Проектирование осветительных установок. Правила и нормы искусственного освещения

В действующих нормах по проектированию искусственного освещения освещенность определяется угловым размером объекта различения, контрастом его с фоном и коэффициентом отражения фона. Поверхности, обладающие рассеянным отражением (а таких большинство), характеризуются не яркостью, а светностью фона или, зная порядок величины коэффициента отражения, освещенностью. Это значительно упрощает расчеты и измерения, так как рассчитать или измерить освещенность можно достаточно просто. Тем не менее необходимо помнить, что глаз реагирует все же не на освещенность, а на яркость рассматриваемой поверхности.

Угловой размер объекта затруднительно рассчитывать и измерять. Поэтому в основу нормы удобнее закладывать не угловые, а линейные размеры деталей, рассматриваемых с некоторого определенного расстояния. Общий уровень норм освещенности зависит от материальных и технических возможностей и непрерывно повышается по мере этих возможностей.

При прочих равных условиях величина нормируемой освещенности устанавливается в зависимости от того, какие приняты источники света и система освещения. Люминесцентные лампы как более экономичные позволяют получить при той же мощности установки освещенность в несколько раз выше, чем лампы накаливания. Поэтому их используют как основной источник света для большинства случаев, и нормы освещенности для люминесцентного освещения установлены значительно выше, чем при лампах накаливания.

Система освещения может быть общей или комбинированной. В последнем случае требуемая освещенность рабочих мест достигается в основном с помощью местных светильников, концентрирующих световой поток на рабочих поверхностях, а общее освещение пониженной мощности предназначается только для смягчения теней и освещения фона. Система комбинированного освещения - более экономична, чем система одного общего освещения. Соответственно для комбинированного освещения в СНиП приняты нормы значительно нише, чем для общего освещения. Таким образом, в нормы искусственного освещения заложена тенденция повышать освещенность во всех случаях, когда ее можно увеличить за счет улучшения экономичности установки. Это характерно для советского трудового законодательства, направленного на непрерывное улучшение условий жизни и труда людей.

Освещение городов

В вечернее время в городе необходимо обеспечить наилучшие световые условия. Современная светотехника позволяет много сделать в этом отношении, если при выполнении осветительных установок придерживаться общих принципов устройства рационального освещения и требований, приводимых ниже для отдельных элементов наружного освещения. Осветительные установки на улицах города можно разделить на следующие группы: уличное освещение, специальное освещение фасадов зданий, освещение садов и бульваров, световая реклама и освещение витрин.

Все перечисленные группы наружных осветительных установок не изолированы друг от друга, а работают в непосредственной близости и взаимодействии друг с другом. Так, например, на фасад какого-либо здания, имеющего специальную подсветку, падает свет и от светильников уличного освещения, и от рекламных надписей и витрин, расположенных напротив, и т.д. Поэтому взаимной координации отдельных частей и единству архитектуры и светового оформления города должно быть уделено особое внимание. Световое оформление города должно всегда создаваться как часть гармоничной композиции его вечернего облика.

Для светового оформления городской магистрали необходимо, прежде всего, распределить светильники уличного освещения, выбрать их тип, высоту и конструкцию опор. Выявить возможности витринного освещения и степень его влияния на освещение тротуаров и проезжей части улицы. Следует также учесть специальное освещение фасадов отдельных зданий исторического или художественного значения. Затем необходимо создать проект световых реклам, размещенных на крышах и фасадах зданий, определить их примерные размеры и цветность. Освещение садов и бульваров, входящих в ансамбль улицы, также должно приниматься во внимание с учетом того, что в районах зеленых насаждений обычно отсутствуют магазины и реклама, что снижает освещенность на улице. Все источники света показывают графически на плане улицы условными знаками, а для наглядности выполняют несколько ночных перспектив улицы, подобных изображенной на рис. 78. Следует помнить, что архитектурное решение освещения улицы зависит не столько от уровней освещенности, сколько от гармонического сочетания и стилевого единства отдельных частей осветительной установки и от степени уменьшения блескости в поле зрения.

