Электроснабжение в строительстве - Проектирование осветительных установок

Приступая к проектированию освещения строительной площадки, в первую очередь надо изучить проект постоянного освещения территории объекта и определить возможность его применения в том или ином объеме. В отдельных случаях, когда освещенность от прожекторов или светильников, установленных на мачтах постоянного назначения, окажется недостаточной, нужно предусмотреть временное местное освещение — установку единичных осветительных приборов. Лишь тогда, когда будет установлена невозможность использования проекта постоянного освещения территории объекта, освещение строительной площадки следует проектировать по временной схеме, с максимальным использованием инвентарных осветительных устройств.
При проектировании надо руководствоваться соответствующими СНиПами, ГОСТ 12.1.013—78 и ГОСТ 21.608—84 ПУЭ [33] и другими нормативными документами. Освещение обычно осуществляют комбинированным, т. е. сочетая общее и локализованное освещение.

Проектирование осветительной установки сводится к обеспечению требуемых световых параметров на рабочих местах, выбору системы освещения, расчету источников света, их мощности и количества, определению высоты установки их над территорией, мест расположения осветительных мачт или отдельных прожекторов, углов их наклона в вертикальной плоскости, углов поворота в горизонтальной плоскости, расчету осветительных сетей (определению сечений и марок кабельной продукции).

Таблица 8. Рекомендуемые высоты установки прожекторов и светильников

В табл. 8 указаны рекомендуемые высоты установки прожекторов и светильников в зависимости от типа и мощности ламп. На строительных площадках прожекторы рекомендуется дополнять вверху козырьками для более рационального использования светового потока.
Выбор светильников или прожекторов должен производиться исходя из стабильности светотехнических характеристик в данных условиях среды, энергетической экономичности источника света, удобства обслуживания и безопасности. 

Таблица 9. Методика упрощенного расчета освещения территории

Удельная мощность
Коэффициент спроса принят равным 0,8

Выбирать светильники следует начиная с простых, а затем переходить к сложным.
Прожекторная мачта со всеми устанавливаемыми на ней прожекторами рассматривается как единый светильник. Для расчета освещения можно пользоваться методом светового потока или методом удельной мощности.
В табл. 9 показана методика упрощенного расчета освещения по удельной мощности, которая иллюстрируется следующим примером. Площадь территории площадки 12 930 м². Находим удельную мощность по формуле
4
Принимая по нормам освещенность £,МИн=2 лк, коэффициент запаса (для наружного освещения) k=1,5, получим:

Определяем количество прожекторов для двух вариантов: с обычными лампами накаливания мощностью 1000 Вт и с ртутными ДРЛ мощностью 700 Вт:
при лампах накаливания мощностью 1000 Вт их число

при лампах ДРЛ мощностью 700 Вт

Так как лампы ДРЛ-700 имеют световой поток 38 500 лм, т. е. в два раза больше, чем лампы накаливания (18 600 лм), принимаем к установке шесть прожекторов ПЗС-45 с лампами ДРЛ-700, размещая их в центре площадки на одной железобетонной мачте типа ПМЖ-19,3. При этом световой поток превысит расчетный на 82200 лм, а потребляемая мощность снизится на 3800 Вт.

Рис. 10. Инвентарная бесфундаментная прожекторная мачта высотой 10 м на строительстве котельной
Рис. 11. Инвентарная бесфундаментная консольная прожекторная мачта высотой 18 м на строительстве жилого дома

Прожекторы рекомендуется размещать в первую очередь на крышах соседних сооружений, возвышенностях, и только при невозможности этого использовать специальные мачты. На строительных площадках можно применять мачты различных конструкций и различной высоты в зависимости от размещения на них осветительных приборов. Преимущественно следует использовать мачты, предусмотренные проектами постоянного освещения объектов, устанавливая их уже с началом строительства. Известны, например, мачты, разработанные Гипро- рудой, Мосгипротрансом, Теплоэлектропроектом, Севэнергопроектом и др., — металлические и железобетонные, у которых базой является центрифугированная опора сети электрифицированного железнодорожного транспорта или опора линий электропередачи, а также деревянные высотой 15 м и перевозимые металлические бесфундаментные, в числе которых телескопические.
На рис. 10 и 11 изображены используемые строительными организациями инвентарные оборачиваемые осветительные мачты.
В соответствии с разработанными ленинградским филиалом Оргэнергостроя типовыми решениями по освещению строительных площадок рекомендуется при их ширине до 150 м применять прожекторы с лампами ДРЛ, при ширине до 300 м — прожекторы с лампами накаливания и с йодным циклом (в первую очередь — последние), для более широких площадок — светильники с ксеноновыми трубчатыми лампами.

