Рекомендации

по проектированию систем

кондиционирования и вентиляции, совмещенных с освещением

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ................................ 3

1.    Основные положения....................... 4

2.    Конструирование совмещенных систем........... 5

3.    Технико-экономические показатели совмещенных систем ....................•.............. 8

4.    Светотехнический расчет совмещенных систем....... 10

5.    Теплотехнический расчет совмещенных систем....... 12

6.    Аэродинамический расчет совмещенных систем...... 17

7.    Акустический расчет совмещенных систем......... 20

8.    Утилизация тепла в совмещенных системах......... 26

Приложение 1. Пример совмещенной системы...... 30

Приложение 2. Коэффициент использования светового

потока, %............................. 34

Приложение 3. Номограммы для расчета совмещенных

систем............................... 36

Приложение 4. Распределение силы света, излучаемого

светильниками.......................... 41

Приложение 5. Конструкции совмещенных светильников и способы их установки................ 42

Исходя из этого, при проектировании совмещенных систем предпочтение следует отдавать системам, описанным в п. 2.2 (соответственно пп. 1 и 2 табл. 1).

При охлаждении светильников вытяжным воздухом наиболее экономичной является система, при которой через полость расположения ламп пропускается часть удаляемого из помещения воздуха, предназначенная для выброса в атмосферу (п. 2 табл.1).

Дополнительные затраты на фильтрацию воздуха, который используется затем для охлаждения светильников, практически не оказывает существенного влияния на экономичность системы.

3.4.    Ввиду того что охлаждение светильников приточным воздухом менее экономично, чем вытяжным, совмещение системы освещения с приточной системой кондиционирования (п. 2.3) следует осуществлять лишь в тех случаях, когда:

в обслуживаемом помещении требуется осуществить рассредоточенную подачу приточного кондиционного воздуха;

удаление воздуха через светильники неосуществимо по технологическим (например, пожароопасное помещение) или конструктивным причинам.

При совмещении системы освещения с приточной системой кондиционирования с экономической точки зрения- целесообразнее осуществлять параллельную подачу кондиционного воздуха в обслуживаемое помещение и на охлаждение собственно светильников (п. 3 табл. 1).

Наименее экономичной является совмещенная система, в которой весь объем подаваемого в помещение кондиционного воздуха предварительно используется для охлаждения светильников (п. 4 табл. 1). Однако охлаждение светильников позволяет уменьшить их число, что в итоге снижает нагрузку на систему кондиционирования и дает экономический эффект.

Примечание. Условия п. 3.4 не распространяются на совмещенные системы освещения и кондиционирования с одновременной подачей и удалением воздуха, так как в последних охлаждение светильников осуществляется не приточным, а вытяжным воздухом.

3.5.    Создание наряду с системой кондиционирования, обслуживающей помещение, специальной системы для охлаждения светильников экономически не оправдано и, как правило, не допускается.

В виде исключения специальная система для охлаждения светильников по схеме рис. 1,6 кондиционным воздухом может быть использована в том случае, когда обслуживаемое помещение является особо чистым и одновременно пожароопасным.

9

4. СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СОВМЕЩЕННЫХ СИСТЕМ

4.1.    Светотехнический расчет совмещенной системы освещения следует вести в соответствии с указаниями п. 1.5.

Размещение светильников по помещению производится после того, как путем совместного свето- и теплотехнического расчета совмещенной системы будет окончательно определено число светильников, устанавливаемых в данном помещении (пп. 4.8 и 5.12).

4.2.    При расчете комбинированных систем число светильников, которые необходимо установить в помещении, следует определять по методу светового потока (метод коэффициента использования).

Точечный метод целесообразно применять только для поверочных расчетов при определении уровня освещенности в помещении.

4.3.    Число светильников, устанавливаемых в помещении, определяется по формуле:

проектирования электрического освещения”, Л. Энергия, 1976, стр. 125).

4.6. Коэффициенты использования светового потока £ в совмещенных системах со светильниками ЛВП-31, ЛВП-33 или ЛВО-31 при отсутствии охлаждения светильников (режим статики) определяются в зависимости от показателя помещения L по (прил. 2).

