Как сделать светотехнический расчет

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 05.10.2024

Расчет освещенности помещения необходимо проводить заранее. Это поможет определить мощность светильников и сориентироваться по их расположению для обеспечения равномерного света. Важно помнить, что освещенность для разных комнат отличается, поэтому вначале подбирается соответствующая норма, а затем проводятся все необходимые расчеты. Их можно сделать и самостоятельно, если под рукой собраны нужные данные.

Как нормируется освещенность в зависимости от комнаты

Освещенность измеряется в люксах и является самым точным показателем для определения качества света, так как показывает, сколько света приходится на 1 квадратный метр. Сила света в люменах не отражает фактического положения дел, так как поток может распространяться в разных направлениях, что нежелательно при освещении помещений.

В базовом значении 1 люкс равен силе света в 1 люмен, распространяемой на площади в 1 квадратный метр. То есть, если лампа выдает 200 Лм и распространяется в пределах 1 кв.м., освещенность составит 200 Лк. Если этот же источник света распространяется на 10 квадратов, то значение освещенности будет равно 20 люксам.

В СНиП есть нормы освещенности не только для производственных, но и для жилых помещений. Ими и нужно руководствоваться при расчетах. Подходящее значение должно быть ориентиром, который упростит работу и гарантирует хороший результат. Ниже даны некоторые нормативы:

Подвальные помещения, цокольные этажи и чердаки – 60 Лк.
Кладовки, подсобные помещения и т.п. – 60 люксов.
Лестничные площадки и марши, входное пространство в многоквартирных домах – 20 Лк.
Коридоры в квартирах или частных домах – 50 люксов.
Прихожие – 60 Лк, при этом часто требуется дополнительное освещение зеркала.

В каждом из помещений надо продумать дополнительное освещение. С его помощью можно выделить отдельные зоны или создать рабочее пространство с идеальной видимостью.

Нужно помнить о том, что это расчет света на квадратный метр. То есть, если площадь помещения 10 квадратов, норма умножается на 10, чтобы определить суммарный показатель, который должен выдавать источник света, или несколько, все зависит от типа оборудования и его мощности.

Как самостоятельно рассчитать освещенность

Чтобы не углубляться в сложные формулы и не разбираться в электротехнических терминах, можно использовать несколько простых рекомендаций. Есть ряд аспектов, которые обязательно нужно учитывать при расчетах, чтобы добиться точного результата. Все они влияют на освещенность тем или иным образом и если игнорировать их, используя лишь норму, свет не будет соответствовать требованиям.

Высота потолков

Все нормативы СНиП рассчитаны для помещений с потолками высотой 2,5-2,7 м. Это стандартное значение, которое встречается в большинстве жилых и офисных помещений. Но нередко высота отличается, а это напрямую влияет на распространение света. Поэтому для упрощения расчетов специалисты используют поправочные коэффициенты, которые подбираются из соответствующего диапазона:

2,5-2,7 м – 1.
2,7-3,0 м – 1,2.
3,0-3,5 м – 1,5.
3,5-4,5 м – 2.

Если высота еще больше, необходимо проводить индивидуальные расчеты. Это связано с тем, что увеличение высоты расположения не пропорционально снижению показателей освещенности.

Иногда в одном помещении высота различается или же конструкция дома открытая и потолочная перегородка идет под углом. В этом случае проще всего разбить пространство на отдельные зоны, определить в каждой примерную высоту и исходя из этого производить расчет освещенности и использовать подходящий коэффициент. Если нужно округлить результат, лучше делать это в сторону увеличения, так как есть ряд показателей, которые не учитываются и чаще всего фактический результат получается немного хуже запланированного.

Характеристики поверхностей

При вычислении освещенности для любого помещения стоит учитывать и характеристики поверхностей – потолка, пола и стен. От их цвета и фактуры зависит отражающая способность, что очень сильно влияет не только на восприятие комнаты, но и на свет в ней.

