3 Расчет системы освещения
3.1 Выбор типа источников света
При выборе источника света руководствуются назначением помещения и его площадью. Также выбор типа источников освещения зависит от особенностей зрительной работы (уровня зрительного напряжения, необходимости различать цветовые оттенки, необходимости слежения за движущимися объектами и т.п.).
Для помещений, где необходимо создать особо благоприятные условия для зрительной работы, выбираются люминесцентные лампы. Для подсобных и производственных помещений, в которых по выполняемым в них работам, требуется низкие или средние уровни освещённости выбирают лампы накаливания, которые благодаря не высокой стоимости, простоте обслуживания, незначительными размерами и независимости их работы от условий внешней среды являются источниками света массового применения.
3.2 Выбор осветительных приборов
Для надежной работы осветительной установки и ее экономности большое значение имеет правильный выбор светильников. Выбор типа светильников (источников света в сочетании с осветительной арматурой) определяется требованиями, предъявляемыми к распределению светового потока, равномерности освещения. При выборе типа светильника учитываются условия окружающей среды, в которой будет работать светильник.
Светильники выбраны по каталогу [10]. В административном здании сделаны подвесные потолки, поэтому для обеспечения равномерного освещения таких помещений устанавливаем встраиваемые люминесцентные светильники рассеянного света марки ARS/R 4х18 Вт. Для освещения подсобных помещений выбраны защищенные люминесцентные светильники марки ЛСП 01 2х36 Вт. В санузлах устанавливаем лампы накаливания зеркальные R63 по 60 Вт.
Осветительные приборы общего освещения рекомендуется размещать рядами, параллельно длинной стороне помещения с окнами, с раздельным включением и отключением рядов. План расположения светильников показан на листе 1 графического материала.
3.3 Обоснование вида и выбор системы освещения
При устройстве осветительных установок применяются две системы освещения:
1. Система общего освещения.
2. Система комбинированного освещения.
Качество и экономичность осветительной установки во многом зависят от правильности выбора системы освещения.
Система общего освещения применяется для освещения всего помещения, в том числе рабочих поверхностей. Общее освещение может осуществляться двумя способами: равномерным размещением светильников под потолком и неравномерным. При равномерном размещении создаётся более или менее равномерная освещенность по всей площади помещения. Освещение равномерным размещением светильников применяется, когда в производственных помещениях технологическое оборудование расположено равномерно по всей площади помещения с одинаковыми условиями зрительной работы или когда необходимо в помещениях общественного или административного назначения обеспечить равномерное освещение. Если в освещаемом помещении имеются рабочие поверхности, требующие различный уровень освещенности, то для создания на них требуемой освещённости светильники размещают, локализовано в зависимости от расположения рабочей поверхностей или производственного оборудования.
Применение локализованного освещения позволяет снизить установленную мощность осветительной установки по сравнению с равномерным освещением. Однако локализованное освещение имеет существенный недостаток – оно создаёт повышенную неравномерность распределения яркостей в поле зрения.
Система комбинированного освещения уменьшает установленную мощность и расход электроэнергии (лампы местного освещения включаются только во время выполнения работ на рабочих местах). Однако несмотря на преимущество комбинированного освещения, капитальные затраты на его устройство больше чем на устройство общего освещения.
В соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями все рабочие места с постоянным пребыванием людей должны иметь как естественное, так и искусственное освещение.
Для помещений административного здания выбирается рабочее равномерное общее освещение с равномерным расположением светильников, а также аварийное освещение.
3.4 Выбор норм освещенности
Для искусственного освещения помещений и рабочих мест административного здания следует предусматривать общее освещение с уровнем освещенности (Енорм, лк) не ниже значений, приведенных в СНиП 23-05-95 [4, таблица 2], в разделе “Административные здания”. При этом необходимо учесть и наличие естественного освещения.
Для определения величины освещённости требуется тщательное изучение технологического процесса, происходящего в освещаемом помещении. При установлении норм освещённости руководствуются следующей шкалой: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 300; 400; 500; 600; 750; 1000 лк.
