При #проектировании освещения помимо самих нормируемых характеристик - освещенности (включая цилиндрическую и полуцилиндрическую), яркости, пульсации, цветопередачи и цветовой температуры, UGR и равномерности необходимо учитывать также изменение параметров осветительной установки в течении срока эксплуатации. В СП52.13330.2016 это изменение учитывается коэффициентом эксплуатации (в ранних редакциях - коэффициент запаса).
Коэффициенты эксплуатации и запаса.
Одним из отличий редакции СП.52.13330 2016 года от редакции 2011 является замена понятия «коэффициента запаса», который обратно «пропорционален коэффициенту эксплуатации, используемого в европейской практике» (СП.52.13330.2011, приложение Б) на, собственно, понятие «коэффициент эксплуатации»:
Коэффициент эксплуатации (для искусственного освещения) MF, относительные единицы: Коэффициент, равный отношению освещенности или яркости в заданной точке, создаваемой осветительной установкой в конце установленного срока эксплуатации, к освещенности или яркости в той же точке в начале эксплуатации.
Коэффициент учитывает снижение освещенности или яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие спада светового потока, выхода из строя источников света и невосстанавливаемого изменения отражающих и пропускающих свойств оптических элементов осветительных приборов, а также загрязнения поверхностей помещения, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или тротуара:
где MFсп - коэффициент, учитывающий спад светового потока источников света;
MFви - коэффициент, учитывающий выход из строя источников света;
MFоп - коэффициент, учитывающий загрязнение и невосстанавливаемое изменение отражающих и пропускающих свойств оптических элементов осветительных приборов;
MFп - коэффициент, учитывающий загрязнение отражающих поверхностей помещения или сооружения.
Примечание - Коэффициент эксплуатации обратно пропорционален коэффициенту запаса : (MF = 1/Кз ). (СП.52.13330.2016., п. 3.36)
Надо отметить, что нововведением стало не только само понятие, но и формула, по которой считается этот коэффициент. Теперь стало возможным каким-либо образом оценить этот коэффициент не выходя из рамок нормативного документа.
Нормирование.
При проектировании естественного, искусственного и совмещенного освещения для компенсации спада освещенности в процессе эксплуатации следует вводить коэффициент эксплуатации MF, принимаемый по таблице 4.3. (СП.52.13330.2016, п.4.4)
Если рассмотренные ранее таблицы из нашего СП были довольно просты и требовали для обобщения лишь кратких описаний, то с этой таблица таит в себе несколько подводных камней. Поэтому разберем ее подробно.
1. С графой помещения и территории все относительно понятно – если числа, по которым следует выбирать нужную строку заведомо неочевидны, то следует обращаться к технологическому заданию для раздела ЭО/ЭМ или технологическому разделу документации (ТР).
2. Примеры. Тут тоже понятно. Типовые случаи, чтобы лишний раз не смотреть в ТР.
3. А вот тут становится интересно. Появляются некие «эксплуатационные группы», указанные в «приложении Д»
Надо сказать, что когда я первый раз увидел эту таблицу еще будучи студентом 3-го курса в 2000 году (тогда она входила в СНиП 23-05-95*), то не совсем ее понял. За 20 лет как не прибавилось понимания, так и не изменилась сама таблица, за исключением появления слова «светодиодные». Какие, например, существуют принципиальные отличия между «Конструктивными схемами» II-Б2 и VII-Б2? А ведь они относятся к разным эксплуатационным группам (4 и 7 соответственно) и для них надо задавать разные коэффициенты эксплуатации. Или, скажем, к какой эксплуатационной группе отнести светильники с внутренним отражателем и, одновременно, решеткой? На момент написания СП, такие светильники были вполне актуальны…
Но это лирика. Итак, вы определили по таблице приложения Д и, зная тип помещения/территории, узнали коэффициент запаса по табл.4.3, а также сколько раз в год надо чистить светильники. Но не так все просто. В конце каждой уважающей себя таблицы есть примечания.
