Проектирование освещения

       В статье рассмотрены общие принципы проектирования освещения, учитывающие требования  ГОСТ и СНиП по освещению.

Проектирование освещения представляет собой сложный процесс, в котором кроме проектировщиков могут участвовать дизайнеры, архитекторы, конструкторы, специалисты по автоматике и телемеханике, а также производители и поставщики осветительного оборудования. 

Содержание статьи:

Стадии проектирования

Обследование помещений

Виды освещения

Обоснование норм и расчет освещенности

Выбор светильников и способов управления освещением

Электропроводки

Щиты освещения

Нормативные документы (ГОСТ, СНиП, Своды правил)

Стадии проектирования

    Проектирование систем освещения, как и большинства других электроустановок, проходит в два этапа, регламентированных в ГОСТ Р 21.1001-2009: вначале выпускается проектная документация, после утверждения, которой разрабатывается рабочая документация.

    Проектная документация содержит текстовые и графические проектные документы. В ней проводится сравнительный анализ различных технических решений, на основании которого принимаются конкретные инженерные решения: выбор и размещение светильников, способов управления освещением, определяются способы и места прокладки кабелей, вычисляется необходимая для системы освещения мощность. Все расчеты, подтверждающие правильность выбранных технических решений, в основном содержатся в проектной документации.

    Рабочая документация включает в себя все необходимые текстовые и графические материалы, необходимые для выполнения строительно-монтажных работ. В нее не входят некоторые разделы проектной документации, например, анализ различных типов осветительных приборов, осуществляемый на этапе выбора и обоснования использования светильников. Для электромонтажной организации, осуществляющей монтаж осветительной системы, в первую очередь важны только те технические решения, которые приняты в проектной документации и детально разработаны в рабочей документации.

    Последовательность согласования и утверждения всех видов документаций описаны в разделе Проектирование.   

    Типовой процесс проектирования освещения включает в себя следующие работы:

Обследование помещений

    Обследование освещаемых помещений, зданий, сооружений и территорий. При обследовании определяются способы и места прокладки кабелей к светильникам и электрощитам. По всем освещаемым помещениям собирается информация об их назначении, геометрических размерах и высотах потолков. Очень важной информацией является наличие или отсутствие подвесных потолков и фальшполов, так как от этого во многом зависят места прокладки кабелей. Важна информация о материалах и толщинах капитальных стен и перегородок с точки зрения возможности их штробления для прокладки кабелей в стенах.

Виды освещения

     В соответствие с  СП 52.13330.2011 искусственное освещение помещений подразделяется на: рабочее, аварийное, охранное и дежурное.

      Рабочее освещение является основным видом освещения и его предусматривают для всех помещений зданий. Также освещают открытые пространства, предназначенные для производства работ, прохода людей и движения транспорта.

      Дежурное освещение используют для освещения помещений в нерабочее время. Например, для освещения поста охраны и коридоров. К дежурному освещению не предъявляют требований по освещенности и его качеству.

      Охранное освещение предусматривают вдоль границ охраняемых территорий. Требуемый уровень освещенности определяется видом используемых технических средств охраны (видеокамер). При отсутствии технических средств охраны, как правило, достаточно обеспечить освещенность 0,5 лк на уровне земли в горизонтальной плоскости, либо на высоте 0,5 метра в вертикальной плоскости.

     Аварийное освещение разделено на эвакуационное и резервное.

Эвакуационное освещение в свою очередь разделено на освещение путей эвакуации (коридоры, лестницы), освещение зон повышенной опасности (предусматривают для безопасного завершения потенциально опасного процесса или ситуации) и эвакуационное освещение больших площадей – более 60 м² (антипаническое освещение). 

     Резервное освещение предусматривают в случаях, если технологические процессы требуют нормального продолжения работы при отключении рабочего освещения (диспетчерские пункты, насосные станции водоснабжения и канализации, вентиляционные установки и некоторые другие). Либо если это может вызвать травмирование или гибель людей, взрывы и пожары, утечки вредных химических веществ.

     Питание аварийного освещения осуществляют от источников питания, независимых от рабочего освещения. Часто используют для этих целей светильники со встроенными аккумуляторами. Более подробно требования к системе аварийного освещения рассмотрены в статье Аварийное освещение.

     До ввода в действие в мае 2011 года Свода правил по проектированию освещения СП 52.13330.2011 виды освещения регламентировались в СНиП 23-05-95.

