TỔNG QUAN
Các nguyên tắc chung
Tiêu chuẩn hóa hệ thống chiếu sang nhân tạo (CSNT) Gồm có hai phương pháp:
Phương pháp trực tiếp xác định các đại lượng ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống và ánh sáng, bao gồm hiệu suất lao động, mức độ nhìn thấy và phân biệt, khả năng nhìn, và độ sáng.
Phương pháp gián tiếp xác định các đặc tính quang của hệ thống chiếu sáng, bao gồm sự phân bố theo thời gian và phổ Các đặc tính quang như độ rọi và huy độ được chiếu sáng đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của hệ thống chiếu sáng.
Hiệu suất hệ thống chiếu sáng được xác định bởi các đặc tính quang, bao gồm không chỉ các giá trị số lượng mà còn cả chất lượng chiếu sáng, như trường ánh sáng trong không gian, phổ ánh sáng và thời gian chiếu sáng.
Mục đích tiêu chuẩn hóa
- Đảm bảo các đặc tính chất lƣợng và số lƣợng chiếu sáng mà nó xác định hiệu suất hệ thống chiếu sáng
- Qui định sự chi phí năng lƣợng, vật liệu và thiết bị …
Giải quyết các bài tiêu chuẩn hóa dựa trên yếu tố kinh tế giúp lựa chọn các tiêu chuẩn của CSNT với chi phí tối ưu nhất.
Các yêu cầu đối với hệ thống chiếu sáng
- Các vật đƣợc chiếu sáng phải có huy độ vừa đủ để phát hiện và phân biệt chúng
- Đảm bảo không có sự khác biệt lớn giữa huy độ bề mặt làm việc và không gian chung quanh
- Độ rọi không đổi trên bề mặt làm việc theo thời gian
- Không có các vết tối rõ trên các bề mặt làm việc và khi chiếu sáng vật nổi cho phép ta phân biệt thể tích và hình dạng chúng
- Đảm bảo trong tầm nhìn không có những mặt chói lớn.
Các tiêu chuẩn chiếu sáng Việt Nam và qui chuẩn sử dụng năng lƣợng hiệu quả
- TCVN 7114: 2002 “Ecgônômi – Nguyên lý Ecgônômi thị giác chiếu sáng cho HT làm việc trong nhà”
Áp dụng tiêu chuẩn này mang lại nhiều lựa chọn, từ hướng dẫn tổng quát đến thông tin chi tiết về các thông số cần điều chỉnh, nhằm đảm bảo môi trường thị giác đạt yêu cầu.
+ Cụ thể là đề xuất các giá trị độ rọi tiêu chuẩn trong nhà và các phạm vi giới hạn chói loá để định hướng thiết kế chiếu sáng
Các mức độ rọi (lux) Loại khu vực, công việc hoặc hoạt động
20 30 50 Khu vực đi lại và khu vực là việc ngoài nhà
50 100 150 Vùng đi lại, định hướng đơn giản hoặc quan sát chung
100 150 200 Phòng không sử dụng để làm việc thường xuyên
200 300 500 Công việc đòi hỏi thị giác đơn giản
300 500 750 Công việc đòi hỏi thị giác trung bình
500 750 1000 Công việc đòi hỏi thị giác cao
750 1000 1500 Công việc đòi hỏi thị giác phức tạp
1000 1500 2000 Công việc đòi hỏi thị giác đặc biệt
Hơn 2000 Thực hiện công việc thị giác rất chính xác
Bảng 2.1 TCVN 7114:2002 Ecgônômi trong nhà - Các mức độ rọi đặc trƣng
QCXDVN 09 : 2005 “ Các công trình sử dụng năng lƣợng hiệu quả”
Quy chuẩn này được ban hành để giảm lãng phí năng lượng trong các công trình xây dựng, cải thiện điều kiện tiện nghi nhiệt và thị giác, đồng thời nâng cao năng suất lao động cho người sử dụng.
Trong thiết kế và xây dựng các công trình như nhà ở cao tầng và công trình công cộng, đặc biệt là các dự án thương mại, khách sạn cao tầng, cao ốc văn phòng và những công trình tiêu thụ nhiều năng lượng, cần tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt và áp dụng các giải pháp hiệu quả Những yếu tố này không chỉ đảm bảo an toàn và chất lượng công trình mà còn tối ưu hóa hiệu suất năng lượng và bảo vệ môi trường.
Để sử dụng năng lượng hiệu quả trong thiết kế và xây dựng mới hoặc cải tạo các công trình thương mại, cơ quan nghiên cứu, trụ sở hành chính nhà nước, chung cư cao tầng và khách sạn lớn, cần tuân thủ những yêu cầu kỹ thuật tối thiểu Những yêu cầu này đặc biệt quan trọng đối với các công trình có sử dụng điều hòa không khí và các thiết bị tiêu thụ năng lượng cao.
Các vần đề chung khi thiết kế chiếu sáng
Thiết kế hệ thống chiếu sáng là một thách thức phức tạp, yêu cầu người thiết kế không chỉ nắm vững kiến thức kỹ thuật mà còn cần hiểu biết về kiến trúc, công nghệ sản xuất và thị giác.