В помещениях общественных зданий, где зрительная задача заключается в различении объекта и обзоре окружающего пространства по условиям архитектурного оформления необходимо создавать впечатления насыщенности светом.
При эксплуатации осветительной установки, освещённость на рабочих поверхностях уменьшается вследствие того, что с течением времени световой поток ламп снижается. Это вызвано загрязнением ламп, осветительной аппаратуры и отражающих поверхностей – стен и потолков. Для того чтобы поддерживать значение освещенности на рабочих поверхностях на уровне нормируемой в течение всего времени эксплуатации, ее расчетное значение принимают больше нормируемой. Это учитывается коэффициентом запаса Кзап, который всегда больше единицы и характеризует кратность между расчетным и нормированным значениями освещенности.
Уровни Енорм для соответствующих помещений заводоуправления с учетом разряда и подразряда зрительной работы приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Нормы освещенности
| № на плане | Наименование помещений | Разряд и подразряд зрительной работы по СНиП 23-05-95 | Площадь S, мм2 | Освещенность, Енорм, лк |
| 1 | Серверная | Б-1 | 12,9 | 300 |
| 2 | Служба технического надзора | Б-1 | 15,6 | 300 |
| 3 | Отдел технического аудита и инспекции | Б-1 | 15,5 | 300 |
| 4 | Управления производственного контроля | Б-1 | 15,8 | 300 |
| 5 | Отдел экономической безопасности | Б-1 | 15,9 | 300 |
| 6 | Служба материально-технического обеспечения и хозяйственного обслуживания | Б-1 | 30,1 | 300 |
| 7 | Центр информационных технологий | Б-1 | 35,7 | 300 |
| 8 | Сектор делопроизводства, отдела делопроизводства, службы организации и обеспечения управленческой деятельности | Б-1 | 34,1 | 300 |
| 9 | Проектный отдел | Б-1 | 38,7 | 300 |
| 10 | Охрана | Б-1 | 15,2 | 300 |
| 11 | Финансовый отдел. Бухгалтерия | Б-1 | 18,8 | 300 |
| 12 | Коридор | Ж-1 | 37,3 | 75 |
| 13 | Санузел №1 | Ж-2 | 2,6 | 75 |
| 14 | Санузел №2 | Ж-2 | 2,6 | 75 |
| 15 | Санузел №3 | Ж-2 | 2,8 | 75 |
| 16 | Входной тамбур №1 | Ж-1 | 4,1 | 75 |
| 17 | Входной тамбур №2 | Ж-1 | 4,5 | 75 |
| 18 | Тамбур | Ж-1 | 3,2 | 75 |
| 19 | Подсобное помещение | В-1 | 9,3 | 200 |
| 20 | Помещение уборочного инвентаря | Ж-1 | 4,1 | 75 |
3.5 Расчет общего освещения методом коэффициента использования светового потока
Во всех помещениях административного здания должно быть общее равномерное освещение горизонтальных поверхностей. Расчет освещения произведен методом коэффициента использования светового потока. По этому методу расчётную освещённость на горизонтальной поверхности определяют с учётом светового потока падающего от светильников непосредственно на поверхность и отражённого от стен, потока и самой поверхности. Так как этот метод учитывает и долю освещённости, создаваемую отражённым световым потоком, его применяют для расчёта освещения помещений, где отражённый световой поток играет существенную роль, т.е. для помещения со светлыми стенами и потолками при светильниках рассеянного и преимущественно отражённого света.
На коэффициент использования влияют следующие факторы:
1. Тип и КПД светильника.
2. Геометрические размеры помещения.
3. Высота подвеса светильника над освещаемой поверхностью.
4. Окраска стен и потолка.
Влияние геометрических размеров помещения на величину коэффициента использования характеризуются показателем (индексом) помещения i, определяется для прямоугольных помещений по формуле:
(3.1)
где – длина и ширина помещения, м;
– расчетная высота, м.
Световой поток Ф источника света в каждом светильнике определяется по формуле:
, лм
(3.2)
где – световой поток одного светильника, лм [6];
– нормированная минимальная освещенность, лк [6, табл. 4.2];
– коэффициент запаса; принимается по справочным данным в зависимости от освещаемого объекта; для всех помещений с нормальной средой kзап = 1,3 [6, табл.4.9];
– площадь помещения, м2;
– коэффициент минимальной освещенности; принимается приближенно равным 1,4 для ЛЛ [6].
