Khi xây dựng nhà máy, nhà xưởng thì việc thiết kế lắp đặt hệ thống chiếu sáng là một trong những hạng mục vô cùng quan trọng, ánh sáng không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động mà còn ảnh hưởng đến năng suất lao động và tiết kiệm chi phí năng lượng cũng như bảo trì bảo dưỡng, thay thế thiết bị chiếu sáng trong quá trình sử dụng.
Với những nhà máy, nhà kho có tính phức tạp trong việc bố trí dây chuyền máy móc, hàng hóa phức tạp thì cần tính toán chiếu sáng riêng từng khu vực và nên được thiết kế bằng các phần mềm thiết kế chuyên nghiệp bởi các chuyên gia thiết kế chiếu sáng.
Với những nhà máy, nhà xưởng đơn thuần thì có thể áp dụng hệ thống chiếu sáng chung đều và chúng ta có thể tính toán đơn giản qua các bước sau:
| Các bước | Công việc cần làm | Mục đích |
|---|---|---|
| Bước 1 | Xác định thể loại, mục đích sử dụng của nhà máy, nhà xưởng | Giúp lựa chọn tiêu chuẩn chiếu sáng cần áp dụng. |
| Bước 2 | Xác định loại hình kết cấu, kích thước nhà xưởng | Để xác định loại đèn, công suất đèn phù hợp |
| Bước 3 | Tính toán số lượng đèn | Cho biết sơ bộ về hệ thống chiếu sáng. |
| Bước 4 | Xác định phương án bố trí, lắp đặt đèn | Giúp lên kế hoạch, dự trù chi phí thi công, lắp đặt |
| Bước 5 | Lựa chọn nhà cung cấp đèn | Để mua đúng loại đèn chất lượng |
| Bước 6 | Yêu cầu nhà cung cấp kiểm tra lại thiết kế bằng phần mềm chuyên nghiệp. | Khẳng định lại tính toán, kiểm tra sự phù hợp với sản phẩm của nhà cung cấp. |
Sau đây là cách thực hiện và các lưu ý cho từng bước.
Hai bài đi sâu hơn vào bước tính số lượng và bước chọn chiều cao treo: tính toán số lượng đèn LED phù hợp cho nhà xưởng và chiều cao treo đèn LED high bay. Nhà xưởng dưới 500 m2 xem thêm chiếu sáng căn bản cho nhà xưởng nhỏ.
Bước 1: Xác định loại hình và mục đích sử dụng nhà xưởng thế nào?
Mỗi một loại hình nhà xưởng, nhà máy đều có yêu cầu khác nhau về mức độ cung cấp ánh sáng (độ rọi) nhiệt độ màu ánh sáng, độ hoàn màu khác nhau. Với những nhà xưởng sản xuất các thiết bị lớn, không yêu cầu độ chính xác hay nhà xưởng hoạt động bởi các dây chuyền máy móc thì yêu cầu độ rọi chiếu sáng thấp. ngược lại với những nhà máy, nhà xưởng sản xuất chính xác trên các sản phẩm nhỏ thì yêu cầu độ rọi lớn hơn.
Với những công việc yêu cầu phân biệt rõ màu sắc như nhà máy in, may mặc, bán và trưng bày sản phẩm thì yêu cầu ánh sáng có nhiệt độ màu trung tính CCT = 4500K – 5500K và độ hoàn màu cao CRI >80.
Ngoài ra việc lựa chọn hệ thống chiếu sáng còn phụ thuộc vào thời gian làm việc ngày hay đêm và hệ thống lấy ánh sáng tự nhiên của không gian làm việc.
Với những nhà xưởng lớn và có nhiều không gian mà ở đó con người ít hoạt động thì có thể lựa chọn 1 hình thức điều khiển hệ thống chiếu sáng cho phù hợp như hệ thống Dim để tăng giảm độ sáng hay hệ thống cảm biến chuyển động để tắt bật đèn tự động khi có sự hoạt động của con người.