Thiết kế hệ thống chiếu sáng bao gồm ba phần chính: tính toán chiếu sáng, phần điện và phần kinh tế Khi thực hiện thiết kế, cần đảm bảo các tiêu chí về số lượng và chất lượng ánh sáng tại khu vực làm việc cũng như không gian xung quanh, đồng thời chú trọng đến an toàn hoạt động, thuận tiện trong vận hành và hiệu quả kinh tế của hệ thống chiếu sáng.
Chiếu sáng nhân tạo trong nhà ở và các công trình công cộng bao gồm các loại chiếu sáng như chiếu sáng làm việc, chiếu sáng sự cố, chiếu sáng an toàn và chiếu sáng bảo vệ.
Chiếu sáng làm việc là yếu tố quan trọng nhằm đảm bảo hoạt động bình thường của con người, vật thể và phương tiện vận chuyển trong điều kiện thiếu ánh sáng tự nhiên.
Chiếu sáng sự cố (emergency lighting) là hệ thống chiếu sáng quan trọng giúp duy trì hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định hoặc đảm bảo an toàn cho người ra khỏi nhà khi hệ thống chiếu sáng chính gặp sự cố.
Để đảm bảo an toàn trong chiếu sáng sự cố, độ rọi tối thiểu trên bề mặt làm việc cần đạt ít nhất 5% độ rọi chiếu sáng “làm việc”, với giá trị cụ thể là 230 lux trong các toà nhà và 15 lux khi ở ngoài trời.
Chiếu sáng an toàn là yếu tố quan trọng để phân tán người trong các khu vực như lối đi, nhà xí nghiệp và không gian công cộng Việc đảm bảo ánh sáng đầy đủ giúp tăng cường an toàn cho mọi người, đặc biệt ở những nơi đông đúc.
Tại các tòa nhà cao từ 6 tầng trở lên, những khu vực có trên 50 người làm việc và các địa điểm có hơn 100 người, yêu cầu độ rọi tối thiểu là 0,5 lux trong nhà và 0,2 lux ngoài trời.
Chiếu sáng bảo vệ là yếu tố thiết yếu cho an ninh vào ban đêm tại các công trình xây dựng và khu vực sản xuất Hệ thống chiếu sáng này sử dụng một phần đèn từ chiếu sáng làm việc để chiếu sáng xung quanh, đảm bảo độ rọi ngang trên mặt đất hoặc độ rọi đứng trên bề mặt đạt tối thiểu 0,5 lux.
Mạch điện cho chiếu sáng sự cố và chiếu sáng an toàn có thể tách biệt với nguồn chiếu sáng làm việc, hoặc tự động chuyển sang hệ thống chiếu sáng sự cố khi chiếu sáng làm việc gặp sự cố Các nguồn điện có thể đến từ biến áp của hai trạm điện hoặc máy phát điện riêng Việc lựa chọn hệ thống cung cấp điện phụ thuộc vào yêu cầu về an toàn hoạt động của hệ chiếu sáng và các yếu tố kinh tế.
Có hai phương pháp để chiếu sáng sự cố:
- Lấy một phần các đèn chiếu sáng làm việc để làm chiếu sáng sự cố
Để đảm bảo an toàn trong việc chiếu sáng sự cố, cần sử dụng các loại đèn như đèn nung sáng và đèn huỳnh quang khi nhiệt độ xung quanh đạt 10°C và điện thế mạng ở mức 90% giá trị danh định Tránh sử dụng đèn TNCA và Metal Halide Đèn chiếu sáng sự cố và an toàn phải khác biệt so với đèn chiếu sáng làm việc về kích thước, chủng loại hoặc có dấu hiệu nhận diện riêng biệt.
Vấn đề phục vụ TBCS khi vận hành chiếu sáng
Một trong những yêu cầu khi thiết kế hệ chiếu sáng là dễ dàng với tới đèn để thay đèn, lau chùi đèn và sửa chữa
- Mắc TBCS trên độ cao cho phép 4 m;
- Sử dụng các hệ thống hạ xuống;
- Sử dụng các hệ thống đặc biệt
2.3.1 Chi phí cho hệ thống chiếu sáng
Chi phí lắp đặt chiếu sáng (K) bao gồm chi phí cố định (K’) và chi phí vận hành hàng năm (K”): K = K’ + K” (1.1)
Chi phí vận hành hàng năm: K” = n.t B ( a.P +
Chi phí lắp đặt chiếu sáng: K = n[p.K 1 + R + t B (a.P +
)] (1.4) Với: a (đồng/kWh) – giá tiền năng lƣợng
K (đồng/năm) – chi phí hàng năm đối với hệ chiếu sáng
K’ (đồng/năm) – chi phí hàng năm cố định K’’ (đồng/năm) – chi phí vận hành hàng năm
K1 (đồng) – giá tiền 1 bộ đèn kể cả công lắp đặt
K2 (đồng) – giá tiền 1 bóng đèn kể cả công thay thế
K1 (đồng) – chi phí đầu tƣ (n.K1) n – số bộ đèn p (1/năm) – lãi suất đối với sự lắp đặt
P (kw) – công suất 1 bộ đèn
Khi lựa chọn thiết bị chiếu sáng, cần xem xét chi phí lau chùi hàng năm (R), thời gian hoàn vốn (t), thời gian làm việc mỗi năm (tB) và tuổi thọ bóng đèn (tLa) Để đảm bảo hiệu quả kinh tế tối ưu, không chỉ cần quan tâm đến chi phí đầu tư ban đầu mà còn phải chú ý đến chi phí vận hành trong một khoảng thời gian nhất định Đôi khi, chấp nhận đầu tư ban đầu cao hơn có thể giúp đạt được tổng chi phí thấp hơn trong dài hạn.