В первую очередь нужно помнить о том, что матовые поверхности отражают свет вдвое хуже, чем глянцевые. Поэтому всегда делается поправка в 15-20%, если отражающая способность большей части помещения не очень высокая. Но основным показателем, влияющим на расчеты, является цветовое оформление. От него напрямую зависит отражающая способность, поэтому при расчетах нужно использовать следующие данные:

Белые поверхности отражают порядка 70% света, попадающего на них.
Светлые и пастельные тона в среднем имеют показатель отражения в 50%.
Серые поверхности и подобные им оттенки отражают около 30% света.
Темные стены, пол и потолок имеют показатель отражения всего 10%.

Есть специальная формула по определению поправок в показатель освещенности в зависимости от особенностей поверхностей. Но разбираться в ней не обязательно, можно использовать упрощенный вариант расчетов, который также обеспечивает хороший результат.

Вначале суммируются показатели отражения потолка, стен и пола. Полученный результат делится на 3, после чего итог надо перемножить с нормой освещенности. Она определяется путем выбора подходящего варианта из СНиП (при необходимости умноженного на поправочный коэффициент, если высота потолков превышает 270 см).

Черные поверхности полностью поглощают световой поток, если большие площади имеют такой цвет, освещение надо подбирать особенно тщательно.

Способы расчета

Есть два основных метода, которые зависят от типа используемых источников света. Если будут устанавливаться обычные лампы накаливания, проще всего проводить расчеты в Ваттах. Для всех остальных вариантов больше подойдет расчет в люменах, так как они указываются на упаковках с лампами, что позволяет быстро вычислить необходимые показатели.

Расчет освещения помещения с помощью калькуляторов

Калькулятор для определения количества светильников.

Калькулятор расчета мощности ламп зависит от их числа.

В ваттах

Еще пару десятилетий назад это был единственный метод, так как использовались лампочки накаливания, а на них указывалась только мощность. Есть определенные нормативы по освещенности для разных помещений, установленных для источников света с нитью накала:

Спальни – от 10 до 20 Вт.
Гостиные от 10 до 35 Вт.
Кухни – 12-40 Вт.
Ванные комнаты и санузлы – от 10 до 30 Вт.

Чаще всего применяется усредненный показатель для всех помещений в 20 Вт. Как видно из списка, он подходит для всех случаев, поэтому может использоваться без каких-либо ограничений. Чтобы рассчитать освещенность, для начала надо высчитать площадь, при необходимости округлив результат в большую сторону.

Определяются поправочные коэффициенты по высоте потока и отражающей способности потолка, стен и пола. Далее нужно умножить на них 20 Вт, а полученный результат перемножить с площадью помещения. Округление проводится в сторону увеличения так, чтобы получилось ровное число лампочек.

Самый примитивный вариант расчета предполагает умножение площади на 20, что дает суммарную мощность ламп накаливания в ваттах. Но даже при всей своей простоте чаще всего он дает неплохой результат и может использоваться на первых порах. Впоследствии все-таки лучше пересчитать показатели и при необходимости заменить лампы.

В люменах

Этот показатель указывается на всех современных лампах, что упрощает порядок расчетов и делает его более точным. Для начала необходимо уточнить норму освещенности в люксах для конкретного помещения и рассчитать его площадь, если это не сделано заранее. Также важно подобрать светильники, чтобы понимать, на какую площадь и как будет распределяться световой поток.

Далее умножить требуемую освещенность на площадь, а полученный результат разделить на мощность одной лампы. Итоговое количество округляется в большую сторону.

Рассчитать количество светильников по площади, зная норму освещенности, несложно. Главное – знать суммарную мощность установленных в них ламп и площадь, на которую распространяется свет.

Определение коэффициента использования светового потока η

Это значение не нужно рассчитывать, его можно найти в готовом виде в таблицах, что существенно упрощает процесс. Но чтобы пользоваться информацией, нужен еще один коэффициент – i, который вычисляется по формуле:

i = Sп / ((a + b) × h)

Sп – площадь помещения в квадратных метрах;
а – длина комнаты;
b – ширина комнаты;
h – расстояние от пола до светильника.

После определения коэффициента помещения можно выбирать данные из таблиц. Ниже представлены варианты для разных источников света.

