Cách áp dụng công thức tính toán chiếu sáng nhà xưởng vào thực tế

Khi đã biết các tiêu chuẩn ánh sáng nhà xưởng, chủ xưởng sẽ muốn áp dụng nó vào thực tế. Để áp dụng, trước tiên bạn cần xác định được yêu cầu chiếu sáng của nhà xưởng. Sau đó, hãy lựa chọn thiết bị chiếu sáng và phương thức chiếu sáng. Cuối cùng, chỉ cần áp dụng công thức tính toán chiếu sáng nhà xưởng mà thôi.

Tất nhiên, trong bài viết tôi sẽ hướng dẫn bạn thật chi tiết 4 bước để tính toán chiếu sáng nhà xưởng này!

1. Xác định các yêu cầu để tính toán chiếu sáng nhà xưởng

Hãy hình dung chúng ta đang đi thi. Mà đã là thi, thì phải biết đề. Để tính toán chiếu sáng nhà xưởng cũng vậy. Trước tiên, bạn phải biết yêu cầu chiếu sáng của nhà xưởng này là gì. 

Hình 1: Mỗi nhà xưởng có một yêu cầu chiếu sáng riêng

Yêu cầu khi tính chiếu sáng nhà xưởng gồm có yêu cầu đầu vào và yêu cầu thực tế tại nhà xưởng.

a) Yêu cầu đầu vào khi tính toán chiếu sáng nhà xưởng

Khi nói đến yêu cầu đầu vào khi tính toán chiếu sáng nhà xưởng, là ta đề cập đến:

• Yêu cầu đảm bảo độ rọi đầy đủ trên mặt bằng làm việc. Độ rọi cần được ổn định trong quá trình chiếu sáng.
• Yêu cầu phân bố độ sáng: Độ sáng cần được phân bố đồng đều trong phạm vi bề mặt làm việc cũng như trong toàn bộ trường nhìn. Để giải yêu cầu này, bạn cần đảm bảo thỏa phương chiếu sáng, sự phân bố ánh sáng đèn và bố trí đèn.
• Yêu cầu tương phản giữa vật chiếu sáng, nền, độ chói hoặc màu sắc. Trong một số trường hợp, đáp án phụ thuộc vào phương chiếu sáng, mức độ khuếch tán, tập hợp quang phổ chiếu sáng.
• Yêu cầu hạn chế chói mắt: Yêu cầu này được đưa ra để giảm sự mệt mỏi khi làm việc trong trường nhìn. Giải pháp là bạn phải chọn góc bảo vệ để giảm tốc độ chói của nguồn. Đồng thời, ta cũng cần hạn chế sự phản xạ chói trên bề mặt làm việc.

b) Yêu cầu thực tế khi tính toán chiếu sáng nhà xưởng

Như bạn đã biết, giữa lý thuyết và thực tế luôn có một khoảng cách nhất định. Do vậy, trong quá trình tính chiếu sáng nhà xưởng, chúng ta cũng cần quan sát thực tế. Cụ thể là hình dạng, kích thước các bề mặt và hệ số phản xạ, màu sơn, sự phân bố các đồ đạc, thiết bị,… 

Trong đó, bạn cần quan sát:

– Mức độ bụi, ẩm, rung, các yếu tố ảnh hưởng của môi trường.

– Các điều kiện để phân bố và giới hạn với việc phân bổ hệ thống chiếu sáng.

– Các khả năng và điều kiện bảo trì hệ thống chiếu sáng.

Trong phần 3 của bài viết, tôi sẽ bàn kỹ hơn về các vấn đề này. 

Sau khi đã xác định được yêu cầu đầu vào và yêu cầu thực tế, bạn cần quan tâm đến dữ liệu thiết kế và độ rọi tiêu chuẩn.

c) Dữ liệu tính toán chiếu sáng nhà xưởng

Bằng việc quan tâm tới dữ liệu tính toán chiếu sáng, nhà xưởng của bạn sẽ được tính toán ánh sáng sát thực tế hơn. Những dữ liệu mà bạn cần quan tâm:

• Kích thước phòng (DxRxC).
• Công năng phòng và tìm được độ rọi tiêu chuẩn (kiểm tra trong tiêu chuẩn TCVN 7114-1-2008).
• Hệ số phản xạ của các bề mặt, thể hiện qua màu sơn và vật liệu làm trần, tường, sàn.