Công thức tính thời gian hoàn vốn đối với sự lắp đặt mới: t = (1.5)
So sánh thời gian hoàn vốn của hai phương án lắp đặt mới, trong đó phương
7 án B có chi phí đầu tƣ lớn hơn và chi phí vận hành thấp hơn: t = (1.6)
2.3.2 Lựa chọn các thông số cho hệ thống chiếu sáng
Nguồn sáng rất đa dạng, có thể phân loại theo công suất tiêu thụ từ vài chục watt đến hàng chục kilowatt, điện áp sử dụng, và hình dáng kích thước Khi thiết kế hệ thống chiếu sáng, cần xem xét kỹ lưỡng tính năng kỹ thuật của nguồn sáng để đáp ứng yêu cầu về chất lượng và số lượng Việc lựa chọn nguồn sáng phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả sử dụng.
Do đó chọn nguồn sáng theo các tiêu chuẩn sau đây:
- Nhiệt độ màu đƣợc chọn theo biểu đồ Kruithof;
- Việc sử dụng tăng cường và gián đoạn của địa điểm;
Chọn hệ thống chiếu sáng Được sử dụng trong các trường hợp khi cần có các điều kiện
Hệ chiếu sáng chung (general lighting) không chỉ tập trung vào việc chiếu sáng bề mặt làm việc mà còn đảm bảo ánh sáng cho toàn bộ không gian phòng Có hai phương thức lắp đặt đèn trong hệ thống này: chiếu sáng chung đều cho toàn bộ khu vực và chiếu sáng chung theo từng khu vực cụ thể.
Hệ chiếu sáng chung đều đảm bảo khoảng cách đồng nhất giữa các đèn trong cùng một dãy và giữa các dãy khác nhau Điều này tạo ra sự phân bố ánh sáng đồng đều trên toàn bộ diện tích phòng, giúp không gian trở nên sáng sủa và hài hòa.
Các phương pháp tính toán chiếu sáng
Các bài toán chiếu sáng gồm hai loại:
- Xác định số bộ đèn theo giá trị độ rọi cho trước (thường gọi là bài toán thuận)
Để xác định các giá trị độ rọi trên mặt phẳng tính toán, cần phân tích sự phân bố và công suất của đèn Việc này giúp đánh giá sự phân bố huy độ trong vùng nhìn, từ đó phục vụ cho bài toán kiểm tra hiệu quả chiếu sáng.
Cả hai loại yêu cầu xác định phân bố quang thông từ các bộ đèn chiếu sáng lên mặt phẳng sử dụng, bao gồm trần và tường, cũng như quang thông phản xạ nhiều lần giữa các bề mặt được chiếu sáng.
2.4.1 Phương pháp hệ số sử dụng Đây là phương pháp (PP) tính toán khá chính xác, thường được áp dụng cho các đối tƣợng không quan trọng, nơi cần độ sáng cao và phòng có dạng hình hộp Tuy nhiên ta có thể sử dụng phương pháp này để tính toán các dạng phòng khác, nếu qui đổi tương đương về dạng hình hộp
Phương pháp hệ số sử dụng (Pháp)
Quang thông tổng của các đèn đƣợc xác định:Φ tổng = (1.8)
Hệ số sử dụng quang thông được tính bằng công thức: U = ηud + ηui ηud, trong đó ηui và ηud lần lượt là hiệu suất trực tiếp và gián tiếp của bộ đèn Các hệ số ηud và ηui thể hiện khả năng sử dụng quang thông của bộ đèn ở các cấp độ khác nhau.
Etc- Độ rọi tiêu chuẩn trên bề mặt làm việc (lux) Thường là độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc
S - Diện tích bề mặt làm việc (m 2 ) d - Hệ số bù
Thông thường với một bộ đèn đã cho, nhà chế tạo cho trực tiếp hệ số sử dụng
U = ηud + ηuihoặc hệ số có ích ud, ui theo các chỉ số địa điểm với (K=
) và các hệ số phản xạ các bề mặt
Số bộ đèn đƣợc tính nhƣ sau:N bộ đèn =
(1.9) Lựa chọn số bộ đèn sao cho có thể phân bố đƣợc và đảm bảo sai số nằm trong khoảng cho phép ( -10% +20%)
Từ công thức (1.8) ta có thể xác định độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc sau một năm:E tb = (1.10)
Phương pháp hệ số sử dụng (Liên Xô cũ)
Phương pháp này tương tự như phương pháp áp dụng tại Pháp, chỉ khác một chút về quan niệm độ rọi tiêu chuẩn Cụ thể, độ rọi tiêu chuẩn được xác định là độ rọi tại khu vực tối nhất trên bề mặt làm việc, mặc dù công thức tính toán vẫn giữ nguyên.
