محاسبات روشنایی در ساختمان ها و محیط های کاری یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار برروی رفتار ساکنین و نحوه عملکرد کارکنان را دارد. بنابراین طراح در طراحی این بخش همواره باید دقت لازم را داشته باشد. در ادامه نحوه محاسبات سیستم روشنایی ساختمان آورده شده است.

به مقدار نوری که در تمام جهات از یک منبع نوری در هر ثانیه منتشر می شودجریان نوری (توان نوری )میگویند.

• جریان نوری را با Φ نشان میدهند. واحد جریان نوریلومن(Lm) می باشد.
• به مقدار نوری که بر واحد سطح تابیده می شودشدت روشناییمیگویند. واحد شدت روشناییلوکس(LX) یالومن بر مترمربع میباشد. یک لوکس= یک لومن بر متر مربع می باشد.
• شدت روشنایی را با حرف E نشان میدهند و فرمول آن عبارت است از
• نسبت جریان نوری ( توان نوری ) به توان الکتریکی لامپ را بهره نوری لامپ میگویند و واحد آنلومن بر وات میباشد .
• به تراکم شار نور در فضاشدت نورمیگویند . و واحد آنشمع یا کاندلا(ca) می باشد .
• نسبت شدت نور به سطحی که نور از آن متصاعد می شوددرخشندگیمیگویند . واحد درخشندگی شمع بر سانتیمتر مربع می باشد

پخش نور به روشهای مطابق جدول زیر صورت میگیرد .

• جهت انتخاب نوع روشنایی باید سه عامل مسائل اقتصادی ، زیبایی ، بهداشتی رعایت گردند . در مسائل اقتصادی دو اصل هزینه اولیه و هزینه تعمیر و نگهداری باید توجه شود .
• مراحل محاسبه روشنایی داخلی : ابتدا از جداول استاندارد مقدار شدت روشنایی مورد نیاز محل را بر حسب لوکس بدست می آوریم . سپس نوع روشنایی را انتخاب کرده و نوع چراغ را نیز انتخاب می نمائیم . با استفاده از جداول مربوط به هر چراغ ضریب آلودگی (MF) را بدست میآوریم. با استفاده از فرمولهای زیر ضریب فضا را محاسبه می نماییم .

برا ی روشنایی مستقیم ، نیمه مستقیم و یکنواخت ٢w+L / 6H

روشنایی نیمه غیر مستقیم و غیر مستقیم ٢w+L / 4H

W : عرض محیط L : طول محیط H: ارتفاع نصب چراغ

با استفاده از جداول مربوطه با استفادا از ضریب فضا ، رنگ سقف و رنگ دیوار و کف مقدار ضریب بهره (µ) را محاسبه نموده و با استفاده از فرمول :

EA/µMF

مقدار جریان نوری مورد نیاز را محاسبه می نماییم . در این فرمول A سطح مقطع محیط بر حسب متر مربع و E شدت روشنایی بر حسب لوکس میباشد

و پس از آن از فرمولمقدار نور هر چراغ / مقدار نور کل = تعداد چراغتعداد چراغهای لازم را بدست می آوریم .

• نحوه چیدن چراغها در سقف باید به گونه ای باشد که فاصله هر چراغ تا دیوار نصف فاصله دو چراغ ( در طول یا عرض ) باشد .

محاسبه روشنایی ساختمان

هدف از محاسبات روشنایی داخلی عبارتند از:

1. محاسبه تعداد چراغ های مورد نیاز

2. تعیین نحوه قرارگیری چراغ ها ( ارتفاع نصب، موقیعت قرار گیری…)

3. تامین حداقل شدت روشنایی متوسط مورد نیاز

4. توزیع مناسب روشنایی در نقاط مختلف

5. محدود کردن خیرگی

6. ملاحظات زیبایی و غیره

نکات مهم در محاسبات

به طور خلاصه می دانیم که از کل نوری که از یک منبع نوری منتشر می شود، بخشی از آن به سطح مورد نظر می رسد و بخشی از آن به دیواره های اطراف و سقف تابیده می شود. بخشی از نور تابیده شده به سقف و دیوارها نیز به سطح کار منعکس می شود که در حالت کلی بر مقدار شدت روشنایی در مجموعه تاثیر می گذارد. در نتیجه، عوامل مختلفی بر میزان نور تابیده شده بر یک سطح در اتاق تاثیر می گذارد که عبارتند ازشکل و حجم اتاق، رنگ دیوارها و سقف، فاصله بین چراغ و سطح، نوع منحنی توزیع شدت نور چراغ و غیره.

به صورت خلاصه می توان گفت که اگر شار نوری تابیده شده از منابع نوری موجود در اتاق، برابر لومن Фباشد، در حالت ایده آل که کل این مقدار نور به سطح مورد نظر بتابد، شدت روشنایی متوسط برابر خواهد بود:

Eave = Фt/A

شکل تصحیح شده رابطه قبلی باید به صورت زیر باشد:

Eave = K*Фt/A 0 ≤ K < 1

لذا منظور از محاسبات روشنایی، به طور خلاصه یعنی یافتن ضریب K است که تابع عواملی نظیر ابعاد اتاق، نوع رنگ آمیزی، نوع چراغ، میزان آلودگی محیط و… است.

