Лабораторна робота №2

ДОСЛІДЖЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВИКОРИСТАННЯ ОУ

Мета роботи: дослідити залежність коефіцієнта використання ОУ h_oУ від співвідношення розмірів освітлюваного приміщення (індекс приміщення) та відбиваючих властивостей поверхонь стін і підлоги.

робота також передбачає визначення залежності коефіцієнта корисної дії установки відбитого світла від співвідношень площ вихідного отвору та відбиваючої поверхні стелі.

Завдання визначення потоку випромінювачів і первинного потоку, врахування ефекту склепіння і багаторазових відбиттів і т.д. лише в деяких випадках мають самостійне значення, а частіше служать основою для розрахунку коефіцієнтів використання h, тобто відношення світлового потоку, що падає на розрахункову поверхню, до повного світлового потоку випромінювачів. Частіше всього, але не обов’язково, цей коефіцієнт розраховують і вказують для горизонтальних поверхонь, рівних за площиною підлозі приміщення.

Слід мати на увазі, що коефіцієнт використання можна розглядати як добутокдвох коефіцієнтів: ККД самого освітлювального пристрою h_с і коефіцієнта використання потоку, що виходить з цього пристрою по відношенню до розрахункової поверхні. Останній коефіцієнт h_п можна назвати коефіцієнтом корисної дії приміщення.

Таким чином,

h=h_с h_п (1.2)

в якості способу визначення первинних потоків МЕІ рекомендовані таблиці Джонса-нейдхарта, коефіцієнти ж виду k_nm, що враховують багаторазові відбиття, були розраховані МЕІ по-новому, з урахуванням коефіцієнта відбиття підлоги r_р.

Найбільш важливим в методі мЕІ є пропозиція замінювати частину приміщення, що розташована вище випромінювачів, умовною стелею, тобто площиною АВ, що розташована на рівні випромінювачів. Це дозволяє приймати за первинний потік на стелю весь потік випромінювачів у верхній напівсфері, але зобов’язує визначати r_п. для площини АВ з урахуванням ефекту склепіння. Від цієї операції можна відмовитися, якщо надати ймовірне постійне значення відношенню h_c /h, де h_c – відстань випромінювача від стелі і h – висота його над розрахунковою поверхнею. Тоді для кожного індексу і для кожного значення коефіцієнта відбиття фактичної стелі можна заздалегідь зробити необхідні перерахунки, і вказавши в таблицях для зручності користувачів звичайні, фактичні значення коефіцієнта відбиття стелі, розрахувати величину коефіцієнта використання з урахуванням ефекту склепіння. Саме такий сенс коефіцієнтів k^¢ _п.р., які розраховані для h_c /h=0, 25.

З урахуванням наведеного вище розрахунки коефіцієнтів використання за методом мЕІ для кожного заданого індексу і сполучення r_стелі., r_стін., r_р виконують в наступному порядку:

1) множенням сил світла на зональні тілесні кути знаходяться зональні потоки;

2) множенням зональних потоків на коефіцієнти Джонса-нейдхарта і складанням добутків визначається первинний потік, що падає на розрахункову поверхню. Слід зауважити, що оскільки для кожного світильника складається одна таблиця h, то врахувати всі можливі варіації l = L/h в конкретних випадках неможливо, і доводиться виходити з характерних для кожного світильника значень. Можна рекомендувати для концентрованого світлорозподілу приймати l=0, 4, для глибокого і косинусного – l=1 і для рівномірного l=1, 5. ці відношення нижче рекомендованих в теорії і враховують, що ряд причин викликає на практиці зменшення l;

3) первинний потік, що падає на стіни, визначається як різниця між потоком світильника в нижню напівсферу і первинним потоком, що падає на розрахункову поверхню F¢ _p, а первинний потік на стелю (реальний або умовний) приймається рівним потоку світильника у верхню напівсферу.

4) по верхньому рядку формули (1) визначається встановившийся потік на розрахунковій поверхні, і при використанні кривої сили світла для лампи зі світловим потоком 1000 Лм h визначається розділенням F_p на 1000. При стельових світильниках третій член формули для визначення світлового потоку, що встановився в результаті багаторазового відбиття на стелі, містить коефіцієнт k_{п.р .}, при підвісних же світильниках замість нього підсталяється k^¢ _п.р таблиці, розраховані за k_{п.р .}, є універсальними в тому відношенні, що ними можна користуватися при будь-яких значеннях h_c/h, але потребують кожного разу визначення r_п з урахуванням ефекту склепіння.

Після визначення h для 5-6 значень індексу і будується допоміжний графік h=f(i), за яким розраховуються значення h для всіх табличних індексів. Цей прийом не тільки скорочує обсяг розрахунків, але і дозволяє перевірити їх правильність: точки повинні лягати на плавну криву.

У практиці для r_п прийнята шкала 70-50-30%, для r_с 50-30-10%, для r_р 30 і 10%. З метою скорочення обсягу таблиць для кожного світильника значення h наводяться тільки для найбільш ймовірних сполучень r_с, r_п і r_р.

Підготовка до роботи

Для виконання роботи необхідно вивчити такі питання з курсу " Світлотехнічні установки та системи":

1. Коефіцієнт використання ОУ h_oУ.Вплив на величину h_oУ типу кривої сили світла та h_oУ відбиваючих властивостей поверхонь приміщень, індексу приміщення, розташування світильників [1, с.3-7, 51].