Quang thông trong mỗi bộ đèn đƣợc tính theo công thức sau: Φ =
Etc – độ rọi nhỏ nhất cho trước (lux)
S – diện tích mặt đƣợc chiếu sáng (m 2 ) k – hệ số dự trữ
Nbộ đèn – số bộ đèn được ấn định trước khi tính
Theo giá trị quang thông tính đƣợc, ta lựa chọn quang thông tiêu chuẩn của đèn có sự sai số không vƣợt quá (-10% +20%)
Khi các bộ đèn được tổ chức thành dãy, số bộ đèn Nbộđèn sẽ được thay thế bằng số dãy đèn Ndây Lúc này, Φ đại diện cho quang thông của một dãy đèn Số lượng bộ đèn trong mỗi dãy sẽ được xác định cụ thể.
Khi tổng chiều dài các bộ đèn trong một dãy vượt quá chiều dài căn phòng, bạn cần tăng công suất đèn, số dãy đèn hoặc số bóng đèn trong mỗi bộ Nếu tổng chiều dài các bộ đèn bằng chiều dài căn phòng, hãy phân bố các bộ đèn thành một dãy liên tục để đạt hiệu quả chiếu sáng tối ưu.
Khi tổng chiều dài các bộ đèn trong một dãy nhỏ hơn chiều dài căn phòng, cần phân bố chúng thành một dãy không liên tục với các khoảng cách bằng nhau λ Khoảng cách này nên được điều chỉnh sao cho λ < 0,5htt, ngoại trừ đối với các bộ đèn có nhiều bóng đèn trong các nhà hành chính công cộng.
Hệ số E thể hiện sự phân bố không đều của độ rọi và phụ thuộc vào nhiều thông số, đặc biệt là tỉ số giữa khoảng cách bộ đèn và chiều cao (λ/htt) Khi tỉ số λ/htt tăng, độ rọi E cũng tăng theo Nếu tỉ số này không vượt quá giá trị tối ưu, có thể coi rằng sự phân bố độ rọi là hợp lý.
E = 1,15 đối với đèn nung sáng và các đèn phóng điện
E = 1,1 khi các đèn huỳnh quang phân thành các dãy sáng
E = 1 khi tính toán độ rọi phản xạ
Khi tính toán độ rọi trung bình, không cần xem xét đến E Để xác định hệ số sử dụng quang thông Kϴ của bộ đèn, cần phân tích kỹ lưỡng các chỉ số địa điểm K, tỷ số treo j (theo chương 4) và xác định hệ số phản xạ của trần, tường và sàn.
Công thức (1.11) có thể viết dưới dạng quang thông tổng: Φ tổng = (1.13)
Ta có thể xác định độ rọi E trung bình trên một bề mặt sau một năm, nếu biết quang thông của bộ đèn theo công thức (1.11):
Phương pháp quang thông, phổ biến ở Bắc Mỹ, tương tự như phương pháp hệ số sử dụng, nhưng khác ở chỗ nó xác định tỷ số địa điểm CR và hệ số suy giảm (LLF - light loss factor).
Quang thông tổng của các đèn đƣợc xác định:
Etc - độ rọi tiêu chuẩn cho trước (lux)
S – diện tích mặt đƣợc chiếu sáng (m 2 )
LLF – hệ số suy giảm
U – Hệ số sử dụng quang thông ( tra catalog bộ đèn)
Khi đó số bộ đèn đuọc xác định:
Ta có thể xác định độ rọi E trung bình trên một bề mặt sau một năm, nếu ta biết quang thông của bộ đèn theo công thức (1.15):
(1.16) Với tỷ số địa điểm CR đƣợc xác định nhƣ sau:
CR = a, b – chiều dài căn phòng; h = h’ – tỷ số trần (CCR); h = htt – tỷ số phòng (RCR); h = hlv – tỷ số sàn (FCR); h’ – khoảng cách từ bề mặt đèn treo đến trần; htt – chiều cao treo đèn so với bề mặt làm việc; htv – chiều cao bề mặt làm việc.
Phương pháp hệ số sử dụng và phương pháp quang thông chỉ áp dụng khi các bộ đèn được phân bố đều trong phòng có bề mặt tán xạ Độ rọi trung bình được xác định bằng tỷ số giữa quang thông tổng rơi trên bề mặt làm việc và diện tích của bề mặt đó Giá trị độ rọi trung bình này có thể khác so với giá trị trung bình từ các độ rọi tại một số điểm cụ thể.
2.4.3 Phương pháp mật độ công suất Để tính toán công suất hệ chiếu sáng, khi các bộ đèn phân bố đều trên chiếu xuống mặt ngang, cùng với PP hệ số sử dụng, người ta còn sử dụng rộng rãi PP mật độ công suất PP này dùng để tính toán đối với các đối tƣợng không quan trọng
Mật độ công suất là tỷ lệ giữa công suất của hệ thống chiếu sáng và diện tích mặt phẳng được chiếu sáng Mặc dù phương pháp này chỉ mang tính chất gần đúng, nhưng nó vẫn giúp chúng ta tính toán tổng công suất cần thiết cho hệ thống chiếu sáng.
