндустриален, но в данныхусловиях его можно считать наиболее надежным. Более индустриальной,но несколько менее надежной, является проводкапроводом APT, в конструкцию которого входит несущий трос.Изолирующих опор для этого не требуется; крепление проводаи натяжение троса осуществляется специальными коробками.Область применения этого провода пока ограничивается его малым«) m ')•3- __ ~"-4:£ 'Рис. 6-2. Проводка поперек ферм проводами на изоляторах (о) и тросовымпроводом (б)1 — провод АПР или АПВ; 2 -. траверса о изоляторами; 3 — нижний пояо металлическойфермы; 4 -. серьга; 5 — крюк; в —> коробка тросовая; 7 — провод тросовыйAPT; 8 _• светильниквыпуском и отсутствием коробок в пыле- и водозащищенном исполнении.Характерные узлы проводки поперек ферм представленына рис. 6-2.Вполне современными и индустриальными являются тросовыепроводки, из числа разновидностей которых наиболее распространеныпроводки, выполняемые кабелями или многожильнымипроводками, прикрепленными к струне из проволоки-катанкибандажными полосками. От уже упомянутой проводки по струне,укрепленной к основанию, эти проводки отличаются тем, чтоструна свободно натягивается между фермами, колоннами илииными выступающими деталями. Основным достоинством этойпроводки является возможность заготовки больших секций вусловиях МЭЗ, откуда они доставляются на место монтажа в видебухт. В комплект секций могут входить не только провода иликабели, но также ответвительные коробки и светильники. Узелструнной проводки показан на рис. 6-3, а. При больших пролетах,на протяжении которых устанавливаются светильники, дляустранения нежелательной стрелы провеса применяется «цепная»подвеска (рис. 6-3, б), состоящая из двух тросов или проволок,соединенных поперечинами.У Г. М. Кнорринр 193


Наиболее индустриальной, хотя отнюдь не наиболее дешевойили эстетичной, является проводка, выполненная шинопроводами.Заводы Главэлектромонтажа выпускают трехфазные четырехпроводныешинопроводы ШОС на токи до 25, 63 и 100 А [25].В комплект шинопроводов входят детали для их подвески и соединения,а также контактные разъемные соединения для присоединениясветильников. Шинопроводы ШОС предназначеныРис. 6-3. Струнная проводка (а) и цепная подвескаструны (б)J


ние проводок в стеклянных трубках, использование в качестве проводников стальнойарматуры железобетона, снабженной необходимой изоляцией и т. п.Наиболее дискуссионным был вопрос о допустимости проводки с несменяемымипроводами, т. е. наглухо заделанными в борозды, слой штукатурки, по плитамперекрытий подслоем цементного раствора или даже звмоноличснпыми и плитыпри их изготовлении на заводе. Эксплуатационные недостатки несменяемой проводкиочевидны, однако при современной конструкции зданий и технологии строительно-монтажныхработ такие проводки неизбежны и их приходится допускатьпри невозможности выполнить проводку со сменяемыми проводами.При устройстве скрытой проводки решаются два взаимносвязанные вопроса: место прокладки и способ выполнения провалводки.Скрытая сменяемая и несменяемаяпроводка можетвыполняться:в каналах и пустотахстроительных контрукций,имеющихся или специально .предусмотренных для этой -J-E;цели;в зазорах между железобетоннымиплитами, с последующейзаделкой их алебастровымраствором;в слое или под слоем Рис. 6-4 Прокладка осветительного шинопроводамокрой штукатурки;в толще строительных 1 — перекрытие, 2 — закладная деталь; 3 -»подвес, 4 — штепсель со шнуром, 5 — шино*конструкций, с заделкой провод, 6 — светильник, 7 — хомут, 8 — полосаперфорированнаяв них проводов при изготовленииэтих конструкций;в заштукатуриваемых бороздах в строительных конструкциях,покрываемых сухой или мокрой штукатуркой или подвергающихсязатирке;поверх несгораемых плит перекрытий, под чистым полом следующегоэтажа, в трубах или без труб.При прокладке по горючим основаниям должны применяться дополнительныемеры пожарной безопасности "путем прокладки подпроводами листового асбеста или устройства намета штукатурки.Преимущественное применение для скрытой проводки имеютплоские провода АППВС (с возможностью замены на АППВ илиАПВ), которые, однако, запрещены для проводок в помещенияхвзрывоопасных, особосырых, на сценах и в зрительных залахзрелищных предприятий.Скрытая проводка со сменяемыми проводами, при отсутствииканалов или пустот, должна выполняться в трубах или коробах.Преимущественное применение имеют полиэтиленовые, полипропиленовыеи винипластовые трубы, которые, однако, запрещеныв пожаро- и взрывоопасных помещениях и в некоторых другихслучаях, предусмотренных СНиП III-33-76, табл. 17 [26].7* 195


При невозможности использования иных труб и в наиболее ответственныхслучаях допускается проводка в стальных трубах.В пластмассовых трубах могут прокладываться провода АППВС,АПВ, АПР, АППВ, в стальных трубах — АПВ и АПРТО.К области скрытых проводок могут быть отнесены также проводки,замоноличиваемые в полах производственных зданий,и проводки, выполняемые в полостях над подвесными, подшивнымипотолками.Первые распространены в пролетных зданиях, когда надо пересечь пролет,не поднимаясь на уровень ферм, или выполнить проводку к контактным разъемнымсоединениям вдоль стен или ряда колонн, не устраивая длинных спусков.При отсутствии по трассе кабельных каналов эта проводка выполняется в стальныхили винипластовых трубах.Подвесные и подшивные потолки часто предусматриваются не только в административно-бытовыхи общественных зданиях, но и в производственных цехах.Если эти потолки выполнены из негорючих материалов, то проводка над ними можетвыполняться проводами в винипластовых трубах. Над потолками из горючихматериалов проводка должна выполняться в стальных трубах.В общественных зданиях, особенно в гостиницах, в последниегоды начато внедрение интересной и перспективной плинтуснойпроводки. Обычные плинтусы заменяются специальными электротехническими,которые должны быть выполнены из негорючихизоляционных материалов. Отдельные полости этих плинтусовпредназначаются для размещения осветительной проводки и слаботочныхлиний (радио, телефон и т. д.).Линии аварийного освещения внутри зданий обычно прокладываютсяот линий рабочего освещения. Допускается, однако, прокладкаих по внешней поверхности корпусов шинопроводов рабочегоосвещения, по общим тросам или струнам с линиями рабочегоосвещения, но при расстоянии от последних, в свету, неменее 20 мм, а также совместно с проводами рабочего освещения,но при невозможности соприкосновения с ними, в коробах дляподвески люминесцентных светильников и в специальных полостяхпоследних, предназначенных для прокладки проводов.Питающие сети вне зданий преимущественно выполняютсякабелями в траншеях или кабельных сооружениях. Только дляпитания небольших, разбросанных по территории зданий, напримердля ремонтных баз, жилых домов дачного типа, сельскохозяйственныхобъектов и т. д., применяются воздушные линии,выполняемые голыми алюминиевыми проводами на изоляторахпо опорам. Отдельные участки сетей наружного освещения прокладываютсяпо зданиям и выполняются преимущественно кабелемАНРГ, в основном же сети наружного освещения выполняютсялибо голыми алюминиевыми проводами, либо кабелямив траншеях. Первый способ проводки предпочтителен как болееэкономичный, но имеется тенденция к более широкому применениюкабельных сетей, так как при современном развитии средств механизациивоздушные линии нередко повреждаются стреламипогрузочных устройств.196


6-2. ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ ПО ТОКУНАГРУЗКИ И ЗАЩИТА ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙКаждый участок осветительной сети характеризуется определеннымзначением передаваемой по нему мощности и, соответственно,определенным значением тока нагрузки.Расчетная мощность определяется как установленная мощность,умноженная на коэффициент спроса, учитывающий, что дажев часы максимума нагрузки (к которым должны относиться всерасчеты) могут работать не все лампы. Для линий аварийногои наружного освещения, а также для всех линий групповой сетикоэффициент спроса принимается равным единице, а для линийпитающей сети — в пределах 0,8—1,0. В принципе коэффициентспроса тем меньше, чем больше здание и чем из большего числаотдельных помещений оно состоит.В свою очередь установленная мощность определяется каксумма мощностей всех ламп, питаемых непосредственно от сетиосновного напряжения, и номинальных мощностей трансформаторов12—36 В. Дополнительно учитываются потери в ПРАгазоразрядных ламп: около 10% от мощности ламп ДРЛ и ДРИ,около 20% от мощности люминесцентных ламп, включенных постартерным схемам, и около 30% для тех же ламп при бесстартерныхсхемах.Для административно-бытовых, инженерно-лабораторныхи т. п. корпусов дополнительно учитывается также мощность,потребляемая через контактные разъемные соединения, из расчета40 Вт на каждое.Если расчетный максимум нагрузки равен Р (в киловаттах),то ток в фазовых проводах определяется по следующим формулам:для трехфазных линий. 1 ОООР _ . - р .~~ ЗУфСОвф ^ l , ° COS


Таблицы допустимых токовых нагрузок проводов и кабелейприводятся в ПУЭ и справочниках, например в 127]. В табл. 6-1приводятся токовые нагрузки для некоторых марок кабельныхизделий с алюминиевыми жилами.Таблица 6-1Значение длительно допустимого тока. А, для проводаили кабеля (способ прокладки)бронирован­Сеченне АПРТО и АПВ АНРГ, АВРГ, ного кабеля голого про­провода,(в трубах)ABB Г, АПРФ с бумажной вода (внемм"(по основанию) изоляцией помещений)(в земле)при числе жил или числе проводов в трубах, равных2 4 2 4 4 12,5 20 19 21 ' 174 28 23 29 24 38 —6 36 30 38 29 46 —10 50 39 55 38 65 —16 60 55 70 54 90 10525 85 70 90 68 115 13535 100 85 105 81 135 17050 140 120 135 100 165 21570 175 140 165 126 200 26595 215 175 200 153 240 320120 245 200 230 190 270 375При составлении таблиц учитываются многие факторы, определяющиеустановившуюся температуру проводников: условиясреды, способ прокладки, число жил и т. п. В некоторых случаяхк табличным данным вводятся поправочные коэффициенты, напримересли температура воздуха или земли отличается от изложеннойв таблице.Принципиальное значение имеет тот факт, что допустимый токвозрастает медленнее, чем увеличивается сечение проводников.Это происходит потому, что если бы при увеличении сечения плотностьтока оставалась неизменной, то тепловыделения возрасталибы пропорционально квадрату диаметра проводника, а поверхностьохлаждения — пропорционально первой степени диаметра,что повело бы к увеличению температуры нагрева. При оченьбольших токах нагрузки может оказаться целесообразным «расщепление»кабелей, т. е. замена одного кабеля двумя или тремя,соединенными параллельно, в сумме имеющими меньшее сечение.Важнейшим способом обеспечить надежную работу сетейявляется их защита. В качестве аппаратов защиты применяются:1. Плавкие предохранители, пробочные или трубчатые, в которыхпри нагрузке, превышающей определенной значение, перегораетплавкая вставка, отключая защищаемую линию.2. Автоматические выключатели (автоматы) с тепловыми расцепителями,при которых тот же результат достигается воздействиемтеплового реле на отключающее устройство.198


3. Автоматы с электромагнитными расщепителями, которые принедопустимом токе производят мгновенное отключение линии(отсечка).4. Автоматы с комбинированными расцепителями, имеющимии тепловое реле и электромагнитную отсечку.Автоматы имеют ряд существенных преимуществ перед предохранителями,поэтому и получили широкое распространение.Они удобно компонуются в щитки, безопасны в обслуживании,совмещают в одном аппарате функции защиты и управления,действуют многократно, тогда как в предохранителях сгоревшаяплавкая вставка должна заменятьсяновой, и т. д.Рабочей характеристикой аппаратовзащиты является время-токовая характеристика,пример которой приведен нарис. 6-5. Пример относятся к комбинированномурасцепителю, но левая частькривой характерна и для предохранителей,и для тепловой защиты, т. е. дляаппаратов, которые имеют обратнозависимуюот тока характеристику.Ток, несколько превышающий номинальный,аппарат выдерживает' неограниченнодлительное время; с увеличениемкратности перегрузки уменьшаетсявремя срабатывания защиты, которое можетстать весьма малым; отсечка срабатываетпрактически мгновенно. АппаратыРис. 6-5. Время-токовая характеристикааппарата защитызащиты одного типа имеют некоторыйразброс характеристик, соответствующий площади, заштрихованной на рисунке.Для автоматов с комбинированными расцепителями номинальным являетсяток теплового расцепителя, отсечка же рассчитана на 6—10-кратный ток. Этосоответствует режиму работы силовых сетей: при кратковременных пусковых токахне срабатывает ни один вид защиты, при коротких замыканиях срабатываетотсечка, при длительных перегрузках — тепловая защита.В групповых осветительных сетях применяются, как правило,автоматы, имеющие только тепловые расцепители, в питающихсетях — автоматы с комбинированными расцепителями.Номинальные токи аппаратов защиты следует, по возможности,выбирать наименьшими по расчетным токам соответствующихучастков сети, но вместе с тем они не должны срабатывать при случайныхпиках нагрузки. В осветительных сетях такие пики создаютсяиз-за наличия у источников света пусковых токов, которые,в частности у ламп накаливания, обусловлены тем, что сопротивлениевольфрамовой нити в холодном.состоянии примернов 15 раз меньше, чем в нагретом. При включении ламп накаливанияпик тока достигает 15-кратного рабочего тока, но ужепримерно после 0,06 с уменьшается до значения последнего. Заэто время не срабатывает тепловая защита и не успевают сгоретьплавкие вставки, и учитывать пусковые токи приходится толькопри некоторых типах комбинированных расцепителей,избежать срабатывания отсечки.чтобы199


Пусковые токи люминесцентных ламп очень невелики и кратковременны,так что могут не учитываться во всех случаях. Наиболеенеблагоприятны в этом отношении лампы ДРЛ и ДРИ.Кратность их пусковых токов невелика — около 1,6, но стабилизациятока происходит примерно за 250 с. Отсечка при этомне срабатывает, но в ряде случаев приходится завышать на 20—40% номинальные токи тепловой защиты и плавких вставок.При установке автоматов с тепловыми расцепителями в закрытыхшкафах или ящиках следует считать, что их номинальныйток снижается на 10%.На пути тока от трансформатора до источников света всегдаоказывается несколько аппаратов защиты. Естественно требование,чтобы при перегрузках или коротких замыканиях срабатывалаппарат «виновного» звена сети, но не высших звеньев, т. е. чтобыбыла обеспечена селективность (избирательность) защиты. Дляэтого номинальный ток каждого аппарата должен быть на двеступени (как минимум — на одну ступень) выше, чем аппаратаследующего, низшего участка сети.Аппараты защиты, как указано в § 5-2 и 5-3, должны устанавливатьсяна линиях, отходящих от щитов, щитков и другихраспределительных устройств, в местах присоединения осветительнойсети к силовым магистралям, на вводах в здания при питанииот отдельно стоящих подстанций или подстанций, не обслуживаемыхперсоналом потребителя, со стороны вышего и низшегонапряжения трансформаторов 12—36 В (со стороны высшегонапряжения аппараты могут не устанавливаться при питанииотдельной группой не более трех трансформаторов), а такжев местах, где происходит изменение сечения линии.В последнем случае допускается не устанавливать аппаратовзащиты, если проводник уменьшенного сечения защищаетсяаппаратами предыдущего участка или если уменьшенное сечениепроводника составляет не менее половины сечения проводниказащищенного участка. Кроме того, в ответвлениях и разветвленияхгрупповой сети, защищенной на ток до 63 А, проводникис уменьшенными сечениями могут не защищаться при длине до3 м — во всех случаях и без ограничения длины — при проводникев стальных трубах.Допускается относить аппараты защиты от места присоединенияили ответвления на расстояние Зм, а при ответвлениях в труднодоступныхместах — до 30 м, причем остающиеся незащищеннымиучастки должны выполняться кабелями с негорючей оболочкойили проводами в стальных трубах, а при длине более 3 мдолжны иметь пропускную способность не менее 10% пропускнойспособности магистрали.Аппараты защиты должны устанавливаться во всех фазах(полюсах), на нулевых же проводах они устанавливаютсятолько в двухпроводных линиях взрывоопасных помещенийкласса B-I.200