Рис. 14. Инвентарный электростояк на два напряжения на строительстве жилого дома (дверца открыта для обозрения)

Рис. 12. Освещение софитом с башенного крана

При наличии на строительной площадке башенного крана целесообразно размещать на нем осветительные приборы. В этом случае освещаются рабочие места стропалей и сигнальщиков, приемщика груза или монтажника, производственная зона, обслуживаемая краном, подкрановый путь, участок складирования строительных изделий, конструкций, материалов и различного оборудования, т. е. пространство, в зоне которого перемещается стрела крана с грузом. При этом освещение не должно слепить крановщика.

 К осветительным приборам для данного варианта освещения относятся софиты универсального исполнения с обычными лампами накаливания; их можно подвешивать на башенных кранах. Примером софита является корытообразный отражатель из листовой стали, покрытый изнутри белой эмалевой краской; в нем расположены пять патронов для ламп накаливания мощностью по 200 Вт и штепсельный разъем; предусмотренное простейшее крепление позволяет быстро и надежно подвесить софит на башне крана (рис. 12).

Рис. 13. Конструкции стоек освещения рабочих мест при кирпичной кладке: а — стойка освещения рабочих мест с заводской арматурой в транспортном положении; б — стойка с отражателем (подобие торшера); в — стойка с заводской арматурой наружного освещения; г — стойка с корытообразными отражателями
Прожектор, подвешиваемый на конце стрелы башенного крана, направляет световой поток книзу, что улучшает видимость крановщика, смягчает границы световых потоков, увеличивая пространственную освещенность в зоне движения стрелы и горизонтальную освещенность на местах строповки и расстроповки грузов. Этот прожектор, кроме того, смягчает тени на рабочих местах стропаля и монтажников. Вопрос об оптимальном использовании таких прожекторов должен быть еще всесторонне изучен.
При кирпичной кладке зданий следует предусматривать инвентарные стойки освещения рабочих мест с лампами накаливания напряжением 220 В, которые должны присоединяться к электросети шланговым трехжильным проводом (третья жила предназначена для зануления, для чего на стойке специально предусмотрен болт). Изготавливать стойки рекомендуется в заводских условиях или на производственных базах строительных трестов, предварительно согласовав их конструкцию. На рис. 13 /Изображены конструкции стоек, применяемых для освещения рабочих мест.
Для освещения мест работы самоходных строительных машин надо пользоваться осветительными приборами, которыми оснащены машины. Для стационарного освещения эти приборы не следует использовать, так как они ослепляют работающих. Освещение внутри строящихся зданий надо осуществлять с помощью инвентарных электростояков заводского изготовления (рис. 14), удлинителей с шланговым проводом длиной до 15 м, переносных напольных и ручных светильников.
К конструкции ручных светильников предъявляются следующие требования: возможность прикосновения к их токоведущим частям недопустима; они должны снабжаться отражателями светового потока; корпус светильника изготавливается из влаго- и теплостойкого изоляционного материала с достаточной механической прочностью; лампа должна быть защищена от механических повреждений, причем защитная сетка крепится не к патрону, а к корпусу светильника; провод, вводимый в светильник, должен быть так закреплен, чтобы его нельзя было выдернуть; светильник должен включаться в сеть пониженного напряжения (12 и 42 В) через понижающий трансформатор с помощью штепсельной вилки, исключающей возможность ее присоединения к розеткам с большим напряжением; конструкция штепсельных розеток и вилок не должна позволять вставить в розетку только один полюс вилки.
Применение ручных переносных светильников кустарного изготовления, в которых не соблюдены указание требования, недопустимо. Не рекомендуется наращивать провода светильников (это относится также и к электроприемникам средств малой механизации). Запрещается применять светильники стационарного назначения в качестве переносных.
Использовать для понижения напряжения автотрансформаторы, дроссельные катушки или реостаты запрещено. На вводе трансформатора должны быть установлены включающий и защитный аппараты, а на выходе отходящих линий — аппарат защиты.
В местах, где одновременно применяется несколько ручных светильников (например, при отделочных работах в жилых домах, зданиях гостиничного типа, культурно-бытовых и административных корпусах), штепсельные розетки надо группировать по пять-шесть. Эту функцию выполняют удлинители линий, высота расположения которых от пола определяется удобствами присоединения и обслуживания, а также с учетом требований электробезопасности.
Для питания светильников общего освещения используется напряжение не выше 220 В. Для питания специальных ламп и их ПРА допускается напряжение не выше 380 В.
В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных (при капитальном строительстве и капитальном ремонте, на предприятиях строительных организаций), при высоте установки светильников общего освещения с лампами накаливания над полом или площадкой обслуживания менее 2,5 м конструкция светильников не должна допускать прикосновений к лампам без применения инструмента, либо надо использовать для питания таких светильников напряжение не выше 42 В. Последнее требование обязательно при работах в подвальных помещениях, шахтах лифтов, на технических этажах.
Для питания светильников местного освещения с лампами накаливания в помещениях без повышенной опасности напряжение должно быть не выше 220 В, в помещениях с повышенной опасностью и с особо неблагоприятными условиями — не более 42 В. При ведении работ в помещениях с водой, в тесноте и наличии заземленных металлоконструкций, металлических труб, в котлах и т. п. — разрешается пользоваться ручными светильниками на напряжение только 12 В. При выборе напряжения для переносных светильников (подвешиваемых, настольных, напольных) они приравниваются к светильникам местного освещения.
