Чтобы сделать комнату светлой и уютной, требуется внимательно подойти к выбору источников освещения. Просто так осветить помещение без соответствующих расчетов не выйдет: большой риск или создать пересвет, или оставить сумрачными некоторые части помещения.
Любой дизайнер-архитектор скажет: созданием качественной системы освещения должны заниматься только специалисты, которые несут полную ответственность за результат. Но как быть большинству, которое не стремится к обустройству художественных галерей. Попробую рассказать, как достаточно точно рассчитать освещенность помещения и подобрать подходящие источники света для создания гармоничного и приятную глазу освещения.
Базовые понятия
Суммарная мощность
В каждом интерьере два основных типа освещения - общее (центральный свет) и целевое (освещение отдельных зон: над диваном, над рабочим столом, обеденная зона, рабочая поверхность кухни и.т.д.).
Суммарная мощность - это мощность всех ламп для каждого источника света: для люстры - сумма мощностей лампочек в ней, для точечной подсветки - сумма мощностей лампочек в ней, для бокового света (бра, торшер, настольная лампа) - мощность одной лампы или сумма двух (в зависимости от количества рожков).
Световой поток — это физическая величина, характеризующая количество световой мощности в потоке излучения. Проще говоря, она показывает, сколько световой энергии переносится излучением через определённую поверхность за единицу времени.
Ключевая особенность светового потока в том, что он учитывает не просто мощность излучения, а её восприятие средним человеческим глазом.
В физике световой поток принято обозначать символом Φv. В Международной системе единиц (СИ) световой поток измеряется в люменах: русское обозначение — лм, международное — lm.
Освещённость — это физическая величина, показывающая, сколько светового потока падает на единицу площади поверхности. Иными словами, она характеризует интенсивность освещения поверхности источником (или источниками) света.
В физике освещённость принято обозначать символом Ev. В Международной системе единиц СИ освещённость измеряется в люксах: русское обозначение — лк, международное — lx. 1 люкс — это освещённость поверхности площадью 1 м², на которую падает световой поток в 1 люмен.
Тут бы можно было закончить будь все так просто. Освещенность зависит от угла падения света. При наклонном падении она уменьшается пропорционально косинусу угла падения. Тут же получается, что она снижается пропорционально квадрату расстояния.
Важно: Освещенность зависит от отражающей способности поверхностей освещаемого объекта, наличия других источников света поскольку освещенности от каждого источника по отдельности складываются.
Дальше просто не вижу большого смысла углубляться в физику задачи. Основные моменты и зависимости обозначены, а задачи получать идеальные точные результаты путем сложных расчетов нет. Нужна простая и более менее точная методика.
Светильник
Светильник — это устройство для искусственного освещения, которое состоит из источника света и осветительной арматуры. Его задача — не только излучать свет, но и распределять, рассеивать или концентрировать его нужным образом, а также защищать лампу и обеспечивать безопасность пользователя.
Важные параметры при подборе: направленность света и угол рассеивания, источник света и его мощность, площадь освещения.
Тем не менее в подборе светильника по площади освещения, приравнивая ее к площади помещения таится одна из ошибок. Дело в том, что форма целевой площади освещения с заданными параметрами освещенности всегда стремится к кругу. А помещения обычно прямоугольные или квадратные. Таким образом около дальних стен и по углам формируются сумеречные зоны. Думаю ребенку понятно, что если в длинном узком коридоре площадью 15кв.м. повесить светильник, рассчитанный на освещение 15кв.м., то в доме с таким коридором воцарится атмосфера подвала. На минуточку линейные светильники отдельно.
Как светит светильник на 15 кв.м в комнате 3х5 метров
Может возникнуть мысль брать в комнату 3х5 светильник на 18, даже 26кв.м. Освещения чтоб уж точно добивало во все углы. Мысль неудачна по 2 причинам
Наверняка возникнет пересвет в центре комнаты из за отраженного от слишком близко находящихся длинных стен.
Перерасход энергии до 80%, то есть почти в 2 раза.
То есть наиболее рациональный способ создания ровного приятного освещения - это дополнительные к основному источники света и локальное освещение зон. Либо применить несколько основных источников. Но для этого нужно все рассчитать и продумать места их установки с учетом целевого света в зонах. Принцип определения мест установки должен быть понятен из картинки выше как освещает единственная люстра в центре комнаты. И Мы подошли к основному - расчетам.
Вот чем мне нравились советские люстры, если написано на 12 кв.м. 3 рожка с лампами накаливания по 60Вт - то уверен освещенность на указанной площади будет нормативной. А еще они как правило позволяли безнаказанно вкрутить лампочки по 100Вт и освещенность росла пропорционально, включая за границами расчетной зоны. С современными все не так. Хуже всего обстоит с продукцией для эконом и комфорт сегментов. Хотя и в премиальном сегменте встречаются изделия, вызывающие вопросы по теме присутствия инженерной мысли.