Bảng dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về hệ số phản xạ:

Màu sơn bề mặt phản xạ	Hệ số phản xạ
Trần trắng, tường trắng	0.8 hay 0.7
Trần màu nhạt, tường màu nhạt	0.5
Sàn lót gạch màu sáng	0.3
Trần, tường, sàn màu tối	0.1

d) Độ rọi tiêu chuẩn cần quan tâm ở từng khu vực trong nhà xưởng

Độ rọi tiêu chuẩn quy định về lượng ánh sáng chiếu trên một diện tích vùng làm việc nhất định. Chỉ số này được đưa ra nhằm đảm bảo đáp ứng đủ ánh sáng cho thị lực của con người ở từng khu vực cụ thể. 

Do đó, độ rọi tiêu chuẩn bạn chọn phải đảm bảo nhìn rõ mọi chi tiết cần thiết mà mắt nhìn không bị mệt mỏi. Để xác định độ rọi tiêu chuẩn cho xưởng của bạn, thì bạn cần dựa vào

• Loại công việc: kích thước vật, sự sai biệt của vật đối với hậu cảnh, và phản suất của hậu cảnh.
• Mức độ căng thẳng của công việc, độ tuổi của người làm việc trong nhà xưởng.

Bảng thang đo độ rọi chuẩn dưới đây sẽ giúp bạn:

Thang độ rọi chuẩn
Hành lang, nhà kho	Etc = 100 lx
Phân xưởng cơ khí	Etc = 300 – 400 lx
Xưởng thiết kế	Etc = 500 lx
Công việc với chi tiết rất nhỏ	Etc >1000 lx

2. Lựa chọn thiết bị phù hợp khi tính toán chiếu sáng nhà xưởng

Sau khi xác định được các yêu cầu trên lý thuyết và thực tế, bạn cần đi tới những lựa chọn. Góp phần không nhỏ trong sự thành công của việc tính toán chiếu sáng nhà xưởng, đó chính là trang thiết bị. Bạn cần đưa ra 2 sự lựa chọn: Loại đèn, cấp bộ đèn.

a) Lựa chọn đèn cho hệ thống chiếu sáng nhà xưởng

Khi làm việc với bất kỳ nhà cung cấp đèn nào, bạn cũng cần yêu cầu họ làm rõ các thông số sau của đèn. 

Nhiệt độ màu Tm 

Nhiệt độ màu cần chọn theo khoảng nhiệt độ màu quy trong đồ thị Kruithoft. Cách chọn nhiệt độ màu tôi đã đề cập trong bài viết trước một cách chi tiết.

Chỉ số màu Ra

Mỗi nhà xưởng sẽ yêu cầu mức độ phân biệt màu sắc khác nhau. Nhìn chung, chỉ số màu của đèn phụ thuộc vào yêu cầu của công việc trong nhà xưởng:

• Ra <70: sử dụng trong những ngành công nghiệp chỉ yêu cầu sự thể hiện màu thứ yếu.
• 70<Ra<80: sử dụng ở nhà xưởng thông thường, sự thể hiện màu chỉ cần có thể chấp nhân được.
• Ra>80: sử dụng ở nơi đòi hỏi sự thể hiện màu rất cao.

Bên cạnh yêu cầu về các chỉ số của bóng đèn nêu trên, bạn cũng cần lưu ý đến các tính năng khác. Chẳng hạn như:

• Tuổi thọ của bộ đèn.
• Hiệu suất phát sáng (lm/W).
• Đặc điểm sử dụng: đèn có thể sử dụng liên tục hay cần gián đoạn.
• Đặc tính điện (điện áp, công suất, thời gian mồi sáng, khả năng điều chỉnh độ sáng dimming).
• Kích thước, hình dạng bộ đèn.
• Nhiệt độ môi trường.
• Tính kinh tế.

b) Lựa chọn cấp bộ đèn cho hệ thống chiếu sáng nhà xưởng

Công dụng của bộ đèn là cung cấp ánh sáng cho các mục đích khác nhau. Việc thiết kế, chế tạo và lắp đặt bộ đèn phải hướng đến mục đích hỗ trợ và cải thiện nguồn sáng.