Показатель помещения i (прил. 2) определяется габаритами обслуживаемого помещения и вычисляется по формуле:

А* В h(A+B) '

где А и В - размеры помещения в плане, м; h - высота помещения, м.

4.7.    Коэффициент увеличения светового потока к характеризует его изменение при охлаждении светильника по сравнению с режимом статики (в режиме статики к « 1).

Величина коэффициента к зависит от расхода и температуры охлаждающего воздуха и определяется для каждого типа светильника по соответствующей номограмме (прил. 3).

4.8.    Расчет совмещенной системы целесообразно начинать с определения необходимого для установки числа светильников при условии их работы в оптимальном режиме, т.е. при максимальном значении к - кт*% •

На кривой изменения к в верхнем левом поле номограммы выбирается точка /с* к_тля и затем по верхнему правому полю номограммы определяются сочетания температуры и расхода L воздуха, охлаждающего один светильник, удовлетворяющие значению к* к таи-

Величина k-k_m*x подставляется в формулу (1), по которой определяется минимальное число светильников Nmin.

Полученное значение N-N»i* вводится в теплотехнический расчет совмещенной системы (пп. 5.4,5.5, 5.7).

Если сочетание величин L и t*x обеспечивающее оптимальный режим работы светильника, не соответствует величинам L и , полученным в результате теплотехнического расчета совмещенной системы (пп. 5.7, 5.8), то с помощью номограммы по L и t§x, полученным в результате теплотехнического расчета, следует получить новое значение к, отличное от к_твя , а затем по формуле (1) - значение /У>ЛW*.

Полученное значение Л/>А/~»ы    вновь вносится в теплотех

нический расчет для корректировки величины L (п. 5.9),

(п. 5.10) и 2L (п. 5.11) и затем по откорректированному значению L н tut определяют А и А/.

Расчет повторяют до тех пор, пока величины L и полученные в результате очередной стадии теплотехнического расчета, не будут соответствовать значениям расхода и температуры воздуха, заданным в начале данной стадии расчета.

11

4.9. Проверка уровня и равномерности освещенности, создаваемой подсчитанным числом светильников /V. производится после их размещения по помещению (п. 4.2) с помощью точечного метода расчета освещенности.

При расчете освещенности по точечному методу величины силы света по всем направлениям умножаются на полученный при расчете системы коэффициент увеличения светового потока за счет охлаждения светильника к.

Данные о распределении силы света светильников, полученные при их фотометрировании без охлаждения при температуре в помещении 20°С представлены в прил. 4.

5. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СОВМЕЩЕННЫХ СИСТЕМ

5.1.    При теплотехническом расчете совмещенных систем в первую очередь определяются тепловыделения от всех источников, кроме освещения, а именно: от оборудования, солнечной радиации, технологических процессов, людей и пр. —

5.2.    Тепловыделения в помещение от встроенных вентилируемых светильников Осв складываются из радиационного тепла, излучаемого непосредственно в обслуживаемое помещение Q/>af_tи тепла, возвращающегося в помещение из нагретого светильниками запотолочного пространства.

Общие тепловыделения от светильника определяются по формуле:

Осв ~ ™ @рад 9

где т - коэффициент увеличения тепл о по отупления от светильника эа счет возврата тепла.

Величина радиационных теплопоступлений от светильника непосредственно в обслуживаемое помещение определяется

по формуле:

где Qlp%_f - доля тепла, излучаемая светильником в помещение (% от общего количества энергии, потребляемой светильником); IV - суммарная мощность ламп, установленных в светильнике, Вт (кдж/сек)**

Величина    зависит от температуры и количества возду

ха, охлаждающего светильник, и определяется для каждого типа светильника по правому нижнему полю соответствующей номограммы (прил. 3).

* Для светильников с бесстартерным ПРА коэффициент 1,25 заменяется на 1,33.

** Здесь и далее в скобках указываются размерности для расчета в системе СИ.

12

Примечания: 1. Если воздух удаляется от светильников с помощью системы воздуховодов, то возвратом тепла можно пренебречь,т.е.ms 1 и Q_C9~Qp*₉.

