Проектирование электроосвещения в производственном помещении. Проектирование освещения промышленных предприятий. Расчет силовых нагрузок

Проект - это изображение будущего устройства или сооружения (системы), представленное в чертежах, схемах, таблицах, описаниях, созданных на основе расчетов и сопоставления вариантов.

Для крупных и сложных промышленных комплексов, зданий и сооружений проект осветительной установки разрабатывают в две стадии: технический проект и рабочие чертежи.

Технический проект электрического освещения производственных помещений

В техническом проекте решаются вопросы светотехнической и электрической частей осветительной установки, выдаются задания на проектирование электроснабжения и основные строительные решения.

Рабочие чертежи электрического освещения производственных помещений

Рабочие чертежи разрабатываются на основании утвержденного технического проекта.

Разработку технорабочего проекта или рабочих чертежей следует производить в соответствии с условиями среды в помещениях, в полном соответствии с должны быть установлены группы и категории среды, данные об источниках питания осветительной установки. При проектировании рекомендуется подробно изучить технологический процесс освещаемого предприятия и знать характер зрительной работы, выполняемой в помещениях.

На планах питающей сети упрощенно показывается строительная часть зданий, изображаются щитки, у которых указываются номер и установленная мощность, наносятся линии сети с указанием марок и сечений кабелей и проводов. На планах основных помещений фрагментарно намечаются места установки светильников и щитков. Светильники, щитки и различное оборудование подсчитываются по планам и таблице показателей.

Чертежи планов и разрезов содержат основные сведения о светотехнических решениях и об электрической части осветительных установок.

При разработке планов необходимо использовать комплекс условных обозначений и требований по выполнению надписей и цифр, указанных в ГОСТ 21-614-88.

На планы наносят светильники, магистральные пункты, групповые щитки, понижающие трансформаторы, питающие и групповые сети, выключатели, штепсельные розетки, указывают обязательно названия помещений, нормируемую освещенность от общего освещения, класс пожаро- и взрывоопасных помещений, типы, высоту установки светильников и мощность ламп, способы проводки и сечения проводов и кабелей осветительных сетей. Привязочные размеры мест установки светильников, щитков, отметки мест прокладки осветительных сетей указываются в случаях, когда необходимо точное фиксирование этих мест.

При проектировании зданий, ряд помещений которых имеет одинаковые светотехнические решения: светильники, осветительную сеть и другие одинаковые элементы - рекомендуется все решения наносить только для одного помещения, для других делают соответствующую ссылку на него. На общем плане этажа показывают только вводы в такие помещения. Чертежи поэтажных планов всех помещений выполняются в масштабе 1: 100 или 1: 200.

Кроме чертежей планов и разрезов освещаемых помещений с нанесенными на них схемами освещения в проектную документацию входят: заказные спецификации на электрооборудование и материалы; строительные здания; схемы дистанционного управления или другие принципиальные схемы, нетиповые установочные чертежи.

Питающие и групповые сети на планах помещений наносят более толстыми линиями, чем строительные элементы здания и оборудования, число проводов в групповых линиях обозначают числом засечек, наносимых под углом 45° к линии сети.

Повсеместное указание групп необходимо для обеспечения равномерной нагрузки фаз. На щитках без заводской нумерации групп указываются фазы присоединения. К планам указывают итоговые данные, напряжения сети, ссылки на условные обозначения, сведения о заземлении.

Электрическое освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное (), охранное. При необходимости часть светильников того или иного вида освещения может использоваться для дежурного освещения (освещение в нерабочее время). Искусственное освещение проектируется двух систем: общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное(освещение рабочих мест).

Рабочее освещение следует устраивать во всех помещениях зданий, а также для участков территорий, где производятся работы, движется транспорт.

Расчет осветительной установки состоит из двух частей: светотехнической и электрической.

Светотехническая часть содержит: выбор источников света, нормированной освещенности, вида и системы освещения, типа светильников, коэффициентов запаса и добавочной освещенности; расчет размещения светильников (определение высоты подвеса, расстояния от стен и между светильниками, числа светильников), светового потока и мощности лампы.

Назначение светотехнических расчетов

Светотехнические расчеты позволяют выполнить следующее:

а) определить количество и единичную мощность источников света осветительной установки, обеспечивающей требуемую освещенность в помещении (на рабочей поверхности);

б) для существующей (спроектированной) осветительной установки рассчитать освещенность в любой точке поверхности освещаемого помещения;

в) определить качественные показатели осветительной установки (коэффициент пульсации, цилиндрическую освещенность, показатели ослепленности и дискомфорта).

Основной светотехнический расчет освещения заключается в решении задач по приведенным выше пунктам а) и б). Для этой цели применяются : метод коэффициента использования светового потока и .

Классификация светотехнических методов расчета освещения

Метод коэффициента использования светового потока применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей, в основном для расчета светового потока источника (источников) света. Этот метод позволяет рассчитывать также среднюю освещенность горизонтальной поверхности с учетом всех падающих на нее потоков, как прямых, так и отраженных. Он не применим при неравномерном размещении светильников, расчете освещенности в характерных точках как негоризонтальных, так и горизонтальных поверхностей.

Упрощенной формой метода коэффициента использования светового потока является метод удельной мощности на единицу освещаемой площади. Применяется этот метод для ориентировочных расчетов общего равномерного освещения. Максимальная погрешность расчета по методу удельной мощности составляет ±20%.

Точечный метод расчета освещения позволяет определить освещенность в любой точке поверхности освещаемого помещения при любом равномерном или неравномерном размещении светильников. Он часто используется как поверочный метод для расчета освещенности в характерных точках поверхности. С помощью точечного метода можно проанализировать распределение освещенности по всему помещению, определить минимальную освещенность не только на горизонтальной, но и наклонной поверхности, рассчитать аварийное и местное освещение.

Основной недостаток точечного метода расчета заключается в неучете отраженного светового потока от стен, потолка и рабочей поверхности помещения.

В тех случаях, когда не может быть применим ни один из названных методов, например, при расчете неравномерного освещения помещения со значительными отражающими свойствами стен, потолка и рабочей поверхности, то используют оба метода, действуя комбинированным способом.

Электрическая часть проекта содержит: выбор мест расположения магистральных и групповых щитков, трассы сети и составления , вида проводки и способа ее прокладки; расчет осветительной сети по допустимой потере напряжения с последующей проверкой сечения по длительному току и по механической прочности, защиты осветительной сети; рекомендации по монтажу осветительной установки; меры защиты от поражения электрическим током.

Производственный цех, склад, конвейер – ни один из этих объектов не сможет работать без освещения, которое в этом контексте принято называть промышленным. Светильники различных типов повышают производительность, снижают утомляемость персонала и обеспечивают безопасность трудового процесса. Соответственно, к проектированию освещения промышленных зданий и рабочих мест в помещении предъявляют повышенные требования надежности и функциональности.

Сложности с выбором светильников?

Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО - еще до покупки и заключения договора, вы сможете оценить:
"Сколько это будет стоить?", "Как это будет выглядеть?", "Сколько будет наматывать счетчик?".

Виды промышленного освещения

В промышленном производстве применяются такие виды освещения как естественное, искусственное и аварийное. Рассмотрим подробнее каждое из них.

Естественное освещение

Под ним подразумевается солнце, лучи которого прямо или в отраженном виде попадают на освещаемый предмет. Есть несколько видов естественного освещения в здании: верхнее, боковое и комбинированное. В первом случае свет попадает в помещение через проемы в перекрытиях. При боковом он проникает внутрь через проемы в стенах. Оба варианта совмещает в себе комбинированное освещение.

Искусственное освещение

Потребность в нем на производстве возникла из-за непостоянства естественного источника – солнца. Рабочее и дежурное (второе используется в нерабочее время) обеспечивает видимость на рабочих местах. Для этого в зданиях устанавливают светильники с люминесцентными, газоразрядными лампами высокого давления или LED-источники.

Аварийное освещение

Оно применяется в чрезвычайных ситуациях и делится на два вида: для эвакуации и для безопасности. Первое обеспечивает должные условия для оперативной эвакуации людей из здания и представляет собой приборы с надписями и указателями. Их устанавливают у выходов или точек расположения средств пожарной безопасности. Освещение производственных помещений в целях безопасности требуется тогда, когда отключение основного источника приводит к возникновению опасной ситуации: пожару, отравлению, нарушению технологического процесса.

Одной из разновидностей искусственного рабочего освещения является светодиодное. Промышленные LED-светильники экономичны и эргономичны. Их можно использовать в условиях повышенной влажности, при высоких и низких температурах, в запыленных зданиях. Это достигается за счет особой конструкции корпуса, которая сводит к минимуму внешнее воздействие на них и исключает перегрев. Последняя задача решается использованием радиаторов для отвода тепла.

Светодиодные элементы используются на производственных предприятиях и в крупных зданиях. Они способны в 4-7 раз уменьшить затраты на электричество в сравнении с люминесцентными и традиционными источниками. LED-светильники долговечны и не требуют специального ухода или обслуживания. Они имеют высокий запас прочности, так как колба изготовлена из полимерного материала, и потому подходят для сложных условий эксплуатации. Даже при разбивании из них не выделяются токсичные вещества, как в случае с люминесцентными, поэтому они не несут угрозы здоровья для людей, присутствующих в помещении.

Купольные светильники

Эти подвесные приборы предназначены для больших промышленных объектов (цехов, складских комплексов, ангаров) и других зданий с потолками высотой более 4 м. Помимо купольного исполнения, для них характерно удобное крепление с функцией поворота отражателя. Конфигурация купола определяет, под каким углом рассеивания будут распространяться лучи. Купольные модели имеют пыле- и влагозащищенный корпус (IP57 и выше), функционируют в температурном диапазоне от -40 до +50 °С и работают в среднем около 75 тысяч часов.

Прожекторы устанавливают не в помещениях, но и за их пределами. Они создают поток лучей и формируют его передачу под определенным наклоном в зависимости от конструктивных особенностей корпуса, установленных линз и отражателей. Распространены оптические решения, дающие пучок света под углом 15, 30, 45, 60 или 90°.

Потолочные светильники

Потолочные светильники крепятся непосредственно к потолку и создают не направленный, а рассеянный свет, равномерно освещая весь цех, склад или другое здание. Бывают встроенными или накладными. Потолочные светильники просты в обслуживании, экономичны и в том числе используются для организации аварийного освещения.

Индивидуальная подсветка

Ее применяют для того, чтобы максимально выделить рабочую область сотрудников, акцентировать внимание на деталях или обеспечить выполнение правил техники безопасности. Ею имеет смысл оснастить место оператора на конвейерной ленте или за станком. Здесь будут уместны точечные LED-светильники с ярким направленным пучком, попадающим на рабочее место одного или двух-трех работников.

Освещение цехов и складских помещений

Для решения этой задачи широко используются светодиодные решения. Они хорошо зарекомендовали себя в промышленной сфере по ряду причин.

Демонстрируют экономическую эффективность. Они в 4-7 раз экономнее галогеновых и люминесцентных аналогов и не нуждаются в регулярной замене стартеров.
Служат не менее 50 000 часов. На практике этот показатель достигает 75 000 и даже 100 000 часов, что соответствует 4-8 годам непрерывной работы.
Окупаются в течение 6-12 месяцев. При этом учитывается их срок службы, энергоэффективность и предполагается, что они будут включенными 24 часа в сутки.
Выдают световой поток с различными характеристиками. В зависимости от потребностей производства подбирают оптимальные значения спектра, мощности, направленности.
Практичны и надежны. Не только срок службы LED-элементов играет роль, но и прочность конструкции. Они не хрупкие, не боятся вибрации и мало весят. Им не страшны частые включения и выключения, запыленные и влажные помещения.

Если цех, склад или другое здание имеет вытянутую форму, в нем разумно установить линейные потолочные приборы. Для организации локального светового потока подходят купольные решения. Если в производственное помещение попадает естественный свет, работа искусственного источника должна подстраиваться под него. Эта задача решается ручным включением и выключением осветительных приборов или использованием датчиков и таймеров, которые срабатывают автоматически на всей площади или в отдельных секторах.

Влияние промышленного освещения на работоспособность человека

Искусственный свет воздействует на биологические процессы в организме человека. Оно определяет видимость объектов на рабочем месте и влияет на эмоциональное состояние, эндокринную и иммунные системы, скорость протекания обмена веществ и другие жизненно важные процессы. Естественный свет солнца – приоритетный для человеческого организма. Чтобы искусственные аналоги смогли его заменить, требуется соответствие спектральных составов излучения. В противном случае зрительный дискомфорт приводит к следующим последствиям:

Утомляемость
Снижение концентрации внимания
Появление головной боли
Трудности в распознавании предметов

Требования и нормы к освещению производственных помещений

Промышленные сооружения проектируются с учетом утвержденных нормативов. Действующие стандарты позволяют организовать комфортные и безопасные рабочие места. Требования и нормы перечислены в своде правил СП52.13330.2011 (ранее – СНиП 23-05-95) «Естественное и искусственное освещение». Также инженеры руководствуются СП 2.2.1.1312-03 «Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся и реконструируемых промышленных предприятий», ГОСТ 15597-82 «Светильники для производственных зданий. Общие технические условия» и отраслевыми стандартами. Приведем краткую формулировку основных правил проектирования, изложенных в этих нормативах.

Уровень освещенности в промышленном цеху или другом сооружении соответствует тому разряду работ, которые в нем выполняются.
Яркость одинакова на всей площади помещения. Этого достигают окрашиванием стен и потолков в светлые оттенки.
Используемые светильники имеют спектральные характеристики, которые обеспечивают правильную цветопередачу.
В поле зрения человека отсутствуют объекты с выраженными отражающими поверхностями. Это позволяет избежать возникновения прямой и отраженной блескости и тем самым исключить вероятность ослепления.
Помещение равномерно освещается на протяжении рабочих смен.
Исключена вероятность возникновения на рабочих местах резких и динамических теней, которые приводят к увеличению травматизма.
Светильники, провода, щиты, трансформаторы находятся в безопасных для окружающих местах.

Расчет освещения производственного помещения

Правильное с точки зрения эргономики проектирование освещения создает комфортные и безопасные условия труда. При выборе источников освещения для цеха принято опираться на три критерия оценки:

Величина светового потока. На основе этого параметра рассчитывается необходимая для здания или отдельного сектора освещенность и определяется количество источников для ее обеспечения. При этом учитывается тип и назначение помещения, площадь и высота потолков, берутся во внимание строительные правила и нормы, в том числе отраслевые.
Цветовая температура. Определяет интенсивность светового излучения и его цвет – от теплого желтого до холодного белого.
Условия эксплуатации. Здесь важно учесть среднюю температуру в производственном помещении, уровень влажности, запыленности, наличие вибрации и другие факторы.

По нормативам, если работники не выполняют визуальных задач, яркость составляет 150 лм на 1 м2. Если подразумевается средняя зрительная нагрузка, этот показатель вырастает до 500 лм на 1 м2. В тех помещениях, где работают с деталями диаметром до 10 мм, уровень светового потока составляет не менее 1 000 лм на 1 м2. Чтобы получить световой поток, равный 400-450 лм, потребуется галогенная лампа на 40 Вт, люминесцентная на 8 Вт или светодиодная на 4 Вт.

На рабочем месте цветовую температуру приближают к параметрам естественного света. Это от 4 000 до 4 5000 К. Если предполагается регулярное чтение документации, цветовая температуру увеличивают в сторону холодного белого, но не более 6 000 К.

На мощность светового потока влияют особенности монтажа прибора (чем выше он расположен, тем меньше люмен он выдает), наличие или отсутствие рассеивателя, степень прозрачности стекла. При выборе конкретного источника света также принято ориентироваться на стабильность светового потока, экономичность выбранного изделия, его электротехнические параметры и требования ТБ.

Выводы

Управляющие компании и владельцы бизнеса в Москве и за ее пределами все чаще использую LED-решения для производственных и других объектов. Светодиодные источники света заявили о себе как экономичные, долговечные, простые в обслуживании, комфортные для зрения и безопасные с позиции постоянного воздействия на организм человека.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРООСВЕЩЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Рабочие чертежи разрабатываются на основании утвержденного технического проекта.

Разработку технорабочего проекта или рабочих чертежей следует производить в соответствии с условиями среды в помещениях, в полном соответствии с ПУЭ должны быть установлены группы и категории среды, данные об источниках питания осветительной установки. При проектировании рекомендуется подробно изучить технологический процесс освещаемого предприятия и знать характер зрительной работы, выполняемой в помещениях.

На планы наносят светильники, магистральные пункты, групповые щитки, понижающие трансформаторы, питающие и групповые сети, выключатели, штепсельные розетки, указывают обязательно названия помещений, нормируемую освещенность от общего освещения, класс пожаро- и взрывоопасных помещений, типы, высоту установки светильников и мощность ламп, способы проводки и сечения проводов и кабелей осветительных сетей(рис.2 а,б,в). Привязочные размеры мест установки светильников, щитков, отметки мест прокладки осветительных сетей указываются в случаях, когда необходимо точное фиксирование этих мест.

Электрическое освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное (аварийное освещение для эвакуации), охранное. При необходимости часть светильников того или иного вида освещения может использоваться для дежурного освещения (освещение в нерабочее время). Искусственное освещение проектируется двух систем: общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное(освещение рабочих мест).

Расчет осветительной установки состоит из двух частей: светотехнической и электрической.

Электрическая часть проекта содержит: выбор мест расположения магистральных и групповых щитков, трассы сети и составления схемы питания и управления освещением, вида проводки и способа ее прокладки; расчет осветительной сети по допустимой потере напряжения с последующей проверкой сечения по длительному току и по механической прочности, защиты осветительной сети; рекомендации по монтажу осветительной установки; меры защиты от поражения электрическим током.

Расчет силовых нагрузок.

Расчет силовой нагрузки трехфазных потребителей

Таблица 1 – Исходные данные

№ п/п	Тип станков	Мощность P н, кВт	Кол – во. n, шт.	К и
	Токарные станки			0,2	0,65
	Строгальные станки			0,2	0,65
	Долбежные станки	2,7 5,4		0,2	0,65
	Фрезерные станки			0,2	0,65
	Сверлильные станки		-	0,2	0,65
	Карусельные станки			0,2	0,65
	Точильные станки			0,2	0,65
	Шлифовальные станки			0,2	0,65
	Вентиляторы			0,7	0,8
	Кран-балка: ПВ=40%			0,1	0,5

Решение:

1 По формуле Р см. = и, i P н, i , определяем среднесменную мощность для ЭП, работающих в одинаковом режиме и с одинаковым k и.

1 группа – токарные, строгальные, долбежные, фрезерные, сверлильные, карусельные, точильные, шлифовальные станки (k и =0,2; =0,65; =1,17);

2 группа – вентиляторы (k и =0,7; cos =0,8; tg =0,75);

3 группа – кран-балка (k и =0,1; cos =0,5; tg𝜑=1,73).

1 гр. Р см 1 = 0,2(12∙8+5∙4+5∙8+9∙8+2,7∙3+5,4∙2+6∙5+12∙8+5∙10+10∙6+30∙2+11∙2+15∙4+26∙3+31∙1)=146,78 кВт.

2 гр. Р см 2 = 0,7(7∙2+10∙2)=23,8 кВт.

3 гр. Р см 3 =0,1∙ (10∙2+22∙4)=6,83 кВт.

2 Определяем эффективное число ЭП по группам в зависимости от отношения Р н, max /Р н, min .

1 гр. n эф = =47 шт.

2 гр. т.к. Р см =Р р, то n эф не определяем.

3 гр. т.к. Р н, max /Р н, min ≤3, то n эф =n=6 шт.

3 определяем расчетный коэффициент K p .

1 гр. n эф =47 шт.; К р =1,0

3 гр. n эф =6 шт.; К р =2,64

4 по формуле Р р =К р см определяем расчетную активную мощность

1 гр. Р р1 = 1,0∙146,78= 146,78 кВт.

3 гр. Р р2 = 6,83∙2,64=18,03 кВт.

Активная суммарная нагрузка по механическому цеху составляет:

Р р∑мех.цеха =146,78+23,8+18,03=188,61 кВт.

5 Определяем расчетную реактивную мощность Q p по формуле

При n эф ≤10 Qp=1,1∙P см ∙tg𝜑 i

При n эф 10 Q p =P см ∙tg𝜑 i

1 гр. Q p =146,78∙1,17=173,73 квар.

2 гр. Q p =1,1∙23,8∙0,75=19,635 квар.

3 гр. Q p =1,1∙6,83∙1,73=13 квар.

Реактивная суммарная нагрузка по механическому цеху составляет

Q p ∑мех.цеха =171,73+19,635+13=204,365 квар.

6 Определяем полную мощность по формуле S p =

S p ∑мех.цеха = = = = 278,1 кВ∙А.

Расчет осветительной нагрузки

Определить осветительную нагрузку литейного цеха

Дано: S p =868 кВ∙А.

Р уд. =12,6 Вт/м 2

Освещение выполнено лампами ДРЛ.

1 Определяем площадь помещения по формуле

F пом. = = =2712,5 м 2

2 Определяем Р уст.

Р уст. =12,6∙2712,5=34,18 кВт.

3 Определяем Р р, осв. , Q р.осв.

Р р.осв. =0,95∙1,1∙34,18=35,72 кВт.

Q р.осв. =35,72∙1,33=47,51 квар.

S p .осв. = = = =59,44 кВ∙А.

Проектирование освещения производственного помещения

Метод коэффициента использования

Спроектировать освещение мех.цеха размерами 45×25×12 м., высота подвеса светильников h c =1,2 м., высота рабочей поверхности h р =0,8 м., которое выполнено лампами ДРЛ в светильниках РСП 05/Г03. Количество ламп – 45 шт. Нормируемая освещенность Е н =300 лк., коэффициент запаса К зап - 1,5. Расстояние между светильниками по длине – 5,85 м., по ширине – 5,5 м. (расстояние от стены до светильника по длине – 2м., по ширине – 1,5 м.)

Решение:

1 Определяем коэффициенты отражения от потолка, стен и рабочей поверхности по таблице.

Таблица 2 – Коэффициенты отражения поверхностей.

р п =0,3; р с =0,3; р р =0,1

2 Определяем индекс помещения по формуле:

где F – площадь помещения

h – расчетная высота

А, В – длина и ширина помещения

h=H-h p -h c =12-0,8-1,2=10

3 По приложению для i=1,6 и коэффициентов р п =0,3; р с =0,3; р р =0,1 определяем коэффициент использования η=0,65

4 Определяем световой поток по формуле:

Ф р. = = = =19904 лм.

Где Е н –нормируемая освещенность

К зап – коэффициент запаса

Z – коэффициент минимальной освещенности(Z=1,1 для ЛЛ, Z=1,5 для

ЛН и ДРЛ).

N – число светильников

По значению Ф р подбираем лампу ДРЛ мощностью 400 Вт. Со световым потоком Ф ном. – 22000 лм. Так как Ф р. <Ф ном. на 10,5%, согласно условиям задачи корректируем количество светильников до 40 шт.

Ф р. = = = =22392 лм.

По значению Ф р подбираем лампу ДРЛ мощность 400 Вт. Со световым потоком Ф ном. – 22000 лм.

Ф р >Ф ном. на 1,78%, что соответствует параметрам.

Рабочие чертежи разрабатываются на основании утвержденного технического проекта.

Расчет осветительной установки состоит из двух частей: светотехнической и электрической.