Công thức tính toán chiếu sáng nhà xưởng theo diện tích chiều cao

Giới thiệu về công thức tính toán chiếu sáng nhà xưởng

Chiếu sáng nhà xưởng không chỉ đơn thuần là lắp đặt đèn mà còn cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo ánh sáng phù hợp với nhu cầu sản xuất, tiết kiệm năng lượng và tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật. Việc áp dụng đúng công thức tính toán chiếu sáng nhà xưởng sẽ giúp doanh nghiệp tối ưu chi phí, nâng cao hiệu suất làm việc và đảm bảo an toàn lao động.

Vai trò của hệ thống chiếu sáng trong nhà xưởng

Hệ thống chiếu sáng đóng vai trò quan trọng trong các nhà xưởng sản xuất, kho bãi và các khu vực công nghiệp. Những lợi ích chính của một hệ thống chiếu sáng hiệu quả bao gồm:

• Đảm bảo năng suất lao động: Ánh sáng đủ và phù hợp giúp công nhân làm việc chính xác, giảm sai sót trong quá trình sản xuất.
• Tăng cường an toàn lao động: Hạn chế nguy cơ tai nạn do điều kiện ánh sáng kém, đặc biệt trong các nhà máy có máy móc nặng, khu vực lắp ráp tinh vi.
• Tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành: Việc tính toán đúng công suất đèn và bố trí hợp lý giúp giảm lãng phí điện năng.
• Bảo vệ sức khỏe thị giác: Ánh sáng phù hợp giúp giảm căng thẳng mắt, hạn chế các bệnh về thị lực do làm việc lâu dài trong môi trường ánh sáng không đạt tiêu chuẩn.

Ảnh hưởng của diện tích và chiều cao trần đến thiết kế chiếu sáng

Hai yếu tố quan trọng nhất khi tính toán chiếu sáng nhà xưởng là diện tích và chiều cao trần, vì chúng quyết định số lượng đèn cần sử dụng, công suất phù hợp và cách bố trí đèn LED để đảm bảo ánh sáng đồng đều.

* Diện tích nhà xưởng:

• Nhà xưởng càng rộng thì cần số lượng đèn lớn hơn hoặc công suất chiếu sáng mạnh hơn để đảm bảo ánh sáng phủ đều toàn bộ khu vực làm việc.
• Việc tính toán diện tích giúp xác định công suất tổng cần thiết (W/m²) dựa trên tiêu chuẩn độ rọi (lux).

* Chiều cao trần nhà xưởng:

• Nhà xưởng có trần thấp (dưới 5m): Có thể sử dụng đèn LED có công suất trung bình, lắp đặt ở khoảng cách gần để tạo ánh sáng đồng đều.
• Nhà xưởng có trần cao (từ 6m - 15m): Cần sử dụng đèn LED công suất lớn (≥100W) với góc chiếu hẹp để tập trung ánh sáng xuống khu vực làm việc.
• Nhà xưởng có trần siêu cao (>15m): Cần kết hợp đèn có công suất lớn với hệ thống phản xạ hoặc đèn chiếu điểm để đảm bảo ánh sáng không bị suy giảm nhiều ở tầm thấp.

Khi chiều cao trần tăng, quang thông của đèn LED cần cao hơn để bù trừ tổn hao ánh sáng trong không gian rộng.

Công thức tính toán chiếu sáng nhà xưởng theo diện tích và chiều cao trần

Tính toán chiếu sáng nhà xưởng theo diện tích và chiều cao trần là bước quan trọng giúp đảm bảo hệ thống chiếu sáng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Các công thức chính gồm:

Công thức tính công suất chiếu sáng tổng thể

Công suất chiếu sáng tổng thể của nhà xưởng phụ thuộc vào diện tích không gian cần chiếu sáng, độ rọi tiêu chuẩn theo từng khu vực và hiệu suất phát sáng của đèn LED. Công thức được tính như sau:

P_{tổng =} E x A / η

Trong đó:

• P_tổng: Tổng công suất hệ thống chiếu sáng (W).
• E: Độ rọi yêu cầu (lux), lấy theo tiêu chuẩn TCVN 7114-1:2008.
• A: Diện tích nhà xưởng (m²).
• η: Hiệu suất phát sáng của đèn LED (lm/W).

Ví dụ thực tế:

Giả sử một nhà xưởng có diện tích 500m², yêu cầu độ rọi 300 lux, sử dụng đèn LED có hiệu suất phát sáng 140 lm/W, công suất tổng cần thiết sẽ là:

P_tổng = (300 × 500)/140 = 150000/140 ≈ 1071W

Như vậy, hệ thống chiếu sáng cần tổng công suất khoảng 1071W để đảm bảo độ rọi tiêu chuẩn.

Công thức tính số lượng đèn cần sử dụng

Sau khi xác định công suất tổng cần thiết, ta tiếp tục tính số lượng đèn cần dùng theo công thức:

N=​ ​​P_tổng /P_đèn

Trong đó:

• N: Số lượng đèn cần sử dụng.
• P_tổng: Công suất tổng của hệ thống chiếu sáng (W).
• P_đèn​: Công suất mỗi đèn LED (W).

Ví dụ thực tế:

Nếu chọn loại đèn LED có công suất 150W, số lượng đèn cần sử dụng là:

N= 1071/150 ≈ 7.1 →7 đèn

* Lưu ý:

• Kết quả cần làm tròn theo nguyên tắc bố trí đèn để đảm bảo ánh sáng đồng đều.
• Nếu nhà xưởng có chiều cao lớn, cần xem xét sử dụng đèn có công suất cao hơn để giảm số lượng đèn lắp đặt.

