При ремонті квартири до питань розрахунку освітлення зазвичай ставляться без особливої відповідальності, і встановлюють світильники здебільшого "на око" або за вподобаннями власними. Однак освітлення це важлива частина будь-якої забудови, як з дизайнерської, так і з інженерної точки зору. Більше того, існують державні документи, які нормують ці питання: «Природне та штучне освітлення» ДБН В.2.5-28:2018.
У цій статті йтиметься про те, як розрахувати світлодіодне освітлення для будинку. Хоча розрахунки для різних типів приміщень, і навіть із застосуванням інших освітлювальних приладів, загалом аналогічні.
Освітленість та світловий потік
Метою розрахунків та проєктування освітлення є досягнення нормованої освітленості для певного приміщення. Для кожного приміщення є власний норматив освітленості. Її можна обчислити виходячи з класу зорової роботи, тобто з того, як багато і з деталями якої величини ви працюватимете, який колір фону на якому розташовується деталь, колір самої деталі та інші фактори.
Зазвичай це лякає людей далеких від теми прєктування освітлення, але ми не заглиблюватимемося в тонкощі цієї науки. Є таблиці з усередненими, типовими значеннями освітленості для кожного з типів приміщень, тому можна ними скористатися, нижче наведена одна з таких таблиць (1.1).
Таблиця 1.1 –Таблиця з ДБН В.2.5-28:2018
Але знати необхідну освітленість недостатньо. По-перше, освітленість це величина світлового потоку на 1 кв. м. освітлюваної площі (формула 1.1). Вона вимірюється у Люксах (Лк). Існує і закон зворотних квадратів, який свідчить, що з видалення джерела світла на певну відстань освітленість освітлюваної поверхні знижується у двічі. Тобто, якщо настільну лампу підняти над столом на висоту 2 метри, то освітленість столу знизиться приблизно в чотири рази.
Е=Ф/S, (1.1)
де E – освітленість, Ф – світловий потік, S освітлювана площа.
По-друге, у технічній документації або на упаковках джерел світла (ламп, світильників) вказують величину в Люменах (Лм) – так вимірюють світловий потік. Для розуміння можна подивитись рисунок 1.1 з нормованими значеннями освітленості в різних кімнатах.
Рисунок 1.1 - Нормована освітленість у кімнатах
Типи та схема освітлення (рис.1.2)
Освітлення може бути штучним та природним. Якщо на природне освітлення ми не можемо впливати, то на штучне - легко. В свою чергу штучне ділять на три типи:
1. Загальне. Коли нормована освітленість на висоті робочої поверхні досягається площею всього приміщення. Використання світильників на стелі, стінах, яке називається загальне освітлення. Перевагою цього типу є те, що ви отримуєте яскраве світло у всій кімнаті, в деяких випадках це може бути і недоліком.
2. Місцеве. Тут нормована освітленість досягається лише за площею робочої поверхні. Використання додаткових точок у вигляді настільних ламп, додаткових акцентних світильників, тощо.
3. Комбіноване. Такий компроміс, коли робочі поверхні висвітлюються місцевими світильниками, типу бра, настільними лампами та інші, а проходи, решта просторів кімнати висвітлюється в рази слабше стельовими світильниками (люстрами, якщо говорити про житлову кімнату).
Рисунок 1.2 – Варіант освітлення кухні-студії
Розрахунок освітленості
Точність розрахунків освітлення, як завжди, залежить від їх складності, але в більшості випадків можна користуватися наведеним нижче методом розрахунку освітлення за коефіцієнтом використання світлового потоку. Також варто відзначити, що на кількість світильників впливає не тільки світловий потік, що випромінюється ними, але і форма розподілу світла.
Якщо міркувати просто, то парою спрямованих джерел світла ви не досягнете рівномірного освітлення, у кращому випадку отримаєте пару потужних пучків світла і відбите від стін розсіяне світло. А от якщо світильники дають розсіяне приблизно рівномірне світло на всі боки, то досягнете дуже легко і рівномірного освітлення.