2. Если в качестве канала для удаления воздуха от светильников используется запотолочное пространство, величина коэффициента т зависит от расхода охлаждающего воздуха и при непосредственном омывании ламп воздухом определяется по табл. 4.

Таблица 4

Количество удаляемого	20	40	60	80
воздуха на 100 Вт мощности ламп, м3/ч
т-вс/Ор.,	2Д	1,77	1,67	1 >52

3.    Если воздух на выходе из светильников имеет температуру, равную температуре воздуха в помещении или превышает ее не более чем на 1 — 1,5°С, общие теплопоступления от светильника определяются по формуле (3) независимо от способа перемещения воздуха через запотолочное пространство.

4.    Температура воздуха на выходе из светильника определяется в соответствии с указаниями п. 8.9.

5.3.    Поскольку общий воздухообмен помещения зависит от tero тепловой нагрузки, одной из составляющих которой являются теплопоступления от освещения, а величина последних, в свою очередь, определяется количеством воздуха, проходящего через каждый светильник, теплотехнический расчет совмещенных систем освещения следует вести методом последовательного приближения.

Для упрощения теплотехнического расчета целесообразно ориентировочно определить воздухообмен Z L    и температуру    приточного воздуха, необходимого для ассимиляции

избыточных теплопоступлений от всех источников, кроме освещения.

5.4.    На первой стадии теплотехнического расчета совмещенных систем доля радиационного тепла, поступающего в помещение, ( Qpf ) определяется в соответствии с величинами L и

удовлетворяющими условию максимального увеличения светового потока и соответственно минимальному числу установленных светильников (п.4.8).

Из набора сочетаний L и /л»,при которых к~ ктш* выбирается то, которое при принятой схеме совмещенной системы и минимальном числе установленных светильников наиболее соответствует ориентировочным значения £/.«* и , определенным в п. 5.3.

При этом следует учесть, что:

13

а) при охлаждении светильников воздухом, удаляемым из помещения (п. 2.2):

(5)

б) при охлаждении светильников частью приточного воздуха, поступающего о г кондиционера и выбрасываемого затем в запотолочное пространство (п. 2.3а):

(6)

в) при охлаждении светильников всем объемом воздуха, подаваемого затем в помещение (п. 2.36):

„<*»_ (0,86-W- 1,2S)-Nn,i„-Q9

"" * 7~РТЦ. ^;

(7)

t _ _to„_ (W-1,25) • Nmin 0,9 ⁿ' c>pZL._P '

5.5.    По величинам L и te* (n. 5.4) находят значение (n. 5.2) и затем определяют общие теплопоступления в помещение от одного светильника по формулам (3) и (4).

Суммарные теплопоступления от всех светильников, устанавливаемых в помещении, соответственно равны ZQ_t9^N_mi„ Qс*.

5.6.    Суммарные теплопоступления от всех светильников, установленных в помещении ( Z Qe* ). вводятся в тепловой баланс помещения, после чего корректируется температура приточного воздуха и определяется требуемый воздухообмен:

чг / _ 2Г Qпом +Z Q с*,

_-:—?    >

^СрР (^пон ~ t”*)

или

у у __ ZQпам Z. Qc*i Р (7пом —Злр) ^}

где ZLi_fZt%% I - общий воздухообмен помещения, определенный с учетом ассимиляции тепла от светильников; t»*_M- температура воздуха помещения, °С; tnp - температура приточного воздуха, подаваемого в помещение, °С; 7*** ,7пр - теплосодержание воздуха помещения и приточного воздуха, ккал/кг (кДж/кг).

5.7. Исходя из принятой схемы совмещенной системы, числа светильников (N~Nmi» ) и требуемого воздухообмена ZL_i определяется расход воздуха через один светильник L<, При этом следует учесть, что:

а) для систем, в которых светильники охлаждаются всем объемом воздуха, подаваемым в помещение или удаляемым из него (пп. 2.2а, 2.36,2.4):

14

Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений (ЦНИИпромзданий)

Госстроя СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

по проектированию систем

кондиционирования и вентиляции, совмещенных с освещением

МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1982

УДК 697.911

Рекомендованы к изданию решением секции по проблемам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха НТС ЦНИИПромзданиЙ.