На момент 2020 года, проектирование освещения в основном ведется с использованием светодиодных источников света. Хорошо это или нет, но разрядные ИС постепенно уступают место полупроводниковым. Поэтому надо обратить особое внимание на примечания 4 и 5. Вообще на момент вступления обсуждаемого СП в силу светодиодные источники света УЖЕ были основными и весьма неожиданно видеть значение важного расчетного в качестве примечания к таблице, которое и не каждый смотреть полезет. Но интереснее само содержание примечания 4: «Коэффициент эксплуатации при применении световых приборов со светодиодами следует умножать на коэффициент 1,05» Как будет показано ниже, указание это представляется неверным и опасным с точки зрения санитарных норм.
Оценка коэффициента эксплуатации для разных типов источников света.
Полупроводниковые ИС имеют совершенно иную физику по сравнению с разрядными, что в свою очередь, не может не отразиться на практике их эксплуатации. Например, в 2007 году технический комитет МКО заключил, что «что индекс цветопередачи, разработанный комиссией [МКО – прим. мое], обычно неприменим для прогнозирования параметров цветопередачи набора источников света, если в этот набор входят светодиоды белого цвета».
И это касается не только таких трудноизмеримых качественных параметров, как качество цветопередачи, но и вполне количественно измеримых – в данном случае нас интересует именно световой поток. Для анализа отличий составляющей MFсп для люминесцентных и светодиодных источников света придется углубиться в историю вопроса.
Разрядные (в т.ч. люминесцентные) лампы.
В таблице 4.3. СП.52.13330.2016 для разрядных ламп в помещениях с нормальными условиями среды указан равным 0,71. С другой стороны, все еще не отмененный ГОСТ 6825-91 допускает стабильность светового потока для наиболее употребимых на тот момент ЛЛ 70%. Причем стабильность считается не от номинального потока, а от начального, измеренного после отжига.
Нетрудно заметить, что вышеупомянутый MFсп больше, чем значение, указанное в ГОСТ. Вероятно, это связано с тем, появление в 80-х годах «трехкомпонентпых люминофоров позволило повысить световую отдачу до 92-95 лм/Вт при одновременном… снижении спада светового потока в конце срока службы до 15% от начального.» (Справочная книга по светотехнике под редакцией Айзенберга, 3 изд., стр. 120). Вероятно, исходя из именно из этого значения еще в СНиП 23-05-95* в таблице 3 был указан коэффициент запаса для разрядных ламп, равный 1.4, что эквивалентно указанному в СП52.13330.2016 значению (1/1,4 = 0,71). Расчетные же значения для ЛЛ по приведенной там же (стр. 441) методике показывает, что снижение потока современных ЛЛ оценивается как 5-8%.
Светодиодные источники света.
Со светодиодами же ситуация намного сложнее. Прежде всего потому, что не всегда ясно - вышел из строя светильник или нет. Так как он, банально, продолжает светить, совершенно не подозревая о том, что уже вышел из строя… И если деградация свечения светильников из одной партии происходит равномерно, то понять, что конкретный светильник светит «значительно» менее нужного «на глаз» весьма затруднительно.
Начнем с нормативных документов. Ввиду того, что в настоящий момент подавляющие большинство светодиодных светильников представляет собой одно целое с лампой, для начала обратимся к ГОСТу именно на них. Итак, ГОСТ IEC 60598-1—2017 (введенный в действие с 1.06.20) сообщает нам, что «требования к светотехническим характеристикам светильников находятся в стадии разработки Международной комиссией по освещению (CIE) и поэтому не включены в настоящий стандарт.» (п.0.1). Словом, приплыли (на всякий случай добавлю, что в ГОСТ Р 54350-2015 также нет никаких требований по стабильности светового потока).