При расчете потерь напряжения в осветительных сетях строительных площадок надо принимать во внимание, что снижение напряжения у наиболее удаленных ламп внутреннего освещения и прожекторных установок не должно быть больше 2,5% номинального напряжения ламп. Учитывая условия строительных площадок, можно допустить питание осветительных нагрузок по общим линиям с силовыми нагрузками. При этом снижение напряжения у наиболее удаленных ламп может достигать 95% номинального.
При распределении осветительных нагрузок между фазами рекомендуется ограничивать разницу в токах наименее и наиболее нагруженной фаз на 30% в пределах групповой линии и на 10% в начале питающей линии. При выборе токов аппаратов защиты надо учитывать пусковые гоки мощных ламп. Групповые линии сетей внутреннего освещения должны быть защищены предохранителями или автоматами па рабочий ток не более 25 А.
Установка предохранителей, автоматических и других выключателей в нулевых рабочих проводах запрещается. В групповых линиях, питающих лампы мощностью 10 кВт и выше, к каждой фазе сети может присоединяться не более одной лампы. При использовании люминесцентных ламп необходимо обеспечивать коэффициент мощности не ниже 0,9. Трансформаторы, питающие светильники на напряжение 42 В и ниже, должны соответствовать среде, в которой они применяются. При размещении трансформаторов стороной высшего напряжения (220 или 380 В) они должны примыкать к стене.
При использовании для наружного освещения светильников на тросах их подвешивают над проезжей частью на высоте не ниже 6,5 м. При питании прожекторов, установленных на металлических или железобетонных мачтах ВЛ 0,38 кВ, подход линии к мачте должен выполняться кабелем с заземленной металлической оболочкой или в металлической трубе, проложенной в земле на протяжении не менее 10 м.
Опоры воздушных осветительных линий строительных площадок рассчитывают на механическую прочность так же, как и опоры воздушных линий электропередачи до 1000 В постоянного назначения.
Опоры, не несущие проводов, проверяют на собственную массу и ветровую нагрузку.
В осветительных сетях, как правило, нужно применять провода и кабели с алюминиевыми жилами. Сечение нулевых проводников должно отвечать следующим требованиям:
в однофазных и симметрично нагруженных двухфазных линиях сечения нулевых и фазных проводов должны быть равными;
в трехфазных питающих линиях с равномерной нагрузкой фаз и в групповых линиях, которые рассчитываются как равномерно нагруженные, сечение нулевого провода принимается близким к половине сечения фазного провода;
в двух- и трехфазных линиях с неравномерной нагрузкой фаз сечение нулевого провода определяется расчетом и может быть даже равным сечению фазных проводов;
объединенный нулевой провод нескольких линий должен по пропускной способности соответствовать суммарному току проводов наиболее нагруженной фазы и иметь сечение не меньшее наибольшего из сечений фазных проводов совмещенных линий;
в четырехпроводных питающих линиях с сечением фазных проводов 2,5 мм² (по меди) сечение нулевого провода рекомендуется принимать равным сечению фазных. Сечения менее 2,5 мм² (по меди) для питающей сети принимать не рекомендуется.
Воздушные распределительные линии освещения (ВЛ) должны выполняться без резервирования. При длинных ВЛ, когда загрузка постепенно уменьшается на отдельных их участках, сечения могут также уменьшаться, но при этом предварительно до принятия решения необходимо произвести расчет сечений на потерю напряжения. При нагрузке она не должна превышать допустимую.
Охранное освещение должно питаться, как правило, по самостоятельным линиям, т. е. независимо от общего освещения. Управление наружным освещением производится независимо от внутреннего. Система управления должна гарантировать его отключение в течение не более 3 мин из возможно ограниченного числа мест.
Осветительные установки заземляют в соответствии с требованиями ПУЭ. У трехфазных понизительных трансформаторов заземляют нейтраль вторичной обмотки и кожух, а у однофазных — один из выводов вторичной обмотки и кожух.
Патроны, установленные в светильниках и прожекторах, должны: быть выполнены из влагостойкого изоляционного материала, их конструкция — исключать самоотвинчивание ламп и возможность прикосновения к их токоведущим частям; иметь контактные зажимы, позволяющие присоединять к ним провода как с медными, так и с алюминиевыми жилами.
Управление освещением в зависимости от расположения осветительного оборудования и источников питания может быть местным или дистанционным. При местной системе включение и выключение освещения производятся ручными коммутационными аппаратами, установленными в каждом из освещаемых помещений или на отдельных участках освещаемой территории. При централизованной дистанционной системе, применяемой обычно для наружных осветительных установок, управление освещением сосредоточивается в одном пункте (в диспетчерском помещении или в помещении охраны).
Централизованное управление может быть ручным и автоматическим. При ручном освещение включается и отключается персоналом, на которого возложены эти функции в соответствии с принятым режимом. При автоматической системе используются дистанционно управляемые включающие аппараты промышленного изготовления, оснащенные фотоэлементами или фотосопротивлениями, а также специальные автоматы. Они действуют в зависимости от изменения естественной освещенности или с помощью часов-автоматов, работающих по заданному графику. 