От токов короткого замыкания, безусловно, должны бытьзащищены все сети. Обычно этим одновременно достигается и защитаот"значительных и длительных перегрузок, по специальныетребования в отношении защиты от перегрузок, нередко ведущиек увеличению сечения проводов, предъявляются только в случаяхповышенной пожарной опасности или большой вероятности перегрузок.Для сетей освещения защита от перегрузки требуетсяв следующих случаях:а) во всех помещениях, если сети выполнены открыто проложенныминезащищенными изолированными проводниками с горючейизоляцией;б) при любом способе проводки — в жилых и общественныхзданиях, торговых помещениях, служебно-бытовых помещенияхпредприятий, в пожаро- и взрывоопасных помещениях.Защита от токов короткого замыкания должна обеспечиватьотключение линий при коротком замыкании в их конце. Для этогопри замыкании фазового провода на корпус или на нулевой проводток должен превышать номинальный ток аппарата защиты;в 3 раза — в невзрывоопасных помещениях и установках призащите предохранителями и автоматами с тепловыми и комбинированнымирасцепителями;в 4 раза — во взрывоопасных помещениях и установках призащите предохранителями;в 6 раз — во взрывоопасных помещениях и установках призащите автоматики с тепловыми и комбинированными расцепителями;в 1,25—1,4 раза — при автоматах, имеющих только электромагнитнуюотсечку.ПУЭ разрешают не производить расчетной проверки кратноститока короткого замыкания, если по отношению к допустимымтоковым нагрузкам на проводники аппараты защиты имеюткратность не менее чем 3 — при плавких предохранителях,1,0 — при тепловых разделителях и 4,5 — при электромагнитнойотсечке.Необходимо отметить, что автоматы только с электромагнитнойотсечкой в осветительных сетях применять не рекомендуется ипрактически они для защиты в этих сетях не используются.В сетях, защищаемых от перегрузки, соотношение между допустимымтоком нагрузки проводников и током аппаратов защитыдолжно быть не менее 0,8—1,25 в зависимости от родапроводки и характера помещения.Так как ток аппаратов защиты должен быть не менее расчетного тока линии,а с учетом отстройки от кратковременных перегрузок и требований селективностиможет оказаться и больше, чем ток нагрузки, перечисленные требованиячасто могут быть реализованы только путем увеличения сечения проводов, преимущественнонулевых, когда необходимо увеличить ток короткого замыкания,и фазовых — в остальных случаях.Пусть четырехжильный кабель АНРГ питает нагрузку 25 кВт при cos


пусКной способностью 38 А. Аппарат защиты выбираем иа 40 А Если кабель проложенв производственном не пожаро- или взрывоопасном помещении, то требуетсязащита только от тока короткого замыкания. Так как отношение пропускной способностипровода к току аппарата защиты равно почти единице, то расчетнойпроверки не требуется при любом типе аппарата защиты. Если кабель проложенв пожароопасном производственном помещении, то защита от перегрузки требуется,но при всех типах аппаратов защиты ПУЭ требуют, чтобы отношение пропускнойспособности провода к току аппарата защиты было не меньше единицы, иувеличения сечения также не требуется. Если же кабель проложен в общественномздании и защищен плавким предохранителем, то указанное отношение должнобыть не менее 1,25 и сечение должно быть увеличено до 16 мм 2 .6-3, РАСЧЕТ СЕТЕЙ ПО ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯОдной из важнейших задач при устройстве осветительныхсетей является обеспечение у ламп необходимого уровня напряжения,установленного нормативными документами (§ 5-1), посколькуэто зависит от сечений проводников сети.Напряжение в начальной точке сети, т. е. на выводах трансформаторов,не является определенной, постоянной величиной.Оно зависит от всех особенностей устройства сети высокого напряжения4и от нагрузки, изменяющейся во времени и не поддающейсяточному прогнозированию. В этих условиях единственнаяпрактическая возможность, общепринятая и закрепленная нормами,— это принятие фактического напряжения холостогохода трансформаторов равным номинальному, т. е. в системе380/220 В равным 231 В между фазовыми и нулевыми проводами,что соответствует 105% номинального значения напряженияламп. В трансформаторе при нагрузке имеет место потеря напряженияД1/ т, зависящая от его мощности, степени загрузки икоэффициента мощности. Очевидно, если у ламп должно бытьобеспечено напряжение не ниже £/ л, то потеря напряжения в сетине должна превышатьгде все значения выражены в процентах. Определенные по этойформуле значения AU Cприводятся в справочниках [27] и, еслисчитать U„ равным 97,5%, чаще всего лежат в пределах 4—6%.В случаях когда у ламп допускается или принимается напряжениеменее 97,5% номинального, значения Д£/ 0соответственно увеличиваются.В менее ответственных сетях напряжения до 42 Вдопускается потеря напряжения от выводов трансформатора донаиболее электрически удаленной лампы до 10%.Следует различать в линиях осветительной сети понятия падение и потерянапряжения. Падение — это разность потенциалов между двумя точками одногоиз проводников, могущая быть измеренной вольтметром и на векторной диаграммеизображаемая отрезком определенного направления, потеря — это численноеуменьшение напряжения между двумя проводниками на протяжении определенногоучастка сети. Потеря напряжения определяется проекцией вектора падениянапряжения на направление вектора напряжения данной фазы и в зависимостиот направления обоих векторов может иметь не только положительное, но и отрицательноезначение (в последнем случае напряжение у приемников возрастаетза счет потери напряжения в сети).202


Рассмотрим основные случаи определения потери напряжения(при выводе формул сделаны некоторые допущения, практическинесущественные).Пусть к концу однофазной двухпроводной линии приложенанагрузка, определяемая значениями / и cos p. Длина линии (водин конец) L (в метрах), ее сопротивление (в омах), отнесенноек одному метру длины провода, г — активное, х — реактивное.Обратимся к рис. 6-6. Вектор 01 изображает напряжение в началелинии; вектор 23, длина которого составляет 2LrI и которыйнаправлен параллельно векторутока I, есть падение напряженияв активном сопротивлении; вектор12, длиной 2LxI, направленныйперпендикулярно вектору тока, ^ \ " ""^^есть падение напряжения в ре-^активном сопротивлении. Геомет-^рическая сумма обоих векторов, Рис. 6-6. Определение потери напрят.е. вектор 13 представляет собойполное падение напряжения,проекция которого на направление вектора напряжения 14 естьпотеря напряжения, в результате которой к приемнику подводитоянапряжение, представляемое отрезком 04. Нетрудно видеть,раздельно находя проекции отрезков 12 и 23, что потеря напряженияравна 21L (г cos 4-xslnq>) /fi_


для трехфазных линий10»PLШ = —^р], • (6-4)Произведение PL, выражаемое в киловатт-метрах, называетсямоментом нагрузки и обозначается М. Остальные величины,входящие в формулы, кроме сечения q (в квадратных миллиметрах),обозначим как 1 : С, в результате чего формулы можно заменитьобщим для всех случаев выражениемAt/ = М : Cq. (6-5)Значение коэффициента С зависит от напряжения сети, числафаз в линии и рода проводникового материала. Для алюминиевых,.„ „„ проводников значение С со-. 140 м 60 м АА А•— ? — ставляет: 44 — для трехфаз-•L HL ных линий 380/220 В; 19,5 —№1,17кВт HI2,WKBT для линий из двух фазовых и, „ „ „ нулевого проводника системыРис. 6-7. Пример расчета питающей ЗЯП/99П R- 7 4 — лпя плноАачсетина потерю напряжения 36U/^U В, /,1 — для ОДНОфазных линий 220 В; 0,198 —для однофазных линий 36 В;0,088 —для однофазных линий 24 В; 0,022 —для однофазныхлиний 12 В.Пусть в трехфазной линии, выполненной кабелем с алюминиевыми жилами,имеющей длину 120 м и питающей щиток с нагрузкой 18 кВт, может быть допущенапотеря напряжения 1,4%. Решая формулу (6-5) относительно


SOS>4» со со со СО со to to to to to о о о о с:О 00 СП 4» to о оо О 4» to о оо СП 4» to о оо О) 4» tO 5?Оto 00 •~J -) £ сп сл сл 4» * • со со to to н_*СЛ 8 Oi ^^кto со £ со 00 to -J to -J СП о слСП со о 00 см to со сп 4» 00 СП toо-J 4» 00 сп соСО ^1 ~J О) СП 4» со8 to о S to 4» ж to о 4» сл СП -~J 00о to £ СП 00 о to*» сп S о to 4» сп 00 о ю 4» СП 00 г)•~4 ел 4» 4» сост> --1со аю ю ю to ю to а to00 ст> со to to 00 СП сл it» to^~ to по -J СП 4» to 1— г, •—--Iш СО О! ^t U) to if» о CD to по 4»to 00 4» toСП ел 4»*. со to о о со 00 -J сп СП сл S Й to to —4» 4» го со СО со } N9 м to to от4» to ~J Сл со о 1)0 СП 4» to to м сл со ПО П> 4»о 00 СП J» to о no СП 4» to о no сп toit»о 00 СП 4» to о сл ао о о о о о о о о о о о о о о о о о о о *оо мисошСО СП гд ел 4» ф- 4» 4» го со го to ко to_ *_ _ по ю «э сп со о сп со о ~J 4» по сл N1 СП сп со аСЛ ел со to toto по по ^1 СЛ ф. 4» со to — о СПо to 4» сп 00 о to°. СП оо о г to сп 00 о to 4» СП 00* -J ~j ~J СП сл сл 4» 4» ro со со to to88 to 4»to -J со 00 4»сп го 00 S СП ю по 4»ж S £ to СП К) 00 4» о о О о 8 о о о о 8 о о о о 8 о о о*о о»-J ^.1 т сп гл гл сл 4» 4» it» со со со М toю4»! о-*) СО to сл to 00 4» г* --J со о сл to 00 СЛ -~4 4» сл !3t~> О to по по -J ^1 СП гл сл it» 4» со со to о00 to -4 сл to со ~J Ol СО со -J Н-*сл о ф- 00 to сп-J ст> СП ел 4» го to *^ о СО ПО 00 ~4 СП сл 4» со to _00 to О to со 4» СЛ --J 00 со о to со 4» сл •^1 Оо соX•а-Значение мсментовузки, клинииомостяоеченэводнзныеИНИНtoN3 S!соо ел —оото.•е-Яосог алюминие2362512652802964» 4- j» со2 § с* 8 2toto207toto 00СПсоit»00сосо 00 £ 8 4»43со4»4»о-и жилами331355со to К) to юсосо8 32 сл о00СОСПСП4»ю оосо4»•ч 4» Ю-g 4» О)8ла7»•о


найти, что потеря напряжения до этого щитка составит 1,7%, а линию до щитка№ 2 рассчитать на остающиеся 0,5%. При моменте нагрузки этого участка, равном600 кВт-м, необходимое сечение составляет 25 мм а .40 м 12м 12мРазветвленные сети рассчитываются аналогично изложенному.Так, если бы в точке присоединения щитка № 1 (рис. 6-7), ответвляласьлиния к щитку № 3, то его нагрузка должна была быбыть учтена в значении момента нагрузки первого участка линии,само же ответвление должно быть рассчитано на полную располагаемуюпотерю напряжения за вычетом потери до начала ответвления.С разветвленными сетями особенно часто приходится встречатьсяпри расчете групповых линий, для которых сечение про-^ ^ " Л„ водов обычно принимается неизменнымв пределах каждой группы.В этих случаях бывает дофгРис. 6-8. Расчет групповой сети напотерю напряжениястаточно оценить на глаз, какаялампа является электрически наиболееудаленной, определить моментынагрузки только по путитока к этой лампе и по ним выбратьсечение проводов.На рис. 6-8 представлена схема подобнойдвухпроводной группы 220 В,выполненной алюминиевыми проводами. Мощность каждой лампы 200 Вт, допустимаяпотеря напряжения 2,4%.Находим сумму моментов нагрузки по пути тока до наиболее удаленнойлампы /:М = 40 (0,6 + 0,6 + 0,6) + 12 (0,6 + 0,6) + 24-0,6 = 101 кВт-м.По табл. 6-2 находим соответствующее этому значению момента нагрузкисечение проводника — 6 мм 2 .В последнем слагаемом использован упрощенный прием определениямомента: в месте нахождения лампы 2 явно находитсяцентр нагрузки для трех последних ламп и мощность умноженана расстояние до этого центра. При некотором навыке нетрудноопределить положение центра нагрузки и для всей группы —в данном случае это будет точка 3, и свести операцию нахождениямомента нагрузки к одному умножению (в данном случае 1,8 XX 56 = 101).Если,»отдельные участки сети могут быть выполнены проводникамиразного сечения (питающие сети, комплекс питающихи групповых сетей), то возникает задача наиболее экономичногораспределения потерь напряжения AU между отдельными звеньямисет-и. Так, уже в простейшем случае, когда питающая линияобслуживает один щиток, при большом значении &.U в этой линииее сечение будет малым, но групповая сеть получится тяжелой,и, наоборот, питающая линия большого сечения позволит иметьлегкую групповую сеть.206


Не приводя вывода, довольно громоздкого, укажем приближенныйспособ расчета сетей, обеспечивающий минимальнуюсуммарную затрату проводникового металла.Для каждого участка сети отдельно определяются моменты нагрузки,которые обозначаются М—для участков пшающейсети и т — для линий групповой сети. Каждый участок рассчитываетсяпо суммарному моменту его и всех последующих по направлениютока участков и исходя из полной допустимой потери напряженияAt/. Моменты нагрузки одно-, двух- и трехфазныхлиний нельзя учитывать на равных основаниях, так как электрическиэти линии неравноценны. Принимая за основные трехфазныелинии, мы должны моменты остальных линий учесть с повышающимкоэффициентом а, численно равным корню квадратномуиз отношения массы проводниковогометалла в этих линияхк массе металла в трехфазныхлиниях, при равенстве нагрузок,длин и потерь напряжения.Таким образом, каждый участоклинии рассчитывается помоментуМ = £М+Гсст (6-6)®®®Рис. 6-9. Расчет питающей и групповойсети на минимум проводниковогометаллаи по потере напряжения, распределенной от начала данного участкадо конца сети. Приближенность способа отчасти компенсируетсятем, что для первого участка сети сечение выбирается с некоторымзавышением. При расчете переходят от участка к участку,последовательно отбрасывая моменты нагрузок пройденных участкови потерю напряжения на этих участках.Методика расчета поясняется примером расчета сети, схема которой представленана рис. 6-9; проводники алюминиевые, система 380/220 В, группы однофазные,полная распределенная потеря напряжения 4%. Для упрощения все группыприняты одинаковыми, имеющими, условно, сосредоточенную нагрузку по 2 кВт.Коэффициент приведения моментов нагрузки а при трехфазной питающей сетии однофазных группах равен 1,85 (при трехфазных группах, естественно, а =»= 1,0).Полный приведенный момент нагрузки для расчета начального участкаМ= 120-12-f 1,85-3-2.20+ 90-6+ 1,85-3-2.20 = 2424 кВт-м.Исходя из этого значения, при потере напряжения AU = 4% по табл. 6-1выбираем сечение начального участка, которое составляет 16 мм 2 . При таком сечениии фактическом моменте нагрузки, равном 1440 кВт-м, потеря напряженияна участке составляет 2%.Группы щитка № 1 рассчитываем как двухпроводные с учетом того, что моментнагрузки равен 40 кВт-м и потери напряжения ДС = 4 — 2= 2%; сечениепроводников оказывается равным 2,5 мм 2 .Второй участок питающей линии рассчитываем, исходя из значений ДУ == 2% и момента нагрузки 2424— 1440 — 222= 762 кВт-м; сечение проводниковпринимается равным 10 мм 2 . Потеря напряжения при фактическом моментенагрузки 540 кВтм составляет 1,2%, Для групп щитка № 2 остается значениеД{/ = 4 — 2 — 1,2= 0,8%; сечение проводников составляет 6 мм 2 .207


Выше было указано, что пренебрежение реактивным сопротивлениемлиний возможно во многих, но не во всех случаях.Инструкция СН 357-77 [5 ] требует учета этого сопротивленияв следующих случаях:а) при cos ф =» 0,9 (газоразрядные лампы с компенсациейреактивной мощности) — при проводке кабелями, проводамив трубах, или многожильными проводами начиная от сечения95 (150) мм 2 , а при проводке на изолирующих опорах — начинаяот сечения 25 (35) мм 2 ;б) при cos ф = 0,54-0,6 (газоразрядные лампы без компенсапритех же способах проводки — начиная от сечения25 (35) мм 2 или 10 (16) мм а .Рнс. 6-10. Потери напряженияв нулевом проводеВ скобках указаны сечения алюминиевыхжил, вне скобок — медных. В этихслучаях точный расчет производится поформуле (6-2), но для целей практики допустимовести расчет как обычно, по таблицаммоментов нагрузки, умножаямоменты участков сети на поправочныекоэффициенты, значения которых приводятсяв справочниках.В тех случаях когда трехфазные сетинагружены неравномерно или когдак двух- или трехфазным линиям групповойсети присоединены рассредоточенныеоднофазные нагрузки по всемунулевому проводу или по его отдельным участкам протекают токи,вызывающие дополнительную потерю напряжения. Как известно,сумма токов во всех проводах четырехпроводной линии равнанулю.Построив векторную диаграмму, мы видим (рис. 6-10), чтоток в нулевом проводе изображается замыкающей многоугольникатоков.Чтобы не усложнять изложение, будем считать сопротивлениянагрузки и сети чисто активными. В этом случае векторына рисунке можно считать равным образом изображающиминапряжения и потери напряжения. Вектор падения напряженияв нулевом проводе, проектируясь на направление фазы А,дает уменьшение напряжения, т. е. положительную потерюнапряжения, а проектируясь на направление фазы В дает повышениенапряжения, т. е. отрицательную потерю напряжения.Для практических расчетов удобнее определять падение напряженияв нулевом проводе отдельно от тока каждой фазы. Соответствующийвектор, проектируясь на направление данной фазы,даст положительную потерю напряжения, равновеликую падениюнапряжения, а проектируясь на направление каждой издругих фаз, даст отрицательную, потерю, вдвое меньшую, чемпадение, так как cos 120° = —0,5.208