помещения i

Рассчитать освещенность в помещении несложно, для этого нужны простые данные, главное – заранее найти лампы или светильники, чтобы знать их характеристики. Тут не потребуются сложные формулы, все делается вручную или с использованием таблиц.

Разбираемся с программами и нормативами для квартир — сколько надо лампочек, чтобы света было достаточно?

Не все болезни от недостаточной освещенности, но многие проблемы тусклый свет провоцирует.

Как рассчитать освещенность? — Есть два пути.

Формула выглядит так: освещенность в помещении — это отношение общего светового потока светильников к площади помещения с поправочным коэффициентом η.

Е — это освещенность (измеряется в Люксах).
F — световой поток, он же яркость (измеряется в Люменах и указывается на упаковках ламп). Именно на него нужно ориентироваться, выбирая лампу, а вовсе не на мощность в Ваттах!
S — площадь помещения в метрах квадратных.
η — поправочный коэффициент: доля света, которая доходит от светильника до рабочей, т.е. горизонтальной поверхности. Нужен потому, что не весь свет от светильника достигает цели, часть его попадает на потолок, стены, мебель.

Второй путь: упрощенный расчет по нормативам для комнат
Для тех, кто не гонится за точными цифрами, существует способ попроще: не считать все самостоятельно с нуля, а ориентироваться на действующие нормы освещенности для жилых помещений.

спальни и гостиные — 150 лк (люкс),
детские комнаты — 200 лк,
ванные комнаты и санузлы — 50 лк,
кабинеты и библиотеки — 300 лк,
офисные помещения с компьютерами — 400 лк,
средний коэффициент попадания света на поверхность (η) — 0,5.

Для начала посчитаем освещенность от одной лампы: Е = 1000 лм х 0,5 / 20 кв.м = 25 лк. А теперь — количество ламп для достижения норматива в 150 лк: F = 1000 лм × (150 лк / 25 лк) = 6000 лм. 20 кв.м → 6000 лм → 6 ламп 1000 лм.

А дальше — простые пропорции:

Берем лампы не 1000 лм, а 700 — их нужно уже не 6, а 9.

Комната 15 кв.м, а не 20 — достаточно 4–5 ламп по 1000 лм.

Если кухня 10 кв.м — 3 лампы по 1000 лм. А если считать, что рабочая поверхность кухни должна быть освещена поярче, чем просто жилая комната, накинем еще 1000 лм сверху.

Лампы не 1000 лм, а 400? Ок, берем их в ванную комнату: для комнаты площадью 4 кв.м — 3 лампы по 400 лм.

ВАША ОЧЕРЕДЬ…
Расскажите, как вы во время ремонта определяли необходимое количество света в вашей квартире? С какими сложностями столкнулись, планируя освещение комнат?

Быстрый расчет и визуализация освещения для мачт разной высоты, возможность выбора разного типа короны.

Расчет количества светильников, необходимого для оптимального освещения в теплицах различных сельскохозяйственных культур.

Расчет количества уф-облучателей с бактерицидной эффективностью для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещении.

Мобильный каталог GALAD с возможностью расчета ТЭО, построения диаграмм освещенности и КСС, поиска и сравнения светильников.

Информация о комплектации, дизайне, а также о технических характеристиках изделий предоставлена Производителем. Производитель имеет право на внесение изменений в дизайн, комплектацию, технические характеристики изделия без дополнительного уведомления об этих изменениях. За любого рода несоответствия владелец сайта ответственности не несет. Вся информация носит справочный характер и не является публичной офертой, определяемой статьей 437 ГК РФ.

На комфортное пребывание человека в квартире особое внимание оказывает свет. Ему любой дизайнер и домашний мастер уделяют особое внимание. Начинать это необходимо еще на стадии создания проекта, используя научные данные и разработанные методики расчета.

Конечно, можно положиться на собственный вкус и выполнить освещение комнаты своими руками, учитывая индивидуальные пристрастия и наклонности или использовать в интерьере одну современную светодиодную люстру с пультом дистанционного управления. Но, будет ли это правильно? Ведь одни люди любят яркий свет, а другие — полумрак.

