– YÊU CẦU KỸ THUẬT CHUNG

Artificial lighting for public buidings and urban infrastructure – General performance requirements

 

Mục tiêu và phương pháp thực hiện :

Mục tiêu :

Mục tiêu đánh giá thực trạng các tiêu chuẩn quốc gia về chiếu sáng đường phố, xem xét khả năng áp dụng tiêu chuẩn cùng loại của quốc tế và một số nước trong khu vực. Phát hiện những điều chưa hợp lý và đề xuất kiến nghị thống nhất 02 tiêu chuẩn chiếu sáng hiện hành đã quá thời hạn sử dụng và đang thể hiện tính lạc hậu và không tương thích với các tiêu chuẩn quốc tế :

1. TCXDVN 259:2001- Chiếu sáng đường phố, quảng trường
2. TCXDVN 333:2005 – Chiếu sáng bên ngoài công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị

nâng cấp thống nhất xây dựng thành tiêu chuẩn Việt Nam : Tiêu chuẩn Chiếu sáng nhân tạo các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng  – yêu cầu kỹ thuật chung

theo hướng nâng cao sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

Tiêu chuẩn mới xây dựng không chỉ quy định áp dụng cho các công trình giao thông , công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị mà còn quy định cho tất cả các công trình giao thông , các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng ở tất cả các vùng , miền.

 

Phương pháp thực hiện:

+ Thu thập các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành và một số tiêu chuẩn quốc tế và khu vực về chiếu sáng đường phố, chiếu sáng các công trình kỹ thuật hạ ttầng đô thị

+ Tổng hợp, phân tích, đánh giá các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành về bố cục nội dung, các chỉ tiêu chiếu sáng, phát hiện những điều chưa hợp lý của tiêu chuẩn hiện hành.

+ Tổng quan một số tiêu chuẩn quốc tế và khu vực, những vấn đề cần tham khảo áp dụng.

 

 

 

1. CÁC NGUYÊN NHÂN CẦN SỬA ĐỔI CÁC TIÊU CHUẨN

 – Danh mục các tiêu chuẩn quốc gia hiện có về chiếu sáng đường phố,một số tiêu chuẩn quốc tế và khu vực về vấn đề này.

Tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành :

+ TCXDVN 259:2001- Chiếu sáng đường phố

+ TCXDVN 333:2005 – Chiếu sáng  bên ngoài công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị

• Một số tiêu chuẩn quốc tế và khu vực :

+  CIE 115:1995- Khuyến nghị về chiếu sáng đường cho các phương tiện giao thông cơ giới và người đi bộ

+  BS 5489:1992- Chiếu sáng các đường  (tiêu chuẩn của Anh)

+  JIC Z S111:1998 -Chiếu sáng cho các đường (tiêu chuẩn của Nhật Bản)

Đánh giá thực trạng các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành

• Về tiêu chuẩn chiếu sáng đường phố .

1. Bố cục tiêu chuẩn.

Bao gồm các phần chính sau:

• Phạm vi áp dụng
• Tiêu chuẩn viện dẫn
• Thuật ngữ và định nghĩa
• Các yêu cầu kỹ thuật
• Yêu cầu bảo trì và kiểm tra
• Phụ lục

2. Về nội dung tiêu chuẩn

Bảng nội dung tiêu chuẩn chiếu sáng đường phố

TT	Nội dung	Các chỉ tiêu
1	Phân cấp đường theo vận tốc giao thông	Đường cao tốc    120 km/h Cấp I                  120 km/h Cấp II                  100 km/h Đường khu vực    80 km/h Đường nội bộ       60km/h
2	Cấp chiếu sáng theo cấp đường	A. tương ứng với cấp đường cao tốc cấp I, cấp II B. tương ứng với cấp đường khu vực C. tương ứng với cấp đường nội bộ D. tương ứng với ngõ nhỏ Có các cấp nhỏ phân theo lưu lượng xe
3	Các chỉ tiêu chiếu sáng	Xem bảng về chỉ tiêu chiếu sáng đường phố
4	Về sử dụng nguồn sáng	–   Sử dụng tất cả các loại nguồn sáng –   Không khuyến nghị sử dụng các loại nguồn sáng hiệu suất cao
5	Về đèn chiếu sáng	–   Sử dụng đèn có phân bố ánh sáng bán rộng –   Sử dụng đèn có chỉ số IP22 đến IP55 tùy theo mức độ ô nhiễm của môi trường
6	Về điều khiển ánh sáng	Sử dụng 2 loại hệ thống điều khiển –   Hệ thống điều khiển đơn ( dùng rơle thời gian và tế bào quang điện) –   Điều khiển từ trung tâm + Ra lệnh đóng cắt hệ thống chiếu sáng + Điều khiển tắt bớt 1 số đèn + Có khả năng điều khiển bằng tay
7	Phương pháp tính toán và thiết kế chiếu sáng đường phố	–   Tính tổng quang thông cần thiết theo các thông số đã chọn: độ chói mặt đường Ltb, hiệu suất của đèn, chiều rộng mặt đường; khoảng cách đèn, độ cao treo đèn… –   Sử dụng phần mềm tính toán chiếu sáng để kiểm tra chất lượng chiếu sáng đường phố
8	Phụ lục	Phương pháp đo độ rọi và độ chói

3. Những điều chưa hợp lý của tiêu chuẩn chiếu sáng đường phố hiện hành
   • Phân cấp chiếu sáng theo loại đường, cấp đường và tốc độ giao thông với các cấp A,B,C,D tương ứng với tốc độ giao thông 120, 100, 80, 60km/h, tốc độ này chỉ phù hợp với các đường giao thông ngoại vi đô thị , trong khi tốc độ giao thông trong đô thị hiện nay chỉ hạn chế dưới 50km/h. Như vậy quy định của tiêu chuẩn không có tính khả thi trong thực tế.
   • Phân cấp nhỏ theo lưu lượng xe khó áp dụng trong thực tế.
   • Quy định độ chói trung bình mặt đường cao nhất bằng 1,6cd/m² là thấp

so với yêu cầu đảm bảo độ nhìn rõ.