Hệ số suy giảm quang thông theo thời gian và cách bù trừ

Công thức tính quang thông thực tế sau thời gian sử dụng

Quang thông của đèn LED không duy trì mức ban đầu mãi mãi mà sẽ giảm dần theo thời gian do ảnh hưởng của nhiệt độ, bụi bẩn và tuổi thọ chip LED.

Φ_thực​=Φ_{ban đầu}×MF

Trong đó:

• Φ_thực: Quang thông thực tế sau một thời gian sử dụng (lm).
• Φ_{ban đầu}: Quang thông ban đầu của đèn LED (lm).
• MF: Hệ số bảo trì ánh sáng (Maintenance Factor), thường nằm trong khoảng 0.7 - 0.9.

Ví dụ:

Φ_thực= 22,500×0.85 = 19,125 lm

Nếu một đèn LED có quang thông ban đầu 22,500 lm và hệ số bảo trì sau 3 năm là 0.85, thì quang thông thực tế còn lại:

Vậy, ánh sáng thực tế sau 3 năm sẽ giảm còn 19,125 lm, tức giảm khoảng 15%.

Các yếu tố ảnh hưởng đến công thức chiếu sáng công nghiệp

Việc thiết kế chiếu sáng nhà xưởng không chỉ dựa trên số lượng đèn mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật khác nhau. Hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hiệu quả chiếu sáng, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ của hệ thống chiếu sáng.

Độ rọi tiêu chuẩn (lux) cho từng loại nhà xưởng

• Đối với khu vực kiểm tra chất lượng, yêu cầu ánh sáng cao hơn để đảm bảo độ chính xác.
• Nhà kho chỉ cần ánh sáng vừa đủ để nhận diện hàng hóa.
• Cần điều chỉnh độ rọi phù hợp theo công việc cụ thể để tránh tiêu tốn điện năng không cần thiết.

Quang thông đèn LED và hiệu suất phát sáng (lm/W)

• Đèn LED có hiệu suất cao (>130 lm/W) giúp tiết kiệm điện hơn.
• Lựa chọn đèn phù hợp giúp giảm chi phí vận hành trong dài hạn.

Hệ số phản xạ ánh sáng và hệ số bảo trì ánh sáng

Theo thời gian, đèn LED suy giảm quang thông do bụi bẩn, nhiệt độ và lão hóa linh kiện.

• Chọn đèn LED có chất lượng tốt, ít suy giảm quang thông.
• Vệ sinh và bảo trì đèn định kỳ để duy trì độ rọi ổn định.

Chiều cao treo đèn LED nhà xưởng và góc chiếu sáng

• Trần thấp: Dùng đèn có góc chiếu rộng để ánh sáng phủ đều.
• Trần cao: Dùng đèn có góc chiếu hẹp để tập trung ánh sáng xuống khu vực làm việc.

Cách bố trí đèn LED trong nhà xưởng để tối ưu ánh sáng

Bố trí đèn LED hợp lý giúp đảm bảo ánh sáng đồng đều, tránh hiện tượng vùng tối hoặc chói lóa, đồng thời tối ưu hóa chi phí đầu tư và tiêu thụ điện năng. Việc lựa chọn mô hình bố trí đèn cần dựa trên diện tích, chiều cao trần, loại hình sản xuất và yêu cầu chiếu sáng cụ thể.

Nguyên tắc bố trí đèn LED nhà xưởng theo diện tích và chiều cao

Mô hình lưới (Grid Layout)

Mô hình lưới là phương pháp phổ biến nhất trong thiết kế chiếu sáng nhà xưởng, đặc biệt phù hợp với các không gian sản xuất rộng và yêu cầu ánh sáng đồng đều.

• Các đèn được sắp xếp theo hình vuông hoặc hình chữ nhật trên toàn bộ trần nhà.
• Đảm bảo cường độ chiếu sáng đồng đều, hạn chế vùng tối.
• Áp dụng cho nhà xưởng có chiều cao trần từ 6m trở lên.

Khi nào nên dùng?

• Nhà xưởng sản xuất với nhiều khu vực làm việc đồng đều.
• Kho bãi lớn cần ánh sáng phủ đều.
• Trần cao, không bị cản trở bởi máy móc hoặc giá đỡ.

Mô hình tuyến tính (Linear Layout)

Mô hình tuyến tính phù hợp với nhà xưởng có hành lang dài hoặc các dây chuyền sản xuất theo tuyến.

• Đèn được bố trí dọc theo lối đi hoặc dây chuyền sản xuất.
• Giúp tập trung ánh sáng vào các khu vực cần thiết, tránh lãng phí ánh sáng ở những vùng ít sử dụng.
• Thường dùng đèn LED dạng thanh hoặc đèn highbay có góc chiếu hẹp.

Khi nào nên dùng?

• Nhà xưởng có dây chuyền lắp ráp, yêu cầu ánh sáng tập trung theo khu vực làm việc.
• Hành lang kho hàng, lối đi giữa các giá kệ.

Một hệ thống chiếu sáng hiệu quả không phải là hệ thống dùng nhiều đèn nhất mà là hệ thống cung cấp đủ ánh sáng với mức tiêu thụ điện tối ưu nhất. Bằng cách áp dụng các công thức tính toán khoa học, lựa chọn đèn LED có hiệu suất cao và bố trí hợp lý theo diện tích – chiều cao trần, bạn hoàn toàn có thể giảm chi phí điện mà vẫn đảm bảo điều kiện làm việc tốt nhất.