2. Розрахунок світлового потоку, що падає з рівнояскравої поверхні на рівну їй за площею та паралельну поверхню. Правило Моргуліса. Індекс приміщення. Необхідний матеріал викладено у [1, с.44-52].

3. Розрахунок розподілу світлового потоку, що падає від сукупності світильників на поверхні приміщення.

4.розрахунок розподілу світлових потоків з урахуванням багаторазового

відбиття. Метод МЕІ.

5. Розрахунок середньої яскравості поверхні приміщення.

6. Розрахунок ОУ відбитого світла. Визначення ККД карнизу.

Для виконання роботи необхідно виконати наступні розрахунки:

1. Розрахувати значення індексу приміщення для квадратного (на плані) макету приміщення а=, b= см при різній висоті підвісу світильників над розрахуновою поверхнею: h_р=3; 5; 10; 15; 20; 25; 28см.

2. Розрахувати значення середнє зваженого коефіцієнту відбиття для наступних комбінацій коефіцієнтів відбиття стін: а)r₁=r₂=r₃=r₄=0, 7; б) r₁=0, 1; r₂=r_з=r₄=0, 7; в) r₁=r₂=0, 1; r₃=r4=0, 7; г) r₁=r₂=r₃ =0, 1; r₄=0, 7; д) r₁=r₂=r₃ = r₄=0, 1.

3: Розрахувати методом МЕІ h_oУ при освітленні макету приміщення групою світильників (однолампових, стельових), що мають світлорозподіл І_a=159 Кд, ККД=50% (потік лампи 1000 лм). Розрахунок провести для одного варіанта, вказаного викладачем, прийняти за розрахункову площину підлогу та відносну відстань між світильниками λ =1.

Контрольні запитання перед виконанням роботи

1. Що таке коефіцієнт використання ОУ?

2. Шляхи збільшення (зменшення) значення h_oУ ·

З. Від яких параметрів залежить величина h_oУ? Як впливають властивості поверхонь приміщення на величину h_oУ?

4. Від яких параметрів залежить ККД світлового карнизу?

5. Чи впливає висота приміщення на розподіл яскравості вздовж стін приміщення.

Опис установки

Експериментальна установка являє собою макет квадратного приміщення у масштабі 1/100. Вона зібрана у вигляді коробка з рухомою підлогою. Висоту макета можна змінювати, рухаючи підлогу вгору й вниз за допомогою ручки. Підлогу вважають розрахунковою поверхнею. Для виміру освітленості в центрі підлоги і на одній з стін розташовані фотоелементи.

Макет освітлюється установкою відбитого світла. Освітлювач зроблено у вигляді карнизу, розташованого на відстані 15 см від стелі вздовж периметра стелі. У ньому встановлені люмінесцентні лампи типу ЛБ, Р_л = 4 Вт. Освітлення приміщення здійснюється потоком, відбитим від стелі макета.

Живлення установки виконують від мережі, напругою 220 В. Реєструючим приладом є вольтметр В7-27, до якого по черзі підключають кожний фотоелемент. Перед початком вимірів установка повинна працювати не менше 5 хв. для входу ламп у робочий режим.

Методичні вказівки до виконання роботи

1. Розрахунок r_сер макету треба проводити за наближеною формулою

r_сер=(r_Іа₁+ r₂А₂+r₃ А₃+r₄А₄) / (а₁+ А₂+А₃+А₄), (1.3)

де а₁ А₂, А₃, А₄ – площа відбиваючих поверхонь з коефіцієнтом відбиття r_І, r₂, r₃, r₄ відповідно.

При розрахунку h_oУ та (h_oУ)₀ за МЕІ визначення прямих потоків, що падають на стіни, розрахункову й фіктивну поверхню проводити методом Джонса–Нейдхарта. Значення коефіцієнтів А, В, С брати з наведених у літературі графіків [1].

Методика проведення експериментів

У даній роботі світловий потік, що встановився на розрахунковій поверхні, в першому ступені наближення визначається за середньою освітленістю у центральній частині розрахункової поверхні. Освітленість визначають у відносних одиницях (в.о.) фотоелементом, з'єднаним з реєструючим приладом. Перед виконанням п. 1 завдання необхідно виміряти світловий потік, що виходить із світлового отвору освітлювача, у в.о. Для цього встановлюють підлогу макета з фотоелементом на максимальну відстань від стелі (найнижче положення).

Розрахунок потоку ламп (у в.о.), встановлених у карнизі, слід проводити з умов, що коефіцієнт корисної дії установки відбитого світла для верхнього положення підлоги визначається за формулою

η ₀ =[Ф_В/(nФ_л)]=30%, (1.4)

де Ф_В – світловий потік, що встановився на підлозі.

При виконанні п.1 завдання η _ОУ розрахувати як відношення площі вихідного отвору освітлювача до площі його відбиваючої поверхні.

Значення прямої складової коефіцієнта використання ОУ визначають за графіком h_oУ =f (r_ст) для j=const шляхом екстраполяції кривих до перехрещення з віссю ординат (р_ст =0).

Контрольні запитання

1. Пояснити хід залежності h_oУ = f(φ)?

2.Чому відбиваючі властивості приміщення впливають на величину h_oУ?

З. Яке граничне значення h_oУ?

4. Чи змінюється ККД установки відбитого світла, коли збільшити глибину карнизу?

5. Пояснити хід експериментальних залежностей, отриманих у роботі.

6. Як за результатами експериментів можна визначити співвідношення

яскравостей поверхонь приміщення?

7. методика розрахунку h_oУ для світлового карнизу.