Nói tóm lại, ở bước này cần xác định các yếu tố sau:
- Độ rọi cần thiết.
- Nhiệt độ màu.
- Độ hoàn màu.
- Chế độ điều khiển chiếu sáng.
Ở bước này các bạn có thể tham khảo các thông số trong tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7114-1: 2008
Ở đây chúng ta tham khảo Độ rọi đề nghị bởi tiêu chuẩn DIN 5035:
|
Độ rọi (Lux) |
1000 lux |
750 lux |
500 lux |
300 lux |
200 lux |
100 lux |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
Mục đích sử dụng |
* Văn phòng mở, có mức phản xạ ánh sáng thấp. * Kiểm tra độ sai biệt màu sắc/ kiểm soát màu sắc/kiểm định sản phẩm. * Lắp ráp các thiết bị chính xác. * Sản xuất nữ trang /chỉnh sửa sản phẩm. |
* Văn phòng mở, có mức phản xạ ánh sáng cao. * Bản vẽ kỹ thuật. * Đánh dấu trên kim loại/kiểm tra bề mặt kim loại. * Kiểm tra sản phẩm đúc khuôn. * Kiểm tra lắp ghép các sản phẩm da và đồ gỗ. |
*Văn phòng xử lý dữ liệu, văn bản. * Mài và đánh bóng thủy tinh/ lắp ráp chính xác. * Lắp ráp máy điện thoại, máy có mô-tơ nhỏ. * Chọn lựa men phủ/ lớp phủ ngoài của sản phẩm. * Làm việc trên máy gia công sản phẩm gỗ. |
* Văn phòng có bàn gần cửa sổ/ phòng họp/ phòng hội nghị. * Phủ men/ đánh bóng/ khoan/ mài/ * Lắp ráp thiết bị có độ chính xác vừa phải. * Quầy hội chợ/ phòng điều khiển/ bàn điều khiển. * Khu vực bán hàng. |
* Nhà kho (nơi cần phải đọc số liệu)/ giao hàng * Các khu vực sản xuất có nhân viên thường trực/lò luyện kim. * Lắp ráp không cần độ chính xác/ lau rửa khuôn đúc. * Máy cưa xẻ/ lắp ráp cấu kiện thép. * Khu vực tiếp khách chung của văn phòng. |
* Nhà kho (nơi chỉ cần tìm hàng hóa). * Lối đi chung và di chuyển hàng hóa. * Phòng thay đồ/ phòng vệ sinh / phòng tắm. * Cầu thang/thang cuốn. * Khu vực dốc để xếp dỡ hàng hóa. *Máy móc ít cần sự điều khiển của công nhân. |
Bước 2: Xác định loại hình kết cấu, kích thước nhà xưởng
Trong bước này, chúng ta dựa vào đặc điểm cấu tạo và vận hành của nhà xưởng để quyết định việc lựa chọn loại đèn phù hợp, cụ thể như sau:
2-1: Về loại đèn
- Với nhà máy, nhà xưởng có chiều cao thấp và mái dạng phẳng (trần bê tông hay có la phông) thì nên chọn loại đèn lowbay, âm trần, hoặc ốp nổi dạng canopy có công suất vừa phải.
- Với nhà xưởng có mái cao vừa phải thì có thể dùng đèn dạng high bay hoặc dạng UFO với góc chiếu rộng 90-120 độ treo thả từ trên mái nhà xưởng.
- Với nhà máy, nhà xưởng có mái rất cao (trên 12m) thì có thể dùng đèn LED high bay nhà xưởng, đèn UFO hay đèn chuyên dụng khác có góc phân bố ánh sáng hẹp từ 45 đến 90 độ bắt treo thả bằng cáp hoặc ống thép.
- Với nhà xưởng có mái cao, có cầu trục vận hành thường xuyên gây khuất đường chiếu sáng từ trên xuống và có sự rung lắc thì nên chọn loại đèn pha gắn ở vách xưởng hay cột nhà xưởng chiếu hắt ra.