16 thống chiếu sáng một cách dễ dàng
Tỷ số công thức (1.11) ta có thể viết dưới dạng sau:
Mật độ công suất: P riêng = =
Tính toán sự phân bố quang thông, độ rọi, độ chói trong một căn phòng 20
Theo phương pháp nhân vùng của Djonk và Neugxart, hệ số nhân vùng được xác định bằng tỷ số quang thông rơi trên mặt phẳng tính toán so với tổng quang thông của nguồn sáng trong mỗi 10 vùng không gian xung quanh nguồn sáng.
Quang thông rơi trực tiếp lên mặt phẳng tính toán và trần đƣợc xác định bằng tổng số quang thông rơi trên các mặt trong giới hạn 10 0
Phương pháp này có ưu điểm là tính toán đến cả sự phân bố phức tạp của đèn
– cường độ ánh sáng theo hướng
– hệ số nhân vùng (phụ lục 9)
- quang thông rơi trực tiếp lên mặt phẳng tính toán và tràn đèn
Quang thông rơi lên mặt phẳng tính toán trong khoảng góc 2γ đƣợc xác định bằng tích quang thông đèn nằm trong khoảng góc đó với hệ số nhân vùng kγ,φ
Hình 2.4 trình bày cách xác định quang thông đối với nguồn sáng dài, trong đó kγ là hệ số nhân vùng xác định phần quang thông trong góc 2γ rơi lên mặt phẳng tính toán với cạnh b(φ), còn kφ là hệ số nhân vùng xác định phần quang thông trong góc 2γ rơi lên mặt phẳng tính toán với cạnh a(φ).
Các giá trị kγ, kφ của các góc 10 0 lấy ở các bảng
Thứ tự tính toán quang thông rơi trên mặt phẳng tính toán:
1 Tính kích thước tương đối của phòng a/h và b/h Sử dụng bảngđể xác định các hệ số kγ, kφ
2 Tính quang thông nằm trong khoảng góc γ: Φ ab = I γ l
Iγ là giá trị trung bình cường độ ánh sáng trên một đơn vị độ dài của nguồn sáng dài tại góc γ, được đo bằng candela trên mét (cd/m) Độ dài l của nguồn sáng dài được xem là sáng đều và được tính bằng mét (m).
Tính quang thông của nguồn sáng dài rơi trên mặt phẳng tính toán: Φ ab = 2n∑ (1.30) Φ – quang thông của đèn trong mỗi vùng góc 10 0 một n – số các đường sáng trong phòng
Theo phương pháp này, góc γ được chia thành nhiều góc 10 độ và tính quang thông cho mỗi góc Phương pháp này cho kết quả chính xác khi khoảng cách giữa các dãy đèn L/h nằm trong khoảng 1,0 đến 1,5, và khoảng cách từ dãy đèn ngoài cùng đến tường bằng nửa khoảng cách giữa các dãy đèn.
Nguồn sáng là mặt phẳng sáng đều
Trong trường hợp mặt phẳng sáng vuông góc với mặt phẳng tính toán:
Hình 2.5 Xác định quang thông khi nguồn sáng là mặt phẳng sáng đều
1 Chia mặt phẳng sáng ra làm các hình chữ nhật, sao cho hình chiếu của điểm tính toán lên mặt phẳng sáng trùng vào một trong những hình chữ nhật
2 Xác định các kích thước tương đối của mỗi hình chữ nhật = a/h, =b/h
3 Theo các đồ thị xác định 12/h 2 của mỗi hình chữ nhật và xác định quang thông rơi từ mặt một lên mặt hai: 12= ( ) h 2 Với L là huy độ mặt sáng
Hình 2.6 Các đồ thị xác định Φ 12/h2
Trên các đồ thị, trục tung biểu thị đại lƣợng 12/h 2 đối với mặt sáng có huy độ L = 10cd/m 2
4 Tổng các 12của các hình chữ nhạt (tức là quang thông của mặt phẳng sáng rơi trên mặt phẳng tính toán)
- Trong trường hợp mặt phẳng sáng song song với mặt phẳng tính toán
1 Chia mặt phẳng sáng ra các hình chữ nhật, sao cho hình chiếu của điểm tính toán trên mặt phằng sáng trùng vào một trong những đỉnh hình chữ nhật
2 Xác định giá trị φ = ab/h( a+b) đối với mỗi hình chữ nhật
3 Theo X từ đồ thị hình chữ nhật 5.9, xác định hệ số sử dụng U12 đối với mỗi mặt sáng hình chữ nhật
4 Sử dụng công thức U12 = 12/ 1, xác định X đối với mỗi mặt sáng hình chữ nhật và tổng cộng lại ta sẽ có đƣợc số quang thông rơi trên mặt phẳng tính toán ( 1 – quang thông phát ra của mặt phảng sáng)
Việc sử dụng các bảng phân vùng cho L/h = 0,5 cho phép tính toán số quang thông rơi trên mặt phẳng sàn và lên tường Số quang thông rơi lên tường được xác định bằng hiệu số giữa quang thông của bề mặt sáng và quang thông rơi trên mặt phẳng tính toán.
