Прожекторное освещение

Как правило, прожекторы устанавливаются сосредоточенными группами на мачтах, реже — поодиночке или небольшими группами на высоких зданиях.
Размещение мачт выбирается в процессе расчета, причем расстояние между мачтами лежит обычно в пределах от 6 до 15-кратной их высоты.
При выборе расположения мачт учитывается наличие затеняющих предметов и, по возможности, преобладающее направление осей зрения. В частности, для спортивных полей употребителен вариант установки четырех мачт по углам поля с максимально возможным к нему приближением, расположенных за воротами на линии, образующей угол 105° с осью поля. Высота мачт для освещения спортивных полей должна быть не менее 0,25 расстояния между рядами мачт в направлении поперек поля.
Расположение прожекторов на мачтах задается наклоном их осей к горизонту θ
и углами β между проекциями их осей и условным направлением начала отсчетов углов. При освещении веером прожекторов (см. ниже) указываются углы β для крайних прожекторов и углы τ между проекциями осей соседних прожекторов веера.
К основанию мачты примыкает «мертвое пространство», ограниченное для большинства прожекторов радиусом примерно h tg(45 — θ
)°. Если оно попадает в пределы площади, требующей освещения, то устанавливаются дополнительные светильники или сильно наклоненные прожекторы.
Для предварительного приближенного определения необходимой мощности прожекторной установки можно пользоваться формулой



где w — удельная мощность, Вт/м2; Е — нормированная освещенность, лк; k — коэффициент запаса; m — коэффициент, который для прожекторов с лампами накаливания можно принимать в пределах 0,2-0,25, а с лампами ДРЛ и галогенными лампами накаливания -равным 0,12-0,16.
Расчет прожекторного освещения производится на горизонтальную освещенность, кроме случаев, когда требуется освещение только вертикальных поверхностей, и осуществляется чаще всего путем компоновки изолюкс или по методу веера прожекторов. Рекомендуется пользоваться альбомами с заранее построенными изолюксами и лишь при отсутствии таковых производить новые построения.
Рабочей характеристикой прожектора в рекомендуемой методике расчета являются изолюксы на условной плоскости, перпендикулярной оси и удаленной от прожектора на 1 м, т. е. по существу те же условные изолюксы, что и в разделе (рис. 9-5 для примера).
Пусть прожектор установлен на высоте А и его ось наклонена на угол θ
 (рис. 9-21).
Координаты точек М (на горизонтальной поверхности) и
m (на условной плоскости) и их освещенности ε и е связаны соотношениями:



Координата ξ
, так же как входящие в формулы значения ρ и , определяются по табл. 9-7 в функции отношения x : h и угла θ. Если изолюксы на условной плоскости даны для двух квадрантов, то для сочетаний параметров, слева от жирной линии в табл. 9-7, следует пользоваться нижним квадрантом.

Рис. 9-5. Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Прожектор ПСМ-50-1 с лампой Г220-1000

Рис. 9-21. Схема к построению изолюкс

Таблица 9-7 Таблица для расчета прожекторного освещения

Построение изолюкс горизонтальной освещенности е при заданных q и h производится в следующем порядке.
Задается х, кратное
h : 2, и находится x : h. Выписываются из табл. 9-7 значения . Находится ε по формуле (9-7). По графику изолюкс на условной плоскости находится η как абсцисса точки, ордината которой равна ξ, а освещенность ε. Вычисляется у по формуле (9-6), что дает пару точек изолюксы. Последовательно повторяется операция до значения х, при котором необходимая освещенность ε больше ее максимального значения на графике.
Строится изолюкса в масштабе плана освещаемой территории.
Аналогично решается задача построения изолюкс вертикальной освещенности (понимая под последними геометрические места точек одинаковой освещенности вертикальных площадок, перпендикулярных проекции осевого луча и расположенных на том же уровне, на котором рассчитывается горизонтальная освещенность) с той разницей, что формула (9-7) заменяется выражением



Практически часто (при составлении альбомов изолюкс — всегда) параллельно строятся изолюксы для широкого диапазона значений е.
Освещенность любой точки поверхности может быть определена наложением на нее семейства изолюкс или рассчитана индивидуально. В последнем случае обмеряется по плану
x и у; по x : h в табл. 9-7 находятся , по формуле (9-6) определяется η; по графику изолюкс на условной плоскости, зная ξ и η, находится ε, и затем е — по (9-7).
Собственно расчет прожекторного освещения чаще всего сводится к компоновке изолюкс. Заполнив весь план освещаемой поверхности изолюксами
е= Ek : 2, где Е — нормированная освещенность (см. рис. 9-22), получаем в точках касания или пересечения изолюкс освещенность 2е = Ek, а «внутри» изолюкс — большую освещенность.
При относительно высоких Е, а также при желании осветить каждый участок площади с двух мачт для перекрывания теней применяется двухслойная компоновка изолюкс. В этом случае, учитывая несовпадение минимумов освещенности в обоих слоях, каждый слой можно образовывать из изолюкс е = Ek : 5.
Практически при расчете намечается расположение мачт, вырезаются из кальки изолюксы для различных θ, накалываются точками мачт в намеченное место мачты и путем поворота выбирается вариант, обеспечивающий хорошее заполнение площади при наименьшем числе прожекторов, для которого фиксируются углы θ и β.
При небольших размерах площади может оказаться достаточным один прожектор, расположенный так, что вся площадь охватывается изолюксой е = Ek.
Площадь, охватываемая изолюксой, обычно имеет максимум при определенном 6 , и желательно принимать этот угол близким к оптимальным значениям. Для некоторых прожекторов эти значения могут быть определены с помощью табл. 9-9.

Рис. 9-22. Пример компоновки изолюкс

Таблица 9-9

Значения , при которых различные q являются наивыгоднейшими

Пусть намечается при ПЗС-45 получить Е = 2 лк при k= 1,5 и р = 28 м путем однослойной компоновки изолюкс. В этом случае и . С помощью табл. 9-9 находим q = 21°.
Нередко потребное
столь велико, что его или нет в таблице, или угол θ получается таким, что оптимальная изолюкса слишком близка к мачте.
В подобных случаях задача решается установкой на мачте одного или нескольких вееров прожекторов, т. е. групп прожекторов с одинаковыми θ
, проекции осей которых образуют друг с другом одинаковые углы τ (рис. 9-23).
При
освещенность в пределах дуг АБ любого радиуса x почти равномерна (по крайней мере, до предпоследних с каждой границы веера прожекторов) и при всех заданных других параметрах установки является функцией только x : h.
Основанием для расчета являются в этом случае графики освещенности , рассчитанной для h=1м и τ=1° и построенной в функции отношения x : h (рис. 9-24 для примера).
В общем случае, при освещении поверхности несколькими веерами в характерных контрольных точках определяется освещенность от каждого веера, находится в и рассчитывается

если этот угол одинаков для всех вееров. Границы каждого веера легко находятся по плану.
Установки, освещаемые веерами прожекторов, как правило, крупные и ответственные, и здесь оправдано рассмотрение ряда вариантов, например: на мачте может быть установлено несколько вееров с разными θ и τ, веера разных мачт могут иметь разные параметры и т. д.
Задачи такого рода часто приходится решать подбором. Например, задавшись τ
 для одного или нескольких вееров, решаем формулу (9-9) относительно E и остальные веера рассчитываем на недостающую освещенность.

Рис. 9-24. Приведенная освещенность от веера прожекторов ПЗС-45 с лампами Г220-1000

Рис. 9-23. Веер прожекторов