Таким образом, результативная потеря напряжения в нулевомпроводе для нагрузок фазы АШ = Ш А- 0,5 {Ш в+ А^с).где &U A, AU B, At/ C— падения напряжения в нулевом проводеот токов соответствующих фаз.Отсюда, а также учитывая формулу (6-5), приходим к следующейформуле:где М А, М в, М с— нагрузочные моменты соответствующих фаз;


как три однофазные линии с общим нулевым проводом, сечение которого может,кстати, оказаться большим сечения части фазовых проводов.Некоторые особенности имеет расчет цепей дистанционногоуправления освещением, которое (см. также § 5-4) осуществляетсяили на переменном токе, когда прокладываются специальныелинии, или на постоянном токе, когда в качестве линии дистанционногоуправления используются свободные жилы телефонныхкабелей. В обоих случаях для надежного срабатывания аппаратовк их катушкам должно быть подведено напряжение, не меньшее85% номинального.При управлении на переменном токе пусковой ток катушекв 10—15 раз превышает их рабочий ток, причем в момент пускарезко снижается cos


линии R n= 190L, катушки реле R Kи добавочным сопротивлением/? д. Следовательно,откуда£/ H= 0,85/ p(£ a+ tf K-fl90L),R»=mr p- R «- mL -Эта же формула может быть использована для определениясопротивления R n, включаемого последовательно с сигнальнымилампами системы управления.6-4. ЗАЗЕМЛЕНИЕ, ЗАНУЛЕНИЕ И НУЛЕВЫЕ ПРОВОДАХорошо известно, что при ошибочных действиях людей илипри неисправности электроустановки она может стать причинойтравматизма. Поражающим фактором является сила тока, проходящегочерез тело человека, которая определяется значенияминапряжения и сопротивления. Опасность уменьшается с уменьшениемнапряжения, но даже наименьшее из напряжений, широкоприменяемых в осветительных установках (12 В), при определенныхусловиях может быть опасным.Что касается сопротивления, то его значение определяетсясложным комплексом факторов: характером контакта проводникас кожей человека, состоянием последней, температурой, влажностьюи т. д.Основные меры для обеспечения безопасности заключаютсяв том, чтобы изолировать человека, с одной стороны, от частей,могущих оказаться под напряжением (защитные рукавицы, инструментс изолирующими рукоятками и т. д.), с другой стороны,от того, что в электротехнике называется «землей» и принимаетсяимеющим неограниченно большую проводимость. Непроводящиеполы, изолирующие скамейки, резиновые коврики, надежнаяобувь — вот эффективные средства обеспечения безопасностилюдей, по крайней мере при работе с электроустановками напряжениядо 1000 В.В тех случаях когда эти средства не могут быть использованы(а их большинство), приходится учитывать возможность одновременногосоприкосновения, человека с «землей» и с частямиэлектроустановки. Непосредственное соприкосновение с нормальнотоковедущими частями — относительно маловероятный случай.Значительно чаще возникает опасность, когда человек касаетсячастей, оказавшихся под напряжением в силу неисправности,например металлических корпусов светильников.На рис. 6-11 показаны основные случаи возникновения опасностии соответствующие защитные меры.Пусть нейтраль N трансформаторов изолирована или вообщеотсутствует (в последнем случае электроприемники следует считатьприсоединенным к фазным проводам). Пусть корпус прием-2U


ника оказался под напряжением, и человек, находящийся в контактес «землей», касается этого корпуса (рис. 6-11, а). Если бывсе провода системы лмели совершенную изоляцию от земли, точерез человека прошел бы лишь незначительный и в установкахдо 1000 В практически безопасный емкостный ток. Фактическитак не бывает, и провода сети можно считать соединенным с «землей»через сопротивление утечки г уили также через емкость.В этом случае образуется цепь тока: фаза—корпус—человек—земля—утечка—фаза и через человека пойдет ток, определяемыйзначением и соотношением сопротивлений. Если, однако, корпус4 г) Фш П^ ГО] и*„ЯЕI 11^ Iff П^^ЙиГГчРИС. 6-11. Заземление и соединение с нейтральюприемника преднамеренно соединить с землей через очень малоесопротивление г,, то человек оказывается шунтированным этиммалым сопротивлением и сила проходящего через него тока значительноснизится. Этим обосновывается необходимость защитногозаземления как важной меры обеспечения безопасности в установкахс изолированной нейтралью или без нейтрали.Пусть теперь нейтраль трансформатора заземлена через малоесопротивление г 3.,,. В этом случае заземление корпусов неэффективнои даже вредно: в названной выше цепи большое сопротивлениег узаменяется малым сопротивлением r 3. 0и через тело человека,даже шунтированного сопротивлением г 3(рис. 6-11, б),может пойти опасный ток. Значение этого тока не будет, однако,достаточным для быстрого срабатывания аппарата защиты, иучасток, в котором произошло замыкание на корпус, длительноостанется неотключенным. В этих случаях заземление заменяетсязанулением, т. е. надежным соединением корпусов электрооборудованияс заземлением нулевым проводом (рис. 6-11, в). Приналичии такого соединения, как только фазный провод соединитсяс корпусом, возникает ток короткого замыкания и срабатывает212


аппарат защиты. При наличии зануления корпусов они могутбыть также дополнительно заземлены, что даже несколько улучшаетусловия защиты.Для уверенного, практически мгновенного, срабатывания аппаратовзащиты в сетях, где осуществляется зануление, ток короткогозамыкания должен в определенное число раз превышать поминальныйток аппарата защиты: в 3 раза — в общем случае ив 4—6 раз, в зависимости от типа аппаратов защиты, — во взрывоопасныхпомещениях и установках (см. § 6-2). В некоторых случаяхэто может потребовать увеличения сечения нулевого провода,в протяженных же воздушных линиях требуется даже пов-> торное заземление нулевого провода, что имеет значение такжес точки зрения молниезащиты.ПУЭ требуют устройства зануления при напряжении выше42 В переменного тока во всех помещениях с повышенной опасностьюи особо опасных, а также в наружных установках. Вовзрывоопасных зонах зануление обязательно при любом напряжении.Перечень предметов, подлежащих, занулению, определяетсятем, что соединены с нулевым проводом должны быть всетокопроводящие предметы, нормально не находящиеся под напряжением,но могущие оказаться под таковым при замыканиина них фазных проводов: корпуса светильников и распределительныхустройств, трубы и тросы, металлические оболочки проводови т. д. Занулению подлежат также предметы, расположенныев зоне над подвесными и подшивными потолками, и один из выводовнизшего напряжения или средняя точка обмотки трансформаторов12—36 В. Не требуют зануления части, установленныена заземленных и зануленных металлических конструкциях иимеющих с последними надежное металлическое соединение, атакже отражатели светильников, конструктивно связанные толькос изолирующими корпусами последних.Для зануления, как правило, используются рабочие нулевыепровода той же сети, за исключением:а. Во взрывоопасных помещениях класса B-I (см. § 7-2), гдев двухпроводных линиях должны одновременно выключатьсяфазный и нулевой провода, для зануления должен прокладыватьсяотдельный провод от группового щитка.б. Для зануления переносных светильников и переносныхтрансформаторов должны применяться дополнительные жилыгибкого кабеля, присоединяемые к дополнительному, третьему(защитному), контакту разъемных двухполюсных соединений.Последний может быть соединен с рабочим нулевым проводомв контактном разъемном соединении, кроме соединений, предназначенныхдля включения электромедицинских приборов в медпунктахи электробытовых приборов в кухнях квартир, гостиници общежитий, а также питаемых открыто проложеннымипроводами на изолирующих опорах. В этих случаях дополнительныйконтакт разъемного соединения должен быть присоединен213


к нулевому проводу сети на ближайшей опоре или в ответвительнойкоробке.в. В линиях, переключаемых на питание от сети постоянноготока, зануление корпусов светильников производится от нулевогопровода сети переменного тока.В нормах многих зарубежных стран дополнительные проводадля зануления требуются во всех случаях.Зануление корпусов светильников общего освещения в сетяхе ваземленной нейтралью должно осуществляться следующим образом:при 4вводе в светильник открытых незащищенных проводов —гибким изолированным проводом, присоединенным к заземляющемувинту корпуса светильника и к рабочему нулевому проводусети у ближайшей неподвижной опоры или коробки;при вводе в светильник кабеля, проводов в трубе или металлорукаве,а также при скрытой проводке без труб ответвлением отрабочего нулевого провода внутри светильника.Таким образом, зарядка зануляемых светильников тремя проводамитребуется лишь в относительно редких случаях. Светильникис газоразрядными лампами при отдельной установке ПРАмогут зануляться путем устройства перемычки между заземляющимиболтами ПРА и светильника. .Некоторые дополнительные требования к устройству зануленияили заземления можно найти непосредственно в нормативных документах,например в [б, 6], и др.Выше была уже отмечена важная и разносторонняя роль нулевыхпроводов в осветительных сетях. В двухпроводных однофазныхлиниях они являются обычными рабочими проводами и нагруженытаким же током, как фазные провода. В двух- и трехфазныхлиниях они обеспечивают возможность включения лампна фазное напряжение, а при их обрыве резко нарушается распределениенапряжения между лампами различных фаз, причемв двухфазных линиях с равномерной нагрузкой они нагруженытаким же током, как фазные провода. При питании газоразрядныхламп или в установках с полупроводниковыми приборами,например с ограничителями напряжения ТОН (§ 5-1),по ним протекают токи высших гармоник, которые хотя и не учитываютсяпри расчете потери напряжения, но в равной степенис током основной частоты нагревают провода. В линиях с неравномернойнагрузкой фаз или G распределенными однофазными нагрузкамив нулевых проводах могут иметь место значительные,причем разные по знаку, потери напряжения, а значение токов,проходящих по отдельным участкам проводов, может быть достаточнобольшим.Наконец в данном параграфе было показано, какое значениеимеют нулевые провода с точки зрения электробезопасности. Естественно,что нормативные документы предъявляют к нулевымпроводам ряд требований.214


В питающих и групповых линиях на заземленных нулевыхпроводах запрещается установка аппаратов защит и и управления,кроме уже отмеченных в § 5-3 и 6-2 двухпроводных линий взрывоопасныхпомещений класса B-I, где нулевые провода должны saщищатьсяи отключаться наравне с фазными проводами.Сечения нулевых проводов должны обеспечивать значение токовкороткого замыкания, достаточное для срабатывания защитыпри однофазных замыканиях.Как общее требование в трехфазных линиях нулевые проводадолжны иметь проводимость (т. е., соответственно, сечение)не менее 50% проводимости фазных проводов.Кроме того, должны учитываться следующие требования:а) в одно- и двухфазных линиях сечения нулевых и фазныхпроводов должны быть одинаковыми;б) в трехфазных групповых линиях с раздельным выключениемфаз пропускная способность нулевых проводов должна соответствоватьтоку наиболее нагруженной фазы;в) в обоих вышеуказанных случаях, если эти линии по потеренапряжения рассчитываются по формуле Цейтлина (см. § 6-3),сечение нулевых проводов определяется расчетом и может дажебыть большим, чем сечение отдельных фазовых проводов;г) объединенные нулевые провода нескольких групп, прокладываемыхпо общей трассе и имеющих местные выключатели,должны иметь пропускную способность, соответствующую суммарномутоку проводов наиболее нагруженной фазы;д) нулевые провода линий, по которым протекает ток газораз-'рядных ламп с компенсированными ПРА или с групповой компенсациейреактивной мощности, а также линий, питающих тиристорныеограничители напряжения или отходящих от этих ограничителей,должны иметь пропускную способность, соответствующуютоку наиболее нагруженной фазы.Обращается особое внимание на этот последний случай. Во-первых, к немуне относятся линии о некомпенсированной реактивной нагрузкой, в частностилинии, отходящие от щитков к лампам ДРЛ и ДРИ. Во-вторых, во всех случаяхречь идет не о сечении, а о пропускной способности. Если, скажпм, линия защищенана ток 25 А, но по условиям потери напряжения фазные провода имеют сечение50 мм 3 , то от нулевого провода требуется лишь, чтобы его сечение длительновыдерживало ток 25 А.Одно время разрешалось использование в качестве нулевых проводов «естественных»токопроводов: труб, тросов, металлоконструкций зданий и т. д. В действующихПУЭ такое разрешение сохранено лишь для алюминиевых оболочеккабелей, питающих невзрывоопасные помещения, кроме случаев, перечисленныхвыше в п. «д».Заканчивая рассмотрение вопросов электроснабжения и схемпитания осветительных установок, выполнения, расчетов осветительныхсетей и электробезопасности, можно рекомендовать литературныеисточники [28 и 29], в которых также отраженыуказанные вопросы и зачастую более подробно, чем это представилосьвозможным осветить в данной книге.215


ГЛАВА СЕДЬМАЯОСОБЕННОСТИ ОСВЕЩЕНИЯНЕКОТОРЫХ ОБЪЕКТОВ7-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯВ предшествующих главах рассмотрен широкий круг вопросовустройства осветительных установок вообще, без «привязки»к конкретным объектам, но все же с преимущественной ориентациейна внутреннее освещение промышленных предприятий.Хотя все осветительные установки выполняются на основеобщих принципов и общих «первичных» нормативных документов,в первую очередь СНиП [1 ] и ПУЭ, но освещение каждой определеннойгруппы объектов: отрасли промышленности, вида общественныхзданий или открытых пространств, имеет свои особенности.Уже было отмечено, что непосредственный выбор освещенностипо СНиП [1 ] в силу ряда обстоятельств представляетопределенные затруднения и что поэтому на основе и в уточнениеэтих норм составляются отраслевые нормы освещенности, гдеприводится освещенность для конкретных помещений и рабочихмест с указанием нормативных значений качественных показателей.В этих документах даются также конкретизированные указанияпо выбору источников света, видов и систем освещения.В принципе отраслевыми нормами должны быть охвачены всевозможные объекты освещения, но составление комплекса такихнорм—столь трудоемкая задача, что ее, практически, не удаетсяполностью решить в промежуток времени между двумя последовательнымипересмотрами первичных норм, в частности СНиП.Специальные требования к устройству освещения можно найти также в нормативныхдокументах, не посвященных, казалось бы, специально этому вопросу,например в общесоюзных или отраслевых нормах по технике безопасности, охранетруда, строительному делу и противопожарной безопасности. К сожалению, этидокументы не всегда составляются при участии светотехников и в ряде случаевсодержат противоречивые или технически необоснованные требования.Даже при наличии нормативных документов освещение отдельныхгрупп помещений и рабочих мест нередко оказывается сложнойзадачей, решить которую можно только на основе исследованийи расчетов. Такие задачи должны, естественно, решатьсяне для конкретного помещения определенного завода, а в общемвиде. В области создания типовых рациональных способов освещенияработает ряд исследовательских и проектных организаций;так, например, Институт охраны труда в г. Иваново посвятилсвою деятельность разработке вопросов освещения в текстильной,швейной промышленности, на предприятиях искусственноговолокна.216


Особенностям освещения отдельных объектов посвящен рядкниг и брошюр [30, 31, 35—39]. Многочисленные публикациипо этим вопросам имеются в журнале «Светотехника».В данном руководстве не ставится и не может ставиться аодачарассмотреть особенности освещения не только всех, но и многихгрупп объектов, как не можег ставиться такая задача и в курсе«Осветительные установки». Целесообразно, однако, рассмотретьв данной главе особенности освещения лишь некоторых объектов,преимущественно непромышленного характера, при освещениикоторых приходится решать задачи, не рассмотренные в остальныхглавах или хотя и рассмотренные, но решение которых в условияхэтих объектов представляет специфический интерес.7-2. ПОЖАРО- И ВЗРЫВООПАСНЫЕ ЗОНЫВ тех случаях когда неисправности в осветительной установкеили ее небрежная эксплуатация могут стать причиной пожараили взрыва (а такие случаи, к сожалению, не редки), требованияпожарной безопасности имеют, можно сказать, приоритет передвсеми остальными.Пожаро- и взрывоопасные помещения, или по формулировкеновых редакций Правил устройства электроустановок (ПУЭ)зоны, встречаются во многих отраслях промышленности. Устройствоэлектротехнических, в частности осветительных, установокэтих объектов во всех деталях регламентируется нормативнымидокументами, и здесь ставится задача, не пересказывая всехнормативных требований, дать общее знакомство со спецификойэтих объектов и особенностями устройства их освещения.Рассматриваемые помещения по степени и характеру опасностипожара и взрыва разделяются на классы. Правильное определениекласса помещения является особо ответственной задачей и должнопроизводиться совместно технологами и электриками, причемимеет значение классификация не по строительным нормам, аво ПУЭ.ПОЖАРООПАСНЫЕ ЗОНЫПожароопасные зоны разделяются на классы: П-1 — помещения,в которых источником опасности являются пары горючихжидкостей (например, масел) с температурой вспышки пароввыше 61 °С; П-Н — помещения, в которых имеется пожаро-,но не взрывоопасная пыль или волокна; П-11а — помещения,в которых хранятся или обрабатываются горючие вещества безвыделения в опасных количествах пыли или волокон; П-Ш —зоны наружных установок, в которых обращаются горючие жидкостис температурой вспышки паров выше 61 °С или твердыегорючие вещества.Признаки класса П-Па не следует понимать расширительноВ нельзя, например, относить к этому классу помещения только217