– коэффициент использования светового потока, о.е. [6, табл. 5.3 – 5.18];
– число светильников.
При освещении помещения люминесцентными лампами по известному потоку лампы определяем количество ламп по формуле:
(3.3)
Выполняется расчет для помещения №1:
—
—
—
— Светильники ARS/R 4×18, в одном светильнике 4 люминесцентных лампы мощностью по 18 Вт;
—
—
—
— Коэффициент отражения потолка — 50%, стен – 30%, пола – 10%.
Рассчитывается индекс помещения:
Зная индекс помещения, а также коэффициенты отражения потолка, стен и пола находим коэффициент использования по [6, таблица 8.8] и принимается .
Определяется требуемое количество светильников:
Требуемое количество светильников 4 шт. Для остальных помещений расчет аналогичен, результаты сводятся в таблицу 3.2.
Определяется мощность осветительной установки в одном помещении по формуле:
(3.4)
где – коэффициент спроса, принимается , согласно [6];
– номинальная мощность одной лампы, Вт, [6];
– количество ламп в светильнике, шт;
– количество светильников в помещении, шт.
Выполняется расчет для помещения №1:
Для остальных помещений расчет аналогичен.
Мощность всей осветительной установки первого этажа административного здания подключенного к распределительному пункту ЩО определяется по формуле:
(3.5)
где – коэффициент спроса, принимается , согласно [6];
– суммарная мощность всех осветительных установок, Вт.
Мощность всей осветительной установки первого этажа административного здания равна:
Таблица 3.2 – Результаты расчетов количества светильников
Расчетный ток всей осветительной установки первого этажа административного здания подключенного к распределительному пункту ЩО определяется по формуле:
(3.6)
где – номинальное напряжение сети, кВ;
– коэффициент мощности, для ЛЛ принимается
Исходя из расположения помещений, все потребители разбиваются на группы. Нагрузка распределяется таким образом, что распределение нагрузки между фазами было равномерным. Это необходимо для того, чтобы избежать несимметрию трехфазной сети и тока в нейтральном проводе.
Допускается несимметричность нагрузки по фазам 15%.
Расчетная нагрузка для группы потребителей помещения №1 и №7 определяется по формуле (3.5):
Для остальных групп потребителей расчет аналогичен, результаты сводятся в таблицу 2.3.
Расчетный ток для группы потребителей определяется по формуле:
(3.7)
Определяется расчетный ток для группы потребителей помещения №1 и №7 по формуле (3.7):
Для остальных групп потребителей расчет аналогичен, результаты сводятся в таблицу 3.3.
3.6 Расчет аварийного освещения
Аварийное освещение служит для безопасной эвакуации людей из помещений при аварийном погасании рабочего освещения. Эвакуационное освещение должно обеспечивать освещённость основных проходов и ступеней лестниц не менее 0,5 лк.
Для аварийного и эвакуационного освещения разрешается использовать люминесцентные лампы и лампы накаливания. При нормальном режиме они участвуют в создании нормируемой освещённости помещения и рабочей поверхности.
Светильники аварийного и эвакуационного освещения присоединяются отдельными линиями к независимому источнику питания или переключается на него автоматически, при внезапном отключении рабочего освещения. Кроме того, они должны отличатся от светильников рабочего освещения типом, размером или специальными знаками.
В данном проекте аварийное освещение предусмотрено в коридоре. Поскольку длина коридора 28 м, устанавливаем 8 светильника ЛСП 01 2х36 Вт для обеспечения аварийного освещения. Данные светильники имеют степень защиты IP54.
3.7 Построение осветительной сети
Схемы электрических сетей должны строиться исходя из требований, предъявляемых к электробезопасности и надежности электроснабжения электроприемников.
