Світлотехнічний розрахунок зовнішнього освітлення: від чого залежить, методи й що потрібно для розрахунку

Що відповідає розрахунок і з чого він складається

Світлотехнічний розрахунок відповідає на одне питання: чи лежать на розрахунковій поверхні нормовані рівні й з яким запасом. Результат складається з розстановки опор, типу й потужності приладів і таблиці значень у розрахункових точках. Без нього висоту опори, виліт консолі й кількість приладів на ній підбирають навпомацки.

Порядок завжди такий: норма для об’єкта, геометрія (план, ширини, висоти), фотометрія приладу й запас, і лише потім числа. Самі нормовані рівні для вулиць, дворів, майданчиків і стоянок зібрано в статті про нормовані рівні освітленості.

Для виробника опор розрахунок є ще й джерелом даних: з нього беруть висоту світлового центру, виліт і нахил консолі, кількість і масу приладів на кожній опорі. Від цього залежать переріз стовбура й фундамент, про що в статті проєктування опор освітлення.

Вихідні дані

Розрахунок не кращий за вихідні дані. Нижче те, що потрібне, і чому кожен рядок впливає на результат.

Що лежить у фотометричному файлі

Файл формату .ldt або .ies — це таблиця сили світла приладу в канделах за напрямками: кутами навколо приладу й від вертикалі. Поруч у файлі паспортні дані: потік, потужність, розміри. Формати різні, а суть однакова, і який брати, вирішує те, що читає розрахункова програма.

Файл має належати саме тій модифікації, яку закуповують. У світильників одного типу бувають варіанти з різною оптикою й потужністю, і розрахунок за чужим файлом нічого не варт.

ККД світильника ДБН визначає як відношення повного потоку світильника до суми потоків його джерел, виміряних поза ним (п. 3.24). У паспорті світлодіодного приладу зазвичай уже вказано потік світильника, і множити його на ККД вдруге не можна. Якщо ж розрахунок іде від потоку модулів, ККД входить множником. Це типове місце, де потік враховують двічі або не враховують зовсім.

Що саме рахують

Для різних об’єктів нормують різні величини. Таблиця показує, що це за величина і де її норма.

Горизонтальна й вертикальна освітленість: де яка потрібна

Горизонтальна відповідає на питання, скільки світла лягає на землю. Вертикальна показує, скільки його падає на людину, що стоїть або йде, на вікно чи фасад. Для тротуару здебільшого вистачає першої. Для переходу, входу, ринку й проходів між рядами потрібні обидві.

На території відкритих ринків ДБН прямо ставить умову: відношення вертикальної освітленості до горизонтальної не менше 1:2, причому вертикальну беруть у площині, поперечній до осі проїзду, на висоті 1,5 м, а горизонтальну на рівні покриву (п. 8.5.28). На переходах вертикальну складову добирають оптикою, про це в статті про освітлення пішохідних переходів.

Вертикальну освітленість також обмежують з боку сусідів. На вулицях категорій А і Б освітлення всіх видів не повинне створювати на вікнах житлових будинків більше 7 лк за норми яскравості проїзної частини 0,4 кд/м², 10 лк за норми 0,6–1,0 кд/м² і 20 лк за 1,2–2,0 кд/м²; на вікнах палат лікарень і спальних корпусів не більше 5 лк (п. 8.5.37).

Яскравість замість освітленості

На асфальтобетоні й покривах, оброблених бітумним в’яжучим, проїзну частину нормують яскравістю, а на бруківці, цементобетоні й плитах освітленістю (примітка 1 до табл. 8.27). Яскравість залежить від того, як покрив відбиває світло у бік водія, тому вручну її не рахують: потрібні відбивальні властивості покриву для кожної пари напрямків, а ДБН у визначенні п. 3.72 прямо називає і відбивання, і розсіювання.

У практичному розрахунку це означає, що для проїзної частини з асфальтобетоном потрібна програма й дані про покрив. Показники для розрахунку робочих параметрів доріг дає серія ДСТУ EN 13201, на яку посилається бібліографія ДБН після Зміни № 1. Числа з неї ми тут не переписуємо.

Три методи розрахунку

Методи відрізняються тим, що вони рахують і наскільки докладно. Для чернетки розстановки вистачає першого, для перевірки мінімуму й вертикальної освітленості потрібен другий, для здачі проєкту на вулицю чи дорогу майже завжди третій.

Коефіцієнт використання

Метод виходить із потоку: яка його частка падає на розрахункову смугу і на якій площі розподіляється. Середня експлуатаційна освітленість така:

E(сер) = Φ · UF / (K(з) · w · s)

Тут Φ — потік світильника (сума потоків, якщо на опорі кілька приладів), UF — коефіцієнт використання, тобто частка потоку, що потрапила на смугу, K(з) — коефіцієнт запасу, w — ширина смуги, s — крок опор уздовж смуги. UF береться з таблиці у фотометричних даних приладу для потрібної геометрії (ширина смуги, висота, положення відносно краю). У шаховій розстановці крок уздовж вулиці дорівнює половині кроку з одного боку, в осьовій у перерізі стоять дві опори, тож потік у чисельнику подвоюють.