   При этом предусматривались следующие виды освещения: рабочее освещение – обеспечивающее нормируемую освещенность и качество освещения в рабочее время; аварийное освещение – было разделено на освещение безопасности и эвакуационное; дежурное освещение – освещение в нерабочее время; охранное освещение – устанавливается вдоль границ охраняемых территорий. В литературе и некоторых стандартах часто можно увидеть классификацию систем освещения по СНиП 23-05-95, поэтому не помешает знание, как действующей классификации, так и уже отмененной. Хотя существенные изменения коснулись лишь аварийного освещения.

      Основные критерии качества осветительных установок рассмотрены в статье Искусственное освещение.

Обоснование норм и расчет освещенности

    Выбор и обоснование норм освещенности для каждого конкретного помещения зависит от его назначения. Нормы освещенности приведены в СП 52.13330.2011, СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03, в своде правил СП 31-110-2003, а также в некоторых отраслевых нормах.

Отраслевыми нормами регламентируются уровни освещенности специализированных зданий и сооружений, например, таких как метрополитен. Для проектирования освещения метрополитенов необходимо выполнять требования СП 120.13330.2012, СП 2.5.1337-03, СП 32-105-2004.

В соответствие с СП 52.13330.2011 освещенность нормируется в точках минимальных ее значений на рабочей поверхности. В некоторых стандартах добровольного применения, например в ГОСТ Р 55710-2013, используется иной метод нормирования: Минимально допустимое значение средней освещенности Е_ср на заданной поверхности. Но учитывая, что Свод Правил СП 52.13330.2011 постановлением Правительства РФ №1521 от 26.12.2014 г. внесен в перечень национальных стандартов обязательного применения, метод нормирования освещенности используем из данного СП.

    Во всех случаях необходимо провести анализ всех нормативных документов, требования которых могут распространяться на проектируемое здание или сооружение и обеспечить выполнение всех этих требований. Особенно осторожно следует относиться к различным дополнениям к СНиП, принимаемым для отдельных городов. Если в таком дополнении нормы освещенности отдельных помещений ниже, чем в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 или СП 52.13330.2011, то следует принимать более высокие нормы освещенности. Подобные разночтения встречаются часто вследствие того, что городские дополнения к СНиП могут быть приняты задолго до вступления в действие общероссийских нормативов и не отражать современных требований.

    Расчет освещенности. До выполнения расчетов освещенности должна быть полная ясность с видом отделки всех стен и потолков освещаемых помещений. Это даст возможность максимально точно выбрать коэффициенты отражения всех поверхностей. При отсутствии этой информации точность расчетов освещенности может оказаться недопустимо низкой. Например, покрашенные белой краской потолки имеют коэффициент отражения не менее 80%, подвесные потолки армстронг обычно имеют коэффициент отражения от 50 до 80%, а потолки–решетки Грильято могут практически не отражать свет – они рассчитаны на использование светильников с внутренними отражателями. Для некоторых типов подвесных светильников, у которых коэффициент использования светового потока сильно зависит от коэффициента отражения потолков, ошибка в расчетах может оказаться 50 и более процентов.

    Расчет освещенности, как правило, выполняют компьютерными методами. Многие компьютерные программы для расчета освещенности, например DIALux, находятся в свободном доступе и их можно скачать с сайта поддержки программы (www.dialux.com). Производители светильников размещают на своих сайтах файлы для этих программ с измеренными КСС (кривые силы света) своего осветительного оборудования. Светильники некоторых производителей могут быть уже включены в каталог светильников программы.

Последовательность выполнения расчетов освещенности при использовании светильников с различными характеристиками можно прочитать в статьях Нормирование освещенности при расчетах и Расчет освещенности.

Желательно уметь выполнять расчет освещенности и вручную. Это иногда позволяет избежать ошибок в расчетах.

Выбор светильников и способов управления освещением

    Выбор типов светильников зависит от типа и назначения освещаемого помещения. При проектировании сложных осветительных установок, например помещений больших офисных центров, светильники и места установки выключателей обычно выбирают дизайнеры и архитекторы. Затем проектировщики, в тесном сотрудничестве с  поставщиками осветительного оборудования, выполняют расчеты освещенности всех помещений и производят расстановку светильников. При проектировании освещения обычных помещений все работы проектировщик выполняет сам. Предпочтение отдают в первую очередь светильникам, у которых световая отдача и срок службы максимальны. Но необходимо при этом учитывать особенности спектров излучения ламп с учетом их влияния на организм человека. При выборе светильников следует учитывать индекс цветопередачи, коэффициент пульсаций освещенности, а так же показатели ослепленности и дискомфорта. Описания многих типов наиболее широко распространенных осветительных приборов приведены в разделе «Светильники».