Рекомендации по проектированию систем кондиционирования и вентиляции, совмещенных с освещением/ ЦНИИПромзданиЙ Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1982.-48 с.

Содержат основные принципы построения совмещенных систем, результаты их сравнительного технико-экономического анализа и материалы, необходимые для расчета систем и утилизации тепла из воздуха, охлаждающего светильники.

Приведены конструкции совмещенных светильников, являющихся концевыми элементами систем; способы их установки в конструкции потолка.

Для инженерно-технических работников проектных, наладочных и научно-исследовательских организаций.

Табл. 16, ил. 9.

3206000000-509 Р------------Ин с трук т.-нор мат., П выл.-130-82

047(01) -82

ВВЕДЕНИЕ

В современных промышленных и общественных зданиях тепло, генерируемое осветительными установками, составляет до 30% от общей нагрузки на систему кондиционирования. Совмещение систем освещения с вентиляцией и кондиционированием позволяет путем охлаждения светильников воздухом снизить в 2-2,5 раза радиационные теплопоступления от них в помещение и уменьшить тем самым нагрузку на систему кондиционирования.

Охлаждение светильников помимо этого приводит к увеличению светового потока от них (до 10-12% для светильников с лампами мощностью 40 Вт, до 20-25 и 40-50% соответственно для светильников с лампами мощностью 80 и 150 Вт) и к соответствующему уменьшению числа светильников, устанавливаемых в помещении.

Перечисленные факторы способствуют снижению как эксплуатационных, так и капитальных затрат, в результате .чего применение совмещенных систем дает (в зависимости от вида системы) экономический эффект в размере от 2,14 до 8 руб/год на 1 м2 обслуживаемой площади.

Помимо Лого тепло, отводимое воздухом, от светильников может быть утилизировано совместно с теплом воздуха, удаляемого из помещения.

Рекомендации разработаны совместно лабораторией центрального кондиционирования ЦНИИПромзданий (кандидаты техн. наук Л.И. Неймарк, И.Г. Сенатов), лабораторией светотеплотехнических исследований ВНИСИ (канд. техн. наук В.Ф. Ефимкина, инж. НА. Мухина) и лабораторией борьбы с шумом инженерного оборудования зданий НИИСтройфизики (инж. ЛЛ. Цуркова).

3

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации предназначены для расчета совмещенных систем освещения, кондиционирования и вентиляции, в которых подача или удаление воздуха из обслуживаемого помещения осуществляется через светильники специальной конструкции (совмещенные светильники).

Удаляемый из помещения системой вентиляции или подаваемый в него кондиционный воздух охлаждает лампы, расположенные в светильнике, обеспечивая оптимальный режим их работы.

1.2.    Объединение систем вентиляции или кондиционирования с системой освещения в единую систему (совмещение систем) позволяет:

увеличить световой поток от светильников;

снизить радиационные теплопоступления в помещение, уменьшив тем самым нагрузку на систему кондиционирования;

улучшить интерьер обслуживаемого помещения.

1.3.    Проектирование совмещенной системы должно вестись параллельно специалистами по кондиционированию воздуха и светотехнике.

В зависимости от характера обслуживаемых помещений к проектированию совмещенных систем целесообразно привлекать специалистов по акустике и интерьеру помещений.

1.4.    Расчет ведется методом последовательного приближения; начинать его следует с определения числа светильников, которые необходимо установить в обслуживаемом помещении.

1.5.    Расчет совмещенной системы освещения вентиляции и кондиционирования (особенно светотехнический) следует производить не для отдельного модуля здания, а для всего обслуживаемого помещения в целом, если оно не разделено перегородками и имеет общий уровень нормируемой освещенности и общие требования к параметрам воздуха помещения.

1.6.    Основным узлом совмещенной системы является вентилируемый (совмещенный) светильник - люминесцентный, закрытый, встраиваемый в потолок.

Вентилируемый светильник, как правило, служит концевым устройством системы, через которое осуществляется удаление или подача воздуха.