• Chỉ số chói loá G không nhỏ hơn 4 là thấp so với yêu cầu hạn chế chói loá
• Chưa quy định chỉ số tăng ngưỡng thị giác TI
• Chưa quy định giải pháp tăng hiệu suất năng lượng.

 

 

Cấp chiếu sáng	Lưu lượng xe (xe/h)	Ltb (cd/m2)	Etb (lux)	Uo (min)	UL (min)	G (min)	TI (%) (max)
A v>80Km/h	> 3000 1000 – 3000 500 – 100 <500	1,6 1,2 1 0,8		0,4	0,7	4	K/A –
B v=80Km/h	≥ 2000 1000 – 2000 500 – 1000 200 – 500 <200	1,2 1,0 0,8 0,6 0,4		0,4	0,7	4	K/A –
C v=60Km/h	>500 <500	0,6 0,4	12 8	0,4	0,7	4
D		0,2¸0,4	5 ¸ 8	0,25

 

Tổng quan một số tiêu chuẩn quốc tế và khu vực về chiếu sáng đường phố

Báo cáo kỹ thuật CIE-115-1995 của Uỷ ban Chiếu sáng quốc tế là tài liệu được nhiều nước trên thế giới tham khảo để xây dựng tiêu chuẩn quốc gia, trong đó bao gồm hầu hết các nước Châu Âu, Bắc Mỹ, Nam Phi, một số nước Châu á như Trung Quốc, Nhật Bản.

1. Các nội dung chính của tài liệu bao gồm:

• Giới thiệu chung
• Mục đích chiếu sáng đường phố
• Các khái niệm cơ bản về chiếu sáng đường phố
• Các chỉ tiêu và phân cấp chiếu sáng đường phố
• Yêu cầu chiếu sáng đường phố- độ chói mặt đường
• Chiếu sáng khu vực giao cắt
• Chiếu sáng đường dành cho xe đạp và người đi bộ
• Phần phụ lục

Bảng phân loại các chỉ tiêu chiếu sáng đường phố quốc tế và khu vực

TT	Nội dung	Các chỉ tiêu
1	Phân cấp chiếu sáng đường phố	5 cấp M1,M2,M3,M4,M5  theo –   Chức năng các loại đường –   Mật độ giao thông –   Mức độ phức tạp của giao thông –   Tình trạng kiểm soát giao thông –   Mức độ phân làn cho các loại phương tiện
2	Các chỉ tiêu định lượng chiếu sáng đường phố	–   Độ chói trung bình mặt đường Ltb –   Độ rọi trung bình mặt đường Etb , khu vực giao cắt, đường cho xe đạp và người đi bộ.
3	Các chỉ tiêu chất lượng chiếu sáng	–   Độ đồng đều chung và dọc: U0, UL –   Tỷ lệ tăng ngưỡng thị giác TI; Chỉ số chói loá G –   Tỷ lệ chiếu sáng hai bên đường SR
4	Sử dụng nguồn sáng	–   Ưu tiên sử dụng nguồn sáng có hiệu suất cao (Sodium cao áp và thấp áp, LED) –   Tránh sử dụng nguồn sáng đơn sắc ở những nơi có mức độ tội phạm cao và đường chủ yếu dành cho người đi bộ
5	Về đèn chiếu sáng	–   Sử dụng các đèn bảo đảm yêu cầu hạn chế chói loá –   Sử dụng đèn có chỉ số IP cao: IP 54 ¸ IP66
6	Về điều khiển chiếu sáng	–   Điều khiển tiết giảm công suất khi mật độ giao thông giảm nhưng phải đảm bảo chất lượng chiếu sáng: độ đồng đều, chỉ số chói loá.
7	Phụ lục	–   Phương pháp tính chỉ số chói lóa –   Chỉ tiêu chiếu sáng theo độ nhìn rõ

 

        Bảng các chỉ tiêu định lượng, chất lượng chiếu sáng đường phố

 

Cấp chiếu sáng	Chỉ tiêu chiếu sáng
	Ltb (cd/m2)	U0	UL	TI (%)	SR
M1 M2 M3 M4 M5	2,0 1,5 1,0 0,75 0,5	0,4 0,4 0,4 0,4 0,4	0,7 0,7 0,5 – –	10 10 10 15 15	0,5 0,5 0,5 – –

 

Tiêu chuẩn chiếu sáng đường phố của một số quốc gia

• Đại diện các nước Châu Âu có tiêu chuẩn Anh – BS 5489:1992
• Đại diện các nước Châu á – Thái Bình Dương có tiêu chuẩn Nhật Bản JIS Z911,
• Tiêu chuẩn Uc và New Zealand AS/NZS 1158:1997

Tóm tắt các nội dung chính :

 

Tên chỉ tiêu	BS 5489:1992	JIS Z911	AS/NZS 1158:1997
1. Phân cấp chiếu sáng	3 cấp theo loại đường	5 cấp theo loại đường – Mật độ giao thông – Tốc độ lưu thông	5 cấp theo loại đường – Mật độ giao thông – Mức độ phức tạp – Mức độ phân làn
2. Các chỉ tiêu định lượng: – Độ chói loá mặt đường Ltb (Cd/m2) – Độ rọi mặt đường Etb­, (Lux) : đường nhánh và đường đi bộ	1,5 – 0,5     20 – 10	2 – 0,5     20 – 3	2 – 0,5     20 – 5
3. Các chỉ tiêu chất lượng chiếu sáng: U­0 UL Ti  (%) G	0,4 0,7 – 0,5 15 – 30 –	0,4 0,7 – 0,5 – 4 – 6	0,33 0,5 20 –
4. Sử dụng nguồn sáng	Bóng đèn Sodium cao áp và Sodium thấp áp	Lựa chọn nguồn sáng  cần quan tâm đến –  Hiệu suất –  Duy trì quang thông và tuổi thọ –  Màu sắc phù hợp	Chọn nguồn sáng có hiệu suất cao, tuổi thọ cao
5. Đèn chiếu sáng	Chọn đèn đảm bảo hạn chế chói loá và chỉ số tăng ngưỡng TI theo yêu cầu Chọn theo chỉ số IP	Chọn đèn đảm bảo yêu cầu hạn chế chói loá	–
6. Điều khiển chiếu sáng	–	–	–
7. Phụ lục	Các bước tính toán	Phương pháp đo kiểm tra độ chói mặt đường

