Bài tập lớn môn Hệ thống hạ áp 1: Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng học (Nguyễn Văn Thiện)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài tập lớn môn Hệ thống hạ áp 1: Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng học (Nguyễn Văn Thiện) với yêu cầu thiết kế là thiết kế hệ thống chiếu sáng trong lớp học có chiều dài 26m, rộng 23m, cao 3,5m, trần sơn màu trắng có hệ số phản xạ, tường sơn màu trắng nhạt có hệ số phản xạ, mặt bàn làm bằng gỗ nâu có hệ số phản xạ. Độ rọi yêu cầu 450 lux.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập lớn môn Hệ thống hạ áp 1: Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng học (Nguyễn Văn Thiện)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI BỘ MÔN ĐIỆN KỸ THUẬT BÀI TẬP LỚN HỆ THỐNG HẠ ÁP 1 Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phòng học Thầy hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiện MSSV: 190565 Lớp: 65MEC1 Hà Nội – 2023 1
2
LỜI MỞ ĐẦU Phòng học là nơi diễn ra các hoạt động giảng dạy học tập, nghiên cứu của thầy cô giáo, giảng viên, giáo sư,... Việc thiết kế bố trí phòng học ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng bài giảng. Phòng học được bố trí ở nơi yên tĩnh thì sẽ giảm bớt phiền nhiễu để tập trung vào việc học tập. Không những thế ánh sáng và đồ nội thất, các vật dụng, trang thiết bị cũng ảnh hưởng đến việc nghiên cứu và học tập. Vì vậy một trong những vấn đề đó là thiết kế chiếu sáng cho phòng học để đảm bảo độ sáng cần thiết. Mục đích thiết kế chiếu sáng là đưa ra được một phân bố ánh sáng hợp lí đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật, đáp ứng được nhu cầu tiện nghi ánh sáng và thẩm mĩ trong không gian thiết kế. Nội dung bài toán thiết kế chiếu sáng như sau: - Thiết kế sơ bộ: qua nghiên cứu các không gian thường gặp đưa ra một không gian tiêu chuẩn hình hộp bằng cách tính toán và thực nghiệm đưa ra bảng tiêu chuẩn, bảng tra. - Thiết kế sơ bộ đưa ra phương pháp chiếu sáng, cấp và số lượng bộ đèn. Đưa ra tổng quang thông cần cấp và chọn loại bóng đèn đáp ứng nhu cầu chất lượng cùng với lưới bố trí đèn. Thường bố trí lưới hình chữ nhật với chiều cao đặt đèn đã ấn định, bước này thường thực hiện nhiều phương án để so sánh cân nhắc chọn phương án tối ưu để tiếp tục tính toán. Ở đây yếu tố thẩm mĩ cũng được cân nhắc trong thiết kế chiếu sáng. - Kiểm tra thiết kế: ở bước này cần phải thực hiện việc tính toán để tìm được các độ rọi trên trần tường, mặt phẳng làm việc một cách chính xác hơn. Sau đó dùng các kết quả tính toán được để kiểm tra theo các tiêu chuẩn đã đặt ra về yêu cầu, tiện nghi ánh sáng, thẩm mĩ,... 3
YÊU CẦU THIẾT KẾ Thiết kế hệ thống chiếu sáng trong lớp học có chiều dài 26m, rộng 23m, cao 3,5m, trần sơn màu trắng có hệ số phản xạ , tường sơn màu trắng nhạt có hệ số phản xạ , mặt bàn làm bằng gỗ nâu có hệ số phản xạ . Độ rọi yêu cầu 450 lux. Hãy: 1. Trình bày tính toán thiết kế theo công thức đã học. 2. Sử dụng phần mềm Dialux để tính toán kiểm nghiệm lại kết quả đã tính ở mục 1. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ I. Nhận xét địa điểm chiếu sáng Vì địa điểm là lớp học: chọn kiểu chiếu sáng bán trực tiếp (cấp chiếu sáng từ KN). Độ rọi yêu cầu 450 Lux, khi chọn đèn nhiệt độ màu phải nằm trong khoảng tiện nghi của mắt: - Tm = 3000-4500K. Mục đích chiếu sáng để học tập nên chỉ số hoàn màu dự kiến là Ra>70. Chiếu sáng đảm bảo độ đồng đều nên chỉ số (n/h) < 1,6 hoặc 1,5. 4