Припустимо, що ми розраховуємо освітлення вітальні, з таблиці, наведеної на початку статті видно, що нормована освітленість має бути 450 Лк. Для вітальні краще використовувати загальну схему освітлення, адже локальні пересвіти навряд чи дадуть інтер'єру краси, а освітленню функціональності.
Виходячи з формули 1.1 виразимо необхідний світловий потік:
Ф = E * S (1.2)
А також введемо два коефіцієнти, один поправочний, пов'язаний з висотою стель, а другий теж поправочний, але пов'язаний з типом джерел світла. Якщо висота стелі до 2,7 метрів - то Кз1 = 1, якщо від 2,7 до 3 метрів - то Кз1 = 1.2. Для світлодіодних ламп Кз2=1.1-1.2, візьмемо 1.2, цей коефіцієнт передбачає зниження світлового потоку від світлодіодних ламп протягом терміну їх експлуатації.
Припустимо, що наша вітальня наступних розмірів – 3х4 метра зі стелями висотою 2.7 метра. Тоді:
Ф = 450лк × 12кв.м × 1 × 1.2 = 6480, лм (1.3)
Тобто нам потрібне таке джерело світла, щоб забезпечити світловий потік на рівні 5400 лм. У світлодіодних ламп в середньому світловіддача становить 80-120 Лм/Вт, візьмемо усереднено 100 лм/Вт, тоді нам потрібно 54 Вт світлодіодного світла. З першого погляду може здатися, що це багато, але фактично ви можете досягти, встановивши 5 ламп на 12-14 Вт у люстру з п'ятьма ріжками. Адже погодьтеся, що у вітальні таких розмірів, така люстра відмінно впишеться, і буде створювати достатню кількість світла.
Однак для підбору кількості світильників та кількості ламп є й інший, більш технічний метод. Приймемо за N – кількість світильників, n – кількість ламп. Щоб порахувати скільки світильників зі світлодіодними лампами потрібно розмістити в кімнаті, потрібно визначитися з його світловим потоком. Тут є два варіанти.
1. Якщо ви вішатимете готові світильники, де лампи не замінюються, то потрібно подивитися документацію на нього, або знайти такий же в будь-якому інтернет магазині і подивитися його світловий потік, який вказано на упаковці. Для прикладу візьмемо такі врізні світильники, їх заявлена потужність 12Вт, а світловий потік при цьому 1200 Лм.
Тоді:
N = Фзагальне/Фсвітильника (1.4)
N = 6480/1200 = 5,4 світильників.
Вданому випадку краще округлити у велику сторону, тоді потрібно придбати та встановити 6 світлодіодних світильників.
2. Якщо у вас вже є люстра з декількома ріжками, наприклад з п'ятьма, то ви можете розрахувати лампи, якої потужності потрібно вкрутити в неї:
w = Фзаг/(5 ріжків*100) (1.5)
Фзаг – загальний світловий потік, який ми розрахували вище – 6480 лм, w – потужність лампи, 100 – це кількість Лм/Вт, що видаються світлодіодами.
W = 6480/5 * 100 = 12,96, Вт (1.6)
В принципі, потужність ламп збіглася, вище ми приблизно вказали 12-14 Вт. Розрахунки вірні. Але ми не враховували коефіцієнт відображення, це приблизні величини, що дозволяють оцінити приблизну кількість світла, яка потрібна для ламп.
Автоматизація розрахунків освітлення
В 21 столітті, більшість проєктної роботи автоматизували, для ПК є велика кількість програмного забезпечення. Його називають "системи автоматизованого проєктування" або скорочено САПР.
Для розрахунку освітлення є відмінні рішення, наприклад, програма Dialux, яка допоможе розрахувати світлодіодне та інші типи освітлення, крім того, в ній є приклади готових проєктів, сильною стороною цієї програми є візуалізація підсумкового результату, розрахунок кількості світильників.
Для перевірки розрахунків можна використовувати онлайн-калькулятор. Їх безліч у мережі.