1.7.    Совмещение системы освещения с системой вентиляции или кондиционирования воздуха обязательно при использовании закрытых светильников с люминесцентными лампами мощностью 150 Вт, так как последние не могут работать без охлаждения.

4

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ СОВМЕЩЕННЫХ СИСТЕМ

2.1.    При совмещении систем кондиционирования, вентиляции и освещения возможны следующие варианты (рис. 1):

совмещение систем освещения с системой удаления воздуха;

совмещение систем освещения с системой подачи воздуха в помещение;

совмещение системы освещения одновременно с системами подачи и удаления воздуха.

2.2.    Возможны два типа совмещенных систем освещения и удаления воздуха из помещения.

а)    через светильники проходит весь воздух, который следует удалить из помещения; большая его часть направляется на рециркуляцию, меньшая — выбрасывается в атмосферу;

б)    через светильники удаляется только та часть воздуха, которая предназначена для выброса в атмосферу.

При удалении через светильники всего объема воздуха последний забирается из помещения непосредственно через светильник, омывает замкнутую полость расположения ламп (см. рис. 1 /i), охлаждает их, нагревается, а затем по воздуховодам направляется на рециркуляцию.

При удалении через светильники части воздуха, предназначенной для выброса в атмосферу, воздух забирается из помещения через воздухозаборные отверстия и подается вентилятором в светильники, где проходит непосредственно через полость расположения ламп одного или нескольких (не более трех) светильников (рис. 14), нагревается, а затем выбрасывается в запотолочное пространство, откуда удаляется с помощью вентиляторов или шахт.

П римечание. При необходимости воздух, забираемый из помещения, перед подачей в светильники может быть пропущен через фильтр.

2.3.    Совмещение системы освещения с системой подачи воздуха в помещение может осуществляться двумя путями:

а)    параллельной подачей кондиционного воздуха в помещение и на охлаждение ламп в светильнике (см. рис. 1,«);

б)    подачей в помещение всего объема кондиционного воздуха через светильники (движение воздуха обратное, показанному на рис. 1 ft).

При параллельной подаче воздуха большая его часть ('>'85%) поступает в помещение, не нагреваясь теплом светильника; другая часть (15%) проходит через полость расположения ламп, охлаждает светильник, выходит в запотолочное пространство, охлаждает его, а затем удаляется в атмосферу.

При подаче через светильники всего объема кондиционного воздуха последний омывает замкнутую полость расположения ламп, охлаждая отражатель. В системе полностью отсутствует контакт между лампами и воздухом помещения, который мо-

5

Рис. 1. Схемы совмещенных систем вентиляции, кондиционирования и освещения а. б — совмещение освещения с системой удаления воздуха; в - совмещение освещения с подачей воздуха в помещение; г — совмещение освещения с подачей и удалением воздуха

жет содержать как пыль, так и пожароопасные смеси, однако тепло, генерируемое светильником, вносится в помещение.

2.4. При совмещении систем освещения с системами подачи и удаления воздуха одновременно (см. рис. 1,г) охлаждение светильника должно осуществляться только воздухом, удаляемым из помещения.

Тракт приточного воздуха должен быть связан со светильником только конструктивно; аэродинамически они должны быть изолированы друг от друга с тем, чтобы кондиционный воздух не нагревался теплом, генерируемым светильником.

Удаление воздуха из помещения через светильники осуществляется за счет разности давлений в помещении и запотолочном пространстве.

Разность давлении целесообразно обеспечивать преимущественно за счет создания соответствующего (п. 6.2.) разрежения за подшивным потолком.

Кондиционный воздух подается к каждому светильнику по воздуховодам, проложенным в затополочном пространстве.

2.5. Области применения совмещенных систем различных типов, а также виды светильников, позволяющих реализовать эти системы, приведены в табл. J.

2.6. Если в совмещенных системах светильники охлаждаются воздухом, удаляемым из помещения (пп. 2.2, 2.4), тепло, генерируемое светильником, целесообразно утилизировать (разд. 8) -

6

2.7. Светильники в совмещенных системах присоединяются к сети воздуховодов индивидуально с помощью резиновою рукава и стягивающих его хомутов, поставляемых заводом-изготовителем.