Освещение улиц

При освещении улиц как линейного объекта наибольшая доля светового потока должна быть направлена по двум противоположным сторонам вдоль улицы, создавая при этом равномерное освещение на всем ее протяжении. Практика показывает, что для оптимального решения этой задачи необходимо иметь светильники, имеющие максимумы силы света, направленные примерно под углом 65-75° к вертикали в двух противоположных направлениях. Такая трансформация светового потока лампы возможна толы помощью зеркал и преломлятелей, которыми и снабжено большинство современных уличных светильников.

Устройство уличного освещения регламентируется ВСН 22-75 - «Инструкцией по проектированию наружного освещения городов, поселков городского типа и сельских населенных пунктов». По характеру предъявляемых требований к освещению все улицы и площади городов подразделяются на три категории: А - скоростные дороги, магистрали общегородского значения и т.п.; Б - магистральные улицы районного значения, дороги грузового движения и т.п.; В-улицы и дороги местного значения.

В отличие от всех других осветительных установок уровень освещения для дорог с асфальтобетонным покрытием нормируется не величиной освещенности, а величиной яркости поверхности дорожного покрытия в направлении наблюдателя, находящегося оси движения транспорта. Это объясняется тем, что асфальт в особенности мокрый, обладает резко выраженным зеркальным характером отражения, вследствие чего величина освещенности может характеризовать видимость. Для улиц и дорог, имеющих простейшие (грунтовые, щебеночные) или переходного типа (асфальтовые, укрепленные вяжущими) покрытия, допустимо характеризовать уровень освещения величиной освещенности. Поэтому ВСН 22-75 устанавливает норму освещения улиц и других проездов с асфальтобетонным покрытием в виде величины средней яркости (в пределах от 1,6 до 0,2 кд/м²) в зависимости от категории улиц и плотности движения, а для улиц с простейшими переходного типа покрытиями - в виде величины средней горизонтальной освещенности (в пределах от 6 до 2 лк). ВСН 22-75 содержат ряд качественных требований к устройству уличного освещения, в том числе определяют наименьшую допустимую высоту подвеса светильников в зависимости от их характеристик, мощности и типа ламп, а также соотношение наибольшей и наименьшей величин яркости и освещенности и т.д.

Рис. 1. Схемы некоторых уличных светильников

а - РБУ; б - СВР; в-РКУ; г - СППР; д - РСУ

Для освещения улиц и дорог рекомендуется применять в основном газоразрядные источники света. В настоящее время в этой области наибольшее распространение получили лампы ДРЛ. Люминесцентные лампы применяют редко, преимущественно в южных курортных небольших городках, где не требуется большой яркости. Эксплуатация люминесцентных ламп в северных города в зимнее время затруднительна. В заграничной практике нарду с лампами ДРЛ довольно широко применяют натриевые лампы низкого и высокого давления. В Москве и в некоторых других городах для освещения площадей используют ксеноновые лампы ДКсТ. Лампы накаливания в настоящее время применяют только в поселках или на городских улицах местного значения; применение этих ламп вследствие их малой экономичности будет постепенно сокращаться. Для уличного освещения в настоящее время широко применяют светильники: РКУ - уличный консольный; РСУ - уличный подвесной; ИСУ - уличный с галогенной лампой накаливания; СППР - подвесной призматический; СВР - венчающий; РБУ - настенный. Наиболее распространенный способ установки уличных светильников - на специальных опорах или на опорах троллейбусной сети. Рационально применять для подвески светильников тросовые растяжки между домами, но этот прием пригоден в основном при кирпичной застройке; панельные дома обычно не рассчитаны на установку растяжек. На узких улицах, внутри кварталов, во дворах светильники иногда устанавливают на стенах зданий.