Грамотно рассчитать освещенность комнаты позволяют:

знания основ фотометрии — прикладного раздела оптики, учитывающего энергетические характеристики света;
применение научных методик по выбору подходящих светильников и способов их распределения.

Основные физические величины фотометрии

Для правильного выбора оборудования освещения необходимо учитывать его характеристики:

направление телесного угла;
величину светового потока;
значение освещенности;
силу света;
форму кривой силы света.

Телесный угол источника и световой поток в нем

Это два основополагающих термина фотометрии.

Телесный угол

Является безразмерной величиной. Он представлен конусом, который образован частью пространства, исходящим из центра сферы. В его вершине расположен источник, испускающий свет.

Наиболее характерно использование телесного угла для выбора различных конструкций светодиодных ламп.

Световой поток источника F

Это количество энергии, которую излучает светильник в пространство телесного угла за определённое время. Единицей измерения является люмен.

Необходимо четко разделять мощность излучения, измеряемую в ваттах и световой поток. Первая характеристика является чисто техническим параметром энергии источника, а вторая (поток) — учитывает особенности восприятия его значения нашим организмом.

Свет представляет собой поток электромагнитных волн различной частоты. Человеческое зрение воспринимает их спектр не одинаково. Лучшей восприимчивостью обладает светло желтый фон на границе с зеленым.

При оценке световой восприимчивости значение этого участка принимается за единицу.

Освещенность поверхности Е

С помощью этого критерия, измеряемого в люксах, оценивают степень освещения поверхности от попадающего на нее светового потока.

В расчете следует учитывать, что различные типы источников света, потребляя одинаковую мощность, способны по разному создавать поток, освещать рабочую поверхность.

Сила света источника I

Это величина световой энергии, заключенной внутри телесного угла распространения светового потока. Ее измеряют в канделах.

Для ее анализа приведена зависимость источника с мощностью 80 ватт, распределяющего световой поток на три позиции.

Приведенная картинка наглядно демонстрирует, что при удалении от источника площадь освещения возрастает, а освещенность падает. Свет тускнеет.

Формы кривых силы света

Внутри жилых помещений светильники распространяют свет не вкруговую, как обычно принято рассматривать в фотометрии, а в половине сферы, ограничивая проникновение светового потока на верхнюю часть потолка в горизонтальной плоскости у подвешенной люстры или на заднюю часть стены у настенного бра.

С учетом этих особенностей и рассмотрим кривые силы света. Они представляются графическим изображением световых линий в пространстве, зависящих от радиальных углов.

По части светового потока, освещающего рабочее место, светильники классифицируют на источники с:

прямым светом, направляющими более 80% потока в заданном направлении;
преимущественно прямым — 60÷80%;
рассеянным — 40÷60%;
отраженным — менее 20%.

Они создают различное направление максимальной силы света и характеризуются семью различными кривыми характеристик. Для домашнего мастера важно знать две:

косинусную закономерность, выражаемую кривой света Д;
равномерную — кривая М.

По кривой силы света оценивают:

возможности светильников;
их способность создавать зону максимального освещения;
удаление высоты подвеса;
расстояния между источниками;
общее количество.

Например, светильники с характеристикой Д при подвешивании на высоте 2÷3 метра обеспечивают яркое и ровное освещение довольно большой площади.

Критерии выбора осветительных приборов

Хорошие условия для искусственного освещения создаются при комплексном учете трех критериев:

комфорта;
безопасности;
эстетики.

Обеспечение комфорта

Техническими характеристиками светильников по этому показателю являются:

цветовая температура;
показатель дискомфорта;
индекс цветопередачи.

Что такое цветовая температура

Этим показателем характеризуют интенсивность излучения волны света оптического диапазона, зависящую от ее частоты колебаний.

Измеряют в градусах Кельвина.

Показатель дискомфорта

С его помощью оценивают слепящее действие светильника, когда создается блескость, формирующая неприятное восприятие света из-за неравномерного распределения яркостей.

Для выравнивания блескости используют экраны, фильтры, рассеиватели или светильники с отраженным светом.

Индекс цветопередачи

Это показатель соответствия между уровнем восприятия цвета предметов при нормальном, естественном освещении и при использовании конкретного искусственного источника. Он характеризует степень отклонения цветов светильниками от обычного состояния.