Hình 2: Phân loại cấp bộ đèn dựa vào phân bố quang học

Bạn cần xem xét lại về nhu cầu của nhà xưởng, để chọn cấp bộ đèn có kiểu chiếu sáng phù hợp:

• Kiểu chiếu sáng trực tiếp hẹp: thường dùng trong nhà xưởng có độ cao lớn. Đây được xem là kiểu chiếu sáng có hiệu quả cao nhất. Nhưng nhược điểm của kiểu chiếu sáng này là trần và tường bị tối.
• Chiếu sáng trực tiếp rộng và bán trực tiếp thì cho phép tạo ra một môi trường sáng tiện nghi hơn. Với kiểu này, trần và nhất là tường cũng được chiếu sáng.
• Chiếu sáng bán gián tiếp và gián tiếp thường ưu tiên cho nơi công cộng, có nhiều người qua lại. Chẳng hạn như: nhà ga, nhà ăn, các đại sảnh,… Nói cách khác, kiểu này phù hợp với những nơi không yêu cầu độ rọi cao nhưng cần môi trường sáng tiện nghi.

3. Nên treo đèn cao hay treo đèn thấp?

Độ cao treo đèn luôn là điều khiến nhiều chủ xưởng lăn tăn khi tính toán chiếu sáng nhà xưởng. Vì độ cao treo đèn liên quan đến tiện nghi của môi trường ánh sáng. Mặt khác nó cũng ảnh hưởng đến tính kinh tế khi sử dụng đèn.

Hình 3: độ cao treo đèn

Thông thường ở nhà xưởng rộng, tôi khuyên bạn phải treo đèn cao vì 3 ưu điểm:

• Nguồn sáng càng xa trường nhìn ngang, nguy cơ gây chói càng giảm.
• Đèn càng cao, công suất đèn càng lớn thì hiệu suất sử dụng đèn càng cao.
• Số lượng đèn giảm do khoảng cách các đèn tăng lên.

4. Công thức tính toán chiếu sáng nhà xưởng

Đây là lúc chúng ta tổng hợp tất cả những kết quả của 3 bước trên để đưa vào công thức tính toán chiếu sáng nhà xưởng. Dựa vào hệ số phản xạ tường, trần, sàn, loại bộ đèn,… đã xác định ở trên, bạn có thể tính được số lượng bộ đèn cần dùng.

Độ rọi trung bình của một căn phòng (khối hộp chữ nhật) được xác định theo công thức sau (*):

Trong đó:

– E: độ rọi trung bình trên mặt phẳng làm việc (lx).

– N: số bộ đèn cần dùng cho nhà xưởng.

– n: số module đèn trong một bộ, với đèn led nhà xưởng thì n =1.

– F: quang thông của bộ đèn.

– MF: hệ số bảo trì.

– UF: hệ số sử dụng của đèn ứng với nơi sử dụng.

– A: diện tích mặt phẳng làm việc (m2).

Trong đó, hệ số MF được tính theo công thức:

– LLMF = Hệ số suy giảm quang thông đèn theo thời gian.

– LSF = Hệ số sống sót của đèn. Các yếu tố LSF có thể được bỏ qua (bằng 1) nếu các bộ đèn được thay thế ngay lập tức sau khi hỏng.

– LMF = Hệ số bảo trì đèn. Phụ thuộc vào loại đèn, độ bám bụi của đèn và cuối cùng là thời gian làm sạch của đèn. Đối với môi trường trong sạch, giá trị thường từ 0,93 đến 0,98.

– RSMF = Hệ số bảo dưỡng bề mặt phòng. Phụ thuộc vào các yếu tố phản xạ trong phòng, độ sạch sẽ của môi trường, khoảng thời gian làm sạch của bề mặt dùng ánh sáng. Thường giá trị này ở trong khoảng từ 0,95 đến 0,97 đối với môi trường trong sạch.