2-2: Về công suất đèn.
Bảng dưới đây cho phép chúng ta có thể xác định một cách tương đối công suất đèn nên chọn dựa theo chiều cao lắp đặt đèn.
| Chiều cao lắp đặt | Đèn high bay | Đèn UFO | Đèn pha | Đèn đường | Đèn canopy |
|---|---|---|---|---|---|
| 4m-5m | <40w | 40w-60w | 40w-60w | 40w-60w | 60w-80w |
| 5m-6m | 40w-60w | 60w-100w | 60w-100w | 60w-80w | 60w-100w |
| 6m-8m | 60w-100w | 100w-120w | 100w-200w | 80w-150w | 120w-250w |
| 8m-10m | 100w-150w | 120w-150w | 150w-250w | 150w-200w | |
| 10m-12m | 120w-250w | 150w-200w | 200w-300w | 150w-250w | |
| 12m-15m | 200w-300w | 200w-250w | 250w-400w | 200w-250w |
Bước 3: Tính số lượng đèn nhà xưởng cần thiết thế nào?
Tuy ở bước 2 chúng ta đã sơ bộ xác định được công suất đèn nên chọn, tuy nhiên tùy thuộc vào đặc điểm nhà xưởng và mức độ chiếu sáng cần thiết mà chúng ta cần chọn chính xác công suất hợp lý.
Ở bước 1 và 2 ta đã xác định được các thông số sau:
- Etb: Độ rọi yêu cầu cho nhà xưởng (lux)
- S: Diện tích nhà xưởng cần chiếu sáng (m2)
- P: Công suất đèn dựa theo chiều cao và loại đèn (W)
- Q: Quang thông của đèn (Lumen)
Từ công suất của đèn ta có thể xác định quang thông tạm tính của đèn LED dùng cho nhà xưởng.
Quang thông của đèn là thông lượng ánh sáng mà đèn cung cấp, được xác định dựa trên công suất và hiệu suất phát quang của đèn (Q/P). Thông số Q/P này rất khác nhau giữa các nhà cung cấp đèn LED và thường là từ 90lm/W đến 130lm/W.
Q = P x e
(e = Q/P là hiệu suất phát quang của đèn, đơn vị lumen/watt)
Chú ý quan trọng:
Cần lưu ý rằng để đạt hiệu quả tiết kiệm năng lượng và chất lượng của đèn thì thông số chúng ta cần quan tâm là hiệu suất phát quang e của đèn Q/P chứ không phải là quang thông Q hay công suất P của đèn. Nếu hiệu suất càng cao thì có nghĩa là chúng ta dùng đèn có công suất nhỏ đi, đồng thời linh kiện của đèn cũng thuộc loại tốt thì mới đạt được hiệu suất đó.
Đèn có hiệu suất phát quang tốt nên dùng là e = 110lm/W đến 130lm/W. trong tính toán ta sẽ tạm chọn là 120lm/W.
Đối chiếu con số giả định 120 lm/W ở trên với sản phẩm thực tế: đèn LED nhà xưởng UFO 200W đạt 25.000 lm tức 125 lm/W, còn đèn nhà xưởng UFO 250W PT-UFOH-250 đạt 150 lm/W. Hiệu suất thực cao hơn giả định nên số bộ đèn tính theo công thức thường ra dư, cứ giữ phần dư đó làm biên an toàn cho suy giảm quang thông.
Ta có công thức tính tổng số đèn cần dùng như sau:
Trong đó: Hệ số dự phòng và ánh sáng không khả dụng là 0.8
Các bạn có thể sử dụng phần mềm tính nhanh số lượng đèn tại website của Công ty TNHH Công nghệ Năng lượng POTECH theo đường link: https://www.potech.com.vn/tinh-toan-chieu-sang/
Bước 4: Bố trí đèn theo phương án nào?