по той причине, что в них имеется деревянная мебель или деревянныеполы.Требования к исполнению светильников в пожароопасныхзонах основаны на большом практическом опыте и представляютсядостаточно ра (умными. Эти требования дифференцированыпо типам источников света. Дело в том, что падение на горючиепредметы включенной лампы накаливания, равно как и лампДРЛ, ДРИ и ДНаТ, может быть в определенных условиях причинойпожара и должно быть исключено. Раньше то же требованиераспространялось на люминесцентные лампы, но сейчаспобедила точка зрения, что малая тепловая инерция электродовэтих ламп и низкая температура их колбы делает эти лампы пожаробезопасными.Претерпела эволюцию и точка зрения относительнопожарной безопасности различных схем включения этихламп, и в настоящее время нормы не делают различия междустартерными и бесстартерными схемами зажигания.В результате требования к исполнению светильников дляпожароопасных зон сводятся к следующему.В помещениях классов П-I и П-П для всех светильников требуетсяне менее чем пылезащищенное (5) исполнение (см. § 2-6),но для светильников с люминесцентными лампами допускаетсятакже исполнение с ограниченной зоной пылезащиты (5'). Дляпомещений класса П-На, а также П-П, но при наличии общеобменнойвентиляции и местного нижнего отсоса отходов, требованиясмягчены, и для ламп накаливания допускаются светильникисо сплошными колпаками из силикатного стекла, для ламп ДРЛ,ДРИ, ДНаТ, кроме того, — открытые светильники, но приналичии приспособления, препятствующего выпадению лампы,для люминесцентных ламп — открытые светильники, при выполненииввода проводами с негорючей оболочкой или в стальнойтрубе.Для складских помещений класса П-Па с ценными материалами,горючими или в горючей упаковке, дополнительно запрещаетсяприменение люминесцентных светильников с отражателямиили рассеивателями из горючих материалов (в частности, из органическогостекла).Для наружных пожароопасных зон предъявляются такие жетребования, как для помещений класса П-Па, но дополнительнотребуется иметь дождезащищенное исполнение.Определенные ограничительные требования предъявляютсятакже к исполнению электроустановочных изделий, которые,кроме того, следует по возможности выносить из пожароопасныхзон.В пожароопасных зонах всех классов разрешены почти всевиды электропроводок. Некоторые ограничения частично указаныв § 6-1.По понятным причинам особую опасность представляют запираемые пожароопасныескладские помещения. Через них не допускается транзитная прокладка218


сетей, не относящихся к электроприемникам этих помещений, и независимо отаппаратов управления установленных внутри, должны устанавливаться вне помещенийобщие отключающие аппараты в пломбируемом ящике на негорючихматериалов.ВЗРЫВООПАСНЫЕ ЗОНЫВзрывоопасными являются смеси некоторых газов, паровили пылей с воздухом, причем в зависимости от свойств этихвеществ взрывоопасность начинается при тех или иных низшихих концентрациях и прекращается при таких высоких концентрациях,когда количество кислорода воздуха в смеси становитсянедостаточным для окисления.Взрывоопасные смеси классифицируются по двум признакам.Они разделяются на группы от Т1 до Т5 (по старой редакцииПУЭ от А до Д) по температуре самовоспламенения, т. е. той температуре,до которой должна быть нагрета смесь, чтобы она воспламениласьбез постороннего источника зажигания, и на категории1, 2, 3, 4 и 4а по условиям передачи взрыва через зазорымежду фланцами. Здесь дело в том, что если имеются две полости,содержащие опасную смесь (одна из них — внутренняя полостьсветильника), полости эти разделены оболочкой, между фланцамикоторой имеется зазор («щель»), и если в одной из полостей происходитвзрыв, то он будет или не будет передан в другую полостьв зависимости от толщины этого зазора; наибольший зазор допускаетсядля категории 1 (например, аммиак), и наименьший —для категории 4 (водород).Взрывоопасные зоны классифицируются в ПУЭ следующийобразом (формулировки приводятся в сокращенном виде):Класс B-I. Опасные концентрации паров или газов могут образоватьсяпри нормальных, но не длительных режимах работы.Класс В-Ia. Такие же концентрации могут образоваться толькопри аварийных режимах.Класс B-I6. Так же, как класс В-Ia, но при наличии одной изследующих особенностей.:высокий (не менее 15%) низший предел опасной концентрациии резкий запах при предельно допустимой по санитарным нормамконцентрации;возможность образования лишь местной опасной концентрации.Класс В-1г. Наружные установки, где образование взрывоопасныхсмесей газов или паров с воздухом возможно лишьв аварийных режимах.Класс В-П. Опасные концентрации пыли или волокон могутобразоваться при нормальных, но не длительных режимах работы.Класс В-Па. Такие же концентрации могут образоваться лишьпри аварийных режимах.В прошлом для обеспечения взрывобезопасности светильников предлагалисья использовались различные конструктивные решения, подчас весьма остроумные.Изготовлялись светильники, проникновение в которые взрывоопасной среды219


исключалось повышенным давлением в полости светильника. Это давление достигалосьили периодической подкачкой чистым воздухом и мембранной блокировкой,отключавшей лампу при падении давления, или помещением в светильникампул с веществом, выделяющим инертный газ. Интересны светильники со встроеннымв корпус миниатюрным турбогенератором, к которым вместо электрическихпроводов по шлангу подводился сжатый воздух и т. д.В современной практике для освещения взрывоопасных зонпредусмотрены следующие исполнения стационарно установленныхсветильников: пылезащищенное (5) (см. § 2-6) или пыленепроницаемое(6) для классов B-I6 и В-Па, взрывобезопасное длякласса B-I, повышенной надежности или взрывобезопасноедля классов B-Ia, B-II, В-1г.СетьКак исполнение повышенной надежности(обозначение Н), так и взрывобезопасноеисполнение (обозначение В) должны в нормальномрежиме исключать возможность возникновенияопасных искр и нагрева, причемдля каждой группы опасных смесей установленапредельная температура наружных частей— от 100 до 450 °С.Взрывобезопасное исполнение должно отвечатьдвум дополнительным условиям: в случаеесли в полости светильника произойдет взрыв,стеклянный колпак должен, не разрушаясь,выдерживать возникающее при этом давлениеРис. 7-1. Принципиальнаясхемаискробезопасногопатрона/ — подвижный контакт;2 — пружина(примерно 9,8-10 ЬПа), а зазоры между фланцамидолжны исключать передачу взрывав окружающее пространство, т. е. продуктывзрыва должны выходить достаточно охлажденными.Этот последний вид защиты в практикеназывается «щелевой защитой». Искробезопасностьобоих исполнений обеспечивается тем,что при ввинчивании или вывинчивании лампы разрыв цепипроисходит в особой полости, которая сама по себе являетсявзрывобезопасной, так как имеет достаточную прочность и щелевуюзащиту. Принципиальная схема такого устройства показанана рис. 7-1.Таким образом светильник отвечает условиям повышенной надежности иливзрывобезопасности не вообще, а применительно к определенной категории игруппе опасной смеси (или к более низким категориям и группам), указаннымв его маркировке.Например, марка светильника ВЗТ4 означает взрывобезопасность для группТ1, Т2, ТЗ, Т4 категорий 1, 2, 3 (по старым нормам этот светильник обозначалсяВЗГ, в каталогах и информациях эта маркировка пока не изменена).Надо сказать, что для люминесцентных светильников вопрос искробезопасностипатронов пока не получил практического решения.Чтобы показать, как сложны конструктивно взрывобезопасныесветильники, на рис. 7-2 приводится разрез одного из таких'светильниковдля ламп 200 Вт, где 1 — верхняя и 5 — нижняячасти корпуса, соединенные на резьбе, 2 и 3 — блокировочные220


контакты, замыкающие цепь лампы только при свинченных частяхкорпуса, 4 — стопорный винт, 6 — прижимные винты (12 шт.),7 — защитное стекло, 8 — защитная сетка.Создание светильников для ламп мощностью более 200—300 Втвстречает большие технические трудности. Кроме того, не длявсех типов ламп и не для всех опасных смесей в данное времясуществуют взрывобезопасные светильники. Эти обстоятельствазаставляют в ряде случаев применять другие решения, предусмотренныенормами.Рис. 7-3. Потолочный фонарь для све-тальникаРис. 7-2. ВзрывобезопасныйсветильникНормы разрешают использовать для освещения взрывоопасных помещений'светильники обычных типов, установленные за двойным остеклением оконныхфрамуг или за таким же остеклением ниш в стенах, в последнем случае с устройствоместественной вентиляции наружным воздухом. Эти решения иногда применяютсяв силу неизбежности, но они мало экономичны и пригодны только дляотносительно узких помещений, без затеняющего оборудования. В одноэтажныхзданиях светильники могут быть установлены в потолочных фонарях, также с двойнымостеклением и естественной вентиляцией (рис. 7-3).Лампы или светильники могут быть установлены также в коробах, продуваемыхчистым воздухом, с устройством блокировки, отключающей питание при прекращениипродува.Можно полагать, что в ближайшем будущем радикальным решением задачиосвещения взрывоопасных помещений явится применение щелевых светильниковсветоводов(§ 2-11). Их каналы взрывобезопасны, а вводные устройства могут бытьвынесены за пределы опасной зоны или размещены во взрывобезопасных камерах.Во всех взрывоопасных зонах осветительные сети могут выполнятьсябронированными кабелями или проводами в водогазопроводныхтрубах. В помещениях классов B-Ia, B-I6, В-Па допускаютсятакже открыто проложенные небронированные кабели221


с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, а в помещенияхклассов B-I6 и В-Па — также открыто проложенные изолированныепровода.При выполнении во взрывоопасных помещениях трубной проводкив качестве проходных и ответвительных коробок должныприменяться взрывобезопасные фитинги, а в помещениях классовB-I, В-Ia и В-П в местах прохода проводки через стены, еслипри этом меняется класс помещения, категория или группа опаснойсмеси или же осуществляется выход в неопасную среду,должны устраиваться разделительные уплотнения.Аппараты защиты и управления, контактные разъемныесоединения и коробки надо по возможности выносить из взрывоопасныхзон в смежные, неопасные помещения или же применятьв специальном исполнении.Некоторые другие требования к осветительным сетям вовзрывоопасных зонах указаны в § 6-1.Подробные сведения по устройству осветительных установокво взрывоопасных и пожароопасных помещениях приводятсяв книге [31 ), а по монтажу освещения в пожароопасных и взрывоопасныхустановках—в инструкциях [32 и 33].7-3. ПОМЕЩЕНИЯ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙПри всем многообразии общественных зданий их осветительныеустановки имеют некоторые общие черты, на которых следуетостановиться. По своему характеру помещения этих зданий могутпредназначаться для отдыха, прохода, приема пищи, занятийспортом и т. д., но в основном это все же помещения для работы,иногда требующей очень высокого зрительного напряжения.Иногда эти помещения подразделяют на три группы: помещения,где производятся зрительные работы при фиксированном направленииосей зрения; помещения, где работа сопровождается обзоромпомещения; помещения, где иной зрительной работы, помимообзора, не производится.Вопрос выбора системы освещения решается здесь несколько иначе, чемв производственных помещениях. Интересно начать с конкретного случая реконструкцииосвещения одной библиотеки. Ее читальный зал имел только местноеосвещение: на каждом читательском месте была укреплена настольная лампа.В целом помещение производило мрачное впечатление, и, хош на поверхностикниг была высокая освещенность, глаз испытывал определенные неудобства.После реконструкции была выполнена система одного общего отраженного освещенияи часть читателей обратились с жалобами к администрации на непривычноеосвещение, мешающее сосредоточиться на чтении. Общее освещение было,однако, сохранено, и при опросе через несколько месяцев читатели признали егопреимущества. Местное освещение потребовалось лишь на единичных рабочихместах.Помимо общегигиенических преимуществ общего освещенияв общественных зданиях, в его пользу говорит тот факт, что дажев помещениях, отнесенных выше к первой группе, в той или иной222


степени необходим обзор помещений. Кроме того, устройствоместного освещения нередко затрудняется частыми перепланировкамиоборудования. Реже — в нашей практике, чаще — в зарубежнойосуществляется перестановка перегородок, разделяющихотдельные помещения, что учитывается при устройстве модульнойсистемы общего освещения.Основным нормативным документом, регламентирующим устройствоэлектрооборудования, и в том числе освещения, общественныхзданий, является Инструкция по проектированию электрооборудованияобщественных зданий массового строительстваВСН 19-74 [34]. Для подавляющего большинства помещенийв ней предусматривается в качестве основной система общегоосвещения.Выборочно приводим значения освещенности (в люксах)для некоторых помещений:Кабинеты, рабочие комнаты и т. д 300Чертежно-копировальное и проектно-конструкторскоебюро 500Машинописное и машиносчетное бюро; вычислительныйцентр 400Читальный зал 300Конференц-зал 200Торговый зал (в зависимости от рода товаров) . . . 200—Ф00Лаборатория 300—400Вестибюль и гардероб:в школе и центральной гостинице 160в других учреждениях 75Освещенность указана для освещения люминесцентными лампамии в случае применения ламп накаливания может быть сниженана две ступени по шкале освещенностей, приведеннойв СНиП 11 ].Во всех рабочих помещениях требуется предусматриватьконтактные разъемныеtсоединения для возможности включениядополнительного местного освещения, которое может потребоватьсяна столах, неудачно расположенных по отношению к светильникамобщего освещения, при выполнении работ с особойсложностью зрительной задачи (например, чтение старинных манускриптов),для работы слабовидящих и т. п.В отдельных случаях местное освещение может играть значительнуюроль: в "некоторых лабораториях, в лечебных учрежденияхи т. д. Ниже рассматриваются способы освещения помещений,в которых рабочие поверхности обладают глянцем. Этиспособы пригодны для помещений достаточной площади, если жеплощадь мала (например, машинописные бюро), то избежатьотраженной блескости удается, только примененяя местное освещение.Общественные здания, в частности административно-лабораторные, явилисьв свое время одним из первых объектов внедрения люминесцентного освещения и223


именно от сотрудников этих зданий чаще всего поступали жалобы на это освещение.Они определялись, по-видимому, повышенной требовательностью работниковумственного труда к устранению шума ламп ПРА, к ограничению пульсацийосвещенности, к выбору типа ламп (встречали осуждение лампы ЛТБ) и т. д.В настоящее время для основных, рабочих, помещений общественных зданийобязательность применения люминесценшых ламп твердо установлена ИнструкциейВСН 19-74 [34 J. Для вспомогательных помещений лампы накаливания допускаются,однако на практике предпочитают применять на лестницах, в коридорах,санитарных узлах и т. п. такие же источники света, как и в основных помещениях,т. е. люминесцентные лампы. Лампы накаливания сохраняют, однако,значение для таких помещений, как бойлерные, вентиляционные камеры, кладовые,подвалы, т. е. для помещений, не посещаемых основным персоналом здания.Есть, однако, случаи, в которых Инструкция ВСН 19-74 предписывает применениеламп накаливания, как, например, спальные комнаты, изоляторы и помещениядля заболевших в детских садах и яслях. Здесь, чтобы не мешать спящим и больным,требуется освещенность всего 30 лк.Во многих помещениях общественных зданий повышенное значениеимеет ограничение прямой и отраженной блескости, а такжесмягчение падающих теней. Если учесть к тому же, что стены ипотолки в этих зданиях имеют светлую отделку, то становитсяясным, какое значение приобретает здесь применение светильников,направляющих определенную часть светового потока вверхнюю полусферу, вплоть до светильников преимущественноили даже отраженного света. Надо сказать, что резкую разницупредставляют собой уже помещения, освещенные такими светильниками,как УСП, с плоским рассеивающим стеклом, илисветильниками ЛПО, с достаточно выпуклым рассеивателем.Инструкция ВСН 19-74 рекомендует применение светильников,направляющих в верхнюю полусферу не менее 15% световогопотока, допуская исключение только для помещений, в которыхповерхности нижней зоны (пол, обстановка) отражают не менее30% света.В некоторых случаях к светильникам предъявляются и специфическиетребования конструктивного характера; так, например,установленные над рабочими местами в помещениях для приготовленияпищи светильники с лампами накаливания должны иметьсплошные защитные стекла, а светильники с люминесцентнымилампами — защитные стекла или экранирующие решетки.ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЕИ ЧЕРТЕЖНО-КОПИРОВАЛЬНЫЕ БЮРОНаряду с другими требованиями к освещению помещений,в которых выполняются весьма напряженные зрительные работы,особое значение имеет здесь необходимость смягчения падающихтеней и, в наибольшей степени, устранения отраженной блескости.Известно, что для конторских и графических работ жалательно,чтобы свет направлялся на рабочее место слева и несколько сзади,но вполне определенное направление света может быть достигнутотолько при местном освещении. При общем освещении можно224