2.5.2 Tính toán độ rọi trong một căn phòng
Tính toán độ rọi tại một điểm tính toán trong một căn phòng Độ rọi tại điểm tính toán trong trường hợp tổng quát có thể viết dưới dạng:
Es = Es.tt + Es.gt ( 1.31 )
Es – độ rọi tại điểm tính toán
Es.tt – độ rọi trực tiếp
Es.gt – độ rọi gián tiếp do phản xạ
Hình 2.7 Sự phụ thuộc hệ số sử dụng
Sự phân bố độ rọi gián tiếp trên mặt phẳng tính toán là đồng đều do phản suất nhiều lần, trong khi độ rọi trực tiếp lại có thể không đồng đều và phụ thuộc vào cách bố trí đèn trong không gian.
Khi cả hai thành phần độ rọi phân bố tương đối đều, có thể sử dụng độ rọi trung bình để tính toán Độ rọi trung bình được xác định thông qua hệ số sử dụng quang thông của TBCS, trong đó hệ số này là tỷ số giữa quang thông rơi lên mặt phẳng tính toán và tổng quang thông của các nguồn sáng.
– quang thông các bóng trong một bộ đèn
Nbộ đèn – số bộ đèn
Hệ số sử dụng U được xác định bởi nhiều yếu tố, bao gồm sự phân bố ánh sáng, cách bố trí đèn, hiệu suất của đèn, và các kích thước dòng ánh sáng Ngoài ra, tính chất phản xạ của đèn, kích thước phòng, cùng với đặc điểm phản xạ của các bề mặt như tường, trần và sàn cũng ảnh hưởng đến hệ số này.
Theo hệ số sử dụng U , ta có thể dễ dàng xác định giá trị độ rọi trung bình của mặt phẳng tính toán:
Ss – diện tích mặt phẳn tính toán
Số quang thông cần thiết trên mặt phằng tính toán để đảm bảo độ rọi trung bình cho trước:
Trong trường hợp điều kiện phân bố độ rọi trực tiếp không đồng đều hoặc cần phân tích độ rọi trên mặt phẳng tính toán, cần tính toán riêng độ rọi từ quang thông trực tiếp của đèn và độ rọi do quang thông phản xạ nhiều lần Để thực hiện việc này, có thể áp dụng các phương pháp khác nhau tùy thuộc vào loại đèn và cách bố trí đèn.
Còn đối với độ rọi gián tiếp , có thể dùng phương phán hệ số sử dụng:
U px là thành phần phản xạ trong hệ số sử dụng TBCS, được xác định bằng tỷ số giữa quang thông rơi trên mặt tính toán do phản suất nhiều lần và tổng quang thông của nguồn sáng.
Nhƣ vậy tổng giá trị độ rọi tại một điểm bất kỳ trên mặt phẳng tính toán sẽ bằng:
Tính toán độ rọi trực tiếp:
- Nguồn sáng điểm có đưởng phối quang tròn xoay: Iα = f(α) Độ rọi tại 1 điểm trên mặt phẳng nghiêng :
Khi θ > +, dấu (-) thể hiện góc nghiêng của mặt phẳng tính toán so với mặt phẳng vuông góc với trục đối xứng của đèn Độ cao của đèn so với mặt phẳng nằm ngang tại điểm tính toán được ký hiệu là htt Khoảng cách ngắn nhất từ hình chiếu trực tiếp của đèn lên mặt phẳng nằm ngang tới giao điểm của mặt phẳng tính toán với mặt phẳng nằm ngang được ký hiệu là p.
Từ công thức tổng quát trên (1.36), ta có thể xác định độ rọi trên mặt phẳng nằm ngang và mặt phẳng đứng:
Nguồn sáng điểm có đường phối quang không tròn xoay được xác định bằng hàm số f( , ) Tương tự như việc xác định E cho nguồn sáng điểm có sự phân bố ánh sáng đối xứng, quy trình này cũng áp dụng các nguyên tắc tương tự.
Hình 2.8 Xác định độ rọi tại điểm A do nguồn sáng dài BC tạo nên
Các nguồn sáng có chiều dài lớn hơn nửa chiều cao đèn so với mặt phằng tính toán thì coi là nguồn sáng dài
GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM DIALUX VÀ CÁC YÊU CẦU CẦN THIẾT KHI THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG BỆNH VIỆN
Giới thiệu về DIALux 4.12 Light Wizard
DIALux là phần mềm thiết kế chiếu sáng độc lập, đƣợc tạo lập bởi công ty DIAL GmbH – Đức và cung cấp miễn phí cho người có nhu cầu
DIALux trợ giúp cho người thiết kế dễ dàng và nhanh chóng thiết lập một dự án chiếu sáng nội thất, bao gồm nhiều phần khác nhau:
Phần trợ giúp thiết kế nhanh (wizards) cho chiếu sáng nội thất, chiếu sáng ngoại thất và chiếu sáng giao thông
Phần thiết kế mới một dự án chiếu sáng nội thất
Phần thiết kế mới một dự án chiếu sáng ngoại thất
Phần thiết kế mới một dự án chiếu sáng giao thông
Phần mở các dự án đã có hoặc các dự án mới mở gần đây
DIALux, phần mềm được phát triển bởi một công ty phần mềm Đức, chủ yếu tính toán chiếu sáng theo các tiêu chuẩn châu Âu như EN 12464 và CEN 8995 Phần mềm này cho phép người dùng chèn nhiều vật dụng và bề mặt khác nhau, giúp thiết kế trở nên sinh động và gần gũi với thực tế hơn.