Hơi phức tạp phải không? Để đơn giản hơn, bạn có thể áp dụng nhanh theo từng địa điểm như sau:

Địa điểm	Giá trị của MF
Văn phòng có điều hòa	0.8
Công nghiệp sạch	0.7
Công nghiệp có bụi	0.6

Để tìm UF, bạn hãy tham khảo bài viết hệ số sử dụng đèn led mà tôi đã viết trước đây.

Cuối cùng: rút ra N (từ công thức (*) ở trên) là số bộ đèn cần dùng.

Đến đây thì bạn đã thực hiện xong khâu tính toán chiếu sáng nhà xưởng. Thế nhưng, khâu tính toán của bạn đã tối ưu chưa và làm thế nào để biết?

Bạn hãy xem tiếp mục cuối của bài viết nhé!

5. Tối ưu, tinh chỉnh sau khi tính toán chiếu sáng nhà xưởng

Một hệ thống chiếu sáng có chất lượng phải đảm bảo vừa có hiệu quả chiếu sáng cao, vừa mang lại tiện nghi thị giác. Bên cạnh đó, hệ thống nên giảm thiểu năng lượng sử dụng.

Nhưng tôi muốn mở rộng hơn cho các chủ xưởng 2 mục tiêu nữa. Khi đáp ứng được, các chủ xưởng có thể yên tâm về hệ thống chiếu sáng mình đang sử dụng.

Để tính toán chiếu sáng nhà xưởng tốt, ngoài các vấn đề nêu trên, chủ xưởng còn cần dựa vào 2 yếu tố để tính toán. Đó là giản đồ Sankey và tiện nghi thị giác.

a) Dựa vào giản đồ Sankey

Hình 4: Dựa vào giản đồ năng lượng Sankey để tính toán chiếu sáng nhà xưởng tiết kiệm

Bạn thấy đó, đèn chỉ là một phần của hệ thống chiếu sáng. Toàn bộ không gian được chiếu sáng nên được coi là một phần của hệ thống. Vì vậy, các yếu tố như màu tường, phản xạ, thiết kế cửa sổ và phân vùng bên trong cũng có thể có tác động lớn đến lượng ánh sáng được phân phối đến. 

b) Tiện nghi thị giác

Đối với tiện nghi thị giác khi tính toán, bạn có thể xem Hình 5. Trong đó, phản xạ có hướng tại vị trí làm việc thường được gọi là phản xạ màn mờ, hoặc chói lóa phản xạ. Những yếu tố này làm thay đổi độ nhìn rõ. Thường thì chúng gây bất lợi.

Hình 5: Các tiêu chí đánh giá chất lượng hệ thống chiếu sáng nhà xưởng

Do vậy, bạn cần biết biện pháp xử lý, để hệ thống chiếu sáng nhà xưởng có chất lượng tốt. Một số gạch đầu dòng tôi muốn nêu ra để hỗ trợ bạn:

• Bố trí các đèn và chỗ làm việc thích hợp: tránh bố trí đèn ở vùng gây khó chịu.
• Xử lý bề mặt: sử dụng vật liệu có bề mặt có độ bóng thấp.
• Hạn chế độ chói của các đèn.
• Tăng diện tích sáng của đèn.
• Với các bề mặt tường và trần nhà, bạn cần tăng độ sáng, tránh các điểm chói.

Tôi hiểu rằng tính toán chiếu sáng nhà xưởng là thông tin khá chuyên môn. Nên chúng có thể ít nhiều gây khó cho bạn. Bạn cần xem bài viết các tiêu chuẩn chiếu sáng nhà xưởng để có thể hệ thống kiến thức tốt hơn.

Nếu bạn không chắc mình đã tính toán đúng, hoặc muốn được giải thích rõ hơn, hãy cho tôi biết. Bạn có thể để lại bình luận bên dưới hoặc liên hệ số điện thoại của tôi. Tôi sẽ trả lời hoặc liên lạc lại ngay khi nhận được. Hy vọng bài viết này hữu ích với các chủ xưởng!