 

Nhận xét:

• Các tiêu chuẩn quốc tế và của một số nước trong khu vực về chiếu sáng đường phố đều thống nhất về nội dung và chỉ tiêu quy định.
• Phân cấp chiếu sáng theo 5 cấp, không chỉ chia thành các cấp theo lưu lượng xe.
• Các chỉ tiêu định lượng và chất lượng chiếu sáng đường phố của quốc tế và khu vực không có sự khác biệt đáng kể.
• Không đưa phương pháp tính toán vào tiêu chuẩn mà chỉ đưa vào phụ lục giới thiệu phương pháp tính một vài chỉ tiêu như chỉ số chói lóa G, chỉ số tăng ngưỡng TI, ngoại trừ tiêu chuẩn của Anh giới thiệu trong quy phạm thực hành.
• Hiệu suất năng lượng được quy định thông qua lựa chọn hiệu suất, tuổi thọ của nguồn sáng và đèn chiếu sáng, kết hợp hệ thống điều khiển ánh sáng linh hoạt.
• Tiêu chuẩn chiếu sáng hiện hành của Việt Nam về chiếu sáng đường phố có phân cấp chiếu sáng nhưng chưa hợp lý, chỉ tiêu độ chói mặt đường thấp so với yêu cầu, chỉ tiêu chất lượng chiếu sáng còn thấp và thiếu.
• Các tiêu chuẩn về chiếu sáng đường phố hiện hành đều không có quy định về hiệu suất năng lượng ( ngoại trừ Quy chuẩn xây dựng QCXDVN 09:2005 có quy định về chỉ tiêu hiệu suất năng lượng nhưng không khả thi trong thực tế và chưa đảm bảo tính khoa học – cần thiết phải sửa đổi.)
• Các tiêu chuẩn nâng cấp cho chiếu sáng đường phố cần có bố cục, nội dung theo thông lệ quốc tế, các chỉ tiêu định lượng và chất lượng chiếu sáng cần xem xét đảm bảo thoả mãn các yêu cầu hoạt động thị giác và phù hợp với điều kiện của Việt Nam

Cần bổ sung nội dung quy định chỉ tiêu hiệu suất năng lượng và các giải pháp     nâng cao hiệu suất năng lượng của hệ thống Chiếu sáng đường phố

 

1. CÁC LUẬN CỨ KHOA HỌC SỬA ĐỔI, XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN

 

                   Mắt người có thể thích nghi với ánh sáng biến đổi trong một khoảng rất rộng. Ta có thể  đọc sách ở chỗ tối mờ với độ rọi dưới 1 lx và cũng có thể đọc sách bình thường dưới ánh sáng mặt trời với độ rọi 50.000 lx. Chọn một giá trị tiêu chuẩn giữa hai giá trị trên quả là không đơn giản và vì vậy đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này nhưng đến nay những đề nghị độ rọi tiêu chuẩn ở mức này hay mức khác vẫn phải dựa trên những quyết định mang tính dung hoà nhiều yếu tố. Thế nhưng không thể phủ nhận tầm quan trọng của vấn đề tiêu chuẩn độ rọi bởi lẽ nó có ý nghĩa quyết định tới những chi phí tính toán cho thiết kế và vận hành hệ thống chiếu sáng, mặt khác những yêu cầu của yếu tố vệ sinh , an toàn và kinh tế đòi hỏi phải chiếu sáng tốt hơn. Bài toán này phải được giải quyết có cơ sở khoa học và căn cứ thực tế về trình độ công nghệ và điện năng tiêu thụ. Chính vì vậy ở tất cả các nước phát triển đều có quy chuẩn, tiêu chuẩn chiếu sáng của riêng mình mà không áp dụng dập khuôn tiêu chuẩn của một tổ chức quốc tế  hay một nước nào khác.

Có nhiều phương pháp xây dựng quy chuẩn,  tiêu chuẩn chiếu sáng nhưng áp dụng phổ biến các phương pháp sau :

1. Xác định độ rọi tiêu chuẩn theo độ nhìn rõ

Mắt người nhận biết các vật thể chủ yếu qua độ chói các bề mặt của chúng và độ tương phản với nền quan sát. Phần lớn lao động thị giác trong sản xuất công nghiệp và các công việc văn phòng đều có nhiệm vụ chủ yếu là phát hiện và phân biệt rõ các chi tiết có kích thước nhỏ trên các nền có độ chói khác nhau. Tiêu chuẩn chiếu sáng làm việc của nhiều quốc gia trên thế giới được xây dựng trên nguyên tắc bảo đảm độ nhìn rõ các chi tiết cần quan sát. Đại lượng này bằng tỷ số giữa độ tương phản thực tế C_tt với độ tương phản ngưỡng C_ng .

V = C_tt   / C_ng

Độ tương phản ở đây là tỷ số giữa mức chênh lệch độ chói của chi tiết  và nền quan sát (Lv-Ln) với độ chói của nền Ln.