Hướng dẫn sử dụng phần mềm DIAlux
Sau khi kích chuột khởi động, cửa sổ Welcome của DIALux sẽ xuất hiện
Hình 3.1 Cửa sổ Welcome của DIALux
Tại cửa sổ Welcome bạn phải chọn 1 trong 6 chức năng:
- New Interior Project: Lập một dự án chiếu sáng nội thất mới
- New Exterior Project: Lập một dự án chiếu sáng ngoại thất mới
- New Street Project: Lập một dự án chiếu sáng giao thông mới
DIALux Wizards: Phần trợ giúp thiết lập nhanh dự án
- Open Last Project: Mở dự án mới làm việc lần sau cùng
- Open Project: Mở một dự án đã lưu trữ
3.2.1 Công cụ Wizards trong DIALux 4.12 - DIALux Light
Nếu bạn mới bắt đầu sử dụng DIALux để thiết kế chiếu sáng, hãy tận dụng công cụ Wizards để nhanh chóng tạo ra thiết kế tổng quát Khi khởi động, cửa sổ Wizard selection sẽ xuất hiện, cho phép bạn chọn giữa các tùy chọn như thiết kế chiếu sáng nội thất (DIALux Light), thiết kế nhanh một dự án (Quick Planning), thiết kế chuyên nghiệp nhanh (Professional Quick Planning), hoặc thiết kế nhanh cho dự án chiếu sáng giao thông (Quick Street Planning).
Chức năng quan trọng nhất của Wizards trong DIALux Light là mô phỏng và hiển thị kết quả, cho phép thay thế các thông số của bộ đèn để phù hợp với thiết kế.
Các bước khi chạy mô phỏng DIALux Light File wizards: biểu tượng chạy
37 Bước 1: Nhâp vào biểu tượng DIAlux trên máy
Hình 3.2 Biểu tƣợng chạy DIALux Light
Bước 2: Click vào DIALux Light rồi click vào Next.Sau đó giao diện lúc này nhƣ hình
Hình 3.4 Giao diện DIALux Wizard 1
39 Bước 3: Data Input - Nhập các thông số về không gian thiết kế chiếu sáng
Hình 3.5 Giao diện Data Input
Room Geometry : Hình dạng phòng
Reflection factors : hệ số phản xạ
Room parameters : tham số phòng
Reference : mốc (có sự lựa chọn khác nhau)
Light loss factor : hệ số suy giảm quang thông
Workplane : Chiếu sáng làm việc
Luminaire selection : lựa chọn nguồn sáng
Luminaire : nguồn sáng, tại đây có catalogues để tra nguồn sáng
Luminaire mounting : cách treo nguồn sáng
Bước 4 :Sau khi nhập đầy đủ các thông số Click >Next
Calculate and Results – Tính toán và kết quả
Tại cửa sổ tiếp theo của DIALux, bạn sẽ thấy các phương án sắp xếp theo chiều ngang và chiều dọc Hãy nhấn vào nút Caculate để chương trình tự động tính toán, sau đó màn hình sẽ hiển thị kết quả hình ảnh.
Hình 3.6 Giao diện Calculation and Results
Bước 5: Result Output – Kết thúc xuất kết quả:
Cửa sổ này đưa ra các phương án và định dạng để kết xuất kết quả
Hình 3.7 Giao diện Result Output
Các vấn đề gặp phải khi thiết kế chiếu sáng bệnh viện
Chiếu sáng tại bệnh viện cần phải phù hợp với nhu cầu của nhân viên y tế và bệnh nhân Môi trường bệnh viện thường gây căng thẳng cho bệnh nhân và thân nhân, vì vậy ánh sáng tốt có thể tạo ra không gian phục hồi thoải mái và nhanh chóng Do đó, chiến lược thiết kế chiếu sáng nên tập trung vào việc cải thiện môi trường trong bệnh viện.