مقدار Eaveاز روی جداول استاندارد مشخص می شود A به ابعاد اتاق بستگی دارد و Kهمانطور که اشاره شد، با کمک روش های محاسبات روشنایی به دست می آید. در نتیجه مقدار مورد نیاز و از روی آن تعداد چراغ های مورد نیاز در یک اتاق محاسبه می شود. در گام های بعدی نحوه چیدمان چراغ ها برای کاهش خیرگی، کاهش سایه و … تعیین شده و محاسبات روشنایی تکمیل می شود.

تعریف پارامترهای کلیدی

ابعاد اتاق: طول، عرض و ارتفاع به ترتیب H, W, L

ضرایب انعکاس: عبارتند از نسبت نور منعکس شده از یک سطح به کل نور تابیده شده به آن. ضریب انعکاس مربوط به کف، دیوار و سقف را به ترتیب با ρc, ρw, ρfنشان می دهند.

ضرایب انعکاس به صورت درصد بیان می شود. معمولا ترکیب رنگ آمیزی برای یک اتاق عبارتند از:

• کف اتاق: رنگ های تیره – ضریب انعکاس 10 تا% 30

• دیوارها: رنگ ملایم – ضریب انعکاس 40 تا % 60

• سقف: رنگ های روشن – ضریب انعکاس 70 تا%

محاسبات روشنایی

• روش لومن

• روش ضریب بهره

روش لومن

در این روش، ضریب K از ضرب کردن دو ضریب دیگر بدست می آید:

1. ضریب بهره اتاق یا Room Efficiency  

2. ضریب نگهداری یا Maintenance Factors

ضریب بهره اتاق

برای محاسبه ضریب بهره اتاق در گام اول لازم است شاخصی به نام شاخص اتاق یا Room Index محاسبه شود. شاخص اتاق یک رابطه تجربی است و اثر ابعاد اتاق را در میزان نوری که به سطح کار می رسد را نشان می دهد. شاخص اتاق برای سیستم های روشنایی مستقیم، نیمه مستقیم و یکنواخت طبق رابطه زیر است:

Ri = W * L / hr ( W+ L)

در این رابطه hr برابر اختلاف ارتفاع نصب چراغ و ارتفاع سطح کار، یعنی :

hr = H – (hf + hc)

شاخص اتاق برای سیستم های روشنایی غیر مستقیم و نیمه غیر مستقیم طبق رابطه زیر است:

Ri = 1.5 W * L / H ( W+ L)

پس از محاسبه شاخص اتاق با کمک جداول معینی، ضریب بهره اتاق را محاسبه می کنیم. در این جداول ازروی ضرایب انعکاس سطوح و نوع چراغ انتخاب شده، ضریب بهره بدست می آید. بنابراین ضریب بهره اتاق،اثر ابعاد اتاق، رنگ سطوح اتاق و نوع چراغ را بر درصد نوری که به سطح کار می رساند را نشان می دهد.

نکات:

1- برای فضاهای بسته به ازای هر متر مربع مساحت اگر از لامپ رشته ای استفاده شود 32 وات بر متر مربع در نظر گرفته می شود

به عنوان مثال اگر یک اتاق 12 متر مربع مساخت داشته باشد 384=32*12 پس 384 وات جهت یک اتاق 12 متر مربع مورد نیاز است که با توجه به لامپ های موجود در بازار باید دو عدد لامپ 200 وات استفاده نمود.

2- اگر از لامپ مهتابی استفاده نمایم

نور لامپ های مهتابی حدودا 4 برابر یک لامپ رشته ای است به عبارت دیگر نور یک لامپ 40 وات مهتابی برابر یک لامپ 160 وات رشته ای است در حالیکه مصرف برق ان 4/1 یک لامپ رشته ای است بنابراین برای هر متر مربع مساحت 8 وات در نظر می گیریم

به عنوان مثال برای یک اتاق 12 متری 84=8*12 پس 84 وات نور مهتابی می خواهیم که با توجه به لامپهای موجود حداقل 3 عدد لامپ 40 وات مهتابی مورد نیاز خواهد بود

3- اگر از نور ترکیبی (مهتابی و رشته ای ) استفاده شود.

بهترین حالت نور داشتن ترکیبی از نور زرد و سفید می باشد لذا در اینحالت جهت محاسبه ابتدا محاسبات را بر اساس لامپ رشته ای انجام داده سپس ضرایب 160 را جدا نموده و به جای ان یک عدد لامپ مهتاب 40 وات قرار می دهیم

به عنوان مثال بای اتاق 12 متر مربعی

64+160*2=384=32* 12