Зручно й обернено: з тієї самої формули виходить найбільший крок, за якого середня освітленість ще не нижча за норму, або потрібний потік приладу для заданого кроку. Це перша прикидка перед точковим розрахунком.

Точковий метод

Метод бере силу світла з файлу приладу в напрямку на точку й ділить на квадрат відстані. Для горизонтальної поверхні й однієї точки це виглядає так:

E(г) = Σ I(γ) · cos³γ / h²

I(γ) — сила світла в напрямку точки, γ — кут між вертикаллю і цим напрямком, h — висота світлового центру над розрахунковою площиною; сумують внески всіх приладів, що освітлюють точку. Для вертикальної поверхні, повернутої до приладу, замість cos³γ стоїть sin γ · cos²γ.

Точкою перевіряють найгірші місця. На прямій ділянці це край смуги посередині між двома опорами (мінімум) і місце під опорою (максимум). Метод не замінює сітку, але дає змогу перевірити результат програми за кількома точками вручну, і така вибіркова перевірка не зайва.

Розрахунок у програмі

У програмі на план накладають опори й прилади з файлів фотометрії, задають розрахункову поверхню з сіткою точок, покрив і запас. Вона дає значення в кожній точці, ізолінії, E(сер), E(мін), рівномірність, а для доріг ще й яскравість та TI. Саме така таблиця йде в проєкт.

Програма вважає правильно те, що в неї ввели. Тому відповідальність інженера в тому, щоб розстановка збігалася з кресленнями, файл відповідав закупленому приладу, а запас і нахил були записані явно. Що саме дивляться при вичитці, нижче в окремому розділі.

Коефіцієнт запасу й спад світлового потоку

Прилад новий світить яскравіше, ніж через п’ять років. ДБН визначає коефіцієнт запасу K(з) як розрахунковий коефіцієнт, що враховує зниження освітленості під час експлуатації через забруднення й старіння джерел світла та світильників (п. 3.21). У проєктах зовнішнього освітлення його потрібно враховувати (п. 8.5.9). Для світлодіодних світильників його розраховують за додатком В, а ступінь захисту має бути не нижчим за IP53 за умови чищення двічі на рік.

Принцип у тому, що розрахунок виконують на кінець періоду обслуговування. Початкова освітленість у K(з) разів вища за нормативну, а норму порівнюють із експлуатаційним значенням. Додаток В пов’язує K(з) з коефіцієнтом експлуатації MF, який у зарубіжній практиці називають Maintenance Factor:

K(з) = 1 / MF, MF = LLMF · LSF · LMF · RSMF

Позначення L80 B10 – 50 000 год за приміткою 2 до табл. В.4 означає, що за 50 тис. год наробітку потік світлодіодних модулів або світильника становитиме не менше 80 % початкового, а B10 — що 10 % модулів можуть мати потік нижчий за цю межу.

Як цим користуються і де пастка

Додаток В викладено за міжнародним посібником з обслуговування внутрішніх освітлювальних установок, тому таблиці В.5–В.8 складено для приміщень. На вулиці множник RSMF беруть рівним одиниці, а клас чистоти й періодичність чищення проєктувальник вибирає сам і записує в розрахунку. Якщо виробник світильника дає власні значення LLMF і LMF, їх зіставляють із додатком, а не підставляють мовчки.

Типова помилка: взяти K(з) = 1,0 «для простоти». Тоді на папері норма виконується, а через кілька років на землі ні. Друга помилка — не вказати в проєкті періодичність чищення, на яку розрахунок спирався: експлуатуюча організація про неї не знає й чистить рідше.

Інші значення, які зустрічаються в нормах, розібрано в статті про нормовані рівні освітленості: для територій підприємств коефіцієнт експлуатації 0,67 (п. 8.3.7) і для спортивних установок із телетрансляцією коефіцієнт запасу, заданий у ДБН В.2.2-13.

Окремо про зниження рівня вночі. Режим димування розраховують як окремий режим. На паркових дорогах, пішохідних і велосипедних доріжках, автостоянках і проїздах його не застосовують (п. 8.5.59). Нічне відключення частини світильників при однорядному розташуванні й одному світильнику на опорі ДБН взагалі не допускає (п. 8.5.11).

Схеми розстановки, висота й крок

Схем чотири: однобічна, двобічна шахова, двобічна осьова (опори навпроти) і центральна (по розділювальній смузі). Практичні співвідношення ширини смуги, висоти й кроку розібрано в статтях про висоту опори і відстань між опорами.