Tương phản ngưỡng là vấn đề đã được nghiên cứu khá nhiều trên thế giới. Trong đó điển hình nhất là các nghiên cứu thực nghiệm của Blackwell đã đưa ra biểu thức tính toán được Uỷ hội chiếu sáng quốc tế công nhận và đặt tên là Mô hình giải tích đánh giá ảnh hưởng của các thông số chiếu sáng đến khả năng hoạt động thị giác của mắt người, có dạng như sau:

Trong đó L là độ chói của nền -Cd/m2, t và S là các tham số thực nghiệm phụ thuộc vào lứa tuổi người lao động và kích thước vật phân biệt tính bằng phút.

Quan hệ giữa độ chói L và độ rọi E  của bề mặt chiếu sáng được xác định  theo biểu thức:

L = r E/p

Trong đó r là hệ số phản xạ của bề mặt được chiếu sáng.

Độ nhìn rõ V tăng dần theo chiều tăng độ rọi, đến một giá trị nào đó V tăng chậm lại và không tăng nữa cho dù độ rọi của nền có tiếp tục tăng lên.

Độ nhìn rõ lớn nhất có thể đạt được ở giá trị độ rọi khá cao tới hàng ngàn lux. Dưới đây là kết quả tính toán độ chói và độ rọi bảo đảm độ nhìn rõ lớn nhất Vmax khi quan sát các chi tiết có kích thước a thay đổi trên nền có hệ số phản xạ r khác nhau.

 

Kích thước a (min)	1	2	4	8	16	40	100
Độ chói, cd/m2	1000	640	250	100	40	13	10
Độ rọi, lx Khi r = 0,1 r = 0,3 r = 0,6	30000 10000 5000	20000 6600 3300	7500 2500 1200	3000 1000 500	1200 400 200	400 130 65	300 100 50

 

Trong thực tế  thường chỉ cần bảo đảm một mức độ nhìn rõ nào đó nhỏ hơn độ nhìn rõ cực đại nhưng cũng đủ bảo đảm yêu cầu hoạt động thị giác có hiệu quả. Tỷ số giữa độ nhìn rõ thực tế với độ nhìn rõ cực đại được gọi là độ nhìn rõ tương đối Vo và đại lượng này thường được chọn làm chỉ tiêu xây dựng tiêu chuẩn chiếu sáng của nhiều nước.  Xác định Vo bằng bao nhiêu tuỳ thuộc điều kiện thực tế  của từng nước.

2. Xác định độ rọi tiêu chuẩn theo khả năng hoạt động thị giác.

Tiêu chuẩn chiếu sáng của các nước được xây dựng theo phương pháp này với độ nhìn rõ Vo từ 0,8 – 0,9,  độ rọi tiêu chuẩn được xác định theo biểu thức sau:

E = 1930/ r a ^1,5       

Với :   r  –  là hệ số phản xạ của bề mặt được chiếu sáng

a – là kích thước góc của vật cần quan sát

3. Xác định độ rọi tiêu chuẩn theo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Các phương pháp tiêu chuẩn chiếu sáng theo độ nhìn rõ và khả năng hoạt động thị giác đều xuất phát từ khả năng của mắt. Trong các phương pháp này đã đề cập tới vấn đề chọn mức độ rọi tiêu chuẩn thấp hơn mức tối ưu do phải tính tới khả năng kinh tế hiện tại của mỗi quốc gia.

Phương pháp tiêu chuẩn theo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật dựa trên cơ sở là mỗi loại hình có sự tham gia của thị giác phải được chiếu sáng với một mức độ rọi thích hợp

Nếu phân tích chỉ tiêu kinh tế ra nhiều thành phần thì chỉ tiêu kinh tế phụ thuộc độ rọi  chiếu sáng  bao gồm:

C_E = C₁+C₂        

Trong đó: C₁ –  chỉ tiêu kinh tế do tăng năng suất

C₂ – chỉ tiêu kinh tế do tăng chi phí cho chiếu sáng.

C₁ giảm dần theo chiều tăng độ rọi còn C₂ tăng lên.

Biểu thức tính chỉ tiêu kinh tế do chiếu sáng có dạng như sau:

C_E = a₁P₁ – a₁qlg(E/E₁)  + a₂E

chỉ tiêu kinh tế do chiếu sáng phụ thuộc rất lớn vào giá cả thiết bị chiếu sáng , điện năng tiêu thụ, tỷ lệ khấu hao hệ thống chiếu sáng v,v..

Độ rọi E có giá trị tối ưu khi đạo hàm của C_E  tiến tới 0 và được xác định theo biểu thức sau:

E = q (a₁/ a₂) lge

4. Trên cơ sở tiện nghi thị giác

Giá trị độ rọi là chỉ tiêu cơ bản của hệ thống chiếu sáng trong môi trường làm việc thị giác để xác định mức độ rọi tối ưu cho các loại hình công việc khác nhau. Và các yêu cầu chất lượng chiếu sáng để tạo môi trường ánh sáng tiện nghi , được thể hiện bằng các xchir tiêu chất lượng chiwwus sáng

Để đảm bảo môi trường ánh sáng tiện nghi, ngoài giá trị độ rọi trong khu vực được chiếu sáng và vị trí làm việc, người thiết kế cần tính tới các yêu cầu về chất lượng của môi trường ánh sáng bao gồm việc hạn chế chói loá, hiện tượng dao động quang thông, mầu sắc ánh sáng v.v.

       4.1.  Chỉ tiêu hạn chế chói loá

Phân bố độ chói trong không gian đặc biệt là các nguồn chói như các đèn, cửa có thể gây hiện tượng chói loá khó chịu hoặc giảm khả năng nhìn rõ của người làm việc, sinh hoạt  trong môi trường được chiếu sáng. Hiện tượng loá mắt xuất hiện trong những điều kiện chiếu sáng tồi, nhất là khi có các nguồn chói cao trong trường nhìn hoặc có sự chênh lệch độ chói quá lớn giữa các khu vực được chiếu sáng. Hiện tượng này có ảnh hưởng rõ rệt  tới chức năng thị giác gây cảm giác bức bối mệt mỏi, thậm chí còn làm mờ,  nhìn  không rõ các chi tiết nhỏ. Do vậy cần có các chỉ tiêu đánh giá và hạn chế hiện tượng này.