Для питания осветительных установок общего освещения преиму-щественно применяются электрические сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В. На отдельные лампы должно подаваться напряжение не выше 220 В. Напряжение 380 В допускается исполь¬зовать согласно ПУЭ для питания специальных ламп. Снижение напряжения по отношению к номинальному не должно превышать для наиболее удален¬ных ламп 2,5 %. Для обеспечения надежной рабо¬ты газоразрядных ламп напряжение на них не должно быть ниже 90 % и выше 105 % номинального. При напряжении силовых приемников 380 В питание освещения должно осуществляться от общих для силовой и осветительной на-грузки трансформаторов.
Схема питания осветительных установок строится в зависимости от требуемой надежности электроснабжения. Осветительные установки, как и прочие электроприемники, по надежности электроснабжения делятся на 3 категории.
В осветительных установках, как правило, сохранение полного освеще¬ния при выходе из строя одного из источников питания не требуется. Поэтому необходимая степень резервирования питания осветительной установки в основном осуществляется путем устройства аварийного и эвакуационного освещения, которое присоединяется к источнику питания, не зависящему от источника питания рабочего освещения.
При разработке проекта электроосвещения групповые щитки нужно располагать рационально с целью экономичного построения сети, а также обеспечить доступность их обслуживания. В начале каждой групповой линии сети освещения на всех незаземленных проводах должны быть установлены аппараты защиты.
Для групповых линий, питающих светильники с люминесцентными лампами, допускается присоединять до 50 ламп на фазу.
При проектировании следует всемерно укрупнять групповые линии, широко применять трехфазные группы, так как это позволяет обеспечить высокую экономичность осветительной установки. Для газоразрядных источ-ников света следует предусматривать меры по ограничению пульсации свето-вого потока.
В административных зданиях следует предусматривать либо отключение светильников рядами, параллельными световым проемам, либо плавное или ступенчатое регулирование в зависимости от естественного освещения.
Защита осветительных сетей от коротких замыканий осуществляется плавкими предохранителями и автоматическими выключателями.
Управление освещением осуществляется выключателями у входа или автоматическими выключателями, расположенными на групповых щитках. Размещать аппараты управления в помещениях необходимо так, чтобы доступ к ним был свободным.
Осветительные сети в соответствии с ПУЭ [1] могут выполняться прово-дами и кабелями открытым и скрытым способами в зависимости от условий производственной среды. При проектировании сетей освещения необходимо учитывать индустриальность их выполнения, надежность и экономичность. Прокладку проводов в трубах следует всемерно ограничивать, допуская ее лишь в тех случаях, когда беструбные проводки не могут быть применены. При этом во всех возможных случаях должны исполь¬зоваться пластмассовые трубы или короба.
3.8 Выбор марки и способа прокладки кабелей
Групповые сети электроосвещения выполняются 3-х проводными: фазный проводник (L), нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не должны подключаться на щите под общий контактный зажим.
В здании для групповых линий применяется кабель ВВГнг-LS (низкой дымности) – медный, с поливинилхлоридной изоляцией (ПВХ).
Сечение кабеля выбираем по расчетному току и принимается сечение 1,5 мм2.
3.9 Расчет и выбор защитной и пускорегулирующей аппаратуры
Поскольку для освещения основных помещений административного здания используются люминесцентные лампы, необходимо провести расчет защитной и пускорегулирующей аппаратуры.
В установках с люминесцентными лампами нет необходимости учитывать пусковые токи при выборе аппаратов защиты, поскольку при длительности этих токов до 10 секунд наблюдается большая разновременность включения отдельных ламп в интервале времени, превосходящем время пуска отдельных ламп. Отсутствуют также сведения о зарегистрированных ложных отключениях при пуске электрических сетей с люминесцентными лампами.
Для управления освещением в помещениях используются одноклавишные и двухклавишные выключатели. Выключатели установлены на высоте 1,5 м от уровня пола. В помещениях с влажной средой установлены выключатели, защищенные от неблагоприятных условий среды (степень защиты IP 44 – брызго-защищенные), в остальных помещениях обычные (степень защиты IP 20). Все выключатели производства АВВ, для скрытой проводки на ток до 10 А.