приблизиться к этому направлению, если расположить светильникис люминесцентными лампами так, как это показано на рис. 7-4,причем левый на рисунке ряд светильников возможно ближерасполагается к окнам или даже размещается в углу, образуемомустеной и потолком.Часто считается, что освещение должно быть выполнено в соответствиис планировкой рабочих мест в помещении. В данном случае,как и во многих других, правильное освещение настольковажно для работы, что становится целесообразным, наоборот,подчинить расположение рабочихмест особенностям устройстваосветительной установки.'Н _'1 < ли


а освещенность в них снижена всего на 25%. Шаг полос в продольномнаправлении не должен находиться в каком-либо соответствиис расстоянием между столами, но ориентация всех работающихлицами в одну сторону, безусловно, обязательна.Для этой схемы выпускаются специальные светильники.В больших и не слишком низких помещениях хорошие результатыдает также отраженное освещение, но если работы с создающимиблики поверхностями производятся в помещениях небольшойплощади (чаще всего — машинописные бюро), то уже самяркий потолок может вызвать блики на клавишах, а так какдругие, описанные выше способы освещения здесь также неприменимы,то часто приходится прибегать к местному освещению.ПОМЕЩЕНИЯ МУЗЕЕВ И ВЫСТАВОКБольшинство наших музеев до сих пор размещено в старинныхзданиях дворцового типа и при устройстве их освещения частовозникают споры: что, собственно, надо освещать? Дворцовыезалы в соответствии с их архитектурой или экспонаты? Примиритьэти противоречивые мнения весьма трудно. Ниже вопрос рассматриваетсяс точки зрения освещения экспонатов и на основеутвержденных в 1973 г. Министерством Культуры СССР Рекомендацийпо проектированию искусственного освещения музеев.При устройстве освещения музеев необходимо обеспечить:ограничение разрушающего действия света на экспонаты;правильную цветопередачу;достаточную, но не избыточную освещенность;хорошую равномерность освещения;отсутствие отраженной блескости («бликования» экспонатов).Лучистая энергия разрушающе действует на многие веществаи, в частности, вызывает выцветание красителей. Материалы экспонатовпо светостойкости разделяются на три группы:1) высокая светостойкость: стекло, фарфор, эмаль, керамика,металлы, минералы, драгоценности;2) средняя светостойкость: живопись маслом, натуральнаякожа, дерево, слоновая кость, клеевые краски, лаки;3) низкая светостойкость: акварель, пастель, темпера, ткани,чучела, бабочки, бумага (особенно — рукописи и фотографии).Разрушающее действие излучений находится в обратной зависимости от длиныволны излучений; оно наиболее сильно у ультрафиолетовых лучей, но проявляетсяи в коротковолновой части видимого спектра. Средствами защиты экспонатовявляются правильный выбор источников света, установка перед экспонатамиили перед светильниками специальных светофильтров, ограничение освещенности,кратковременность экспонирования, периодический огдых в запасниках, закрытиешторками, откидываемыми только при непосредственном осмотре.Из применяемых в музеях источников света наименьшее разрушающеедействие производят лампы накаливания обычныхтипов, незначительно большее — галогенные лампы накаливанияи существенно большее — люминесцентные лампы. Поэтому для226


1экспонатов третьей группы люминесцентные лампы применяютсяв исключительных случаях, только для кратковременных выставок,при реставрационных работах или в установках, где светпопадает на экспонаты только после отражения от поверхностей,поглощающих ультрафиолетовые лучи.Вопрос о цветопередаче при освещении музеев явился предметоммногих исследований. Казалось бы, очевидно требование,чтобы искусственное освещение по своей цветности имитировалоестественное, но в полном объеме это трудно выполнимо, к томуже само естественное освещение не есть что-то вполне определенное,так как его спектральный состав изменяется в зависимости отгеографической широты места, времени суток и года и состоянияатмосферы. Вопрос о возможной и целесообразной степени приближенияк естественному свету решается с учетом колоритаэкспонатов: свет, который хорош, например, для «Последнегодня Помпеи» Брюллова, может оказаться слишком теплым для«Девятого вала» Айвазовского. Можно считать, что наилучшуюцветопередачу в данное время обеспечивает смесь излучений люминесцентныхламп ЛДЦ4 и кварцевых галогенных ламп накаливанияКГ (примерно в равных долях по освещенности), если жене прибегать к смешению разных источников света, то первое местопринадлежит люминесцентным лампам ЛЕ, второе — лампамКГ.Среди экспонатов есть, однако, исключения: такие объекты,как изделия из золота и иконы, в прошлом преимущественнорассматривались при «теплом» освещении и при свете люминесцентныхламп выглядят непривычно. Для драгоценных камнейлюминесцентные лампы противопоказаны из-за их больших размеров,в силу которых исчезает «игра света» на гранях.Освещенность экспонатов должна обеспечивать полное развитиецветоразличительной способности глаза и возможность различениямелких деталей, но ее уровень в ряде случаев ограничиваетсяне только требованиями светозащиты, а еще и тем, чтопри больших освещенностях становятся видными следы временина экспонатах, например трещины на картинах.Для объектов первой группы светостойкости при наличииочень мелких деталей рекомендуется освещенность до 1000 лк,но уже для живописи маслом освещенность ограничивается значением150 лк, а для экспонатов из бумаги — 50 лк.Равномерность освещения имеет здесь не гигиеническое, аскорее психологическое значение, так как неправильное распределениеяркости по поверхности картины может нарушитьзамысел художника.Опытным путем выработаны рекомендации, чтобы для плоскихвертикальных экспонатов при высоте до 1 м отношение наибольшейосвещенности к наименьшей не превышало 2, а при большейвысоте — 3, причем убывание освещенности должно происходитьв направлении сверху вниз.8* 227


Задача ограничения отраженной блсскости наиболее важна для вертикальныхэкспозиций на стенах и на аендах. Вопрос этот в общем виде рассмотренв § 1-5, где рациональная схема освещения плоских экспозиций представлена нарис. 1-12. Расчеты показывают, что если высота фронта экспозиции к, то наиболеерационально разместить осветительные приборы на (0,5-т-0,7)Л выше верха экспозициии удалить от плоскости последней на такое же расстояние. Излишнимявляется приближенное к плоскости размещение светильников — частая ошибкапри освещении вертикальных поверхностей.При размещении светильников в соответствии с приведенными рекомендацияминижние точки экспозиций геометрически получают многократно меньшую освещенность,чем верхние, и чтобы неравномерность осталась в допустимых пределах,должны приниматься такие светильники, сила света которых в направлениинижних точек в 5—10 раз больше, чем в направлении верхних точек.В практике освещения музеев и выставок применяются всесистемы освещения. Естественно, что для универсальных выставочныхзалов основным является общее равномерное освещение;такое же освещение устраивается в музеях-дворцах, где основнымиэкспонатами являются мебель и убранство. В картинных галереяхпредпочтительно локализованное освещение, хотя с успехомприменяется также отраженное освещение и освещение световымипотолками. Многие объемные экспонаты, например диорамы,требуют встроенного освещения.Подробные указания и рекомендации по устройству освещенияв музеях содержатся в книге [35].СПОРТИВНЫЕ СООРУЖЕНИЯ •Можно сказать, что развитие массового спорта и прогресс техникиискусственного освещения находятся в тесной взаимосвязи.Еще на памяти ныне живущего поколения соревнования, например,по футболу, происходили лишь в светлое время суток, сейчас жебуквально все виды спорта полностью освобождены от зависимостиот условий естественного освещения, т. е. от времени суток,а зрители, сидящие у своих телевизоров, разве что по характерутеней от спортсменов узнают о моменте включения искусственногоосвещения.К освещению спортивных сооружений предъявляются высокиеи разнообразные требования, различные для различных видовспорта. Создание вполне универсальных установок затруднительнои во всяком случае связано с программным управлением освещениемв зависимости от происходящих соревнований.Осветительные установки спортивных сооружений должны обеспечитьвозможность различения всех деталей игр, упражнений илисоревнований как самими спортсменами, так и зрителями, нередкоудаленными на большое расстояние. Пожалуй, однако, наиболеевысоки требования судей, зрительную задачу которых можно считатьнаиболее ответственной.* Вопросы освещения крытых и открытых спортивных сооружений имеютмного общего и здесь рассматриваются совместно.228


Устройство освещения спортивных сооружений регламентируетсяспециальными нормами ВСН 1-73. Значения освещенности даныв нормах для газоразрядных ламп и могут быть снижены на однуступень в случае применения ламп накаливания. Во многих случаях,кроме горизонтальной освещенности, нормируется такжеи вертикальная.Для крытых спортивных сооружений значения горизонтальнойосвещенности лежат, в основном, в пределах от 150 лк (плавание,конный спорт, тяжелая и легкая атлетика) до 500 лк (фигурноекатание, хоккей). Для открытых спортивных площадок в нормахпреобладают значения 30—50 лк, но, например, для тенниса, хоккеяс шайбой и плавания установленанорма 100 лк.Рис. 7-6. Определение наименьшейвысоты установки осветительныхприборов для освещения спортивныхполейСущественно выше требования к освещениюкрытых и открытых спортивныхарен о трибунами для зрителей. Так,в спортивных залах с трибунами болеечем на 800 зрителей горизонтальная освещенностьдолжна быть не менее 500 лк,а на открытых, в зависимости от видасоревнований и числа мест на трибунах,норма освещенности лежит в пределах100—400 лк. Нормы освещенности могутбыть с соответствующего разрешения повышеныдля сооружений союзного и республиканскогозначения. Нормы также непредусматривают ведения со спортивныхобъектов передач цветного телевидения;для этой цели необходима освещенностьпримерно 1000—1500 лк при преобладающемзначении вертикальной освещенности и при очень высоких требованияхк равномерности освещения (примерно 1 : 1,5). Освещенность трибун для зрителейдолжна составлять не менее 50 лк в крытых залах и не менее 10% освещенности,нормированной для соревнований, — на открытых аренах. Значениекоэффициента пульсации не должно превышать 20%*Большое значение при освещении спортивных сооружений имеетограничение слепящего действия. Для закрытых залов показательослепленности не должен превышать 60 (см. нормы СНиП[1 ]); кроме того, требуется, чтобы при верхнебоковом освещенииось приборов концентрированного светораспределения была наклоненак вертикали под углом не более 40°. При таком же освещенииоткрытых площадок высота установки приборов должнабыть не менее 10 м и, кроме того, должна выбираться из условия,чтобы перпендикуляр, опущенный из светового центра приборов напродольную ось площадки, образовывал с ее плоскостью угол неменее 27° (рис. 7-6). Так, например, если расстояние между противоположнымимачтами, освещающими спортивное поле, составляет100 м, то высота этих мачт должна быть не менее 50-tg 27° -=»= 25 м. Практически применяются и большие высоты.Светильники верхнего освещения открытых площадок должныиметь защитный угол не менее 30°.«9


С отраженной блескостыо приходится считаться, в основном, лишь при освещениибассейнов, в которых, кроме плавания, производятся соревнования попрыжкам в воду и водному поло. Здесь устройство верхнебокового освещенияобязательно, в крытых же бассейнах может применяться также отраженное освещение.Вообще система отраженного освещения для крытых спортивных сооруженийявляется в известной мере универсальной, но ее применение ограничиваетсянизкой эксиюмичног/мо и тем, что при эюй системе получается слишкоммягкое, некоих рас них* оснсщсние.В небольших спортивных залах школьного типа освещение чащевсего выполняется люминесцентными лампами. Светильники илисветовые панели, защищенные от повреждения мячом, размещаютсяравномерно по поверхности потолка или в два ряда вдоль продольныхстен (на торцевых стенах во всех случаях устанавливатьосветительные приборы не следует). Одним из оптимальных способовосвехдения является установкавдоль продольных стен световых панелейс наклонной рассеивающей поверхностью(рис. 7-7).Для больших залов с трибунамиприменяются и описаны в литературесамые разнообразные способы освещенияи, по-видимому, пока нет основанийсчитать какой-либо из них предпочтительным.Так, есть примеры осве-Рис. 7-7. Вариант освещения щеиия люминесцентными лампамиспортивного заланчерез рассеивающий или решетчатыйпотолок, верхнего освещения светильникамипрямого света с обычными лампами накаливания,зеркальными лампами и лампами ДРЛ, отраженного освещениясветильниками с лампами ДРИ, установленными на близком (0,9 м)расстоянии от потолка и т. д.И все же преобладающей можно считать в мировой практикесистему верхнебокового освещения со стороны продольных стен,причем большие размеры залов заставляют применять здесь приборыконцентрированного светораспределения, нередко со специальнорассчитанными профилями отражателей и с мощнымилампами типов ДРИ и КГ.Лампы типов ДРИ и КГ (наряду, конечно, с люминесцентнымилампами) вполне благоприятны для передач цветного телевидения.Относительно в большей степени типизированы установки освещенияоткрытых спортивных полей. Слепящее действие источниковсвета определяется, в числе других причин, вероятностью попаданияих в поле зрения, и если сравнить случаи, когда определенноеколичество прожекторов сосредоточено на немногих мачтахили когда оно распределено между большим числом мачт, то независимоот определяемого расчетом значения показателя ослепленности(а может быть, даже вопреки этому значению) второй случай,при котором вероятность попадания прожекторов в поле зрения230


больше, чем в первом, будет оценен как менее благоприятный в отношенииослепленности (см. также § 7-5).Классической, можно сказать, схемой освещения полей дляфутбола и легкой атлетики является четырехмачтовая система(рис. 7-8, а), когда мачты располагаются с некоторым сдвигом залинию ворот, чтобы, не слепя вратаря, обеспечить ему различениемяча. Возможность приближения мачт к игровому полю обычно ограничиваетсятрибунами, поэтому, чтобы при данной высоте мачтуменьшить слепящее действие и улучшить соотношение между вертикальнойи горизонтальной освещенностью в пользу последней,иногда мачты изгибаются в сторону поля. Недостатком такого способаосвещения являются резкие тени от игроков, за каждым изРис. 7-8. Варианты освещения футбольных полей/ — прожекторные мачты; 2 — прожекторы иа козырьке над трибунамикоторых при его перемещении по полю следует «крест теней». Тенисмягчаются при многомачтовой системе освещения и вовсе исчезают,когда при устройстве над трибунами козырьков прожекторырассредоточиваются вдоль последних (рис. 7-8, бив). Соответственноухудшаются условия слепящего действия вследствие уменьшениявысоты установки прожекторов, а в последнем случае наблюдаетсясвоеобразный эффект исчезновения мяча, когда он виден дляигрока на фоне ряда прожекторов.Во всех случаях для освещения полей следует применять источникисвета высокой единичной мощности — в основном лампы типаДРИ. Ксеноновые лампы мало экономичны и имеют некоторые другиенедостатки.Типовые схемы освещения существуют также для других открытыхспортивных площадок: теннисных, волейбольных и т. д.Здесь допустимо и верхнее освещение при высоте установки приборовне ниже 12 м для волейбола и тенниса и 6 м — для хоккея,но все же предпочтительным является верхнебоковое освещениекососветами, наклонными светильниками или зеркальными лампами.Рекомендуемые варианты размещения не вполне уни-/2.41