4.1 Về việc xác định vị trí lắp đặt đèn.
Trong phần này dựa theo đặc điểm nhà xưởng ta sẽ bố trí hệ thống đèn thành các dãy (d) và số lượng đèn mỗi dãy (n) để xác định vị trí lắp đặt.
Ta có: N = d * n
Nếu không có số n và d phù hợp thì có thể điều chỉnh số lượng N tăng hoặc giảm không quá 10%. Ví dụ kết quả tính toán ra N= 20 đèn nhưng nhà xưởng cho phép bố trí 3 dãy 7 đèn thì ta có 7 *3 = 21 vậy ta cần điều chỉnh số lượng đèn là 21 hoặc nếu xưởng hẹp có thể chọn 6*3 = 18 đèn.
Ở đây cần lưu ý về khoảng cách đèn như sau: Khoảng cách giữa 2 đèn là s thì khoảng cách giữa đèn và vách nhà xưởng là s/2.
Đối với nhà xưởng cao và có cầu trục, ta có thể chọn phương án lắp đèn (dạng đèn pha) dọc vách nhà xưởng hoặc trên các hàng cột.
4.2 Về phương án bố trí dây điện và tủ điện điều khiển:
Tùy thuộc vào tình hình thực tế nhu cầu sử dụng mà có thể chia ra cầu dao tắt bật nhóm đèn theo từng dãy hay từng khu vực.
Việc lựa chọn dây cáp điện và cầu dao đóng mở đèn nên chọn loại cáp tròn 2 hoặc 3 lõi (nếu yêu cầu tiếp địa) và tiết diện dây phụ thuộc vào tổng công suất các đèn trong mỗi dãy hay nhóm điều khiển và nên tham khảo bảng sau:
| Dây cáp điện (số sợi x tiết diện) | Dòng định mức của CB | Tổng công suất đèn |
|---|---|---|
| 3×4 mm² (hoặc 2×4 mm²) | 28A-35A | < 6.5Kw (65 đèn 100w) |
| 3×2,5 mm² (hoặc 2×2,5 mm²) | 18A-22A | < 4Kw (40 đèn 100w) |
| 3×1,5 mm² (hoặc 2×1,5 mm²) | 10A-15A | < 2.5Kw (25 đèn 100w) |
4.3 Về biện pháp lắp đặt đèn và cáp điện:
- Với đèn nhà xưởng HBL hoặc UFO: tùy thuộc vào tính chất an toàn yêu cầu của nhà máy mà có thể chọn cách treo đèn bằng ống thép , cáp hay xích. Dây điện có thể luồn trong ống thép, ống nhựa, đi trên máng hoặc xà gồ nhà xưởng.
- Với đèn pha: có thể bắt trực tiếp vào vách, tường hoặc cột nhà xưởng. Dây điện cũng có các phương án như trên.
4.4 Về điều khiển hệ thống chiếu sáng:
Với những nhà xưởng lớn với nhu cầu sử dụng hệ thống ánh sáng linh hoạt hoặc nhà máy mà ánh sáng không cần sử dụng thường xuyên và liên tục thì có thể áp dụng các biện pháp điều khiển, quản lý thông minh nhằm tối ưu. Hệ thống cảm biến chuyển động: Với những nhà máy có khu vực dây chuyền hay những khu vực kho chứa mà ít có sự xuất hiện để làm việc hay giám sát của con người hoặc camera thì có thể trang bị cho đèn cảm biến chuyển động. Đèn sẽ tự bật sáng khi có người xuất hiện và tự động tắt hoặc giảm công suất khi không có người hoạt động.
- Hệ thống điều khiển tăng giảm ánh sáng đèn đơn giản: Các đèn cần tích hợp sẵn dây tín hiệu Dim dạng điện áp 1-10V, điện trở 10-100kΩ hoặc dạng xung PWM 10V. Để tăng hay giảm ánh sáng của hệ thống đèn chúng ta có thể dùng bộ dimmer vặn tay cấp điện áp hoặc điện trở cho dây Dim của đèn.