Mức độ khó chịu phụ thuộc chủ yếu vào tương quan và sự phân bố độ chói trong thị trường,  chỉ tiêu xác định mức độ cảm giác của mắt tuỳ theo phân bố và tương quan độ chói trong trường nhìn dưới dạng biểu thức thực nghiệm sau đây:

 

N = 0,35+ Log (L_ng*w^0,25 / L_n^0,3 )

 

Trong đó:  L_ng,  L_n – độ chói của nguồn và của nền Cd/m2

• – kích thước nguồn chói tính theo góc khối,

Thang đánh giá định lượng cảm giác như sau:

 

Định lượng N	Định tính cảm giác nhìn
0,3 0,6 0,9 1,2 1,7 1,9 2,2 2,4 2,6 2,8	Hơi nhận thấy Dễ chịu nhất Thoải mái Ranh giới giữa thoải mái và bình thường Bình thường Ranh giới giữa bình thường và khó chịu Hơi khó chịu Khó chịu Ranh giới không thể chịu được Khó chịu và nhức mắt

 

Quy định độ chói tối đa cho phép của bề mặt sáng nằm trong hướng nhìn thường xuyên của mắt hoặc bề mặt làm việc có độ chói phản xạ lớn.  Nếu lấy ranh giới giữa cảm giác bình thường và khó chịu là N =1,9 và biến đổi phương trình trên  ta có biểu thức tính độ chói của nguồn ứng với ranh giới bắt đầu gây khó chịu:

 

L_ng = 1800( L_n/L_ng) ^0,43 / w  ^0,25

 

Như vậy tuỳ theo chế độ ánh sáng khác nhau và kích thước nguồn chói ta có thể xác định được khoảng giá trị độ chói của nguồn bảo đảm không gây cảm giác khó chịu cho mắt nhìn trong điều kiện đó rồi tìm biện pháp giảm độ chói của nguồn tới những giá trị phù hợp.

Trong môi trường chiếu sáng làm việc có yêu cầu phân biệt chính xác và mức độ tập trung thị giác cao, người ta đã quy định giới hạn độ chói tối đa cho phép của các bề mặt sáng nằm trong trường nhìn tuỳ theo kích thước của chúng. Dưới đây là bảng quy định độ chói tối đa cho phép của các bề mặt sáng có kích thước khác nhau.

 

 

 

 

Diện tích bề mặt quan sát (m2)	Độ chói tối đa cho phép (Cd/m2)
Nhỏ hơn 1×10-4 từ 1×10-4 đến 1×10-3 từ 1×10-3 đến 1×10-2 từ 1×10-2 đến 1×10-1 lớn hơn 1x 10-1	2000 1500 1000 750 500

 

Biểu thức thực nghiệm tính toán chỉ số chói loá G có dạng sau:

 

G = L_ng^1,6_*w^0,8 / L_{n *}p^1,6                                       

 

Trong đó ngoài những thông số khác đẫ đề cập đến thì chỉ số G còn phụ thuộc vào vị trí của nguồn chói so với hướng nhìn theo một hàm rất phức tạp và Uỷ ban chiếu sáng quốc tế  đã khuyến nghị sử dụng chỉ số p được xác định theo toán đồ do Luckiesh và Guth đề nghị

Các  chỉ số chói loá G cho trong bảng sau:

 

Chỉ số chói loá G	Mức độ chói loá
0 -10 10-15   15-25 25-40   40-100   >100 600	Hoàn toàn dễ chịu Giới hạn tiện nghi đối với đa số công việc làm liên tục trong thời gian dài tại một vị trí Bình thường Giới hạn chấp nhận được đối với đa số công việc chính xác trong công nghiệp Giới hạn chấp nhận được đối với các công việc không yêu cầu chính xác cao và có thể thay đổi vị trí lao động Không chấp nhận được Không thể chịu dựng được

 

Chỉ số hạn chế chói loá tuỳ theo loại hình hoạt động thị giác và mức độ rọi tiêu chuẩn.

. Biểu thức xác đinh chỉ số chói lóa G có dạng sau:

 

G = L_{ng *}w^0,5/ L_n^0,5 _*p

. So sánh với thang cảm giác chói loá ta có kết quả như sau:

 

Định lượng G	Định lượng N	Định tính cảm giác chói
10 20 25 60 100 150	1,5 1,7 1,9 2,2 2,4 2,6	Dễ chịu Bình thường Ranh giới giữa bình thường và khó chịu Hơi khó chịu Khó chịu Giới hạn không thể chịu được

 

Ngoài việc gây cảm giác khó chịu, mệt mỏi, trong nhiều trường hợp các nguồn chói lớn còn làm giảm khả năng nhìn rõ do ánh sáng của nguồn chói tán xạ trong dịch nhãn cầu tạo thành màng mờ làm giảm độ tương phản của hình ảnh trên võng mạc dẫn đến độ nhìn rõ bị giảm. Để đánh giá mức độ suy giảm độ nhìn rõ do nguồn chói gây nên người ta cũng dùng chỉ số chói loá P được tính toán theo  biểu thức sau:

 

P = m E_m* q^-2  *10 ³ /  L_n

 

Trong đó  E_m    là độ rọi tại mắt do nguồn chói gây nên.

q – góc giữa nguồn chói với hướng nhìn.

m – hệ số phụ thuộc độ chói của nguồn.

m =  3 Log L_ng – 8,54  khi L_ng £ 10 ⁶ Cd/m2

m = 9,64     khi L_ng >10 ⁶ Cd/m2

Chỉ số này chủ yếu được dùng trong chiếu sáng các công trình chiếu sáng bên ngoài như đường phố quảng trường v.v  So sánh chỉ số chói loá P đánh giá bằng phương pháp đo đạc khách quan và chỉ số chói loá G đánh giá bằng cảm nhận chủ quan theo các phương pháp đã nói trên ta có thể hình dung được  mức độ yêu cầu của mỗi phương pháp qua bảng sau:

 

Chỉ số G	Chỉ số P	Định tính cảm giác chói loá
25 40 60 75 100 150	10 20 40 60 80 –	Ranh giới giữa bình thường và khó chịu   Hơi khó chịu   Khó chịu Giới  hạn không thể chịu được

 

Qua bảng so sánh hai chỉ số G và P với thang cảm nhận chủ quan về độ chói loá ta thấy yêu cầu hạn chế chói loá theo chỉ số P có mức độ thấp hơn. Do vậy với hệ thống chiếu sáng bất kỳ nào  nếu  bảo đảm  chỉ số G thì cũng bảo đảm yêu cầu chất  lượng theo chỉ số P,  chỉ số hạn  chế chói loá trong khoảng 20-40.

