Стремительно растущая урбанизация изменяет интенсивность и спектральный состав важнейшего фактора среды обитания человека – солнечной радиации у поверхности земли вследствие загрязнения атмосферного воздуха, снижения его прозрачности и существенного затенение территорий плотной многоэтажной застройкой. Ограниченная прозрачность остекления светопроемов, их затеняемость, а зачастую и несоответствие их размеров площади и глубине помещений, вызывают повышенный дефицит естественного света в помещениях. Недостаток естественного света восполняется искусственным освещением [1].

Следовательно, расчет искусственного освещения влияет на:

– работоспособность и утомляемость сотрудников, а значит, на производительность труда;

– условия труда;

– качество выполняемых работ;

– психологическое состояние человека;

– безопасность жизнедеятельности;

– энергозатраты;

– подбор оборудования для осветительной установки.

Ряд единиц, необходимых для расчета искусственного освещения, вытекает из задач данного мероприятия. Эти единицы нормированы, и поддержание их обеспечивает оптимальное распределение световой энергии, а значит, позволяет выполнить поставленные задачи. Основные параметры, которые учитываются при расчете искусственного освещения таковы:

1. Световой поток. Данная величина, измеряемая в люменах (лм) существенна для расчета искусственного освещения, поскольку характеризует мощность лучистой энергии в 1 Вт.

2. Освещенность. Эта характеристика, измеряемая в люксах (лк), важна для расчета искусственного освещения, поскольку определяет отношение светового потока к площади освещаемой поверхности.

3. Сила света измеряется в канделах (кд) и учитывается при расчете искусственного освещения потому, что характеризует плотность светового потока.

4. Светимость важна для расчета искусственного освещения в силу того, что определяет отношения светового потока к источнику освещения. Принятая единица измерения – лм/м².

5. Яркость. Эта величина принципиальна для расчета искусственного освещения потому, что определяет отношение силы света к освещаемой поверхности.

Работа, выполняемая с использованием вычислительной техники, имеют следующие недостатки:

– вероятность появления прямой блесткости;

– ухудшенная контрастность между изображением и фоном;

– отражение экрана.

В связи с тем, что естественное освещение слабое, на рабочем месте должно применяться также искусственное освещение.

Для расчета искусственного освещения специалисты прибегают к различным методам.

Для примера сравним два метода расчета: математический и с применением систем автоматизированного проектирования.

Математический расчет освещения научно-исследовательской лаборатории.

Размещение светильников определяется следующими размерами:

Н = 4 м. – высота помещения

h_c = 0,25 м. – расстояние светильников от перекрытия

h_п = H – h_c = 4 – 0,25 = 3,75 м. – высота светильников над полом

h_p = высота расчетной поверхности = 0,75 м (для помещений, связанных с работой ПЭВМ)

h = h_п – h_p = 2,75 – 0,75 = 2 м – расчетная высота.

Светильник типа ДРЛ (4х18 Вт). Длина 0,6 м, ширина 0,6 м, высота 0,11 м.

L – расстояние между соседними светильниками (рядами люминесцентных светильников), L_а (по длине помещения) = 1,2 м, L_в (по ширине помещения) = 1,2 м.

l – расстояние от крайних светильников или рядов светильников до стены, l = 0,3 – 0,5L.

l_а = 0,5L_a, l_в = 0,3L_в

l_a= 0,6 м., l_в = 0,36 м.

Светильники с люминесцентными лампами в помещениях для работы рекомендуют устанавливать рядами.

Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затемняющих предметов. Потребный поток ламп в каждом светильнике:

где     Е – заданная минимальная освещенность равна 500 лк., т.к. разряд зрительных работ = 3

r – коэффициент запаса = 1,3 (для помещений, связанных с работой ПЭВМ)

S – освещаемая площадь = 45,36 м².

z – характеризует неравномерное освещение, z = Е_ср / Е_min
- зависит от отношения l = L/h , l_a = L_a/h = 0,6, l_в = L_в/h = 1,5. Т.к.
l превышают допустимых значений, то z=1,1 (для люминесцентных ламп).

N – число светильников, намечаемое для расчета. Первоначально намечается число рядов n, которое подставляется вместо N. Тогда F – поток ламп одного ряда.

где F₁ – поток ламп в каждом светильнике.

h – коэффициент использования. Для его нахождения выбирают индекс помещения i и предположительно оцениваются коэффициенты отражения поверхностей помещения r_пот. (потолка) = 70 %, r_ст. (стены) = 50 %, r_п. (пола) = 30 %.

Расчеты показали, что рационально использовать 12 светильников, расположив их: 4 светильника в длину и 3 светильника в ширину. Светильники вмещаются в ряд, так как длина ряда 8,4 м., ширина – 5,4 м. Применяем светильники с лампами 4х18 Вт в количестве 12 шт. получим освещенность помещения:

Схема расположения светильников представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема расположения светильников

Так же, провести расчет освещенности становится возможным с помощью применения различных программных продуктов. Для расчетов освещения применяется программный продукт DIALux , разработанный DIAL GmbH (Deutche Institut fur Angewandte Lichttechnik) – Немецким Институтом Прикладной светотехники.

DIALux одна из самых эффективных программ для расчета освещения на рынке программного обеспечения. Она учитывает все современные требования к дизайну и расчету освещения. Этот комплекс поддерживает международные и национальные стандарты европейских стран.

Процесс проектирования освещения состоит из следующих этапов [3]:

1. Задание геометрических размеров расчетного помещения;
   
2. Выбор и расположение оборудования в помещении;
   
3. Задание для пола, стен и потолка коэффициента отражения;
   
4. Подбор и расположение светильников;
   
5. Автоматизированный расчет;
   
6. Вывод результатов.

Модель помещение лаборатории, созданная в программе DIALux и
распределение освещенности приведены на рис. 2 и рис.3 соответственно.

Рисунок 2 – Модель лаборатории

Рисунок 3 – Распределение освещенности

Проведенные исследования показали, что для расчета освещенности существует несколько подходов. При выборе их необходимо исходить из возможности более точного подхода к расчету.

Моделирование помогает проектировщикам понять, какие компромиссы и решения в области проекта они должны сделать для оптимизации своей продукции. Моделирование значительно сокращает затраты на разработку продукта.

По итогам моделирования получен готовый проект освещения лаборатории. Математические расчеты и расчеты в программном комплексе DIALuxсовпадают. Из рис.2 и рис.3 видно, что лаборатория удовлетворяет условиям минимальной освещенности в 500 лк [4].

С целью повышения точности проектно-сметной документации и совершенствования расчетов освещения можно проводить расчеты в программных комплексах, специально предназначенных для этих целей.