версальяы и несколько различаются для различных видовспорта.Способы и приемы освещения различных спортивных объектовСолее подробно описаны в книге [36 J.ЛЕЧЕБНЫЕ УЧРЕЖДЕНИЯТехника искусственного освещения лечебных учреждений переживаетв последние годы своеобразный, можно сказать — кризисный,период, связанный с разработкой и внедрением новых нормативныхдокументов и с запаздалым здесь внедрением люминесцентныхламп.Несомненно, что в современных условиях и с учетом тех высокихтребований, которые предъявляются к уровням освещенностии качеству освещения, люминесцентные лампы должны быть здесьосновными источниками света, между тем их применение многиегоды ограничивалось Министерством здравоохранения.Этому имеется две причины. Одним из основных обьектов различения в лечебныхучреждениях является кожа людей, а именно цвет кожи недостаточнохорошо передается при освещении люминесцентными лампами. Как посинениекожи («синюшность»), так и ее покраснение может быть причиной ошибочногодиагноза, а синюшность, кроме того, оказывает на самих больных отрицательноепсихологическое воздействие. Вторая причина — это шум пускорегулирующихаппаратов, который долгое время не удавалось устранить и который здесь болеенедопустим, чем где бы то ни было.Предпосылкой для внедрения в освещение лечебных учрежденийлюминесцентного освещения явилось как освоение бесшумныхПРА (исполнение ВПП), так и разработка люминесцентных лампнового типа ЛХЕ. Лампа ЛХЕ-40 имеет световой поток 1930 лм,цветовую температуру 5100 К и общий индекс цветопередачи 93.Коэффициент пульсации ее потока составляет 60—70%, что, кстатисоздает трудности, так как даже при двухламповых схемах не можетбыть обеспечен нормированный коэффициент пульсации освещенности,составляющий 10%.Повышенные требования предъявляются в лечебных учрежденияхк ограничению дискомфортной яркости не только в силу ответственностизрительных задач медицинского персонала, но и всилу того, что оси зрения могут здесь принимать различное положение,а например, в палатах преимущественно направлены вверх.Светильники здесь должны иметь ограниченную яркость, и некоторымиспециалистами признается чрезмерной даже такая габаритнаяяркость, как 2000—3000 кд/м 2 . Кроме того, конструкциясветильников должна не допускать скопления пыли и обеспечиватьлегкое ее удаление. Светильники, применяемые в лечебных учреждениях,должны выбираться в пределах перечня, согласованногос Министерством здравоохранения, но пока такого перечня нет.Из существующих светильников можно считать относительно приемлемымипотолочные светильники с замкнутыми рассеивателямииз молочного органического стекла.232


Наиболее характерны для лечебных учреждений три группы помещений:кабинеты врачей, палаты и операционные.В кабинетах врачей общее освещение должно создавать освещенность200—300 лк (при лампах накаливания 100—150 лк) и дополнятьсяместным освещением стола врача и места осмотра больных.Последнее в ряде случаев можно считать технологическимв том отношении, что оно специализировано по назначению кабинетаи нередко входит в комплект медицинского оборудования.Освещение палат состоит из четырех функциональных частей:общее освещение должно обеспечивать максимум не только зрительного,но и психологического комфорта для больных, а чтобыих не утомлять, — должно создавать относительно невысокуюосвещенность 75 лк (при лампах накаливания 30 лк);местное освещение необходимо для того, чтобы больные в постелимогли читать, вязать и т. д., причем не мешая соседям попалате;освещение для осмотра больных должно обеспечить зрительнуюработу медицинского персонала;ночное освещение должно обеспечить возможность ориентациив палате при выключении всех других видов освещения, не нарушаясна больных, оно выполняется маломощными светильниками,установленными вблизи пола, у входной двери.Одним из возможных способов освещения палат является установка над изголовьемкаждой койки комбинированных настенных светильников s раздельнымилампами для общего отраженного освещения и для местною освещения.Первая из этих ламп—люминесцентная, в качестве второй хотя и применяются люминесцентныелампы, но предпочтительны лампы накаливания, так как при единственнойлампе местного освещения не может быть снижен коэффициент пульсации.В зарубежной практике применяются, а у нас разрабатываются специальныенастенные прикроватные устройства, известные под названием «консолей» и являющиесясвоего рода электромедицинским комбайном. В них встраиваютсяустройства для общего, местного, ночного и осмотрового освещения, для вызовамедицинского персонала, для телефонной связи, наконец для радио и телевидения.В операционных, помимо общего освещения (400 лк — при люминесцентныхлампах и 200 — при лампах накаливания), необходимоместное освещение операционного поля, к которому предъявляютсясовершенно специфические требования: освещенностьдолжна достигать 20—30 клк (в некоторых случаях — до 100 клк),освещение должно быть регулируемым по силе и направлению,нагрев операционного поля должен быть ограничен применениемтеплозащитных фильтров. Одно из главных требований состоитв том, что для исключения теней от рук оперирующего и обеспечениявертикальной освещенности всех поверхностей световой потокдолжен быть направлен на поле со всех сторон. В малых операционныхдля этого служат специальные светильники с отражателембольших размеров, в больших операционных — составныесветильники из многих ламп с индивидуальными зеркальными отражателями,одна из конструкций которых показана на рис. 7-9.233


В конструкцию подобных светильников могут входить устройствадля фотографирования и даже для телесъемки. Освещенность операционнойзоны достигает значений, при которых белые ткани становятсяслепящими, и персоналу приходится иногда применятьтемные халаты.Рке. 7-9. Хирургический свегилышк «Свет-15»Как другую светотехническую крайность, встречающуюсяпри освещении лечебных учреждений, можно упомянуть, чтов рентгеновских кабинетах, помимо обычного общего освещения,устраивается «адаптационное» освещение, с освещенностьювсего 3 лк.Достаточно полные и подробные сведения по устройству осветительныхустановок в больницах, поликлиниках, лечебно-профилактическихи других аналогичных объектах содержатся в книге[37 ].Ш


7-4. АРХИТЕКТУРНО-ХУДОЖЕСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕТермин архитектурно-художественное освещение является в известнойстепени спорным и неточным. Здесь он условно применяетсяк осветительным установкам, в которых превалирующее значениеимеют эстетические требования к освещению интерьера.В известной степени эти требования должны, конечно, учитыватьсяи при освещении рабочих помещений, т. е. при так называемом рациональномили утилитарном освещении, но там они имеют подчиненноезначение и должны соблюдаться постольку, посколькуони не идут в ущерб экономике и качеству освещения. Так, в помещенияхудлиненной формы в большинстве случаев наиболеерационально размещать люминесцентные светильники продольнымирядами, и если архитекторы требуют устройства поперечныхрядов, вызывающих психологический эффект сокращения длины,то с этим не следует считаться (эта точка зрения подтверждена ГосстроемСССР).Проблема архитектурно-художественного освещения распадается на две основныечасти: распределение яркости (а иногда также цветности) по повррхностямпомещения и внешний вид осветительных устройств как элемент оформления интерьераПервая задача решается, в основном, художником или архитектором Средствамисветотехники можно создать аффект приближения или удаления поверхностей,изменения их размеров, увеличения или уменьшения кривизны свода,«.отрыва» одной поверхности от другой, создать впечатление торжественносги илипраздничности. Всеми этими эффектами управляют определенные закономерности,едесь не рассматриваемые.Вторая задача решается архитектором и светотехником совместно, чаще всегона основе одного из трех принципов1) осветительные приборы выполняются как органическая часть осыльноюоформления интерьера;2) осветительные приборы должны иметь подчеркнуто утилитарный характер,3) осветительные уетройства, по возможности, не должны быть видны вообще.Два последних принципа реализуются, в частности, в алучаях, ко1да освещаютсяуникалы.ые, охраняемые государством помещения старинных зданий,если отсутств}ют специально для них предназначенные осветительные приборы,так как большинство архитекторов считает своего рода кощунством пошлку«украсить» эти помещения современными изделиями или подделкой под сшл»прошлого.Из неограниченно разнообразных технических возможностейустройства архитектурно-художественного освещения здесь могугбыть рассмотрены лишь некоторые наиболее распространенные.В эпоху свечного освещения были широко распространенымногосвечевые люстры и канделябры. Значительная часть их сохранилась,приспособлена для свечеобразных ламп накаливанияи является неотъемлемой принадлежностью интерьера, хогя далеконе обеспечивает современных норм освещенности. Часто удаетсяв чашах этих люстр или в части рожков установить почти незаметныедля посетителей мощные лампы накаливания, например зеркальныелампы, направленные в сторону потолка, и получить необходимуюосвещенность. В других случаях люстры сохраняютсяЩ


как декоративный элемент, основная же часть освещенности создаетсяодним из способов отраженного освещения.Для зданий нового строительства нередко и сейчас разрабатываютсяновые люстры, настенные светильники и т. д., хотя эти осветительныеустропс1в;1 сейчас не являются наиболее распространенными.Лампы накаливания помещаются в разного рода рассеиватели(«тюльпаны») или чаши из молочного, матированного и другихсортов аекла. Люминесцентные лампы заключаются в стеклянныецилиндры или же их линейная форма маскируется надеваемымина них манжетами из светорассеивающих материалов.Средствами архитектурно-художественного освещения могутбыть и светильники (потолочные, подвесные, настенные, напольные)как типовые, так и изготовляемые по индивидуальным заказам.Определенный художественный эффект может быть достигнутуже самим способом расположения светильников. Например, одноламповыелюминесцентные светильники с рассеивателем из органическогостекла могут размещаться вертикально на стенах ив простенках, отдельными «свечами» или группами, располагатьсяпо контуру архитектурных линий помещения, образовывать определенныефигуры на потолке и т. д.Вполне современным решением являются «звездочки», т. е.утопленные в потолок и расположенные в определенном порядкеили хаотично светильники с зеркальными лампами накаливания,закрытые снизу диффузным стеклом или концентрическими металлическимикольцами.Большая группа возможных и интересных решений относитсяк области отраженного освещения. Основным недостатком последнегоявляется повышенный расход энергии; кроме того, оно отличаетсянекоторой монотонностью, для устранения которой нередкодополняется небольших числом открыто установленных светильников,и, сильно смягчая собственные тени, несколько скрадываетрельеф архитектурных деталей или деталей на рабочей поверхности.Последнее обстоятельство не имеет, однако, решающего значения.Отраженное освещение можно считать противопоказаннымв помещениях небольшой высоты, когда большая яркость последнихсоздает давящее впечатление. Очевидной предпосылкой дляустройства отраженного освещения являются высокие коэффициентыотражения поверхностей верхней части помещения, хотяиногда возникает необходимость применить такое освещение и припотолке, отражающем не больше 30% света.Отмеченные недостатки отраженного освещения часто окупаютсяи перекрываются такими его достоинствами, как возможностьосветить помещение скрытыми источниками света, высокойравномерностью, полным отсутствием прямой и почти полнымотсутствием отраженной блескости, сильно смягченными падающимитенями и т. д.На рис. 7-10 схематично показаны некоторые способы устройстваотраженного освещения. Классическим способом являются236


световые карнизы а. Предпосылкой для их применения являетсяналичие или возможность устройства в помещении строительныхкарнизов при их определенных размерах и расположении. Размерыопределяются необходимостью разместить определенное число ламп(причем люминесцентные лампы располагаются обычно в несколько«ниток») при соблюдении условия, чтобы для лиц, находящихсяв наибольшем удалении от карниза, не были видны никакие частиламп и чтобы кромка карниза не экранировала удаленные участкипотолка от прямого света ламп. Положение карниза в помещенииопределяется тем, что если требуется получить приемлемую равномерностьяркости потолка или свода в поперечном направлении,то отношение В : h cне должно превышать 5 — при двухстороннихкарнизах или 2 — при одно-^_^сторонних. n_ 1hdlПри полусферических илипол у цилиндрических сводахэти соотношения не ограничиваются.При плоских потолкахони могут в случае необходимостинесколько увеличиваться,при установке в карнизах зеркальныхламп накаливания илипри устройстве зеркальных жевставок за лампами, направляющихсвет к удаленным точкампотолка.•*— o.fiyinl irfl 1л1 lfil hul^?гг^хРис. 7-10. Способы устройства отраженногоосвещенияОчень неприятное впечатление производят карнизы, на стеневдоль которых имеют место перепады яркости («зебристость»),позволяющие посетителю различать места установки отдельныхламп. Для устранения «зебристости» лампы накаливания должнывдоль карниза располагаться так, чтобы расстояние между нитямисоседних ламп не превышало 1,5 (как максимум 1,7) их расстоянияот стены. Люминесцентные лампы должны размещаться сплошнымирядами, без разрывов, на расстоянии не менее 125—150 мм отстены, причем при использовании нескольких «ниток» концы лампсоседних рядов должны быть взаимно смещены в продольном направлениина 75—100 мм. Для достижения высокого коэффициентаполезного действия карниза он, при соблюдении всех указанныхтребований, должен быть по возможности плоским и все находящиесявнутри него поверхности должны быть белыми.При расчете карнизного освещения проводится условный потолокна уровне карниза и по формуле (3-32) определяется его приведенныйкоэффициент отражения. Соответственно этому коэффициентуи индексу помещения определяется коэффициент & п.р. послечего необходимый поток ламп находится по формулеV^Ф==.EkSЧк*п.р897


где Е — освещенность, лк, k — коэффициент запаса; 5 — площадьпомещения, м 2 , т) к— к. п. д. карниза, обычно принимаемыйравным примерно 0,6 для ламп накаливания и люминесцентныхламп и 0,8 — для зеркальных ламп.Карнизы могут устраиваться не только вдоль стен помещения,но и по балкам, ограничивающим отдельные кессоны потолка иливокруг куполообразных ниш б в потолке (рис. 7-10). Разновидностьюкарнизного освещения является также установка лампв пазухах капителей колонн.Очень интересное, эффектное решение достигается применениемдля установки ламп отраженного света в системы пересекающихсяподвесных желобов (рис. 7-10). Равномерно освещенный потолокнад желобами производит иллюзию открытогонеба.Пожалуй, незаслуженно редко для отраженногосвета применяются напольные светильники г(рис. 7-10). Оформление их внешних частей целикомподчиняется архитектурному замыслу, внутренностьже чаши может быть использована дляустановки ламп или светильников необходимогосветораспределения.Нередко обстоятельства заставляют искать та-Рис. 7-11. На- кие способы освещения интерьера, чтобы в негосте""* отр^ вообще не вносилось видимых инородных предмето ветного света" - В этих случаях светильники или зеркальныелампы д могут быть скрыто установлены на шкафах(рис. 7-10), старинных каминах и т. п.; желоба для установкиламп могут быть выполнены как естественное архитектурноезавершение выставочных стендов и т. д.Галогенные лампы накаливания КГ могут использоваться для отраженногоосвещения как в подвесных светильниках с непрозрачной или густой светорассеивающейнижней поверхностью, так и в настенных светильниках — своего родакоротких локальных карнизах (рис. 7-11). Известны случаи, когда в помещениях,находящихся под охраной государства, прежнее освещение не сохранилось,а создание новых осветительных приборов, соответствующих оформлению интерьера,было невозможным. Задача была решена установкой вдоль стен с интервалом,соответствующим шагу окон, таких коротких карнизов, незаметно вписавшихсяв интерьер. Представленная на рис 7-11 конструкция выполнена из алюминия,нижняя поверхность — диффузная, задняя стенка — зеркальная, форма торцевыхстенок обеспечивает горизонтальность границы светотени на стене, что являетсянемаловажной деталью.Довольно распространенное в настоящее время решение, известноепод названием «жабры» или «падуги» в зависимости от особенностейустройства может давать как отраженное (рис. 7-12, а),так и прямое (рис. 7-12, б) освещение. Жабры (падуги) размещаютсяпоперек потолка; под лампами иногда делается ряд круглыхотверстий, оживляющих вид помещения; установка светильников,дающих направленное освещение, возможна лишь в конференцзалахи зрительных залах при определенной ориентации осейзрения посетителей.238


Следующая группа осветительных устройств, используемыхдля архитектурно-художественного освещения, ято более или менеезначительные по площади поверхности, светящие пропущеннымсветом ламп. Сюда относятся световые потолки, потолочныеили стенные панели, искусственные окна, полосы и т. д.Рассмотрим подробнее устройство световых потолков, посколькув других перечисленных элементах используются, в основном,те же принципы. Световые потолки выполняются по двума) 5)Рис. 7-12. Варианты освещения с помощью «жабр»(«падуг»)основным схемам: или над светопроницаемой плоскостью потолкаимеется большое свободное пространство «технического этажа» —рис. 7-13, а (в этом случае потолок нередко используется также дляестественного освещения), или эта плоскость подшивается на незначительномрасстоянии от строительного потолка (рис. 7-13, б) гтак что между обоими потолками образуется «техническая полость».В первом случае люминесцентные лампы, которые почти исключительноприменяются для световых потолков, устанавливаютсяРис. 7-13. Световые потолкив обычных или специальных светильниках прямого спета, во второмслучае внутренние поверхности полости выполняются хорошоотражающими и лампы устанавливаются открыто, что повышаеткоэффициент использования светового потока и способствует выравниваниюяркости поверхности потолка.Обычно основным критерием качества потолков является именноравномерность их яркости, при этом практически невозможноразличать места установки отдельных ламп или светильников.Это достигается прежде всего выбором для светопроницаемойповерхности потолка материалов с достаточной степенью рассеиваниясвета. Плоское молочное силикатное стекло получить почтиневозможно, а его ломкость делает этот материал нежелательным.239