Tổng quan
Một môi trường bệnh viện tốt cần có đặc điểm sau:
Tạo điều kiện thuận lợi để nhân viên làm việc (bác sỹ, y tá,…)
Tạo cảm giác an toàn, hạnh phúc, thƣ giãn cho bệnh nhân và thân nhân
Tạo thuận tiện và dễ tiếp cận
Thúc đẩy bảo mật và riêng tƣ
Một số yêu cầu về thiết kế hệ thống chiếu sáng:
Phân bố ánh sáng: cần chú ý vấn đề ánh sáng suy yếu ở các hành lang dài, kết hợp sử dụng ánh sáng ban ngày, sử dụng cửa sổ
Thuận tiện điều khiển, bảo trì
Các tiêu chuẩn áp dụng:
Chiếu sáng tự nhiên công trình dân dụng – Tiêu chuẩn thiết kế TCXD 29:
Chiếu sáng nhân tạo trong công trình dân dụng TCXD -16: 1986
Mô tả độ rọi (lux):
Các khu vực lưu thông (hành lang đêm ngày): 50-150
Khu vực cần phải đọc: 200-500
Khu vực kiểm tra / điều trị: 500-750
Yêu Cầu chung khi thiết kế từng khu vực
Chiếu sáng lối vào và lễ tân
Lối vào bệnh viện để lại ấn tượng đầu tiên mạnh mẽ cho bệnh nhân và người thân Ánh sáng kỹ thuật nên tạo ra không khí chào đón, yên tâm và môi trường trực quan thân thiện Đồng thời, cần chú trọng vào việc chiếu sáng các biển báo và bảng chỉ dẫn, cũng như làm nổi bật những khu vực quan trọng như bàn tiếp nhận và thang máy.
Khu vực xung quanh tiếp tân nên đƣợc nhấn mạnh với nhiệm vụ thắp sáng là
500 lux Để cho phép các bệnh nhân và người thăm có thể đọc được các loại giấy
Khu vực chờ đợi cần được chiếu sáng với mức tối thiểu 200 lux, đặc biệt là ở những nơi có người già sử dụng, để đảm bảo an toàn và thuận tiện cho mọi người.
Hành lang là xương sống của bệnh viện, đóng vai trò quan trọng trong việc di chuyển của bệnh nhân, thân nhân và nhân viên Với kích thước và độ phức tạp của các tòa nhà hiện đại, thiết kế chiếu sáng hành lang cần được chú trọng để đảm bảo an toàn trong trường hợp khẩn cấp Độ sáng yêu cầu cho khu vực này là 150 lux, giúp mọi người dễ dàng di chuyển và thoát ra ngoài khi cần thiết.
Việc xác định vị trí cửa sổ và sử dụng ánh sáng ban ngày trong hành lang là rất quan trọng để hỗ trợ bệnh nhân Ánh sáng ban ngày nên đạt mức chiếu sáng cao hơn 150 lux, mức tối thiểu được khuyến cáo Sự kết hợp giữa chiếu sáng điều khiển và máy dò quang điện sẽ giúp cân bằng mức độ ánh sáng trong suốt cả ngày.
Khi lắp đặt đèn trong hành lang và không gian lưu thông, cần tránh đặt đèn nằm ngang để giảm thiểu ánh sáng chói và lo lắng cho bệnh nhân Giải pháp hiệu quả cho việc chiếu sáng là sử dụng đèn Downlights hoặc Wallwashers, kết hợp với uplighting để làm sáng bề mặt không gian lưu thông.
Giải pháp truyền thống cho chiếu sáng hành lang là sử dụng trần gắn kết bộ đèn huỳnh quang, giúp chiếu sáng hiệu quả các bức tường Ngoài ra, ánh sáng thiết kế cần tập trung vào các biển báo quan trọng và hỗ trợ cho hệ thống định hướng.
Ánh sáng trong phòng chăm sóc có ảnh hưởng lớn đến tâm trạng của bệnh nhân và hiệu suất làm việc của nhân viên y tế Để thiết kế một giải pháp chiếu sáng hiệu quả, cần kết hợp nhiều kỹ thuật khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu kiểm tra và điều trị bệnh nhân Độ rọi lý tưởng là 150 lux vào ban ngày và 15 lux vào ban đêm, giúp bác sĩ dễ dàng quan sát và kiểm tra mà không làm bệnh nhân cảm thấy khó chịu khi ngủ.
Chiếu sáng phòng khám là yếu tố quan trọng trong đánh giá lâm sàng và quan sát, với độ rọi tối thiểu 300 lux Tùy thuộc vào mức độ điều trị, có thể cần tăng cường ánh sáng cho các khu vực rộng hơn Đặc biệt, trong các đơn vị trị liệu chuyên sâu, yêu cầu chiếu sáng có thể lên đến 400 lux cho quan sát và 1000 lux cho kiểm tra.
Chiếu sáng phòng nhân viên
Để tạo ra một không gian thoải mái, nhân viên có thể thư giãn trong thời gian nghỉ ngơi, trong khi bệnh nhân tìm thấy sự thay thế cho môi trường xung quanh.
Để giúp bệnh nhân nhanh chóng hồi phục, 45 trường lâm sàng được thiết kế với độ rọi khuyến cáo là 200 lux, giúp nhân viên thực hiện hầu hết các sinh hoạt cần thiết.
Chiếu sáng phòng phẫu thuật cần được điều khiển ở ba mức độ sáng khác nhau Đối với các ca mổ phức tạp, yêu cầu độ rọi tối thiểu là 1000 lux để đảm bảo chất lượng ánh sáng tốt nhất cho thao tác chính xác Trong khi đó, đối với các thủ thuật điều trị nhỏ, mức độ ánh sáng thường thấp hơn, dao động từ 500 lux đến 700 lux tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể.
Phòng vệ sinh, thay đồ Độ rọi đề xuất là 150 lux, cung cấp một lƣợng ánh sáng vừa đủ cho các sinh hoạt, vệ sinh cần thiết