Впрочем, СП52.13330.2016 содержит ссылку на совсем другой документ – «ГОСТ Р 54815-2011/IEС/РAS 62612:2009 Лампы светодиодные со встроенным устройством управления для общего освещения на напряжения свыше 50 В. Эксплуатационные требования» Несмотря на то, что документ не действует с мая 2020 года, в нем есть несколько интересных определений.
«Лампа достигает конца срока службы, когда она перестает обеспечивать 50% (или альтернативно 70%) номинального светового потока.» (п.3.7). И уже ввиду этого утверждения, заявленный в таблице 4.3 СП.52.13330.2016 MF для идеальных условий, равный 0,75 (с учетом примечания 4 к таблице) выглядит неверным. Т.к. ни при каких условиях он не может быть более 0,7. О мотивах столь вольного допущения можно лишь догадываться, тем более что, с момента начала «светодиодного бума» прошло слишком мало времени, для проведения каких-либо практических исследований, которые могли бы на практике дезавуировать утверждение вышеупомянутого ГОСТа (как в случае с ЛЛ, например).
С мая 2020 года, вступил в действие новый ГОСТ IEC 62612—2019. Понятие срока службы там уже изложено иначе: «время, в течение которого СД-лампа обеспечивает не менее заявленного процента начального светового потока» (п.3.6), при этом «значение стабильности светового потока зависит от применения СД-ламп. Настоящий стандарт устанавливает наименьшее значение 70 %»
При этом, т.к. ГОСТ (что старый, что новый) распространяется, строго говоря, на лампы, понять из паспорта именно светильника, какой будет хотя бы «инженерно рассчитанная» деградация светового потока невозможно вообще. Да и всегда ли знают ее производители?
Следующий «маленький, но большой вопрос» - а как собственно определить деградацию светильника или лампы? Ведь снижение потока часто происходит не внезапно, а постепенно, причем у всех светильников в пределах зоны видимости одновременно. При этом «измерение освещенности внутри помещений (в т.ч. участков, отдельных рабочих мест, проходов и т.д.) производится только [прим. мое] при вводе сети в эксплуатацию в соответствии с нормами освещенности, а также при изменении функционального назначения помещения.» ПТЭЭП, п.2.12.16. Иначе говоря, правилами вообще не предусмотрена проверка освещенности в помещениях после введения его в эксплуатацию (по меньшей мере – в пределах ПТЭЭП, если есть другие правила, регламентирующие частоту проверок освещенности, подскажите пожалуйста).
Расчет коэффициента эксплуатации.
Примечание 5 к табл. 4.3. СП52.13330.2016 допускает применение расчетного коэффициента эксплуатации. Т.к. в самом СП никаких ссылок на методику расчета нет, обратимся к другим источникам. В «Справочной книге по светотехнике, 3 изд.» под редакцией Ю.Б. Айзенберга подробно расписана методика расчета коэффициента запаса. Эта методика эквивалентна расчету коэффициента эксплуатации с учетом формулы их соответствия, указанной выше. Полагая, что указанные для разрядных источников числа «проверены временем» и истинны, воспользуемся этой методикой, чтобы выявить соотношение коэффициентов эксплуатации для разрядных и светодиодных ИС. Возьмем пример для нормальных условий, т.к. там меньше всего переменных.
Равными условиями в нашем случае будут параметры временного загрязнения светильников и окружающего пространства, поэтому учитывать их мы не будем. Также положим, что замена ламп и светильников в случае выхода их из строя будет производиться своевременно и выход светильника или лампы из строя не будет оказывать значимого влияния на освещенность.
Отдельно необходимо упомянуть необратимую деградацию оптической системы светильника. Возникает двоякая ситуация. С одной стороны, длительность светильники с использованием заменяемых ламп могут стоять несколько циклов замены ламп. С другой с физической точки зрения светодиодные светильники заявляют сроки службы, сравнимы с 10-ю и более годами эксплуатации. Однако, при больших сроках эксплуатации, каждый следующий год вносит все меньшую коррективу в оптические свойства, поэтому необратимую деградацию оптической системы светильников в данном случае будем считать примерно равными.