    Выбор способов управления освещением. Для включения светильников в небольших помещениях, как правило, устанавливают выключатели внутри помещения со стороны дверной ручки. В больших помещениях удобнее управлять освещением из одного места. Если имеется пост охраны, то управление освещением осуществляют с этого поста. В протяженных коридорах удобно устанавливать переключатели в обоих концах коридора, которые позволяют управлять освещением из двух и более мест.

    При больших мощностях групповых осветительных линий для включения светильников используют магнитные пускатели (контакторы), управляющие катушки которых коммутируются либо обычными выключателями, либо при помощи кнопочного поста. Кнопочный пост содержит две раздельные кнопки для включения и выключения освещения. При работающем освещении включенное состояние магнитного пускателя обеспечивается его самоблокировкой.

      В санузлах, душевых и ванных помещениях выключатели устанавливают вне этих помещений.

Электропроводки

    Выбор способов и мест прокладки кабелей. Кабели осветительных сетей могут быть проложены в запотолочных пространствах подвесных потолков, в пустотах железобетонных плит перекрытий, в пространствах под фальшполами. При отсутствии подвесных потолков и фальшполов кабели прокладывают в штробах или в кабель-каналах по стенам и потолкам. Следует учитывать, что нельзя штробить многие несущие конструкции: колонны, балки, плиты перекрытий и некоторые другие. Перед принятием решения об использовании штроб необходимо согласовать их с проектировщиками здания. Как правило не вызывает проблем штробление перегородок, если их толщина позволяет скрытую прокладку в них кабелей. По фасадам зданий кабели прокладывают в стальных оцинкованных коробах или стальных трубах. Основные требования к электропроводкам содержатся в ГОСТ Р 50571.5.52-2011 и ПУЭ.

    Деление осветительных приборов на группы. Групповые осветительные сети могут быть однофазными и трехфазными. При большом количестве небольших освещаемых помещений (с площадью 20 – 30 м²) группы рабочего освещения делают однофазными, подключая на группу несколько освещаемых помещений. Помещения с площадью 40 – 60 м² могут быть освещены отдельной группой. Большие помещения (с площадью 60 – 100 м² и более целесообразно освещать несколькими группами светильников, обязательно равномерно распределенными по фазам.  Всегда необходимо предусматривать возможность включения светильников только в определенной части помещения. Это позволяет в светлое время суток освещать только определенную часть помещения (наименее освещаемую естественным светом). Кроме того, если последовательно включены 5 – 6 и более светильников, то следует иметь возможность включать их через один, что позволит ступенчато изменять освещенность. Протяженные осветительные групповые линии всегда делают трехфазными (особенно это касается освещения больших цехов и уличного освещения). На этом этапе определяется суммарная мощность, необходимая для нормальной работы осветительной установки. При вычислении мощности необходимо учитывать потери в пускорегулирующей аппаратуре.

  При проектировании здания проектировщик освещения должен постоянно контактировать с проектировщиками других инженерных сетей: силовых электрических сетей, вентиляции, кондиционирования, отопления, компьютерных и пожарных сетей. Особое внимание следует уделять прокладке воздуховодов приточно-вытяжной вентиляции, прокладываемых за подвесными потолками, так как именно с ними труднее всего «увязать» прокладку электрических кабелей. Часто трассы осветительных и розеточных сетей размечают после выпуска проекта вентиляции, так как обойти лотками с кабелями воздуховоды гораздо проще, чем менять расположение воздуховодов.

     Выбор типов и сечений жил кабелей групповых линий. Типы кабелей выбирают в зависимости от назначения помещений. Внутри зданий наиболее часто используют кабели ВВГнг-LS, но в некоторых случаях требуются кабели, удовлетворяющие особым требованиям пожарной безопасности, изложенным в ГОСТ 31565-2012.

    Сечения жил кабелей должны длительное время выдерживать рабочие токи. Выбор сечений необходимо осуществлять с учетом поправок на температуру окружающей среды и на количество кабелей, проложенных в одном коробе или трубе.

    Расчеты потерь и токов короткого замыкания.

Все групповые линии должны быть проверены по величине допустимых потерь и токам короткого замыкания. Допустимые потери в осветительной сети рассмотрены в статье Нормирование потерь в осветительных сетях. При неудовлетворении этим критериям сечение кабелей увеличивают. В случае если групповая линия  имеет недостаточный ток короткого замыкания, обеспечивающий срабатывание электромагнитного расцепителя, но удовлетворяет всем требованиям по величине потерь, то иногда целесообразно уменьшить номинал автоматического выключателя.