Висота й крок тягнуть результат у різні боки. Освітленість під приладом у першому наближенні падає як 1/h² (див. формулу точкового методу), тож підняти прилад означає втратити рівень під ним, але отримати довшу й ширшу пляму. Менший крок піднімає мінімум між опорами, збільшує кількість опор і приладів. Розрахунок знаходить точку, де мінімум і рівномірність ще проходять, а опор не більше, ніж потрібно: ДБН називає критерієм оптимізації мінімум потужності установки за виконання нормованих показників (п. 8.5.17).

Що ще ДБН ставить розстановці

• світильники розташовують так, щоб утворена ними лінія ясно показувала напрямок дороги (п. 8.5.10);
• при розміщенні враховують зручний під’їзд для монтажу й обслуговування (п. 8.5.18);
• зростання зелених насаджень: передбачають, щоб крони не екранували світловий потік (п. 8.5.38);
• нижня межа висоти за умовами засліплення: для приладів із захисним кутом менше 15° — за табл. 8.9, а на вулицях категорії В і в установках, що нормуються горизонтальною й напівциліндричною освітленістю, цю таблицю прямо називає п. 8.5.60;
• мінімальна висота над проїзною частиною, пішохідними доріжками і площами за ПУЕ — у статті про норми освітлення вулиць і доріг.

Приклад: пішохідний підхід до корпусу у дворі

Приклад невеликий і навмисно ручний, щоб було видно механіку. Прилад умовний: реальну силу світла дає його файл, а не припущення.

Крок 1. Запас

Наробіток беремо 50 000 год. З табл. В.4 для L80 B10 – 50 000 год: LLMF = 0,85, LSF = 1. З табл. В.5 для типу Е (IP5X) за чищення раз на півроку (так сформульовано умову п. 8.5.9) і класу чистоти N: LMF = 0,93. RSMF беремо рівним 1. Тоді MF = 0,85 × 1 × 0,93 × 1 = 0,79 (точніше 0,7905), а K(з) = 1 / 0,79 = 1,27.

Початкова середня освітленість має бути не меншою за 4 × 1,27 = 5,08 лк. Клас чистоти N у ДБН визначено для приміщень, тож це припущення проєктувальника, і воно має стояти в розрахунку явно.

Крок 2. Верхня межа кроку за середньою освітленістю

Сила світла моделі: I = Φ / (2π (1 − cos 75°)) = 2000 / (6,283 × 0,741) ≈ 429 кд. Частка потоку, що падає на смугу 0–4 м від лінії опор, за цією моделлю UF = 0,278, тобто 556 лм з 2000. Зі зворотної форми формули: s ≤ Φ · UF / (w · E(поч)) = 556 / (4 × 5,08) ≈ 27,4 м.

Це верхня межа лише за середньою освітленістю. Чи тримається рівномірність, показує наступний крок.

Крок 3. Точковий метод для кроку 25 м

Беремо крок 25 м, тобто 5 висот підвісу. Для кожної точки E(г) = I · cos γ / r², де r² = d² + h², d — відстань по горизонталі до приладу.

• під приладом (край смуги): cos γ = 1, E = I / h² = 429 / 25 ≈ 17,2 лк; сусідні опори на 25 м дають tg γ = 25 / 5 = 5, тобто γ = 78,7°, а це за межею конуса, і їхній внесок нульовий;
• дальній край смуги посередині між опорами: r² = 12,5² + 4² + 5² = 197,25, cos γ = 5 / 14,05 = 0,356, E = 429 × 0,356 / 197,25 ≈ 0,775 лк від кожної з двох сусідніх опор, разом 1,55 лк;
• середня освітленість: 556 / (4 × 25) = 5,56 лк; те саме дає сітка точок, порахована за точковим методом, тож два методи збігаються.

При кроці 27 м E(мін) / E(сер) = 0,25, при 28 м вже 0,237. Тож рівномірність обмежує крок практично там само, де й середня освітленість, а крок 25 м лишає запас.

Що в прикладі не перевірено

Крок 25 м виходить за 5 висот підвісу, більше за практичне співвідношення зі статті про відстань між опорами. Це наслідок моделі з різким обрізанням світла за конусом. Реальний прилад із м’якшою кривою дасть іншу картину, тому правило зі статті лишається орієнтиром, а відповідь дає файл.

Не розглянуто засліплення пішохода силою світла під великими кутами, вертикальну освітленість, кінцеві ділянки смуги, поворот доріжки, дерева й вплив консолі. Прилад із захисним кутом менше 15° на висоті 5 м не пройшов би за табл. 8.9 (напівширокий розподіл, потік до 6000 лм вимагає 7,0 м). У моделі кут рівно 15°, тому цю перевірку знято, але у справжньому розрахунку захисний кут читають із паспорта. Димування для пішохідної доріжки не застосовується (п. 8.5.59).