Расчет по формулам, указанным этой методике (для разрядных ламп) показывает спад светового потока для современных ЛЛ оценивается как 5-8%. Однако коэффициент запаса мог быть рассчитан для более ранних типов ламп или учитывать другие типы разрядных ламп (КЛЛ, МГЛ и проч.). Поэтому примем указанные выше 15% как основу. Отсюда:
MFсп (РЛ) = 0,85.
В свою очередь, светодиодная лампа (и, стало быть светильник, других данных у нас пока нет) считается вышедшей из строя при снижении ее светового потока до 70%. Каких-либо данных об о массовом отключении светодиодных ламп (и светильников) до достижения этого порога у нас нет, поэтому принимаем
MFсп(СД) = 0,70.
Итого, с учетом прочих равных, соотношение между запасом для светодиодных светильников и разрядных ламп равно
MFсп(СД)/ MFсп (РЛ) = 0,70/0,85 = 0,82.
Этот коэффициент можно уже применить к значению коэффициента эксплуатации для разрядных источников. Например, для случая офисных помещений коэффициент эксплуатации будет:
MF = 0,82*0,71 = 0,58.
(необходимо отметить, что данное число получилось наиболее «демократичным» для светодиодных светильников. Расчет «в лоб» по методике дает 0,54-0,57 для наилучших условий)
Выводы.
На данный момент очевидно лишь одно - при попытке рассчитать коэффициент эксплуатации для светодиодных светильников тем или иным методом (что относительным, что прямым) получившийся коэффициент значительно ниже такового для разрядных ламп, что прямо противоречит содержанию примечания 4 табл. 4.3. вышеупомянутого СП. С другой стороны данный СП является нормативным и любой инженер-проектировщик может сослаться на него, если в задании на проектирование не указано другого (в задании можно сослаться на примечания 5 к этой же таблице). Результат может оказаться неутешительным - через определенное время осветительная установка перестанет соответствовать нормам СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 (да и СП тоже), что влечет за собой нарушение собственником помещения и прочими обязанными юридическими и физическими лицами нарушение как минимум 2-х законов - 52-ФЗ ("О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения") от 30.03.1999 и 384-ФЗ ("Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" от 30.12.2009).
Более подробные выводы и рекомендации будут написаны в последующих статьях. А пока мне очень хотелось прочитать мнение коллег и разных заинтересованных сторон, включая электриков, представителей служб эксплуатации, производителей и многих других.
Источники:
СП.52.13330.2016 ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*
ГОСТ 26824-2018 Здания и сооружения. Методы измерения яркости
ГОСТ 24940-2016 Здания и сооружения. Методы измерения освещенности
Справочная книга по светотехнике под редакцией Ю.Б. Айзенберга 2 и 3 изд.
Г.М. Кнорринг, И.М. Фадин, В.Н. Сидоров. Справочная книга для проектирования электрического освещения. 2 издание, переработанное и дополненное.
см. также:
- Ч.1. Освещенность. Особенности нормирования освещения в СП.52.13330.2016.
- Ч.3. Цветовая температура и цветопередача.
- Ч.4. Объединенный показатель дискомфорта UGR.
- Ч.5. Цилиндрическая и полуцилиндрическая освещенность.
- Ч.6. Яркость. Особенности нормирования освещения в СП.52.13330.2016.
- Ч.7. Равномерность освещения. Особенности нормирования освещения в СП.52.13330.2016.
- Ч.9. Энергоэффективность и энергосбережение.
Краткие обзоры параметров:
- Ч.10.1. СП.52.13330.2016. Краткий обзор количественных параметров освещения.
- Ч.10.2. СП.52.13330.2016. Краткий обзор качественных параметров освещения.
- Ч.10.3. СП.52.13330.2016. Обзор технических коэффициентов.
Критика и предложения:
- Ч.11. Критика СП52.13330.2016 "ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ."
- Ч.12. Пожелания (на основе критики) к СП52.13330.2016.