Нормативы
На сегодня действует СП 52.13330.2016 и СанПиН 1.2.3685-21, упразднивший примерно полторы сотни других документов.
В несколько строк вместим требования из таблицы на размером с лист
- Жилые комнаты, гостиные, спальни, кухни, кухни-столовые, тренажерный зал - 150;
- Детские - 200лк;
- Кабинеты, библиотеки, биллиардная - 300 лк;
- Сауна, раздевалки, бассейн - 100 лк;
- Гардеробные - 75лк;
- Коридоры, холлы, ванные комнаты, уборные, санузлы, душевые - 50 лк
- Кладовые, подсобные - 30лк.
Эти значения освещенности указаны для горизонтальной освещенности на уровне пола.
Что важно понимать об этих требованиях освещенности - это минимальные требования и освещенность должна быть такой только если в доме проживают люди со светобоязнью. В остальных случаях она может быть выше и должна быть вдвое выше для людей с близорукостью, дальнозоркостью итд. Кстати это давно заметил и без изучения нормативных документов. Клиентам с нарушениями зрения часто требовалось делать освещенность существенно выше обычной.
Второй момент, на котором я бы хотел заострить ваше внимание, в любом доме есть пара стремных помещений, в которых стоит повышать освещенность в 2-3 раза выше нормативной: кухня и ванная. Почему. На кухне режем, надо заметить начинающий портится продукт или повредившуюся упаковку. На кухне пользуемся мясорубками, комбайнами, итп: не заметил неплотно закрытую защелку - и неизвестно что выйдет. А сколько в ванных комнатах происходит на ровном месте из серии "Было бы смешно, если бы не было так грустно".
Вторая после светобоязни причина придерживаться нормативной освещенности - энергосбережение. Но совершенно необязательно всегда включать весь свет. И согласитесь, например в спальне вы не ограничиваетесь сменой белья и сном.
Кстати европейские нормы освещенности выше наших примерно вдвое.
Расчеты мощности светильников
Самый простой метод - площадь помещения умножить на 25. Получившийся результат будет равен необходимой суммарной мощности ламп накаливания, а если разделить его на 7 - светодиодных ламп. Это грубый оценочный расчет, применяющийся когда надо дать быстрый ответ на уровне нормативной освещенности. Пользуются им продавцы.
Второй простой способ расчета мощности источника света основан на том, что освещенность поверхности - это отношение светового потока к площади. Но из-за того, что часть света поглощается или рассеивается, был введен поправочный коэффициент η, который усредненно принимается за 0,5. Формула освещенности выглядит так: Ev= (η * Φv) / S, где S – площадь помещения в квадратных метрах. Соответственно мощность будет P= (Ev*S) / (0,5*10) для ламп накаливания или P= (Ev*S) / (0,5*70) для светодиодных. В реальной обстановке коэффициент η для различных помещений может варьироваться от 0,1 до 0,9, такая оценка также очень груба и годится только для примерного расчета.
Третий способ
Этот расчет основан на втором и том, что между сложно рассчитываемым коэффициентом η и индексом помещения i наблюдается достаточно близкое сходство. А индекс помещения i рассчитывается по простой формуле i = S / ((A + B) * H), где:
● S – это площадь помещения в метрах квадратных;
● A – длина помещения в метрах;
● B – ширина помещения, выраженная тоже в метрах;
● H – расстояние в метрах между светильником и поверхностью, на которую падает свет, выраженное в метрах. Для простоты расчетов для жилых помещений берется высота потолка.
Единственно в методе не учитывается поглощение света поверхностями стен, потолка и пола.
Из этого метода растут ноги первого самого простого расчета. Дело в том, что индексы помещений хрущевок варьировались от 0,6 до 0,75. Архитектура в те времена выверялась до миллиметра ))). Пытливые умы рационализаторов не могли не заметить и пройти мимо. Нормативные 150лк разделить на 0,6 будет 250 лк (лм/кв.м). Светоотдача лампы накаливания 10лм/Вт. Делим освещенность на светоотдачу и получаем 25 Вт/кв.м.
Четвертый способ
Этот метод расчета представляет собой компиляцию таблиц характеристик помещений, включая отражающую способность отделки стен, полов. Формула расчета Р= (А х Po x En) / (100 x K). Необходимые коэффициенты в таблицах на картинке ниже. Вам нужно лишь знать площадь помещения, высоту установки светильника и насколько темная отделка.
Р - необходимая суммарная мощность освещения, Вт
А - площадь помещения (для общего света) или площадь освещаемой территории (для целевого), кв.м.
Ро - удельная мощность источника света (салатовая таблица) - определитесь будете использовать для каждого источника света
Еn - номинальная интенсивность освещения - оранжевая таблица (отдельно для общего света, отдельно для целевого освещения) в зависимости от назначения помещения
К - коэффициент отражения света берется из желтой таблицы и зависит от высоты потолка, площади освещаемой поверхности и цвета стен в помещении.