- Hệ số phản xạ: Trần nhà: 0,7 Tường nhà: 0,7 Mặt hữu ích: 0,3 Các giá trị độ rọi tiêu chuẩn trong thang độ rọi: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 33; 5; 7; 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 4500; 5000 lux. Từ đó, dựa vào Bảng 1 cùng với yêu cầu thiết kế, ta chọn độ rọi yêu cầu cho phòng học Eyc = 450 lux. II. Xác định kích thước chiếu sáng - Chiều dài: a = 26m - Chiều rộng: b = 23m - Chiều cao tính từ sàn tới trần: H = 3,5m - Cổ trần h’ = 0m - Chiều cao bề mặt làm việc: 0,85m - Chiều cao hữu ích: h = H – h’ – 0,85 = 3,5 – 0,85 = 2,65m Chỉ số địa điểm: Chỉ số treo: lấy j = 0 5
Tỷ số treo đèn: thường nên - h: là khoảng cách từ bộ đèn đến mặt phẳng làm việc - h’: là khoảng cách từ bộ đèn đến trần h là thông số hình học quan trọng nhất trong các thông số kĩ thuật quyết định chất lượng thiết kế. Khi chọn h cần cân nhắc kết cấu công trình, dầm nhà quạt trần. Về nguyên tắc nhà cao, có điều kiện để chọn h lớn thì sẽ đạt được độ đồng đều ánh sáng và hiệu suất cao vì khi đó sẽ sử dụng được bóng có công suất lớn, quang thông lớn, bóng có hiệu suất phát quang cao hơn. Chọn hệ số bù: - Hệ số suy giảm quang thông: - Hệ số suy giảm do bám bụi: Vậy hệ số bù là: III. Thiết kế Bảng chỉ số hoàn màu: 6
Nhóm Chất Chỉ số hoàn hoàn lượng Phạm vi ứng dụng màu CRI màu nhìn màu Công việc cần sự hoàn màu chính xác, ví dụ 1A CRI > 90 Cao việc kiểm tra in màu, nhuộm màu, xưởng vẽ Cần sự hoàn màu tốt, phù hợp cho phòng học, 1B 80 < CRI < 90 Cao giảng đường, sinh hoạt,… Trung 2 60 < CRI < 80 Cần sự phân biệt màu tương đối bình Cần phân biệt màu sắc nhưng chỉ chấp nhận 3 40 < CRI < 60 Thấp biểu hiện sự sai lệch màu sắc ít 4 20 < CRI < 40 Thấp Không cần phân biệt màu sắc Ta chọn đèn có chỉ số hoàn màu CRI nằm trong khoảng là phù hợp nhất. - Tính kinh tế: hiệu suất phát quang, tuổi thọ bóng đèn,… Một số đèn thông dụng: - Đèn huỳnh quang: nhờ vào hiệu suất phát quang cao, chỉ số hoàn màu đạt tiêu chuẩn, nên đèn được ứng dụng rộng rãi nhất trong chiếu sáng nội thất. - Đèn sợi đốt: có hiệu suất phát quang thấp, tuổi thọ thấp nhưng chất lượng hoàn màu cao (chỉ số hoàn màu cao) được ứng dụng ở những nơi có độ rọi thấp, hoặc được sử dụng trong chiếu sáng cục bộ, đèn bàn, đèn máy công cụ, đèn trang trí. - Đèn led: có tuổi thọ cao hơn nhiều so với đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang, thông dụng trong trang trí nội thất với màu sắc đa dạng có thể tùy chỉnh dễ dàng, nhưng đèn led lại có hiệu suất phát quang thấp, hệ số truyền đạt màu không cao mà giá thành cũng không hề rẻ lên ít được ứng dụng trong chiếu sáng nội thất. Căn cứ theo độ rọi yêu cầu và biểu đồ Kruithof ứng với nhiệt độ màu (môi trường tiện nghi). Từ đó, ta chọn đèn Philips CR150B LED35S/840 PSD W30L120 IP54 là loại bóng led thế hệ mới với chuẩn chống ẩm IP54 phù hợp với điều kiện sử dụng ở Việt Nam. Với các thông số như sau: 7