Основным материалом для световых потолков служит поэтомумолочное светотехническое органическое стекло, но его горючестьзаставляет рассматривать пространство над потолком как пожароопаснуюзону. Еще лучшими являются специальные рулонныепленочные материалы, диффузно рассеивающие, негорючие, плоские,иногда волнистые, что оживляет вид потолка.В существующих зданиях нередко возникает желание выполнить световойпотолок на основе уже имеющегося остекления. Это возможно только после опытногоопробования, так как подавляющее большинство сортов стекла не обладаетнеобходимой степенью диффузности.У нас пока не применяются, но за рубежом широко распространены, световыепотолки из призматических пластических материалов. Призматическая поверхность(со стороны помещения) позволяет придать светораспределению.элементовтаких потолков необходимый характер, в частности уменьшить их яркость в сильнонаклонных направлениях, что су-! I JL JL щественно, поскольку при очень вы-/—* " *—*• *-* соких освещен нос 1ЯХ яркость диффузныхпотолков можег вызывать ослепленность.Друшм способом борьбыс ослепленностыо является устройстворебристых световых потолков (рис.7-14), при которых высокие строительныебалки образуют достаточный за-~ ~ .. ^ , , . щитный угол.Рис. 7-14. Ребристый световой потолок „В ряде случаев в качествесветопропускающей поверхностипотолков используются экранирующие решетки («люверсы»),о которых подробнее сказано ниже. Для решеток рекомендуетсязащитный угол 45°, т. е. при квадратных ячейках высота планокдолжна быть равна стороне ячейки.Помимо выбора материала, равномерность яркости световогопотолка обеспечивается определенным соотношением размеров /и h (рис. 7-13). При потолках из рассеивающих материалов рекомендуется,чтобы значения I: h не превышали при использованииоткрытых люминесцентных ламп 2,4 (1,4), для тех же ламп в светильникахс косинусным светораспределением в поперечной плоскости— 1,8 (1,2), для зеркальных ламп накаливания с глубокимсветораспределением — 0,9 (0,7). Значения в скобках обеспечиваютполную равномерность яркости, вне скобок — допустимуюстепень неравномерности. При экранирующих решетках с квадратнымиячейками то же отношение рекомендуется приниматьравным котангенсу защитного угла.В связи со сказанным надо отметить, что не при всякой возможной высотесветильников или ламп над потолком и не при любых значениях освещенностивозможно вообще устройство световых потолков по всей площади помещения.Если освещенность невелика, а высота установки ламп над световым потолкомограничена, то число ламп, определенное по условиям равномерности яркости,может значительно превысить количество, необходимое для получения заданнойосвещенности. В таких случаях возможна замена сплошных потолков отдельнымисветовыми панелями.Расчет освещения от световых потолков из светорассеивающихматериалов с установленными над ними светильниками по ме-240


тоду коэффициента использования производится по следующейсхеме.Пусть поток установленных лампФ (в люменах). Рассматриваяпространство над потолком как самостоятельное помещение, обычнымпутем определяем коэффициент использования потока лампотносительно поверхности потолка т) т. Тогда на поверхность потолкападает поток Фи.,, а в помещение проникает поток Фг) гта,где


ские характеристики с легкостью обработки и отсутствием необходимостирихтовки планок, но применяются также решетки изалюминия или других металлов, натуральных или окрашенных.Из пластических масс путем штамповки изготовляются также наборныефигурные элементы решеток,легко соединяемые в поверхностинеобходимой площадис помощью соответствующихвыступов и пазов.Простейшей и наиболее распространеннойформой ячеек решеткиявляется квадрат, но применяютсяи другие формы (рис.7-15). Последняя из показанныхна рисунке фигурная решеткавыполнена iu своеобразно изогнутойпо рисунку художникаметаллической ленты. Обладая,конечно, весьма незначительнымкоэффициентом пропускания,подобного рода решеткиРис 7-15. Экранирующие решетки часто создают очень хорошийхудожественный эффект.Приведенный обзор, охватывая лишь незначительную частьприемов архитектурно-художественною освещения, показываетвсе же, сколь неограниченные возможности для творчества архитектораи светотехника имеются в этой области.Более подробные сведения по архитектурному освещению можнополучить в книге [38].7-5. ОСВЕЩЕНИЕ ОТКРЫТЫХ ПРОСТРАНСТВОсвещение открытых пространств отличается от внутреннегоосвещения рядом существенных особенностей.Во многих случаях здесь также нормируется наименьшая освещенность,но, например, для улиц и дорог в пределах населенныхпунктов, где основной задачей водителей транспорта является различениепрепятствий на пути движения, нормируемым показателемявляется средняя яркость дорожного покрытия, а для пешеходныхпутей — средняя освещенность.Для внутреннего освещения ограничение неравномерности освещенияявляется второстепенной задачей, для наружного же —достаточно важной. Это обусловлено тем, что здесь экономическиоправданы значительные расстояния между светильниками, иесли не ограничивать неравномерность, то могут быть принятыварианты, неприемлемые по качеству освещения.Для территорий предприятий и населенных пунктов обязательнымявляется централизованное, обычно — дистанционное, уп-242


равление освещением из одного или немногих пунктов хотя быпотому, что в современных условиях нельзя рассчитывать на своегорода «фонарщиков» (как это было до появления электрического освещения),дважды в день обходящих улицы.В наружном освещении различается освещение светильниками(иногда называемое «фонарным»освещением) и прожекторами. Этидва способа освещения в какой-то мере являются конкурирующими,причем каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, нередкопроявляющиеся индивидуально, в зависимости от характераобъекта освещения. Так, считается, что прожекторное освещениесоздает повышенную ослепленность по сравнению с фонарным. Но,например, при освещении небольших открытых подстанций, гдепри использовании прожекторов достаточно иметь две мачты,персонал при обслуживании аппаратов может выбрать такое положение,чтобы прожекторы не попадали в поле зрения, тогда какпри освещении светильниками это не удается, так как их приходитсяв большом числе рассредоточивать по площади подстанции.Нельзя сказать в общем виде, какой способ освещения является более экономичным.Если отвлечься от реальных условий и представить себе двухмернуюплощадь, которую требуется осветить равномерно и в пределах которой не ставитсяникаких ограничений размещению осветительных приборов, то преимуществабудут на стороне фонарного освещения: коэффициент полезного действиясветильников выше, чем прожекторов, и с их помощью можно получить болееравномерное освещение. Однако именно возможность свободного размещенияосветительных приборов имеется далеко не всегда; нельзя устанавливать опорына площади футбольного поля, равно как практически исключается подвеска надэтим полем светильников на тросах, на недоступной для мяча высоте. Карьеры,акватории, многие открытые склады и т. д. являются объектами, где размещениесветильников невозможно или жестко ограничено, и чаще всего этот признакпредопределяет выбор прожекюрно о освещения.К числу недостатков прожекторного освещения можно отнестисравнительно резкие тени, к числу преимуществ — легкость созданиявысоких вертикальных освещенностей.В последнее время намечается тенденция к расширению примененияпрожекторного освещения по чисто эксплуатационным соображениям.Опоры для светильников и тросы для их подвески в какой-тостепени являются препятствиями для транспортных средств,особенно для погрузочных механизмов с длинными стрелами.Жалобы предприятий на повреждение тросов носят массовый характер,а наезды автомашин на опоры являются распространеннымвидом дорожно-транспортных происшествий. Работники эксплуатациисчитают также, что сосредоточенная установка прожекторовна ограниченном числе мачт уменьшает трудозатраты по их обслуживаниюпо сравнению с фонарным освещением, хотя надосказать, что сами по себе прожекторы требуют более квалифицированногоухода, чем светильники.Устанавливаются ли светильники на опорах или подвешиваютсяна тросах, всегда капитальные затраты на установку светильниковвне зданий относительно высокие, что делает оправданным их раз-243


мещение на расстояниях, существенно превышающих светотехническиили энергетически наивыгоднейшие, и типовые варианты ихразмещения часто основываются на минимуме приведенных годовыхзатрат (§ 8-4). По совокупности всех условий (экономическаяоптимальность, эстетика, безопасность, ограничение ослепленности)высота установки светильников выбирается в пределах 6—10 м,за исключением декоративных светильников в парках, у входовв здания и др. При заданной степени неравномерности с увеличениемвысоты установки может быть увеличен пролет, в силу чегов последние годы в зарубежной литературе пропагандируется «высокомачтовая»система освещения, при которой светильники устанавливаютсяна высотеУ БРиис. 7-16. Типичныетальников для улицXИР--л-0формы изолюкс све-12—16 м и более. Привоздушных сетях расстояниемежду светильникамиограничивается стрелойпровеса проводов и обычноне превышает 40 м.Даже если светильникиосвещают большую поверхность,преимуществоимеют светильники широкогосветораспределения,допускающие размещениена относительно большомрасстоянии друг от друга.Чаще встречается задачаосвещения относительноузких полос, и в этом случае становятся целесообразными светильникинесимметричного светораспределения, достигаемого с помощьюпризматической или зеркальной оптики. На рис. 7-16 четырехарактерных типа светораспределения светильников показаны формойизолюкс горизонтальной освещенности: С — симметричноесветораспределение, П — светильники для площадей и перекрестков,Ц — светильники для центрового подвеса над осью освещаемойполосы, Б — светильники для боковой установки на краю полосы.На рисунке показаны также направления, от которых ведетсяотсчет азимутальных углов р\Светораспределение прожекторов имеет различный характерв зависимости не только от особенностей их оптической системы,но и не в меньшей степени от типа применяемых источников света.Известно, что достижимая оптическими средствами степень концентрациисветового потока в определенной плоскости тем выше,чем меньше размеры светящего тела в сечении данной плоскостью.Соответственно наименьшую степень концентрации при светораспределении,обычно близком к симметричному относительно оптическойоси, имеют прожекторы с лампами типа ДРЛ. По сравнениюс другими типами прожекторов они менее чувствительны к точ-244


ной фокусировке лампы, дают можно сказать, мягкое неслепящесосвещение, но эффективны только на расстояниях до объеюа освещения,не превышающих примерно пятикратной высоты установкиЗначительно большую концентрацию потока дают прожекторыс трубчатыми лампами: гало1енными лампами накаливания типаКГ и ксеноновыми лампами типа ДКсТ, но форма этих ламп ведегк резкой асимметрии светораспределения относительно оси прожектора,так что кривая силы света в вертикальной плоскости оказываетсявесьма узкой, а в горизонтальной плоскости — относительноширокой. Так для прожекторов ПКН исполнения 1, имеющихгладкий отражатель, угол рассеяния в горизонтальной плоскостипримерно в 5 раз больше, чем в вертикальной. Естественно,что чем в меньшем угле распределяется световой поток, тембольшая может быть достигнута осевая сила света и, соответственно,радиус действия (понятие, кстати, весьма условное), но оченьмалые углы рассеяния в вертикальной плоскости могут привестик тому, что на небольших расстояниях и при значительных углахнаклона световой пучок не «размажется» и в направлении вдольпроекции оси прожектора будет освещена лишь узкая полоса.Поэтому следует предпочесть для прожекторов ПКН исполнение 2,имеющее волнистый отражатель. Трубчатые лампы занимают в прожекторахжестко фиксированное положение и не требуют фокусировки,что можно считать преимуществом.Наибольшую концентрацию потока при светораспределении,близком к симметричному относительно оси, дают прожекторыс лампами накаливания обычных типов или с металлогалогеннымилампами типа ДРИ. Для специальных целей, например для освещенияфасадов, эти прожекторы могут применяться со специальнымистеклами, увеличивающими угол рассеяния в горизонтальной плоскости.Высокая концентрация потока прожекторов с «точечными» лампамитребует точной фокусировки, что является сложной, а пристремлении заводов к примитивизации фокусировочного устройстваиногда и невыполнимой задачей.К семейству прожекторов примыкают и светильники СЗЛ с зеркальнымилампами накаливания, с успехом применяемые для освещенияс больших расстояний.В данное время опыт применения прожекторов с новыми источниками светаеще невелик, тем более, что освоение прожекторов для новых ламп значительноогстает во времени от освоения самих ламп и устоявшиеся рекомендации по выборупрожекторов еще отсутствуют. Из вышесказанного ясно, что при освещениис близких расстояний уместно применение прожекторов е лампами ДРЛ или зеркальнымилампами; прожекторы с обычными лампами накаливания еще сохраняютзначение для средних расстояний, но успешно вытесняются прожекторамис лампами КГ, а впредь будут вытесняться прожекторами с лампами ДРИ.Для больших площадей а значительных расстояний конкурентоспособнымисейчас признаются лампы КГ и лампы ДКсТ, но и здесь по мере повышения единичноймощности ламп ДРИ и освоения для них прожекторов они будут вытеснятьостальные типы ламп.243


Видимо, впредь использование ламп ДКвТ будет ограничено случаями, когдаособое вначение имеет предельно ВЫСОКИЙ (50—100 кВт) единичная мощность ламп.В порядке упрощенного сопоставления различных типов ламп для прожекторногоосвещения отметим, что лампа ДКсТ мощностью 10 кВт имеет номинальныйпоток 260 клм, лампа же КГ той же мощности лишь немного меньше — 220 клм,отличаясь, однако, меньшей стоимостью, большим сроком службы и возможностьюнепосредственного включения в сеть, тогда как для лампы ДКсТ требуется еложноеи дорогое зажигающее устройство. Что касается лампы ДРИ, то уже при мощности2 кВт она имеет погок 190 клм.Для установки прожекторов следует использовать местные высотныесооружения, в частности крыши высоких зданий, на которыхоборудуются прожекторные площадки или даже вышки. Прожекторнымиплощадками могут быть снабжены также отдельностоящие молниеотводы. Чаще же всего для групповой установкипрожекторов используются специальные мачты, как правило, металлические,реже — железобетонные.Высота установки прожектора определяется прежде всего условиямиограничения ослепленности, которые требуют, чтобы она находиласьв определенном соотношении с осевой силой света прожектора,а кроме того, требуемым «радиусом действия» установкиВ соответствии с нормами [1 ] отношение осевой силы света 1 тлХ(в канделах), одного прибора (прожектора или наклонно расположенногоосветительного прибора прожекторного типа) к квадратувысоты установки этих приборов Н %(в метрах) в зависимости отнормируемой освещенности не должна превышать значений, указанныхниже:Нормируемая освещенность,лк . . . . 0,5 I 2 3 5 10 30 50/ ш а х/й а 100 150 250 300 400 700 2100 3500Необходимо также учитывать, что если совпадают направленияосевых сил света нескольких световых приборов, то допустимыезначения нормируемой величины следует разделить на число этихсветовых приборов.Интересно, что при очень больших размерах освещаемой поверхности теоретическиоптимальным решением является установка над ее центром осветительныхприборов широкого светораспределения и очень большой мощности на выеоте,определяемой размерами площади и могущей достигать 100 м и более. Неследует считать фантастическим вариант подвески таких приборов к надежновачаленному змейковому аэростату.Расположение прожекторных мачт определяется в процессерасчета и обычно расстояние между мачтами лежит в пределах 6—15-кратной их высоты. При выборе расположения мачт учитываютсятребования к направлению света в отношении ограничениявредных теней и слепящего действия.ТЕРРИТОРИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙОсвещение территорий предприятий можно рассматривать каксостоящее из трех частей: освещение дорог, проездов и дворов,охранное освещение вдоль границ и освещение открытых склад-246


ских и производственных ^площадок. Эти три части должны быть^разделены в отношении питания и управления, так чго последнеедолжно быть отдельным для каждой из них. Все управлениеДолжно быть сосредоточено в одном или немногих пунктах, причемдля открытых площадок дополнительно могут устанавливайся^аппараты местного управления.Чаще всего фидеры наружного освещения отходят непосредственно от щитовподстанций, но допускается пи гание этого освещения от отдельных щитков,Присоединяемых к питающей сети зданий, или даже отдельными группами и отгрупповых щитков внутреннего освещения с сохранением, однако, принципацентрализованного управления.Могут питаться от сети внутреннего освещения зданий и не управляться централизованносветильники для освещения прилегающих к зданиям погрузочноразгрузочныхрамп и участков, расположенных под навесами, а также светильникиу входов в здания.Для освещения дорог, проездов, проходов и железнодорожныхйутей на территории предприятий в СНиП [1 ] нормируется наименьшаягоризонтальная освещенность в пределах 0,5—3 лк, примемотношение наибольшей освещенности к наименьшей не должно•превышать 15. Ограничение слепящего действия обеспечиваетсярегламентацией наименьшей высоты установки светильников.Дороги и проезды на территориях предприятий обычно имеютограниченную ширину, и для их освещения чаще всего устанавливаетсяодин ряд светильников по обочине. Светильники могут устанавливатьсяна опорах или на стенах прилегающих зданий. Приналичии зданий с обеих сторон проезда целесообразна подвескасветильников на тросах, над осью проезда.В качестве источникоп света сейчас чаще всего используютсядампы ДРЛ. Перспективы применения ламп ДРИ и ДНаТ покаfie ясны, так как при низких требуемых освещенностях были быНеобходимы лампы малой мощности, до сих пор не выпускаемые.Если рассматривать дорогу или проезд как изолированныйобъект, вне связи с остальной территорией, то применение здесьпрожекторного освещения нецелесообразно, но оно может оказатьсявполне оправданным, когда на генеральном плане имеютсябольшие, незатеняемые зданиями участки: заводские дворы с возможностьюдвижения по всей их площади, пучки железнодорожныхпутей и т. д.Охранное освещение отнюдь не является обязательным длякаждой территории. Оно должно устраиваться при наличии не4х)лько ограды, но и постоянных постов охраны. Для него нормированагоризонтальная освещенность 0,5 лк или такая же освещенностьс одной стороны вертикальной плоскости перпендикулярнойлинии ограды. Чаще всего это освещение выполняется светильниками,опоры для установки которых целесообразно совмещатьсо стойками ограждения. Лампы охранного освещения должныобеспечивать мгновенное перезажигание при кратковременномпрекращении питания, что предопределяет применение ламп накаливания.247