Для солнечного спектра принят коэффициент цветопередачи Ra=100. Чем он ниже у светильника, тем больше происходит искажение цвета.

Критерии безопасности

По условиям воздействия на зрение человека они делятся на:

коэффициент пульсаций;
уровень освещенности, который мы уже рассмотрели выше.

Что такое коэффициент пульсаций

Рассмотрим на примере работы светодиода, который излучает свет только при соблюдении полярности подключенного напряжения.

Пульсации образуются за счет прохождения тока сменяющегося направления. Таким же эффектом обладают отдельные конструкции люминесцентных ламп.

Законодательство требует использовать в офисных помещениях светильники, создающие пульсации не более 10%. Для жилых помещений и рабочих мест с компьютерной техникой этот показатель жестче — до 5%.

Критерии эстетики

Обычно этими вопросами занимаются дизайнеры и художники-осветители. Домашний мастер вполне может перенять их опыт и сделать расчет средств, посмотрев несколько выставленных в свободный доступ работ.

Как выполнить расчет освещения

Для его проведения можно воспользоваться:

популярными ручными методиками:
специализированными компьютерными программами.

Способы ручного расчета освещения

Наиболее доступными являются методы:

коэффициентов;
удельной мощности;
точечного распределения;
использования прототипов.

Способ использования коэффициентов

Он позволяет вычислить количество необходимых для хорошего освещения светильников N по выражениям, представленным на картинке.

Числитель Е∙S∙Kз характеризует отсвечивание, а знаменатель U∙n∙Фл — яркость.

Коэффициент отражения учитывает состояние поверхностей, выражается в процентах и принимается:

70÷80 — для белых оттенков;
50 — светлых цветов;
30 — серых;
20 — темно-серых;
10 — темных поверхностей.

Коэффициент запаса выражается в единицах от идеальных условий, зависит от типа помещения и принимается:

1,25 — внутри очень чистых пространств и осветительных установок с небольшим временем эксплуатации;
1,50 — в чистых помещениях;
1,75 — для наружного освещения;
2,00 — при сильном загрязнении наружного или внутреннего освещения.

Подставив в верхнюю формулу все выбранные коэффициенты, можно простыми арифметическими действиями вычислить количество светильников.

Расчет по удельной мощности

Для использования этой методики необходимо пользоваться специальной справочной документацией. Такой способ обычно предусматривает создание определённого запаса светильников. За счет этого он не является экономным.

Расчет точечным методом

Способ основан на составлении плана или эскиза помещения и графического нанесения на нем рабочей поверхности и светильников для ее освещения.

Метод довольно непростой, он применяется в основном для потолков или стен различных сложных форм и конфигураций, создаваемых дизайнерами. Расчет выполняется точно, считается экономным в плане электроснабжения.

Расчет на основе прототипов

Метод использует таблицы в справочниках, подготовленные для типовых помещений. Расчеты многократно опробованы на практике и в них внесены коррективы. За счет этого получается довольно хорошая точность.

Способы расчета освещения компьютерными программами

Довольно доступный метод, рассчитанный на уровень учеников, представлен в видеоролике владельца Mordovskysvet “on-line калькулятор”. Рекомендуем ознакомиться с ним для использования в домашних целях.

Профессионально выполнять эти же действия можно с помощью популярной программы DIALux.

Особенности применения расчетов на практике

Закончив все необходимые вычисления рекомендуется проанализировать полученные результаты для того, чтобы:

учесть задачи комфорта, надежности и безопасности;
выполнить требования строительных нормативов и правила электрической безопасности.

При этом также учитывают специфику помещения. Например, в детской комнате для ребенка оптимальное освещение делают на меньшей высоте, чем в гостиной. При подсветке рабочих мест на кухне берут во внимание особенности приготовления пищи.

Расчет освещения, как и планирование всей электропроводки, лучше всего делать при составлении проекта здания или квартиры. Тогда материальные затраты на его создание будут минимальными.

Если у вас остались вопросы по теме статьи, то задавайте их в комментариях.

Читайте также: