Что такое коэффициент использования светового потока и как его рассчитать

Световой поток и яркость – не одно и то же

Обращаясь к определению яркости L, измеряемой в канделах на квадратный метр (Кн/м²), видно, что это количество отражённого поверхностью света.

Яркость источника – это соотношение силы его свечения и величины этой силы, приходящейся на единицу площади поверхности источника, которую видит глаз. Сила света измеряется в канделах, потому яркость обозначается буквой L и измеряется в Кн/м².

Если наблюдать издалека два источника света, имеющих разную площадь поверхности, но с одинаковой силой света, то меньшая поверхность будет выглядеть ярче. Увеличение угла, под которым смотрят на световой источник, уменьшает воспринимаемую глазом яркость. Яркость максимальна, когда плоскость, в которой лежит излучатель, перпендикулярна глазу.

Величина яркости изменяется от вида поверхности:

• светоотражающая поверхность увеличивает яркость;
• светопоглощающая или рассеивающая поверхность уменьшают значение L.

Важно! Световые потоки – это вся энергия излучения источника, яркость – только та доля, которая поступает в глаз или на предмет. В частности, оптический проектор в своих технических характеристиках имеет обозначение не яркости, а величины СП. Оптический проектор

Оптический проектор

Основные требования к свету

Взрослый человек проводит на работе около трети своего времени. Ему должно быть комфортно, удобно, за это время он не должен переутомиться и ухудшить своё здоровье. Работнику должны быт созданы безопасные условия труда, и свет на это тоже влияет.

Основные требования к освещению рабочих мест таковы:

• Оптимальная яркость, которая не влияет на зрение. Свет не должен быть слишком тусклым, чтобы не пришлось напрягать зрение, но не должен и слепить глаза.
• Равномерность подсветки. На рабочем месте не должно образовываться много теней. Если основного света с потолочных светильников недостаточно, то используют настольные лампы, торшеры или другие осветительные приборы.
• Возможность индивидуально регулировать уровень освещения за рабочим местом.
• Безопасность для работника и процесса производства.

Свет бывает:

• естественным;
• искусственным.

Оптимальным для освещения считается сочетание естественного солнечного света и искусственного (от ламп). Такой способ освещать кабинеты называется комбинированным или смешанным.

Зачем нужно измерение освещенности

Измерение уровня освещённости в помещениях различного типа, согласно нормативным документам, должно проводится не менее одного раза в год. Помимо улучшения микроклимата и снижения рисков для людей, которые находятся в здании, результаты экспертизы дадут возможность правильно разместить световые приборы. К тому же, можно просчитать мощность, которая нужна именно в вашем случае, а это позволяет избежать нерациональных трат.

Помимо прочего, данные освещённости помещений нужны владельцам бизнеса, руководителям предприятий всех форм собственности, образовательных учреждений. Это является требованием Роспотребнадзора и организация вправе запросить соответствующий сертификат в любой момент вашей деятельности.

Без соответствующего заключения просто невозможно пройти санитарно-эпидемиологический контроль при открытии медицинского учреждения, аптеки, заведения общественного питания, школы, предприятия и других объектов инфраструктуры. Замер освещённости требуется и при сдаче жилого дома или строительного объекта в эксплуатацию.

Методика расчёта света

Самый распространённый способ определения общего светового наполнения помещения — расчет соответствующего коэффициента. Он позволяет высчитать необходимую для каждого конкретного помещения степень освещённости, на основании которой уже можно подобрать подходящие по мощности светильники, в нужном количестве. Измеряется в люменах (или в люксах на единицу площади).
Расчет показателя производится по формуле:

F =

где,
Z – коэффициент неравномерности освещённости. Он отображает соотношение средней освещённости к минимально возможной. При условии установки светильников в ряд он составляет 1,15 (для ламп с нитью накаливания) и 1,1 (для люминесцентных);
S – площадь помещения;
Кз — коэффициент запаса, дающий поправку на степень запылённости помещения, из-за которой лампы светят гораздо более тускло. Значение берётся из всё того же СНиПа (таблица 3). Упрощённую выкопировку прилагаем ниже.

Запас светильников

Eн – нормативная освещённость для конкретного помещения (в люксах). Она определяется исходя из специфики (классности проведения работ) по данным СНиПа 2305-95 (найти можно в таблице 1);
Норматив этот зависит от специфики работ выполняемых в помещении, его также можно взять из СНиПа. Усреднённая таблица нормативов приведена ниже.

Параметры освещения

η – расчётный показатель использования светового потока. Он отображает сколько
света от ламп попадает на плоскости рабочих поверхностей.

η =

Этот расчет предполагает определение индекса помещения – Ип, который определяется по формуле:

Ип =

где S – площадь, hр – расчётная высота установки светильников (м), А и В – длина стен помещения (м).
В свою очередь hр находят как разницу между высотой комнаты — Вк, высотой рабочей поверхности над уровнем пола — hpn (обычно равна 0,8 м) и свесом светильника hc (или расстоянием от потолка до горящей лампы, часто принимается за 0,5 м)

hр = Вк — hpn — hс

Определив все представленные параметры можно рассчитать нормативное количество ламп. Для этого делим полученный коэффициент светового наполнения F на нормативно гарантированный производителем поток выбранных светильников — Fн.

Кл =

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:

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

При большой высоте расположения мощность светильников увеличивается.

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:

1. Белые поверхности отражают порядка 70% света, попадающего на них.
2. Светлые и пастельные тона в среднем имеют показатель отражения в 50%.
3. Серые поверхности и подобные им оттенки отражают около 30% света.
4. 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.

Чем больше светлых поверхностей – тем выше коэффициент отражения.

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).

Как уменьшить пульсацию освещения?

Выделяют несколько методов того, как можно уменьшить излишнюю пульсацию освещения:

• Применение осветительных приборов, которые работают от переменного тока частотой выше 400Гц.
• Монтаж обычных светильников на различные фазы трехфазной сети.
• Установка в светильник компенсирующих ПРА и подключение питания ламп со сдвигом (первая лампа – отстающим током, а вторая – опережающим).
• Использование светильников с ЭПРА.

Выбор способа, с помощью которого можно достигнуть необходимых показателей коэффициента пульсации освещения, зависит от технических условий в каждом конкретном случае. В некоторых помещениях все светильники подключены к одной фазе сети, ввиду этого их монтаж к разным фазам может быть затруднен.

Наиболее удобным вариантом может быть приобретение светильников с ЭПРА, которые соответствуют всем санитарным нормам. Возможен также отдельный монтаж ЭПРА в ранее установленные осветительные приборы.

Почему важно создать правильную освещенность

Для чего нужна норма освещенности жилого помещения? Это мой дом, как хочу, так и освещаю. Вижу буквы в книге, и нормально. Дело в том, что мы ориентируемся на субъективные ощущения, которые зачастую ошибочны. Если освещение недостаточно или чрезмерно, мы, сами того не ведая, получаем следующие проблемы:

Утомляемость. При выполнении даже простой домашней работы при неправильном освещении мы быстро утомляемся. Провязал ряд – голова раскалывается. Поставил мачту на модель яхты – будто настоящее бревно тягал.

Дискомфорт. Вместо нормального и полноценного отдыха после рабочего дня мы получаем раздражительность, усталость. Комфорта и уюта не чувствуется, а мы не можем понять, почему. С утра на работу, а мы не отдохнули.

Здоровье. В первую очередь страдает зрение. Даже взрослый человек может «убить» глаза при неправильном освещении

Причем неважно – чрезмерное оно или недостаточное. Что касается юного поколения, то тут вообще катастрофа

Организм ребенка только формируется, и мы, пусть неосознанно, делаем из своего сына или дочки в лучшем случае пожизненного «очкарика». Кроме зрения страдает и психика. У ребенка не получилась пирамида, и кубики разлетаются по всей комнате. Да, нервный у нас ребенок – наследственное. Но наследственное ли? Про мелкую моторику вообще говорить нечего.

Таким образом, нормы освещенности – не прихоть чиновников, а обоснованная необходимость, которой не стоит пренебрегать.

Как ее измерить в домашних условиях

Можно ли измерить освещенность в комнате в домашних условиях? Без специальных приборов не обойтись. «На глаз» – необъективно. Нужен прибор. Есть два варианта. Покупаем простое устройство для измерения освещенности. Оно называется люксометром.

Как и любые другие измерительные приборы, люксометры имеют определенный класс точности, делятся на профессиональные и бытовые. Профессиональные приборы оснащаются сменными фотоприемниками, каждый из которых рассчитан на тот или иной тип освещения – естественное, искусственное, лампами накаливания, люминесцентными и т. д.

Для домашних измерений такой прибор и не понадобится. Достаточно бюджетного варианта. На фото ниже представлено простенькое недорогое устройство с точностью 5%. Для домашней оценки, причем точной, его хватит.

Второй вариант – вызвать специалиста. Обращаемся в соответствующую организацию и приглашаем человека, который сделает качественные замеры и при необходимости составит соответствующий акт. Это вариант подходит, если измерения нужно сделать один раз и забыть о проблеме.

Инструкцию по измерению мы в этой статье приводить не будем, ее можно найти в нормативных документах. К примеру, в ГОСТ 24940-96 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности». Кроме того, к каждому люксометру прилагается инструкция по эксплуатации.

Что учитывается в расчете освещенности комнаты

Интенсивность и тип освещения зависит от назначения комнаты

Создание качественной подсветке в каждом помещении зависит от ряда факторов. К ним относятся площадь комнаты, ее предназначение, расстановка мебели, необходимость зонирования, отделка и другие критерии.

Раньше расчеты для каждого конкретного помещения производились с учетом мощности. Использовались таблицы, в которых в зависимости от типа комнаты высчитывалась суммарная мощность ламп. Этот метод является некорректным, так мощность – это единица расчета энергии, а не светового потока. Связь этих двух величин есть, но она не подчиняется строгому соотношению, подходящему для всех осветительных приборов. Такой способ подходил только для лампочек накаливания. Люминесцентные, светодиодные и другие приборы потребляют другое количество электроэнергии и дают другой уровень яркости.

Выбирать источники света стоит по световому потоку и освещенности. Эти величины связаны друг с другом. Световой поток 1 Лм на площадь, равную 1 кв.м., создает освещенность 1 лк. Для каждой комнаты есть своя норма.

Нормы освещенности

Санитарные нормы, прописанные в официальных документах СНиП и СанПиН, требуют следующего уровня освещенности для жилых помещений:

• жилые комнаты 150 лк;
• детская 200 лк;
• кабинеты, библиотеки 300 лк;
• комната для выполнения точных чертежных работ 500 лк;
• кухня 150 лк;
• ванная, санузел 50 лк;
• сауна, баня 100 лк;
• коридор 50 лк;
• лестничная площадка 20 лк;
• гардеробная 75 лк%
• крыльцо 6 лк;
• площадка рядом с запасным входом 4 лк;
• дорожка у входа в дом на протяжении 4 метров 4 лк.

Нормы освещенности жилых помещений

Принятые нормы освещенности жилых помещений учитывают, что уровень потока и интенсивность будут отличаться для световых приборов разного типа. При этом надо помнить, что для помещений различного назначения уровень освещенности должен составлять приблизительно следующие значения:

Действующие нормы для жилых помещений и зданий основаны на СанПиНах, СНиПах и прочих документах, регламентирующих мощность и уровень светового потока для всех объектов гражданского и промышленного строительства. Это общие положения, проектные нормы, правила расчетов и размещения источников света, их мощности и других параметров. Но следует помнить, что многое зависит от типа лампы и особенностей отделки жилого помещения.

Как рассчитывается норма КЕО

Естественный свет – величина непостоянная, потому и нормируется он не по освещенности, а по ее коэффициенту (КЕО). Он рассчитывается по формуле:

Е = (Ев/Ен) х 100, %, где:

• Ев – естественная освещенность точки, расположенной внутри помещения;
• Ен – наружная освещенность (горизонтальная) при небосводе, открытом полностью.

Очередность шагов

Первым делом выбирается система освещения. Оно может быть боковым, верхним или комбинированным. Выбор зависит от назначения производственного помещения с обязательным учетом особенностей технологического процесса.

Величина Ен корректируется в зависимости от района расположения производственного объекта.

КЕО снижается из-за запыленности поверхностей, пропускающих свет. Для учета степени загрязненности остекления выбирается коэффициент запаса Кз.

Световая характеристика проемов определяется в соответствии с:

• соотношением длины и глубины помещения, глубины и высоты (от уровня рабочей поверхности до верхней границы окна) – при боковом освещении;
• соотношением длины и ширины помещения, его высоты и ширины и типа фонаря – при верхнем освещении.

Целью расчета естественного освещения является определение площади оконных проемов.

Если рабочее место расположено менее чем в двенадцати метрах от окна, достаточно одностороннего освещения. При увеличении расстояния свыше 12 метров необходимо обеспечить рабочую точку двухсторонним боковым освещением.

Требования, нормы и особенности складского освещения

Требования зависят от складского оборудования

Осветительные приборы располагаются на определенном расстоянии от стеллажей с товарами, так чтобы не мешать работе погрузчиков, штабелеров (это погрузчик, поднимающий грузы на высоту до 6 м), ричтраков (погрузчик, работающий на высоте до 12 м), другой техники.  Световой поток должен обеспечивать работникам комфортные визуальные условия. Осветительная система монтируется так, чтобы быть бесперебойной, пожаробезопасной, электробезопасной, удобной, простой в эксплуатации.

Прочие требования относятся непосредственно к разным типам площадок для хранения. Например, на открытых кладовых организовывается охранная световая система по периметру площадки. Она необходима для наблюдения за границами участка. Питание охранной системы организуется отдельной линией.

При стеллажном хранении важно организовать вертикальную освещенность вдоль стеллажа. Светильники размещают в проходах, под углом к стеллажу

При постоянном пребывании на складе людей важную роль играет качество света. При освещенности менее 200 лк лучше применять лампы, которые светят теплым светом (2700 – 3500 К). Уровень цветопередачи — выше 50 (чем выше, тем лучше). Иначе глаза сотрудников будут сильно уставать, они будут быстрее утомляться, что может привести к травмам.

Нормативных документов, которые регламентируют свет, несколько: строительные нормы и правила 23-05-2010 «Естественное и искусственное освещение» (взамен СНиП 23-05-95),  свод правил СП 52.13330.2016.

Нормативы освещенности разделяются в зависимости от назначения склада и хранимых товаров. Например, при напольном хранении:

• Масел, лакокрасочных материалов уровень освещенности — 75 люкс;
• Химикатов, щелочей, кислот – 50 люкс;
• Металлов, металлических деталей, готовой продукции –75 люкс.

Если кладовая имеет стеллажи, то нормы меняются:

• Зона приема, выдачи товаров – 400 люкс (комбинированного света) или 200 люкс (общего света);
• Транспортно-распределительные системы – 200 люкс;
• Зона хранения – 50 люкс;
• Зона проходов – 150 люкс;
• Зона комплектации, касс, работы с клиентами – 300 люкс.

Если склад открытый или под навесом, то освещенность находится в интервале 20-50 люкс.

Освещенность регламентируется на уровне пола. Цифры рекомендуют минимальное значение.

При расчетах учитывается тип источников света, уровень механизации, автоматизации, особенности товаров.

Измерение освещенности помещения: основные методы и приборы

Чтобы определить уровень освещенности, можно использовать один из перечисленных ниже приборов — флэшметр, экспозиметр и экспонометр, люксметр или фотометр.

Главный прибор из данной группы, способный выдать параметр реальной освещенности (естественной или искусственной) — люксметр.

Они бывают аналоговые и электронные. Аналоговые приборы уже не выпускаются, остались только раритеты.

Его можно применять для решения следующих задач:

• измерения уровня освещения при аттестации (проверке) рабочих мест;
• снятия показателей освещенности и их сравнение с расчетными параметрами при выполнении работ по монтажу элементов освещения;
• контроль соответствия уровня освещенности в тех или иных помещениях действующим нормам;
• анализ параметров освещенности на соответствие расчетным параметрам в период проведения работ по монтажу осветительных элементов.

Сам люксметра работает на простом принципе. Внутри устройства встроен фотоэлемент. Когда на него направляется световой поток, внутри полупроводникового элемента освобождается мощный поток электронов.

Результатом является появление электрического тока. Величина последнего пропорциональна силе света, который освещает фотоэлемент устройства.

Как правило, именно этот параметр и отражен на приборной шкале.

В зависимости от типа фиксации контролирующего элемента (датчика) люксметр бывает двух видов:

• жесткая фиксация датчика (выполняется в форме цельного устройства, моноблока);
• с датчиком выносного типа, который подключается при помощи гибкого кабеля.

Для проведения простых измерений достаточно самого простого устройства — люксметра в форме моноблока, без дополнительных опций.

Если же требуется уточнение большего числа параметров при проведении профессиональных исследований, то лучше применять более сложные устройства — с опцией вычисления среднего параметра и встроенной памятью.

Большой плюс — применение в люксметре специальных светофильтров. С их помощью можно более точно вычислить параметр силы света, исходящий от осветительных приборов с различными оттенками цвета.

Кроме этого, устройства с выносным датчиком показывают большую точность измерений, ведь на них меньше действуют внешние факторы.

В свою очередь, наличие ЖК-дисплея на современных моделях существенно упрощает процесс снятия показаний с устройства.

Такие приборы, как эскпозиметры и экспонометры применяются в фототехнике.

Их задача — фиксация параметров освещенности экспозиции и яркости. Зная величину этих показателей, фотограф может добиться идеального качества фото.

В свою очередь, экспонометры выпускаются двух видов. Они бывают внешними и внутренними.

Задача флэшметра — измерение уровня освещенности в процессе фотографирования. В качестве вспомогательных элементов применяются осветительные устройства импульсного типа.