Фотоэлектронные или часовые автоматы управления осветительными установками не только упрощают их эксплуатацию, но и сокращают время их действия, а следовательно способствуют экономии энергии.
Рассмотрение поступающей в строительные тресты проектно-сметной документации по постоянному освещению территорий производственных предприятий показывает, что в ряде случаев можно выполнить работы по их освещению со значительным опережением других строительных работ и уже к началу общестроительных работ обеспечить площадку освещением.
Подобным примером может служить предложенная автором организация освещения на строительстве автотранспортного предприятия в Ленинграде. Уже с началом строительных работ на площадке были установлены три железобетонные мачты типа ПМЖ-19,5 высотой 22 м (разработана СЗО Энергосеть- проекта) и расположены на них светильники типа УОЖИ-10 000 с лампами КГ220-10000 (рис. 15). Данная организация работ позволила исключить материальные и трудовые затраты строительно-монтажного треста на временное освещение. На рис. 16 показан план расположения мачт и кабельных сетей на строительстве автотранспортного предприятия.

Оценивая принятый вариант осветительной установки площадки, следует определять, помимо светотехнических показателей, экономические, к которым относятся материальные и трудовые затраты на монтаже, а также затраты на ее эксплуатацию.
Качество осветительной установки определяется после ее осмотра специалистом, включения в темное время суток и опросов работающих на освещаемой территории. Более полная оценка может быть получена после измерения освещенности на разных участках территории и рабочих мест. Рациональное освещение, оказывающее большое влияние на производительность труда, является весьма важным фактором организации строительного производства и его экономики. Однако вопрос об освещении строительных площадок еще недостаточно изучен и на сегодня остается в стадии проблемы.