Возможность ограничиться для охранного освещения получениемвертикальной освещенности делает здесь возможным применениепрожекторов, причем если вблизи ограждения нет населенныхрайонов, то здесь можно ограничиться минимальной высотойустановки и направить ось прожектора почти горизонтально.В силу ряда причин такой способ практически применяетсятолько в некоторых системах автоматизированной охраны.Частым объектом освещения на территории предприятий являютсяоткрытые складские и производственные площадки, длякоторых в зависимости от характера выполняемых работ нормированаосвещенность от 2 до 50 лк. Помимо очевидной здесь возможностиустройства прожекторного освещения, иногда являющегосяединственным целесообразным решением, должны рассматриватьсяи варианты освещения светильниками. Некоторые открытые складысыпучих материалов загружаются с помощью проходящих надними транспортерных галерей, на стенах которых могут быть установленысветильники для освещения кучи. В других случаяхимеются крановые эстакады с проходом по верху по всей длине,где могут быть размещены светильники. Наконец в некоторых случаяхсветильники могут быть подвешены на тросах, натянутыхмежду опорами.ТЕРРИТОРИИ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВЗа последние годы техника уличного освещения, будем так говоритьдля краткости, стала в какой-то степени самостоятельнымподразделением осветительной техники — настолько здесь многоспецифических вопросов. Требования к уличному освещению систематизированыв Инструкции ВСН 22-75 [21 ], которая нарядус ВСН 19-74 по общественным зданиям [34], может быть признанаодним из наиболее полноценных нормативных документов по техникеосвещения.Согласно ВСН 22-75 улицы, дороги и площади разделяются натри категории: А — скоростные дороги, магистральные улицыобщегородского значения, главные площади и т. д.; Б—магистральныеулицы районного значения, дороги грузового движенияобщегородского значения, площади перед крупными общественнымизданиями и т. д.; В — улицы и дороги местного значения,жилые и поселковые улицы и т. д. Для всех этих объектовнормируется средняя яркость дорожного покрытия, которая в зависимостиот категории и интенсивности транспортного движенияустановлена в пределах от 0,2 до 1,6 кд/м 2(для скоростных дорогво всех случаях принимается верхний предел), при отношении наибольшейяркости к наименьшей в различных случаях не более 3или 5.Эти нормы относятся к улицам с гладким асфальтобетоннымпокрытием. Для улиц с так называемыми переходными покрытиями(грунт-асфальтовыми, щебеночными и гравийными, обработан-248


ными вяжущими материалами, булыжными и т. п.) и с простейшимипокрытиями (грунтовыми, гравийными, щебеночными, шлаковыми),каковыми могут быть только улицы категорий Б и В,нормируется средняя освещенность в пределах от 2 до С лк.Средняя освещенность, при одновременной регламентации предельно/1 неравномерности,нормирована также для всех других объектов: непроезжих частейулиц и площадей, бульваров и скверов, территорий микрорайонов, территорийучебных, воспитательных и лечебных учреждений, словом, во всех случаях, когдаречь не идет о зрительных задачах водителей транспорта. Уровень средней освещенностив большинстве случаев нормирован в пределах от 1 до 10 лк.В установках уличного освещения при средней яркости покрытия0,4 кд/м 2и выше, или при средней освещенности 4 лк и вышерекомендуется применение газоразрядных ламп. Практически наибольшееприменение имеют в настоящее время лампы ДРЛ. Хотяс помощью определенных мер можно обеспечить относительно надежнуюработу люминесцентных ламп в условиях отрицательныхтемператур, но опыт их применения на улицах (особенно в условияхгородов северной части СССР) не оправдал себя.Необходимо отметить, что лампы ДРЛ при температуре ниже—25 °С также загораются недостаточно надежно. Для наружногоосвещения в районах, где достаточно часто и длительно бываеттемпература ниже —25 "С, целесообразно применять специальныелампы ДРЛ в исполнении «ХЛ», предназначенные для холодногоклимата.Из новых источников света для освещения улиц наиболее перспективнылампы ДНаТ, уже начинающие использоваться в рядегородов.Ограничение ослепленности для объектов категорий А и Бобеспечивается установлением предельного показателя ослепленностиР — 150 11 и 21 ], а во всех остальных случаях — регламентациейнаименьшей высоты установки светильников в зависимостиот характера светораспределения и светового потока ламп.В некоторых случаях наименьшая высота определяется конструктивнымиобстоятельствами; так, на улицах с трамвайным или троллейбуснымдвижением провода и тросы уличного освещения должнырасполагаться выше контактных сетей, что требует высоты8—9 м.Применение прожекторов для освещения улиц и площадей нормамизапрещается, но прожекторы находят широкое применениедля освещения фасадов зданий, памятников и т. п.Расчет уличного освещения по средней яркости производитсяметодом, рассмотренным в § 4-3, по средней освещенности — с помощьютаблиц обычных коэффициентов использования, которыев данном случае составляются в функции не индекса помещения,а отношения ширины освещаемой полосы к высоте установки светильников.С учетом того, что, помимо средних значений яркостиили освещенности, должны быть обеспечены предельные значениякоэффициента неравномерности, а принятое решение должно быть249


близким к экономически оптимальному, расчет оказывается достаточносложным и "редко выполняется в индивидуальном порядке.Госгражданстроем СССР разработаны и изданы типовые решенияосвещения улиц и дорог [39], которыми и следует руководствоваться.На рис. 7-17 показаны характерные схемы размещения светильниковуличного освещения, причем двухрядное расположение можетбыть как прямоугольным, так и шахматным.Для освещения узких проездов, тротуаров, прилегающих к домам,и внутриквартальных площадей в последнее время применяютсяспециальные настенные светильники, которые могут питатьсяот внутридомовой сети.Рис. 7-17. Схемы размещения светильников на улицахУправление освещением улиц и площадей должно быть централизованным:телемеханическим или дистанционным, и осуществлятьсяиз одного центрального или центрального и несколькихрайонных диспетчерских пунктов, имеющих прямую телефоннуюсвязь, дублированную радиосвязью.Уличное освещение должно включаться при снижении уровня естественно»освещенности до 20 лк и отключаться при ее повышении до 10 лк, что осуществляетсяс помощью фотоавтоматики или программных устройств. В ночное времядля улиц, дорог и площадей с нормированной средней яркостью не менее0,4 кд/м 2 или со средней освещенностью не менее 4 лк допускается снижение освещенностипутем выключения не более половины светильников. Для этого в сетяхуличного освещения выделяются отдельно управляемые «вечерние» и «ночные»фазы, на улицах же категорий А и Б допускается прокладка раздельных кабелейвечернего и ночного освещения.Другие требования норм к устройству уличного освещения имеютцелью обеспечить его надежную работу.


ГЛАВА ВОСЬМАЯПРОЕКТИРОВАНИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИЯИ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОБОСНОВАННОСТЬВЫБОРА ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК8-1. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДИКА ПРОЕКТНЫХ РАБОТОсуществление новых осветительных установок и сколько-нибудьсущественная реконструкция действующих выполняются попроектам, разрабатываемым соответствующими организациями илинепосредственно предприятиями.Хотя проекты освещения часто входят в общий комплекс проектовэлектрооборудования, светотехническое проектированиестоль специфично, что, как правило, не может успешно выполнятьсяэлектриками широкого профиля, а должно поручаться лицам,специализирующимся в этом виде работ. Соответственнов небольших проектных организациях для этого выделяются отдельныелица, в крупных — специальные бригады, в электротехническихинститутах — отделы или секторы.В последнем случае при большом объеме работ оказывается целесообразнойдальнейшая специализация исполнителей. В зависимости or профиля организацииона может осуществляться различным путем, но прежде всего целесообразновыделение отдельных лиц для проектирования освещения зданий и для проектированиянаружного освещения. В свою очередь из числа проектирующих внутреннееосвещение может оказаться целесообразным выделение специалистов по проектированиюобщественных зданий и бытовых корпусов, а иногда и специализацияисполнителей по различным отраслям промышленности.Исполнители светотехнических отделов и секторов разбиваютсяна бригады; как показывает опыт, один руководитель может вестибригаду в составе не более 4—5 человек. Оплата труда применяетсякак повременно-премиальная, так и сдельная.Существенно важной для успешного выполнения проектных работявляется хорошая обеспеченность исполнителей руководящими,справочными и информационными материалами, в том числесправочниками по проектированию освещения, общесоюзными(Правила устройства электроустановок — ПУЭ, СНиП, СН, ВСН)и отраслевыми нормами, каталогами изделий, номенклатурами заводовна текущий год и т. д. Большое значение имеют работы, выпускаемыепо плану технических мероприятий головными проектнымиинститутами. Эти работы, не носящие характера общеобязательныхнорм, посвящены обобщению опыта проектирования итипизации проектных решений по определенным, относительноузким вопросам: например, проектирование прожекторного освещения,освещение предприятий определенной отрасли промышленностии т. п. Значительное число таких работ, выпущенных ин-251


ститутом Тяжпромэлектропроект, получили широкое применениев проектных организациях.В качестве примера подобных работ могут быть названы неоднократно переиздававшиесяПроектные решения по освещению характерных помещений. В этойработе для помещений, наиболее часто встречающихся в различных отрасляхпромышленности (вспомогательно-бытовых помещений, цеховых электропомещений,разного рода галерей и туннелей, насосных, компрессорных и т. д.), даютсязначения не только освещенности и качественных характеристик освещения, нои рекомендации по выбору типа светильников и рода проводки, а во многих случаяхприводятся типовые варианты расположения светильников и схем электрическойсети.При проектировании следует уделять серьезное внимание конструктивномурешению отдельных узлов осветительных установок.В целях наибольшей индустриализации электромонтажныхработ следует во всех возможных случаях применять конструктивныеэлементы, выпускаемые заводами с компоновкой их в возможноболее крупные узлы. Таким узлом может быть, например,узел установки светильника с лампой ДРЛ на ферме, включающийустройство для крепления к ней, кронштейн, ПРА и сам светильник.Типовые альбомы конструктивных узлов выпускаются такжеинститутом Тяжпромэлектропроект.Не удается, однако, избежать и применения индивидуально разрабатываемыхконструкций, в связи с чем в составе светотехническихотделов или групп целесообразно иметь конструкторовспециалистов.В ряде случаев конструктивные чертежи, выпускаемые для определенногообъекта, могут по своему характеру быть в дальнейшемиспользованы и в других проектах и тогда они оформляютсякак безобъектные чертежи многократного применения. В целяхудобства последующего использования должен вестись каталогтаких чертежей.Исключительную роль во всяком проектировании должны играть типовыепроекты, однако в светотехническом проектировании эта роль не столь великаотчасти из-за нередких изменений нормативных материалов, в основном же из-занеустойчивости номенклатур изделий светотехнической промышленности. Темне менее в ряде случаев, преимущественно для зданий непроизводственного ивспомогательного характера, такие проекты применяются, и задачей проектирующегоявляется их так называемая «привязка» к конкретному объекту проектирования.При привязке проектируется внешняя питающая сеть (так как в типовыяпроектах сеть, естественно, разрабатывается, только начиная от ввода) и проверяетсясоответствие типового проекта требованиям и условиям данного момента,причем привязывающий несет ответственность за качество привязанного им проекта.При проектировании следует широко использовать проекты-аналоги, т. е.ранее выполненные проекты для объектов, подобных данному.По окончании проекта рекомендуется составлять его «паспорт»,в котором фиксировать итоговые и удельные показатели: мощностьполную и удельную, расход проводниковых материалов на одинсветильник, стоимость установки на один установленный киловатти т. д. Такие показатели позволяют не только критически оценитьэффективность данного проекта, но могут быть использованы и252


в последующих работах для предварительного определения стоимости,мощности и потребности в материалах и оборудовании.Объем проектной документации на различных стадиях определяетсяИнструкцией по разработке проектов и смет для промышленногостроительства СН 202-76 [401 и более детально нормалямиинститута Тяжпромэлектропроект.Различаются следующие стадии проектирования:1) технико-экономические обоснования (ТЭО);2) технический проект (ТП);3) рабочие чертежи (РЧ);4) технорабочий проект (ТРП).В данное время предпочтительно рекомендуется выполнениепроектов в две стадии: ТЭО и ТРП; в сложных случаях ТП и РЧ.Стадийность проектирования определяется вышестоящими организациями.Если проекты освещения выполняются отдельно, внекомплекса всей проектной документации, то, как правило, онидолжны иметь одну стадию — ТРП.Объем ТЭО еще не нормализован. В данное время он обычноограничивается короткой пояснительной запиской с изложениемосновных положений, определением общей мощности и сметнофинансовымрасчетом, в котором общая стоимость установки определяетсяумножением установленной мощности на определеннуюпо данным проектов-аналогов стоимость 1 кВт.Задача ТП — принятие основных решений и определение окончательнойстоимости установки. В состав ТП входят: пояснительнаязаписка, ведомость основных технических показателей, заявочнаяведомость на электрооборудование, кабельные изделия и основныематериалы, план-схема внутренней питающей сети и планвнешней сети, основные строительные задания, смета.В ведомости основных показателей для каждого крупного помещенияили для группы однотипных или мелких помещений указываетсяплощадь, преимущественная освещенность, преимущественныйтип светильников, удельная и установленная мощность,число светильников общего и местного освещения, число контактныхразъемных соединений, преимущественный род проводки.Светотехнические данные определяются на основании фрагментарныхрасчетов или проектов-аналогов, на основании проектованалоговили же систематизированных показателей по ранее выполненнымпроектам определяются данные групповой сети; в полномобъеме рассчитывается только питающая сеть.Заявочные ведомости на стадии ТП составляются укрупненнов том отношении, что не дается полной разбивки изделий по типоразмерам,а приводится только их общая характеристика, например:светильники для люминесцентных ламп, светильники длявзрывоопасных помещений, провода изолированные сечением от —до и т. д. Смета составляется в полном объеме.Из изложенного можно видеть, что требования к стадии (ТП) противоречивы.Окончательная смета может быть составлена только тогда, когда приняты проект-253


вые решения во всех деталях, тогда как это в принципе не входит в задачу ТП*да и невозможно, так как на этой стадии проектирующий не располагает еще окончательнымичертежами задания. Ведомость в таком виде, как указано выше»практически вовсе не используется, так как никто не принимает заявки на светильникивообще, без точного указания типа.Проектированию на стадии РЧ специально посвящен § 8-2.Стадия ТРП отличается от стадии РЧ лишь тем, что в состав проектавключается смета и, как правило, пояснительная записка(для объектов, состоящих из нескольких зданий, обычно составляетсяобщая пояснительная записка).Перспективным, но отчасти спорным, является вопрос об использованиив светотехническом проектировании электронно-вычислительныхмашин, не говоря, конечно, о клавишных ЭВМ,бесспорно полезных при любых инженерных расчетах.Массовые светотехнические и сетевые расчеты упрощены сейчас до такойстепени, что они требуют не больше времени, чем потребовала бы одна только выдачазаданий ЭВМ на их выполнение. Безусловно оправдано и уже широко практикуетсяиспользование ЭВМ для таких работ, как выполнение расчетов, необходимыхдля построения прожекторных и линейных изолюкс, составления таблицкоэффициентов использования и т. п.Вторым этапом, уже осваиваемым некоторыми проектными организациями,является использование ЭВМ для комплексного решения задачи нахождения оптимальноговарианта освещения того или иного объекта. В этом случае в ЭВМвводится в полном объеме комплекс светотехнических требований и исходныеэкономические данные, ЭВМ же решает задачу минимизации приведенных готовыхзатрат и выдает оптимальный вариант. Частным случаем подобной Задачиявляется выбор частоты и расположения мачт для прожекторов, а также числапрожекторов и ориентации их осей.Исключая последний случай, надо сказать, что в обычных условиях проектированиявыбор для конкретных помещений оптимальных вариантов представляетсямало реальным. Более перспективным можно считать использование ЭВМдля разработки «безобъектной» сетки оптимальных вариантов, «привязываемых»при конкретном проектировании. Это облегчается существующей в известной степенитипизацией строительных размеров помещений. Так, ширина пролетов в цехахс фермами имеет ограниченное число возможных значений, ограниченноечисло сочетаний длины и ширины имеют помещения непроизводственных зданий,проектируемых по модульной системе, что же касается высоты помещений, торешения могут быть унифицированы в пределах определенно