       4.2. Tương quan độ chói giữa các bề mặt trong khu vực chiếu sáng

Để góp phần tạo nên môi trường ánh sáng tiện nghi và nâng cao hiệu quả của hệ thống chiếu sáng, bên cạnh  việc hạn chế  tác động chói  loá của các bề mặt có độ chói cao, cần quan tâm tới phân bố độ chói giữa các bề mặt trong khu vực được chiếu sáng. Trong các khu vực có yêu cầu hoạt động thị giác thường xuyên cần quan tâm đặc biệt tới tỷ lệ độ chói giữa bề mặt làm việc với bề mặt liền kề, giữa bề mặt làm việc với các bề mặt bao quanh

Các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của phân bố độ chói tới chức năng thị giác của mắt cho thấy tỷ lệ giữa độ chói bề mặt làm việc L₁ với độ chói bề mặt liền kề L₂ có ảnh hưởng xấu nhất tới hoạt động thị giác khi L₁ / L₂ < 1. Hoạt  động thị giác tốt nhất khi tỷ lệ L₁ / L₂ = 1¸3  và được coi là tỷ lệ tối ưu.

Tỷ lệ cho phép tối đa giữa độ chói bề mặt làm việc với độ chói các bề mặt xung quanh L₃ được xác định trên cơ sở giảm tới mức tối thiểu thời gian thích nghi lại của mắt khi thay đổi hướng nhìn tới các bề mặt xung quanh, Việc mắt phải thích nghi lại để tiếp tục công việc sẽ giảm khả năng  hoạt động thị  giác và tăng mức độ  mệt mỏi. Điều này thể hiện càng rõ khi chênh lệch độ chói càng lớn. Khi giảm tỷ lệ độ chói tới mức L₁ / L₃ = 10 thì quá trình tái thích nghi xảy ra tức thì và tỷ lệ này được coi là tối đa cho phép.

Như vậy để bảo đảm điều kiện tiện nghi và nâng cao hiệu quả của hệ thống chiếu sáng làm việc cần bảo đảm tỷ lệ độ chói giữa các bề mặt  như sau :

L₁ : L₂ : L₃ = 10: 3: 1

Phân bố độ chói của các bề  phần lớn có liên quan đến tính chất phản xạ của các bề mặt. Hầu hết các bề mặt trong môi trường làm việc có tính chất phản xạ khuyếch tán đều nên độ chói bề mặt phụ thuộc vào độ rọi và hệ số phản xạ của bề mặt. Để bảo đảm  các  tỷ lệ nói trên được dễ dàng nên chọn hệ số phản xạ của các bề mặt  như sau:

r_s = 0,15 ¸ 0,3; r_t = 0,3 ¸ 0,7;  r_tr >  0,5;   r_tb = 0,3 ¸ 0,5.

Từ những lập luận phân tích trên đây chúng tôi kiến nghị để nâng cao chất lượng môi trường ánh sáng cần bảo đảm chỉ tiêu phân bố độ chói khu vực như sau:

• Tỷ lệ độ chói giữa khu vực tập trung quan sát L₁ với độ chói ở khu vực liền kề L₂  và độ chói ở các khu vực xung quanh L₃  là L₁: L₂: L₃ = 10 : 3 : 1

       4.3. Giảm hiện tượng  dao động ánh sáng. 

Một chỉ tiêu  nữa cần quan tâm  để bảo đảm chất lượng môi trường ánh sáng là vấn đề dao động ánh sáng của các loại nguồn sáng khác nhau. Chúng ta đều biết hầu hết các hệ thống thiết bị điện đều sử dụng nguồn điện có tần số công nghiệp 50 Hz. Khi đó sự phát xạ của tất cả các loại nguồn sáng sẽ dao động với tần số gấp đôi tần số trên. Do vậy độ rọi chiếu sáng trên các bề mặt cũng dao động với tần số như vậy.

Hệ số dao động độ rọi chiếu sáng được tính như sau:

E_max – E_min

K_p = —————   100%

2 E_tb

Trong đó E_max và E_min   độ rọi cực đại và cực tiểu trong chu kỳ dao động.

E_tb  là độ rọi trung bình trong một chu kỳ dao động.

Sự dao động của ánh sáng trong các hệ thống chiếu sáng do sử dụng nguồn điện tần số công nghiệp bình thường mắt ta không nhìn thấy được. Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả nước  ngoài cho thấy khi làm việc trong thời gian dài dưới ánh sáng này sẽ có hại cho mắt làm tăng mệt mỏi thị giác,

Một vấn đề nữa cần quan tâm đặc biệt là hiện tượng dao động ánh sáng có thể gây ra hiệu ứng hoạt nghiệm ( stroboscopic). Hiệu ứng này biểu hiện ở chỗ khi các vật thể quay tròn hoặc chuyển động nhanh dưới ánh sáng này mắt thường sẽ nhận biết sai lệch về tốc độ chuyển động thực tế hoặc có một vật chuyển động nhưng lại nhận thấy nhiều vật cùng chuyển động. Nếu tần số dao động ánh sáng lại trùng với tần số chuyển động quay sẽ cảm thấy như vật đứng yên. Những điều trên đây sẽ làm tăng nguy cơ sảy ra tai nạn đặc biệt trong điều kiện chuyển động quay hoặc di chuyển với tốc độ cao.