Щиты освещения

    Определение пунктов подключения осветительных электрощитов. Щиты освещения запитывают от ГРЩ или ВРУ зданий. При выборе сечений кабелей распределительной сети: от ГРЩ и ВРУ зданий до осветительных электрощитов всегда необходимо учитывать их длину. Желательно не допускать потерь напряжения в кабелях более 1 – 1,5%.

    Если питание осуществляется по двум кабелям, то целесообразно их сечения выбрать так, что бы в аварийном режиме вся осветительная сеть могла длительное время работать от одного ввода.

    Проектирование электрощитов. При проектировании небольших помещений офисов, квартир или других подобных электроустановок ограничиваются одним электрощитом, объединяющим сети освещения и розеток. Но чаще электрощиты освещения выделяют как отдельные устройства. Также для аварийного освещения проектируют отдельный электрощит. Электрощиты рабочего и аварийного освещения должны быть расположены таким образом, что бы в случае возгорания оборудования щита рабочего освещения щит аварийного освещения не был выведен из строя пламенем.

    В щите должны быть предусмотрены резервные автоматические выключатели. Кроме того, корпус щита должен позволить добавление в него дополнительного оборудования, необходимость которого часто возникает в процессе модернизации электроустановки. Номиналы автоматических выключателей выбирают по расчетному току. Нормативные документы, касающиеся автоматических выключателей и электрощитов, можно посмотреть в разделе сайта Аппараты защиты и управления.

    Для большинства источников света необходимо учитывать пусковые токи. Рабочие и пусковые токи сильно зависят от температуры окружающей среды, что необходимо учитывать при выборе номиналов автоматических выключателей. В светильниках, содержащих ПРА, следует различать пусковые токи в групповой линии, и пусковые токи в цепи источника света (в выходной цепи ПРА). Эти токи могут существенно различаться.

   Для питания световой рекламы, устанавливаемой на фасадах зданий и архитектурно-художественной подсветки зданий необходимо предусматривать УЗО с номинальным дифференциальным током срабатывания не более 30 мА.

Нормативные документы (ГОСТ, СНиП, Своды правил)

    При проектировании освещения необходимо учитывать требования, изложенные в большом количестве руководящих документов, главными из которых являются:

    - Правила устройства электроустановок (ПУЭ), издание 7;

    - СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» (актуализированная редакция СНиП 23-05-95) - введен в действие СП52.13330.2016;

     - СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий»;

    - СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий» - заменен на СП 256.1325800.2016;

    - ГОСТ Р 21.1001-2009 «Система проектной документации для строительства. Общие положения»;

   - ГОСТ Р 21.1101-2009 «Система проектной документации для строительства. Основные требования к     проектной и рабочей документации»;

  - ГОСТ 21.608-84 «Система проектной документации для строительства. Внутреннее электрическое освещение. Рабочие чертежи»;

    - ГОСТ 21.614-88 Система проектной документации для строительства. Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах;

    - ГОСТ Р МЭК 60598-1-2011 «Светильники. Общие требования и методы испытаний»;

    - ГОСТ Р 54350-2011 «Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний»;

    - ГОСТ Р 53315-2009 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности», (с 01.01.2014 заменен на ГОСТ 31565-2012);

    - Постановление Правительства РФ от 20 июля 2011 г. № 602 «Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения».

    - Стандарты Комплекса стандартов ГОСТ Р 50571

     Кроме того целесообразно ознакомиться с ГОСТами на конкретные типы источников света: люминесцентные – ГОСТ 6825-91, ГОСТ Р МЭК 60081-99, ГОСТ Р МЭК 60901-2011; светодиодные – ГОСТ Р 54814-2011; натриевые высокого давления – ГОСТ Р 53073-2008; ртутные высокого давления – ГОСТ Р 53074-2008; металлогалогенные – ГОСТ Р 53075-2008 и другие.

    Перед использованием указанных стандартов следует проверить, не заменены ли они на другие. Проверку можно осуществить на сайте Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии http://iso.gost.ru/, либо на одном из ресурсов, занимающихся коммерческим распространением стандартов, например http://docs.cntd.ru/.

    На процесс проектирования освещения во многом оказывает влияние конкретное назначение осветительной установки. Свои особенности имеет проектирование освещения офисных зданий, жилых помещений, кухонь, предприятий торговли, производственных помещений, специальных помещений (склады, архивы, взрывоопасные), а так же проектирование наружного освещения и архитектурно-художественного освещения фасадов зданий. Эти особенности будут рассмотрены в дальнейших публикациях.

Виктор Чернов

21 июля 2013 г.

  К ОГЛАВЛЕНИЮ (Все статьи сайта)

    К разделу  СВЕТИЛЬНИКИ

       Проектирование освещения. Офис.