При эксплуатации электрических сетей длительные перегрузки проводов и кабелей, а так же короткие замыкания вызывают повышение температуры токопроводящих жил свыше допустимых ПУЭ значений. Это приводит к преждевременному изнашиванию их изоляции, вследствие чего может произойти пожар, а также возможно поражение людей электрическим током.
Для предохранения от чрезмерного нагрева и короткого замыкания проводов и кабелей каждый участок электрической сети должен быть снабжен защитным аппаратом, обеспечивающим отключение аварийного участка.
В качестве аппаратов защиты применяем автоматические выключатели, так как плавкие предохранители, несмотря на их простоту и малую стоимость, имеют ряд существенных недостатков. Они не могут защитить линию от перегрузки, так как допускают длительную перегрузку до момента плавления, при коротком замыкании в трехфазной линии возможно перегорание одного из трех предохранителей и линия остается в работе на двух фазах.
Автоматические выключатели, не обладая недостатками плавких вставок, обеспечивают быструю и надёжную защиту проводов и кабелей сети от токов перегрузки и короткого замыкания. Они могут быть также использованы для управления при нечастых включениях и отключеньях. Таким образом, автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления.
Автоматические выключатели выбираются по расчетному току, исходя из условия:
(3.5)
где – расчетный ток защищаемой линии, А;
– номинальный ток автоматического выключателя, А;
– ток отключения, кА.
Уставка тока отключения должна быть на 20-30% выше расчетного тока на данном участке. Расчетные токи в отходящих линиях приведены в таблице 3.3. Поэтому выбираем однополюсные автоматические выключатели производства АВВ серии S321R с номинальными токами 10 А по каталогу [10].
Ток отключения автоматического выключателя на вводе группового щита выбираем по расчетному току определенного по формуле (3.6)
Таким образом, на вводе в ЩО необходимо установить автоматический выключатель с номинальным током 16 А, типа ВА 57-31, 16 А.
Принципиальная электрическая схема щита ЩО представлена на листе 2 графического материала.
4 Технологическая часть
4.1 Инструкции по эксплуатации электрооборудования систем освещения
При проектировании осветительных установок необходимо учитывать требования эксплуатации светильников.
Люминесцентные светильники представляют собой сложное устройство со многими конструктивными элементами и большим количеством контактов.
Люминесцентные лампы следует вынимать из патронов с большой осторожностью, чтобы не повредить цоколь и не разбить стекло лампы, так как в лампе находятся пары ртути, которые являются очень токсичными.
Еще одной особенностью эксплуатации люминесцентных ламп является наличие в схеме включения вспомогательной аппаратуры — стартера и дросселя. Если в данной схеме лампа не зажигается, необходимо проверить исправность электросети, а также отдельных элементов схемы включения лампы.
Нормальная эксплуатация лампы существенно зависит от внешних условий: от напряжения питающей сети; от температуры окружающего воздуха.
При эксплуатации люминесцентных ламп необходимо знать, что характер
газового разряда в значительной степени определяется величиной давления
газа или паров, в которых происходит разряд. При понижении температуры
давление паров в лампе падает, и процесс зажигания и горения лампы
ухудшается. Оптимальной температурой эксплуатации люминесцентных ламп
является температура 20…25°С. При исправности электросети и всех элементов схемы включенная лампа все же может не зажигаться, если температура окружающей среды меньше +10°С и если колебание напряжения питающей сети превосходит 6…7%.
При выполнении электротехнических работ необходимо соблюдать правила техники безопасности.
Должны быть предусмотрены технические средства для обслуживания светильников, установленных на высоте более 5 м от пола.
К светильникам верхнего обслуживания, встраиваемым в подвесные потолки, должен быть обеспечен безопасный доступ обслуживающего персонала.
Для исправления контактов в винтовых соединениях необходимо плотно затянуть винты и гайки. Если нет шайб, нужно их подложить. Если контакт плох потому, что провод окислен, грязен или с него недостаточно тщательно удалена изоляция, нужно провод зачистить.
Если нагреваются контакты и участки проводов, расположенные вблизи контактов, значит соединение неплотное и его нужно подтянуть.
Нарушение изоляции приводит к коротким замыканиям и перегоранию предохранителей.