- Hệ thống điều khiển tự động duy trì độ sáng: Hệ thống này cần trang bị đèn có chức năng Dim, cảm biến ánh sáng và tủ điều khiển PLC. Với những nhà xưởng có tận dụng ánh sáng ban ngày, hệ thống điều khiển sẽ tự động tăng giảm ánh sáng đèn để độ rọi chiếu sáng của nhà máy luôn giữ ở một mức nhất định khi có sự thay đổi của điều kiện ánh sáng tự nhiên.
- Hệ thống điều khiển thông minh:
Hệ thống này yêu cầu đèn phải trang bị bộ nguồn có chức năng Dali và hệ thống điều khiển cần có bộ điều khiển Dali. Với hệ thống này chúng ta có thể đặt chế độ hoạt động riêng biệt cho từng đèn hoặc từng nhóm đèn một cách linh hoạt thông qua các thiết bị ngoại vi như điện thoại, máy tính..
Bước 5: Lựa chọn nhà cung cấp đèn chất lượng
Ngày nay, đèn LED đã trở thành một lựa chọn tất yếu cho hệ thống chiếu sáng. Chúng ta không phải cân nhắc việc lựa chọn công nghệ đèn chiếu sáng nhưng lại rất khó khăn trong việc lựa chọn nhà cung cấp đèn LED chất lượng. Có nhiều loại đèn nhìn bề ngoài giống nhau, thông số kỹ thuật được cung cấp là rất tốt hoặc trực tiếp thử độ sáng cũng thấy sáng tốt nhưng sự thật thì đèn lại không hề tốt, sáng yếu hay suy giảm ánh sáng nhanh hoặc đèn nhanh hỏng, chế độ bảo hành không tốt.
Vậy làm thế nào để lựa chọn được đơn vị cung cấp uy tín?
Chúng tôi khuyên bạn nên xét tới một số khía cạnh sau khi lựa chọn nhà cung cấp:
5.1: Hãy bắt đầu bằng việc tìm hiểu về nhà cung cấp qua website, youtube… tham khảo các dự án mà nhà cung cấp đó đã thực hiện
5.2: Thử dùng dịch vụ tư vấn và thiết kế của nhà cung cấp.
5.3: Chọn sản phẩm sử dụng chip LED tốt như Nichia, Osram, Cree…
5.4: Chọn sản phẩm sử dụng driver cho đèn LED tốt như MEAN WELL, Inventronics (OSRAM), Philips…
5.5: Chọn sản phẩm có cân nặng nhiều hơn, điều này chứng tỏ đèn có hệ thống tản nhiệt tốt, trừ một số loại đèn có công nghệ tản nhiệt đặc biệt để làm giảm trọng lượng như đèn PT-HBL2-xx
5.6: Yêu cầu về chứng chỉ chất lượng sản phẩm: chứng nhận quatest, hợp chuẩn.
5.7: Yêu cầu về chứng chỉ CO, CQ nguồn gốc linh kiện chính của đèn LED như Chip LED, driver.
5.8: Chọn sản phẩm có chế độ bảo hành từ 3 năm trở lên.
5.9: Yêu cầu dùng thử sản phẩm để kiểm tra sản phẩm và trải nghiệm ánh sáng
5.10: Tới thăm công ty, xưởng sản xuất của nhà cung cấp nếu có thể.
Bước 6: Thử lại thiết kế bằng phần mềm thiết kế chiếu sáng
Việc tính toán qua các bước trên cũng khá chính xác trong việc lựa chọn một hệ thống chiếu sáng, tuy nhiên nếu dùng phương pháp thủ công này để kiểm tra chất lượng của hệ thống chiếu sáng thì lại vô cùng phức tạp. Khi đó chúng ta phải dựa vào bảng dữ liệu phân bố ánh sáng của đèn để tính toán độ đồng đều và độ rọi tại các vị trí khác nhau.