При удалении воздуха последовательно через несколько светильников, размещенных в одну линию (п. 2.2), светильники ЛВП-31 (04) стыкуются друг с другом торцами корпуса, подача воздуха осуществляется через воздухораспределительную камеру (прил. 5) у одного конца линии, а удаление его - через вторую камеру у другого конца линии.

Таблица 1

Тип совмещенной сис-. темы Схема по рисунку Область применения Тип используемого совмещенного светильника Удаление через светильники всего объема воздуха, забираемого из помещения Рис. 1/7 Пожароопасные I |рои зво дств енн ы е помещения. Вокзалы. Зрительные залы ЛВП-31 (02), ЛВП-33 (01) Удаление через светильники части воздуха, предназначенной для выброса в атмосферу Рис.1 ,<5 Производственные помещения. Особо чистые помещения. Универсамы. Зрительные залы ЛВП-31 (04) Параллельная подача кондиционного воздуха в помещение и на охлаждение ламп Рис.1,« Запыленные производственные помещения. Вокзалы. Зрительные залы ЛВП-31 (06), ЛВП-33 (02) Подача через светильники кондиционного воздуха, предварительно использованного для охлаждения ламп Рис.1 /7 (обратный ход воздуха) Пожароопасные производственные помещения. Помещения с большой запыленностью ЛВП-31 (02), ЛВП-33 (01) Одновременная подача и удаление воздуха через светильники при охлаждении светильников только удаляемым воздухом Рис.1,г Административные ЛВО-31 Здания. Лаборатории. КБ. Читальные залы. Залы заседаний. Музеи. Больницы

Примечания: 1. Светильники серии ЛВП-31 обслуживаются сверху (с чердака или из технического этажа). Светильники серий ЛВП-33 и ЛВО обслуживаются снизу из освещаемого помещения. 2. Описание конструкций светильников приведено в прил. 5.

7

3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СОВМЕЩЕННЫХ СИСТЕМ

3.1.    Применение совмещенных систем освещения, вентиляции и кондиционирования воздуха вместо раздельных всегда дает экономический эффект независимо от типа системы и мощности ламп, применяемых в светильниках.

Экономическая эффективность совмещенной системы существенно (от 25 до 5Сf/c) возрастает при использовании в светильниках ламп большей мощности (150 вместо 80 Вт).

Поскольку в любой из рассмотренных совмещенных систем обязательно обеспечивается охлаждение ламп или межлампового пространства, следует стремиться к использованию в совмещенных системах светильников лампами мощностью 150 Вт.

3.2.    Технико-экономическое сравнение совмещенных систем с раздельными, а также различных типов совмещенных систем между собой ведется по известному методу сравнения приведенных затрат.

При определении приведенных затрат для раздельных систем необходимо суммировать величины этих затрат для системы подачи (или удаления) воздуха и системы освещения.

При определении величины эксплуатационных затрат на систему кондиционирования для раздельных систем необходимо учитывать, что при отсутствии принудительного вентилирования запотолочного пространства воздухом с температурой, не превышающей температуры обслуживаемого помещения, в помещение поступает 90% тепла, генерируемого встроенными неох* лаждаемыми светильниками (п. 5.2).

Теплопоступления в помещение для совмещенных систем определяются в результате теплотехнического расчета (пп. 5.10, 5.12).

При определении затрат на эксплуатацию и ремонт системы освещейия следует руководствоваться величинами срока службы ламп, приведенными в табл. 2.

Таблица 2

Тип лампы	Срок службы лампы, ч
	Раздельная система		Совмещенная система
ЛБ'150	2550		3040
ЛХБ450	2550		3040
ЛБ-80	9900		10 650
ЛХБ-80	9900		10 650
ЛБ-40	14 250		14 700
ЛХБ-40	11 400		11 760

3.3. С экономической точки зрения охлаждение светильников (независимо от мощности установленных в них ламп) целесообразнее осуществлять вытяжным, а не приточным воздухом.

8