Що перевіряють при вичитці розрахунку

Вичитка розрахунку — це не повторний розрахунок, а перелік місць, де його найчастіше ламають. Перші пункти найдешевші в перевірці.

• названо таблицю й клас, за якими рахували, а не просто «за ДБН»; для переходів, входів і стоянок застосовано власні норми (див. статті про переходи і нормовані рівні);
• нормована величина відповідає покриву: яскравість на асфальтобетоні, освітленість на бруківці, плитах і цементобетоні;
• розрахункова поверхня збігається з планом, а сітка точок досить часта, щоб не пропустити мінімум посередині між опорами й біля країв;
• позиції опор у розрахунку збігаються з планом і відомістю опор. Найчастіше розходяться так: рахували на ідеальному кроці, а на плані опору посунули через мережі чи під’їзд;
• висота, виліт і нахил консолі в розрахунку ті самі, що в кресленні опори;
• файл фотометрії належить закупленій модифікації, а потік не враховано двічі через ККД;
• K(з) не дорівнює одиниці, його складові й періодичність чищення записано; експлуатаційні значення не сплутано з початковими;
• перевірено середнє, мінімум і рівномірність разом: середнє нерідко виконується за рахунок яскравої плями під опорою, а між опорами лишається темно;
• засліплення: захисний кут і висота за табл. 8.9, TI та сила світла під великими кутами на дорогах;
• вертикальна освітленість на вікнах сусідніх будинків і світлове забруднення там, де для них є норма;
• дерева: розстановку перевіряють з огляду на крони через кілька років;
• режим димування рахували окремо, а там, де його заборонено, не закладали.

Що видають як результат

Результат розрахунку — це не одна цифра, а пакет, з якого виробник опор і монтажники можуть працювати.

• план розстановки: позиції опор, висота світлового центру, виліт, нахил і орієнтація приладів;
• відомість приладів: тип, модифікація, потужність, потік, оптика, кількість на кожній опорі. Вона переходить у відомість опор і щогл, про що в статті про склад робочих креслень освітлення;
• таблиці значень у точках сітки або ізолінії: E(сер), E(мін), E(макс), рівномірність, для доріг ще яскравість і TI;
• коефіцієнт запасу зі складовими та період чищення;
• таблиця відповідності: показник, вимога, результат, пункт норми;
• маса й парусність приладів на кожній позиції. З них рахують конструкцію опори, а не з самого розрахунку освітленості.

Що надіслати нам для розрахунку

Світлотехнічний розрахунок за нормами ми виконуємо самі, а опори світильниками для вулиць і дворів і щогли прожекторами комплектуємо за запитом. Для розрахунку потрібні план із можливими місцями опор, рівень освітленості або клас (категорія вулиці, клас змагань), місто й назва об’єкта. Якщо плану ще немає, достатньо ескіза з розмірами.

Якщо у замовника власні вимоги або вже обрані прилади, назвіть їх. У відповідь надсилаємо розстановку, кількість і потужність приладів, таблицю рівнів освітленості й рівномірність. Монтаж виконує партнерська будівельна компанія.

Орієнтовно прикинути опору до розрахунку можна в калькуляторі підбору опори освітлення. Місто потрібне й для вітрового навантаження: див. вітрові райони України. Про вибір прожекторної щогли читайте в статті Яку прожекторну щоглу обрати, загальний перелік запиту — Як замовити опори й щогли, а про послугу — на сторінці світлотехнічного розрахунку.

Нормативи й чинність

ДБН В.2.5-28:2018 «Природне і штучне освітлення». За реєстром e-construction.gov.ua статус «Діючий»; затверджений наказом Мінрегіону від 03.10.2018 № 264. Зміна № 1 затверджена наказом Мінрозвитку від 13.08.2025 № 1254 і чинна з 01.01.2026. Пункти, формули та таблиці цієї статті взято з актуалізованого тексту зі Зміною № 1 станом на 25 жовтня 2026 року (розділ 3, п. 8.3.4, 8.5.x, табл. 8.9, 8.27–8.33, додатки В і Л).

ДБН Б.2.2-5:2011 «Благоустрій територій»: п. 4.10 відсилає зовнішнє освітлення населених пунктів до ДБН В.2.5-28 і ДБН В.2.3-5. Серія ДСТУ EN 13201 (частини 1–5, прийнята як національні стандарти в 2016 році) названа в бібліографії ДБН В.2.5-28 після Зміни № 1; її числа тут не відтворено, а яку редакцію стандарту приймає замовник чи експертиза, перевіряють перед посиланням у проєкті.

Числа прикладу (потік, сила світла моделі, UF) умовні й призначені лише показати арифметику; значення норм у ньому взято з перелічених пунктів. Для проєкту користуються чинною редакцією норм і завданням на проєктування.