Rõ ràng việc hạn chế dao động ánh sáng trong các hệ thống chiếu sáng là điều rất cần thiết.

Hệ số Kp lớn nhất ở các đèn phóng điện cao áp, nhỏ nhất ở các đèn nung sáng do quán tính nhiệt của sợi đốt. Đối với đèn huỳnh quang hệ số này nhỏ hơn ở đèn cao áp do tác dụng giảm bớt biên độ dao động của lớp bột huỳnh quang. Kết quả nghiên cứu  cho thấy khi các đèn phóng điện trong hệ thống chiếu sáng được mắc vào các pha khác nhau của mạng điện thì hệ số dao động sẽ giảm đi rất nhiều, nếu dùng chấn lưu điện tử hoặc nguồn điện có tần số cao đến hàng ngàn Hz thì gần như không còn hiện tượng dao động ánh sáng.

4.4.  Yêu cầu phân biệt mầu sắc.

Một trong những yêu cầu về chất lượng của môi trường ánh sáng là bảo đảm điều kiện nhận biết đúng mầu sắc của các vật thể xung quanh.

Để đánh giá chất lượng ánh sáng theo yêu cầu phân biệt mầu sắc người ta sử dụng chỉ số hiển thị mầu Ra. Chỉ số này biểu thị mức độ phản ánh đúng mầu sắc của vật thể trong điều kiện chiếu sáng thực tế so với điều kiện chiếu sáng bằng nguồn chuẩn.

Với một mầu bất kỳ thì chỉ số phản ánh mầu sắc của nguồn sáng có thể tính theo biểu thức sau:

R_i = 100 – 4,6 DE_i

Trong đó DE_i là chênh lệch ngưỡng cảm nhận mầu trong điều kiện chiếu sáng bằng nguồn sáng thực tế và nguồn sáng chuẩn.

Nguồn sáng thể hiện mầu tốt nhất khi DE_i = 0  nghĩa là  chỉ số Ra  có trị số bằng 100.  Đối với những công việc có yêu cầu cao về phân biệt mầu sắc cần sử dụng loại nguồn sáng có chỉ số Ra ³ 90, đối với hầu hết các công việc còn lại nên chọn nguồn sáng có chỉ số Ra không nhỏ hơn 50 – 60. Các nguồn sáng có chỉ số Ra = 30 – 40 chỉ thích hợp với những nơi có hoạt động thị giác chủ yếu là quan sát chung hoặc các khu vực ngoài trời.

Chất lượng ánh sáng còn liên quan đến nhiệt độ mầu và thành phần quang phổ của nguồn sáng được sử dụng. Nó có ảnh hưởng đến điều kiện tiện nghi của môi trường ánh sáng. Kết quả nghiên của các tác giả nước ngoài [3] đều khẳng định ở những nơi yêu cầu độ rọi thấp điều kiện tiện nghi dễ đạt được khi sử dụng các nguồn sáng ” ấm “có nhiệt độ mầu thấp. Khi cần chiếu sáng với độ rọi cao sử dụng nguồn sáng “lạnh” có nhiệt độ mầu cao dễ đạt điều kiện tiện nghi hơn.

Để bảo đảm điều kiện tiện nghi ánh sáng, khi lựa chọn nguồn sáng nên chú ý nguyên tắc chung sau: các nguồn sáng có nhiệt độ mầu Tc = 2500-3000 K chỉ nên dùng để chiếu sáng  những nơi có yêu cầu độ rọi đến 100 Lux, những nơi có yêu cầu độ rọi từ 200 Lux trở lên nên dùng các nguồn sáng có nhiệt độ mầu Tc= 4000-7000K.

 

5. 5.  Trên cơ sở an toàn

Chúng ta đều hiểu rằng độ sáng thấp hay không đủ sáng có thể dẫn đến tai nạn, đặc biệt tai nạn do các phương tiện giao thông trong những tình huống xấu như đèn trên các phương tiện giao thông mờ tối hoặc lái xe bị lóa mắt khi đi ngược hướng nguồn sáng có cường độ lớn

 

 

   

6. Xét trên cơ sở năng lượng điện

         Những năm gần đây sản xuất điện năng của nước ta tăng trưởng với tốc độ  khá nhanh. Tuy nhiên so với nhu cầu sử dụng điện và so với các nước phát triển thì còn ở một khoảng cách khá xa.  Theo số liệu của ngân hàng thế giới (WB),  điện năng bình quân đầu người ở các nước đang phát triển mới đạt 1200 KWh/năm. Trong khi  các nước công nghiệp phát triển năm 1995 đã đạt 6700 KWh/năm.

Tỷ lệ điện năng cho chiếu sáng ở các nước công nghiệp theo số liệu của Uỷ hội chiếu sáng quốc tế là khoảng 13% tức là khoảng 870 KWh/ người/năm.

Theo số liệu của Tổng công ty điện lực Việt Nam, tỷ lệ điện năng dùng cho chiếu sáng và sinh hoạt là 48,94%. Giả thiết rằng điện tiêu thụ cho sinh hoạt và cho chiếu sáng bằng nhau thì tỷ lệ điện năng cho chiếu sáng ở Việt Nam vào khoảng 25%. Nếu vẫn duy trì tỷ lệ như vậy điện năng cho chiếu sáng mới đạt 300 KWh/người/năm, bằng 1/3 của các nước công nghiệp. Nước ta phấn đấu trở thành nước công nghiệp  vào năm 2020.