Một nhà cung cấp đèn LED chuyên nghiệp và uy tín sẽ luôn có bộ dữ liệu thiết kế chiếu sáng và kỹ sư thiết kế hệ thống chiếu sáng. Người sử dụng nên yêu cầu cung cấp file dữ liệu để tự thiết kế hoặc yêu cầu nhà cung cấp thiết kế lại hệ thống chiếu sáng như thiết kế sơ bộ. Việc này cho phép kiểm tra lại sự phù hợp của lựa chọn, độ đồng đều của ánh sáng được cung cấp.
Những lỗi nào hay gặp khi triển khai sáu bước trên?
Năm lỗi lặp nhiều nhất: đặt đèn không khớp vị trí kệ, chọn sai góc chiếu nên không rọi được mặt đứng của kệ, gây chói cho tài xế xe nâng, bật sáng cả khu vực không có người, và không có dữ liệu để biết bộ đèn nào đang suy giảm.
Đặt đèn không khớp với vị trí kệ hàng
Bản tính toán ở bước 3 và bước 4 cho ra lưới đèn trải đều trên mặt bằng trống. Nhà kho thật thì có kệ cao chắn ngang. Bộ đèn rơi đúng trên đỉnh kệ gần như không đóng góp gì cho lối đi bên dưới, trong khi vẫn ăn đủ điện và vẫn phải bảo trì. Trước khi chốt lưới đèn, bạn cần bản vẽ vị trí kệ hiện tại và cả kế hoạch di dời kệ sắp tới, rồi mới đặt dãy đèn chạy dọc theo lối đi.
Chọn sai góc chiếu
Rọi sàn thì dễ, rọi mặt đứng của kệ mới khó. Kho hàng cần đọc được nhãn trên các tầng kệ cao nên không thể mặc định lấy góc 120 độ cho mọi vị trí. Đèn chống thấm công nghiệp PT-LBG có bốn tùy chọn góc chiếu 60, 90, 120 và 50×100 độ, trong đó dải 50×100 là dạng chiếu kéo dài dọc lối đi giữa hai hàng kệ.
Gây chói cho tài xế xe nâng
Đèn LED phát sáng từ một cụm chip nhỏ nên độ chói bề mặt cao hơn đèn HID cùng mức quang thông. Tài xế xe nâng phải ngước lên khi xếp hàng lên tầng kệ trên và nhìn thẳng vào mặt đèn. Ở khu vực xe nâng chạy thường xuyên, bạn nên chọn bộ đèn có tấm tán quang thay vì để lộ chip, chấp nhận mất vài phần trăm hiệu suất để đổi lấy độ chói thấp hơn.
Bật sáng cả khu vực không có người
Đèn HID không giảm sáng được nên thói quen cũ là bật hết ca. Đèn LED thì làm được ngay: dòng nhà xưởng của POTECH cho chọn không dim, 0-10V, chiết áp hoặc PWM từ lúc đặt hàng. Ghép thêm cảm biến tích hợp trong đèn LED cho lối đi và kho ít người qua lại, cộng cảm biến ánh sáng ban ngày cho khu vực gần cửa mái, đây là phần điện tiết kiệm thêm được sau khi đã đổi sang LED.
Không có dữ liệu để biết đèn nào đang hỏng
Hệ thống vài trăm bộ đèn thì hỏng lẻ tẻ là chuyện bình thường, mà không ai đi soi từng bộ mỗi tuần. Nếu đã đầu tư hệ điều khiển ở bước 4, bạn nên lấy luôn phần báo cáo trạng thái từng bộ đèn. Biết trước bộ nào đang suy giảm thì gộp được vào một đợt bảo trì, thay vì dừng dây chuyền để thay từng cái một.
Hãy liên hệ với POTECH để được tư vấn thiết kế miễn phí tại website: https://www.potech.com.vn/thiet-ke-chieu-sang-nha-xuong-mien-phi/