Ни при каких обстоятельствах проводки различного назначения не должны
соприкасаться.
Плохие контакты у выключателей, как правило, связаны с поломкой.
На щитке необходимо начертить схему осветительной сети помещения.
4.2 Организация монтажа систем освещения
Значительная доля электромонтажных работ связана с электроустановочными изделиями:
— с установкой выключателей, переключателей, штепсельных розеток, вилок, предохранителей и т. п.;
— с установкой осветительных щитков светильников, аппаратов управления, приборов учета расхода электроэнергии.
Монтаж внутренней проводки условно делят на две стадии:
— подготовительную, во время которой выполняют разметочные и заготовитель¬ные работы;
— основную, во время которой прокладывают провода и делают все необходимые соединения.
К подготовительным работам относятся:
— ознакомление с рабочими чертежами проекта электроустановки и монтажны¬ми схемами;
— разметка мест установки электрооборудования, светильников, арматуры, ком¬мутационных аппаратов, электрических щитков и линий прокладки проводов;
— выполнение в строительных основаниях отверстий и гнезд;
— сверление проходов через стены и другие элементы строительных конструк¬ций, изготовление борозд (штрабов) для скрытой проводки;
— установка и закрепление электрооборудования щитков, коммутирующих ап¬паратов, осветительных приборов.
Разметка является ответственным видом подготовительных электромонтажных работ. Этапы разметки:
— определение точек закрепления светильников, выключателей;
— разметка трассы электропроводки, начиная от группового щитка.
Одиночные светильники размещают в центре потолка. Если светильников несколько, их располагают на пересечении диагоналей одинаковых прямоугольников, на которые разбивают площадь потолка. В некоторых случаях разметку производят на полу, перенося затем точки подвеса светильников с пола на потолок с помощью отвесов.
Незащищенную открытую проводку, рассчитанную на напряжение выше 42 В, располагают на высоте не менее 2 м в помещениях без повышенной опасности и не менее 2,5 м в помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных. Высота прокладки защищен¬ных проводов, кабелей и проводов в трубах, металлорукавах не нормируется.
Выключатели, устанавливаемые у входа в помещение (внутри или вне его), размещают обычно так, чтобы их не закрывала открывающаяся дверь. Ставят выключатели на высоте 1,5 м от пола.
При выполнении подготовительных работ крепят установочные изделия: выключатели и переключатели; штепсельные розетки; потолочные и настенные патроны для ламп; ответвительные коробки для соединения и ответвления проводов при скрытой электропроводке.
В осветительных сетях открытую проводку чаще всего осуществляют с помощью плоских проводов, имеющих разделительное основание. Их кре¬пят к поверхностям с помощью гвоздей. Однако в ряде случаев такая проводка оказывается неприемлемой.
4.3 Организация ремонта систем освещения
Для хранения и ремонта светильников и электрооборудования в общественных зданиях необходимо предусматривать отдельные помещения (при числе светильников 300 и более) из расчета 10 м2 на каждые 1000 светильников, но не менее 15 м2.
Следует также предусматривать помещение для хранения технических средств для обслуживания светильников, установленных на высоте более 5 м от пола.
Электроустановочные изделия, как и вся электропроводка, должны рас-считываться на эксплуатацию 20…30 лет. Однако, из-за ненадежного креп¬ления, повышенных нагрузок, производственных дефектов или неудачной конструкции некоторые из устройств выходят из строя значительно раньше этого срока.
Чаще всего большинство неисправностей возникает в них либо в началь-ный период от проявления скрытых производственных дефектов, либо пос¬ле продолжительной работы в результате износа.
Люминесцентные светильники представляют собой сложное устройство со многими конструктивными элементами и большим количеством контактов.
Зажигание лампы происходит обычно не сразу, а после нескольких сраба-тываний стартера. Полная длительность зажигания не должна превосходить 15 секунд. Если в течение этого времени лампа не загорится, то возможны неисправности, которые могут быть как в самой лампе, так и в отдельных элементах схемы включения. Неисправности в светильниках люминесцент¬ных ламп приведены в таблице 4.1.