Опоры для уличных светильников изготовляют из стали, алюминия, железобетона, дерева. Деревянные опоры применяют только в поселках, на небольших улицах. Стальные опоры также не имеют распространения из-за дефицитности стали и большого веса. В некоторых странах получили распространение алюминиевые опоры. Фонарь уличного освещения представляет собой совокупность опоры, кронштейнов и светильников. Различают фонари венчающего и консольного типов, отличающиеся способом крепления светильников (рис. 2).

Рис. 2. Схемы установки уличных фонарей

а - венчающего; с - консольного; в-настенного; г - подвесного

Широкое распространение получили фонари, опора которых изгибается под углом 15°, и эта изогнутая часть служит консолью для крепления светильника. Большинство современных консольных светильников рассчитано на установку с таким наклоном. В некоторых из них имеется соответственно изогнутый патрубок. Такие светильники должны устанавливаться на горизонтальных консолях. Не допускается устанавливать светильники под углом 30-40°.

Рис. 3. Схемы размещения фонарей на улицах

а - односторонняя; б - двухрядная в шахматном порядке; в-двухрядная прямоугольная; г - осевая; д - двухрядная прямоугольная по осям движения; е - двухрядная прямоугольная по оси улицы

При установке светильников на тросовых растяжках часто возникает вибрация проводов и тросов, передающаяся в той или иной степени зданиям, к которым крепятся тросы. Во избежание этого явления тросы следует крепить к стенам зданий обязательно с помощью специальных амортизаторов. ВСН 22-75 предусмотрено несколько оптимальных схем размещения фонарей на улицах (рис. 3).

В зависимости от ширины и категории улиц применяются следующие схемы расстановки фонарей: односторонняя, двухрядная в шахматном порядке, двухрядная прямоугольная, осевая, двухрядная прямоугольная по осям движения, двухрядная прямоугольная по оси улицы. Первые три схемысоответствуют случаям установки фонарей, а последние - подвеске светильников на тросах. Особое внимание следует обращать на освещение перекрестков, переходов и закруглений дорог.

При освещении площадей, где требуется осветить большие поверхности при относительно небольшой освещенности (яркости) покрытия, число опор всегда желательно сократить или полностью от них отказаться, для чего применяются прожекторы с ксеноновыми лампами ДКсТ единичной мощностью 20 или более кВт. Прожекторы могут быть установлены или на высоких мачтах (высотой 20-25 м).

Более комфортное решение можно получить при использовании тех или иных светильников уличного типа, установленных на высоких опорах в виде «люстр» - групп из нескольких светильников. Однако для обслуживания фонарей высотой 15-20 м требуется специальное крановое оборудование или устройство конструктивных приспособлений на опоре.

Группа мощных светильников собрана в «люстру» в виде кольца, которое может перемещаться вдоль опоры с помощью тросового привода, находящегося в полости опоры. Лебедка, электродвигатель, пусковое устройство размещаются в основании опоры или в отдельном шкафу, устанавливаемом рядом с опорой. Обслуживание светильников производится с земли при опущенной «люстре». Такие фонари получили распространение во Франции не только для освещения площадей и сложных пересечений, но и для освещения транспортных парков, стадионов и в других случаях.

При освещении площадей фонарями консольного типа необходимо правильно выбрать рисунок консолей и размещения фонарей, так как криволинейные консоли, будучи ориентированы в разных направлениях, часто придают площадям непривлекательный вид. В последнее время большое распространение получили транспортные туннели, устраиваемые в местах пересечения улиц. При движении по такому туннелю у водителей транспорта возникает резкаяпереадаптация зрения с одного уровня яркости фона на другой. Днем в туннеле неизбежно темнее, чем на улице, вечером все (висит от того, как освещен туннель Многочисленными исследованиями установлены и введены в ВСН 22 75 следующие требована предъявляемые к освещению туннелей.