В новых фотоаппаратах флэшметр уже встроен. Его задача — регулирование мощности фотовспышки в зависимости от уровня освещения.

В профессиональных студиях, как правило, используются флэшметры выносного типа. Их особенность — наличие точной системы индикации, способной фиксировать не только падающие, но и отраженные лучи света.

Мультиметр (фотометр) — прогрессивный и более современный тип флэшметра. Его плюс — способность сочетания функций упомянутого нами прибора и экспонометра.

Альтернативы ручному расчету уличной освещенности

Чтобы реальность после установки фонарей или прожекторов соответствовала ожиданием, необходимо учитывать массу факторов. На итоговый результат могут повлиять свойства ламп, угол наклона опор, нацеливание и ослепленность, варианты размещения светоприборов и многое другое. Учесть большое количество факторов и минимизировать ошибку помогают программные продукты.

Самые популярные среди проектировщиков:

· Dialux – способен учитывать даже погодные условия, строить 2-мерные и 3-мерные модели, создавать видео-визуализацию.

· Light-in-Night Road – мощный инструмент для онлайн расчета уличного освещения различных объектов от локальных автодорог до многоуровневых дорожных развязок, магистралей и эстакад.

· NanoCAD – позволяет делать точные вычисления и создавать проектную документацию, имеет достаточно простой интерфейс.

Перечисленные сервисы имеют как бесплатные, так и коммерческие версии, дополнены базами светильников, открывают широкие возможности визуализации. Программы – это еще отличная возможность для проверки и анализа правильности проделанных вычислений. Кроме того, их использование необходимо, когда речь идет об индивидуальном проекте, например, парка отдыха с уникальной планировкой и персональным ландшафтным дизайном.

Еще одна альтернатива использования формул – калькулятор уличного освещения. Достаточно ввести необходимые параметры, и через пару секунд вы получите искомый результат.

Особенности требований к освещению европейцев

Несмотря на тот факт, что нормы для определения оптимального уровня освещенности разрабатывались на основании показателей зрительного анализатора человека, в разных странах они могут носить несколько отличимый рекомендательный характер. К примеру, нормы, принятые в Европе. Они несколько отличаются от привычных нам, но в принципе находиться в том же рекомендательном диапазоне.
Европейские нормы, которые были приняты еще в 1989 году, создавались Европейским комитетом (CEN).

На сегодняшний день в CEN входят следующие страны: Германия, Дания, Бельгия, Ирландия, Франция, Финляндия, Италия, Исландия, Греция, Люксембург, Голландия, Мальта, Норвегия, Австрия, Швеция, Португалия, Испания, Швейцария, Англия и Чехия. На территории этих стран девствуют все нормы, которые касаются освещенности в соответствии с принятыми документами и поправками к ним (EN 12464-1).
Нормы освещенности, указанные в европейских документах (EN 12464-1 и т.д.) приведены для следующих помещений:

жилых сооружений (квартир, домов);

Освещение в квартире

нежилых сооружений (отелей, магазинов, офисов и т.д.).

Без учета этих требований на территории вышеперечисленных государств не планируются и не возводятся ни одни зданий или сооружения. В нашей стране также некоторые здания, ориентированные на иностранцев с этих стран, также возводятся с учетом этих рекомендаций

При этом во внимание берутся и нормы СНиП и других регламентирующих документов

Освещенность помещений: в чем измеряется?

Номинальная освещенность помещения в численном выражении – это световой поток, который опускается на плоскость под углом 90 градусов из расчета на одну единицу площади.

Если же падение света происходит под острым углом, то параметр освещенности изменится.

Полученный показатель будет уменьшаться прямо пропорционально упомянутому выше углу.

Единица измерения уровня освещенности — люксы. При этом один люкс равен одной единице светового потока (люмена) на квадратный метр.

Если рассматривать физическую единичную систему, то единица измерения освещенности — фоты. При этом 1 фот = 10 000 люксов.

Параметр освещенности будет меняться пропорционально силе света, исходящей от самого источника. Чем дальше находится освещаемый предмет, тем ниже его освещенность.

К примеру, в США и Англии единица освещенности другая. Там принято использовать «фут-канделу». Этот параметр отображает, что сила света, которая равна одной канделе, освещает предмет на расстоянии один фут от источника света.

В теории применяется еще несколько видов единиц измерений, но, как правило, они устарели, не признаются международной системой или представляют собой обычные производные от основного параметра (люкса).

Энергосберегающие люминесцентные лампы, стоит ли их использовать