Tiêu chí kỹ thuật CR150B LED35S/840 Công suất (W) 40W Quang thông (Lm) 3500 Lm Hiệu suất phát quang 90 (Lm/W) Tuổi thọ 15000h Chỉ số hoàn màu CRI 82 Nhiệt độ màu 4000oK Hệ số công suất 0,94 - Xác định cấp của đèn: Góc dư vĩ Cường độ Quang thông vùng 16,6 I1 = 340 29 I2 = 300 F’1 = 476 37,5 I3 = 270 44,9 I4 = 220 51,3 I5 = 200 F’2 = 314 57,2 I6 = 180 62,7 I7 = 150 68 I8 = 140 F’3 = 183 73 I9 = 60 78 I10 = 40 82,8 I11 = 30 F’4 = 47 8
87,6 I12 = 20 - Từ bảng trên và phụ lục ta có: F’1 = 476  Đèn cấp D F’1 + F’2 = 476 + 314 = 790  Đèn cấp D F’1 + F’2 + F’3 + F’4 = 476 + 314 + 183 + 47 = 1020  Hiệu suất của đèn: IV. Xác định tổng quang thông của các bộ đèn chiếu sáng Trong đó: - Eyc: độ rọi yêu cầu, lux - S: diện tích bề mặt chiếu sáng, m2 - : Hiệu suất của đèn (có giá trị khoảng 0,5-0,7) - Kdt: Hệ số dự trữ, thường lấy 1,2 - 1,3 hoặc tra bảng - Hệ số không gian được xác định theo biểu thức: Bảng 4. Hệ số dự trữ Tính chất của gian phòng Ví dụ các gian phòng Hệ số dự trữ Phân xưởng thêu kết, nhà máy xi Phòng có nhiều khói, bụi, tro 2,0 măng, …. Phòng có lượng khói bụi trung Phân xưởng rèn, đúc, hàn,… 1,8 bình 9
Phân xưởng dụng cụ, lắp ráp, giảng Phòng có ít khói bụi 1,5 đường, phòng học, sinh hoạt,…. Xác định quang thông tổng của các bộ đèn theo đề bài ra: - Hệ số phản xạ của trần, tường, mặt làm việc: 0,7; 0,7; 0,3 - Hệ số dự trữ: kdt = 1,5 - Quang thông tổng của các bộ đèn: - Số bóng cần thiết: (bóng) , ta sẽ chọn 99 bóng. Để đảm bảo độ đồng đều của ánh sáng. Độ đồng đều phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Khoảng cách giữa các đèn L - Hệ số phản xạ của tường, trần, sàn. - Loại đèn. - Tỷ số L/h (giá trị cực đại của nó được cho ứng với từng loại đèn do các hãng sản xuất cung cấp) - Trong trường hợp thiếu thông tin thì có thể lấy tỷ số L/h gần đúng như sau: Bố trí nhiều dãy Bố trí 1 dãy Nơi chiếu sáng và loại đèn Tối ưu Cực đại Tối ưu Cực đại Ngoài trời, chao mờ 2,0 2,9 1,6 2,3 Phân xưởng, chao vạn năng 1,5 2,2 1,5 1,7 10
Văn phòng, giảng đường 1,3 1,5 1,2 1,5 Để đảm bảo độ đồng đều ánh sáng tại mọi điểm, khoảng cách từ các đường biên phải thỏa mãn điều kiện: và Trong đó: : khoảng cách giữa các đèn theo chiều dọc và ngang. - Cần 9 bóng đèn được bố trí như sau: 11
n = 2360mm; q = 1180mm; m = 2560mm; p = 1280mm V. Kiểm tra độ rọi tại các điểm cần thiết - Độ rọi thực tế: Vậy hệ thống chiếu sáng đảm bảo yêu cầu chiếu sáng cho một phòng học. 12
KIỂM TRA BẰNG PHẦN MỀM DIALUX Phần mềm cho chúng ta thấy hình ảnh phân bố độ rọi của toàn phòng học, theo như quan sát ta có thể thấy tại những khu vực làm việc đều có độ rọi đạt yêu cầu, chỉ có khu vực gần sát vách tường thì độ rọi chưa đạt yêu cầu nhưng không ảnh hưởng đến chất lượng chiếu sáng cũng như yêu cầu thiết kế đề ra. 13
KẾT LUẬN Phòng học chiếu sáng đạt chuẩn là khi nó đủ các tiêu chí: - Sử dụng bóng đèn LED, sáng hơn 20% so với đèn huỳnh quang thông thường và 130% so với đèn sợi đốt; màu sắc thật hơn, gần với ánh sáng tự nhiên. - Độ rọi đảm bảo 300 – 500 lux. - Đèn phải có chao chụp phản quang để tăng cường độ sáng, độ đồng đều khi phân bố ánh sáng. - Các dãy đèn nên bố trí song song với hướng nhìn và cửa để hạn chế phản xạ lóa mắt. - Ánh sáng của các nguồn sáng phải được bố trí chiếu trực tiếp từ trên xuống dưới. - Phòng học phải được bố trí đúng hướng, cửa sổ, cửa ra vào đủ ánh sáng tự nhiên. 14
MỤC LỤC 15