При разработке проекта систем освещения ключевое значение имеет правильное определение коэффициента эксплуатации осветительных установок. Методические указания по его определению содержатся в ГОСТ Р 59666-2021 "Освещение искусственное. Метод определения коэффициента эксплуатации осветительных установок".
Одним из наиболее значимых, который относится к группе возмещаемых (или частично возмещаемых) потерь светового потока, является коэффициент эксплуатации (в зарубежных стандартах и литературе - коэффициент обслуживания), выражающий уменьшение светового потока из-за загрязнения светильника, при этом его определение зависит от чистоты окружающей среды.
Потери светового потока в течение срока службы системы освещения
Все системы освещения постепенно амортизируются с момента ввода в эксплуатацию. Потери возникают из-за отложений грязи, старения источников света, ламп и т.д.
Если это явление не учитывать, освещение будет постепенно снижаться до очень низких значений и система станет энергетически неэффективной, неэстетичной и даже опасной. Со временем это может вызвать утомление зрения, увеличить количество ошибок и даже привести к травмам.
Временные потери светового потока необходимо оценивать уже на этапе проектирования системы освещения и включать в расчет соответствующую поправку в виде коэффициента эксплуатации.
Коэффициент эксплуатации учитывает снижение освещенности (или яркости) в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие действия следующих факторов: постепенного спада светового потока источников света или осветительных приборов, внезапного выхода из строя источников света или компонентов осветительных приборов, загрязнения и или невосстанавливаемого изменения отражающих и пропускающих свойств оптических элементов источников света или осветительных приборов, загрязнения поверхностей помещения, наружных стен здания или сооружения.
Проект освещения должен быть разработан таким образом, чтобы в нем учитывался общий коэффициент эксплуатации, рассчитанный для выбранной системы освещения, с учетом окружающей среды и установленного графика технического обслуживания.
Коэффициент эксплуатации зависит от рабочих характеристик источников света и пускорегулирующих аппаратов, ламп, характера окружающей среды и плана обслуживания.
Необратимые изменения они присущи системе освещения, они не могут быть улучшены текущим обслуживанием и улучшать их экономически нецелесообразно.
К необратимым изменениям относятся, например, старение и деградация материалов (пожелтение пластика, коррозия металлических поверхностей, потеря отражательной способности алюминиевых листов).
Как правило, они незначительны (<3%), но их необходимо учитывать при разработке проектной документации системы освещения вместе с планом сопровождения и подбором оборудования для данной среды.
В ряде случаев, когда эти изменения значительны и продолжение эксплуатации системы освещения или восстановление светоактивных частей в исходное состояние нерентабельно, необходимо заменить лампу (или заменить оптические части запасными частями).
Пример: Светильники, работающие в грязной и жирной среде, где частицы пыли и масла запекаются на поверхности рефлектора.
Как показала практика, обратимые изменения могут быть улучшены плановым обслуживанием. Сюда относится загрязнение светильников, загрязнение поверхностей помещения, снижение светового потока источников и т.д. В плане обслуживания необходимо точно указать эти изменения и способ их устранения (в том числе график).
Определение коэффициента эксплуатации
Коэффициент эксплуатации освещения (FM) состоит из следующих компонентов:
- коэффициент сохранения светового потока (FLF),
- коэффициент выживания (функциональной надежности источников света, учитывает преждевременный выход из строя)(FS),
- коэффициент загрязнения (FLM),
- коэффициент обслуживания поверхностей (FSM).
Общий коэффициент обслуживания кратен отдельным компонентам: FM = FLF ? FS ? FLM ? FSM
Определение коэффициента эксплуатации осветительных установок различного назначения:
Метод определения коэффициента эксплуатации осветительных установок
Уменьшение светового потока из-за необратимых изменений в настоящее время является малоизученной областью, пока достоверные и достоверные данные являются лишь дело будущего.
Можно рассмотреть снижение потока на 2% в течение срока службы, но это относится только к современным светильникам, изготовленным из современных материалов и процедур в соответствии со стандартом на светильники, а не к существующим старым типам светильников.
При исследовании способности светильников противостоять загрязнению необходимо учитывать конструктивное решение светильника (степень открытости светильника, положение проемов и т. д.), с одной стороны, и экологические характеристики, с другой.
На практике была бы очень полезна унифицированная и особенно недвусмысленная система классификации, которая имела бы преемственность с другими техническими стандартами, касающимися характеристик окружающей среды и способности ламп или другого электрооборудования противостоять этим воздействиям.
Так, например, наиболее частым видом загрязнения оптических частей ламп является отложение пыли.
Пыль – это общий термин для твердых частиц диаметром менее 500 мкм. Пыль в атмосферу Земли поступает из различных источников.
Под пылью также подразумеваются мелкие частицы твердых материалов, рассеянные в воздухе или осевшие на предметах и стенах. Эти частицы также образуются при добыче полезных ископаемых, бурении, измельчении и обработке различных твердых материалов.
В запыленном воздухе дольше всего сохраняются частицы диаметром до 2 мкм. Эти частицы наиболее опасны с гигиенической точки зрения, так как проникают глубоко в дыхательные пути и вызывают тяжелые респираторные заболевания.
Так как стандарт предоставляет только ориентировочные примеры помещений, которые считаются типичными представителями отдельных категорий, то перед проектировщиком стоит непростая задача оценить, к какой категории в настоящее время относится адресуемое пространство.
При классификации окружающей среды могут учитываться различные воздействия, влияющие на загрязнение ламп.
При проектировании системы освещения должны быть известны внешние воздействия на отдельные помещения или помещения, они определяются на начальных этапах проектного решения (или при предпроектной подготовке).
Внешние воздействия классифицируются по степени запыленности. Способность устройств выдерживать определенную степень запыленности определяется степенью их защиты, которая классифицируется по стандартам системой IP (Ingress Protection).
Современные данные о снижении светового потока ламп из-за их загрязнения по основаны на работах, выполненных в 1960-х и позднее в 1980-х годах. Однако сегодняшние условия труда уже значительно лучше, при значительно меньшем загрязнении.
Однако, помимо уменьшения светового потока, чрезвычайно важно другое следствие, а именно рассеяние света на слое осажденной пыли.
Этот факт совершенно не учитывается при проектировании освещения, что является принципиальной ошибкой в системах с зеркальной оптикой - т.е. в офисах и подобных визуально требовательных помещениях с лампами с параболической решеткой.
В конце цикла обслуживания требуемые параметры освещения будут достигаться не столько за счет уменьшения светового потока, сколько за счет изменения его пространственного перераспределения.
Однако помимо отражающих поверхностей существуют различия и в материалах рассеивателей, для производства которых в основном используются поликарбонат, полиметилметакрилат и полистирол.
Различные материалы демонстрируют разную адгезию пыли. Но важна и структура поверхности - у призматических рассеивателей пыль оседает в узких канавках и полностью удалить ее при очистке лампы не представляется возможным, что увеличивает показатель безвозвратных потерь.
В наше время целесообразно было бы более детально классифицировать среды, связать различные нормативные документы для согласования подходов, определить новые значения снижения светового потока от ламп, определить скорость и характер изменения распределения светового потока от светильников из-за загрязнения.