Лично предпочитаю использовать первый и четвертый способ расчета для быстрой оценки и как наиболее точный расчет. И для расчетов доосвещения помещений с помощью настенных светильников способ 3 поскольку позволяет учитывать высоту установки этих светильников..
Пытливые расчетчики заметят, что в коэффициентах заложена светоотдача светодиодных ламп около 70 Лм/Вт тогда, как сейчас самые эффективные белые светодиоды дают уже 200 Лм/Вт, серийные лампы со стандартными цоколями - до 125 Лм/Вт. Дело в том, что светодиодные лампы по прежнему не идеальны, а производители имеют склонность существенно завышать характеристики.
Грехи светодиодных ламп:
Коэффициент цветопередачи.
Хотя на глаз качественные светодиодные лампы на глаз не маляра-художника неотличимы от ламп накаливания, тем не менее в спектре их не хватает части красного и имеется всплеск синего. Хуже цветопередача - требуется большая освещенность для правильного и точного восприятия объекта. И потому в жилье не рекомендуют лампы с температурой света выше 5000К - синий подавляет выработку гормона сна - мелантонина.
Кривая силы света.
Нужно начать с того, что ни одна лампа, тем более светодиодная не светит на 360 градусов. И филаментные лампы тоже вопреки утверждениям, что они светят по направлениям как лампы накаливания. Светодиод по прежнему отличный источник света для направленного светильника. Для освещения дома подходит больше рассеянный свет. И это надо учитывать при выборе светильника: куда направлена лампа или светодиодный модуль. Ниже диаграммы измерений распределения светового потока.
Хотя есть подозрение, что поступающие лампы и светильники к нам и в ЕС - две большие разницы.
Другие грешки светодиодных ламп не касаются освещенности, но о них надо помнить при выборе: коэффициент пульсации, отклонение температуры света и PFC.
Совет - в расчетах закладывать освещенность выше нормативной. Эти нормы освещенности уходят корнями на полвека назад и с тех пор для жилья особо не пересматривались. Почему в 21 веке вы должны жить как в пещере? Прочитать страницу можно и при 30лк. Но не нужно - это любой офтальмолог подтвердит.
Для понимания порядка цифр, сделанные несколько замеров до полудня в тени многоэтажки и зелени дали результат освещенности 2900-3400лк. Это на порядок выше нормативов.
Во-вторых, странно будет повесить все светильники на один выключатель. Кроме того есть диммеры. Совершенно нет на сегодня трудностей регулировать освещенность в комнате по настроению.
Другие средства расчета освещения
Было бы неправильно забыть упомянуть онлайн-калькуляторы. Легко найдете больше десятка любым поисковиком. Обычно заточены на норматив и высоту потолков, и неполезны для расчетов освещения рабочих зон.
Некоторые онлайн-калькуляторы вместо расчета предложат светильники из каталога поставщика или производителя.
Специализированное ПО и утилиты для проектирования освещения. Программа DIALux – один из самых мощных инструментов для решения этой задачи. Она позволяет создавать виртуальные модели освещения и оценивать их эффективность.
Задачи, решаемые с помощью DIALux:
● определение расположения, типа, мощности светильников для достижения нужного уровня освещенности;
● оптимизация энергопотребления;
● оценка расходов на установку и эксплуатацию осветительных приборов;
● анализ существующих осветительных систем: оценка их эффективности, выявление недостатков;
● оценка и оптимизация оборудования на этапе проектирования.
Это позволяет избежать ошибок и создать комфортное энергоэффективное освещение.
DIALux полезна на крупных объектах с большим количеством светильников. Практика показывает, что пока заведешь все необходимые данные в программу, на листке бумаги можно успеть просчитать небольшой дом. Причем сделать расчеты в программе недостаточно, нужно правильно понять и применить полученные результаты.
Почему эти расчеты имеют много большее значение, чем кажется. В целом свет кардинально меняет восприятие пространства. Заранее продуманное зонирование и сценарии освещения впоследствии позволяет избежать вынужденных или дорогих решений, связанных с необходимостью вносить дополнение в электропроводку с последующей отделкой заново.
Лучше потратить 2 или 3 дня на продумывание расстановки мебели, зонирование и соответствующий им план освещения, чем потом осознать невозможность обойтись без частичной переделки или колхоза до следующего ремонта.
А у вас так было, что ремонт сделан, мебель завезена и расставлена, и вдруг выясняется, что у зеркала на лицо падает тень, или у столика определенно темновато, а атмосферные шторы не играют и вообще не видны. Как выходили из ситуации: все переделывали или раскладывали времянки из удлинителей? Поделитесь в комментариях - будет интересно обсудить.