8. Trên cơ sở kỹ thuật công nghệ.

Hầu hết các đèn hiện đang sử dụng để chiếu sáng do các cơ sở sản xuất kiểu gia công cơ khí với công nghệ lạc hậu, hệ số hiệu dụng của đèn chỉ đạt 0,65 – 0,7, trong khi các đèn cùng loại của các hãng châu Âu sản xuất bằng công nghệ cao thường có hệ số hiệu dụng từ 0,75- 0,8 cao hơn 10-15% so với đèn sản xuất trong nước   

9. Yêu cầu về hiệu suất năng lượng của các hệ thống chiếu sáng .

        Để đảm bảo một hệ thống chiếu sáng  hiệu quả, ngoài việc  hệ thống chiếu sáng không những phải tạo lập được môi trường ánh sáng tiện nghi cho các hoạt động thị giác, được đánh giá bằng các chỉ tiêu định lượng và chất lượng ánh sáng đã nêu ở các phần trên, mà hệ thống chiếu sáng còn phải thoả mãn yêu cầu sử dụng năng lượng tiết kiệm, được thể hiện cụ thể bằng chỉ tiêu hiệu suất năng lượng được xác định bằng mật độ công suất tối đa trên diện tích bề mặt được chiếu sáng P ( W/ m2 ).

Trên cơ sở các đặc trưng quang học của môi trường được chiếu sáng, yêu cầu ánh sáng của hoạt động thị giác, phương thức chiếu sáng, nguồn sáng, thiết bị chiếu sáng sử dụng, yêu cầu về các chỉ tiêu chất lượng chiếu sáng đòi hỏi… tính toán, xây dựng được bảng chỉ tiêu mật độ công suất tối đa P ( W/ m2 ) cho từng đối tượng, loại hình chiếu sáng tương ứng với từng mức độ hoạt động thị giác trong công trình đô thị.

 

Phương pháp xác định mật độ công suất.

Số lượng đèn được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

S – Diện tích mặt bằng chiếu sáng

E_tc – Độ rọi tiêu chuẩn cần bảo đảm

f_d – Quang thông của đèn sử dụng trong thiết kế

h – Hiệu suất của đèn

U – Hệ số sử dụng quang thông của hệ thống đèn chiếu sáng

M_F – Hệ số duy trì quang thông của đèn.

+ Các thông số h, M_F, U do nhà sản xuất cung cấp trong các Catalo hoặc tài liệu kỹ thuật của các đèn.

+ Công suất chiếu sáng được tính bằng tổng công suất của các đèn sử dụng

P_t = N_đ .P_đ     (W)

Trong đó:

P_t – Tổng công suất của hệ thống chiếu sáng

N_đ – Số lượng đèn sử dụng

P_đ – Công suất của mỗi đèn bao gồm công suất của bóng đèn và chấn lưu

+ Mật độ công suất chiếu sáng:

(W/m²)

So sánh mật độ công suất thiết kế với mức cho phép tối đa theo quy chuẩn xây dựng, nếu vượt quá giới hạn cho phép cần lựa chọn loại đèn có hiệu suất cao hơn và  xem xét lại phương án bố trí để đạt hệ số sử dụng quang thông cao. Sau đó, tính toán điều chỉnh lại số lượng đèn, công suất chiếu sáng và mật độ công suất chiếu sáng cho đến khi đạt yêu cầu tiêu chuẩn.

 

      Như vậy xét cả trên mọi cơ sở  chúng ta chưa có đủ điều kiện để tiến hành nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn chiếu sáng thật căn cơ , chính xác do đó để xây dựng tiêu chuẩn này chúng tôi chỉ có thể  xác định độ rọi, độ chói tiêu chuẩn và cấc  chỉ tiêu định lượng chiếu sáng trên cơ sở một số tính toán lý thuyết và tham khảo một số tiêu chuẩn quốc tế để lựa chọn giá trị cho tương đối phù hợp với điều kiện thực tế.

Tiêu chuẩn chiếu sáng : Tiêu chuẩn Chiếu sáng nhân tạo các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng  – yêu cầu kỹ thuật chung  bao gồm các nội dụng sau:

1. Phạm vi áp dụng
2. Tiêu chuẩn viện dẫn
3. Giải thích từ ngữ
4. Quy định chung
5. Yêu cầu kỹ thuật

5.1 Chiếu sáng đường, đường phố cho xe có động cơ và quảng trường

5.2            Chiếu sáng các nút giao thông

5.3            Chiếu sáng cho các cầu và đường trên cao

5.4            Chiếu sáng các đường gần sân bay, đường xe lửa, bến cảng

5.5            Chiếu sáng các đường hầm cho xe có động cơ

5.6            Chiếu sáng vỉa hè, đường, cho xe thô sơ và người đi bộ

5.7            Chiếu sáng đường, cầu và đường hầm dành cho người đi bộ

6  Chiếu sáng bên ngoài các công trình công cộng

6.1 Chiếu sáng bên ngoài các khu trường học, bệnh viện, trung tâm thương mại, hội chợ triển lãm và các trụ sở

6.2 Chiếu sáng các điểm đỗ giao thông công cộng ngoài trời

6.3. Chiếu sáng công viên, vườn hoa

7  Chiếu sáng công trình đặc biệt (công trình kiến trúc đặc biệt, tượng đài)

7.1 Chiếu sáng các công trình kiến trúc đặc biệt

7.2 Chiếu sáng các tượng đài

7.3 Chiếu sáng đài phun nước

8  Chiếu sáng các công trình thể thao ngoài trời

8.1 Nguyên tắc chung

8.2 Yêu cầu chiếu sáng

• Chiếu sáng sân bóng đá, sân vận động đa chức năng

8.4     Chiếu sáng sân quần vợt

8.5 Chiếu sáng sân bóng chuyền – bóng rổ – cầu lông

8.6  Chiếu sáng bể bơi ngoài trời

9  Sử dụng năng lượng hiệu quả để chiếu sáng các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng

PHỤ LỤC A : Giải pháp thiết kế , bố trí đèn chiếu sáng đường, đường phố

PHỤ LỤC B : Phương pháp kiểm tra chiếu sáng các công trình