Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kỹ thuật công trình và đời sống dân dụng, chiếu sáng không chỉ đơn thuần là việc cung cấp quang năng để khắc phục bóng tối như các giai đoạn lịch sử trước đây (sử dụng đèn dầu hoặc bóng sợi đốt đơn lẻ). Chiếu sáng hiện đại đòi hỏi sự tính toán chuẩn xác nhằm đáp ứng yêu cầu tiện nghi thị giác, nâng cao hiệu quả làm việc, bảo vệ thị lực và sức khỏe con người, đồng thời đảm bảo tính kinh tế và giá trị thẩm mỹ kiến trúc. Việc lắp đặt nguồn sáng quá mức gây lãng phí năng lượng và hiện tượng chói lóa, trong khi thiếu hụt ánh sáng dẫn đến mỏi mắt, giảm khả năng tập trung và năng suất sinh hoạt. Do đó, việc tính toán kỹ thuật và mô phỏng chiếu sáng trước khi thi công là khâu thiết yếu trong quy trình kỹ thuật.

Đề tài "Thiết kế chiếu sáng cho một căn biệt thự 3 tầng" do sinh viên Lê Anh Nguyện (lớp 61DDT-2, Trường Đại học Nha Trang) thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Thị Thu Trang (năm 2023) tập trung giải quyết bài toán thiết kế hệ thống chiếu sáng nhân tạo cho không gian nhà ở dân dụng nhiều tầng.

Mục tiêu của đề tài là xây dựng phương án bố trí và lựa chọn thiết bị chiếu sáng tối ưu cho toàn bộ công trình biệt thự 3 tầng, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật chiếu sáng hiện hành và trực quan hóa kết quả thông qua công cụ mô phỏng chuyên dụng. Để hoàn thành mục tiêu này, tác giả đã xác định 8 nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Tìm hiểu tổng quan về hệ thống cung cấp điện.
  2. Tìm hiểu các yêu cầu của hệ thống cung cấp điện.
  3. Tìm hiểu về công trình trong đề tài (cơ cấu mặt bằng và công năng).
  4. Tìm hiểu về các lý thuyết chiếu sáng cơ bản.
  5. Tìm hiểu về các tiêu chuẩn chiếu sáng áp dụng trong công trình dân dụng.
  6. Tìm hiểu các loại đèn chiếu sáng phổ biến trên thị trường và lựa chọn chủng loại phù hợp cho công trình.
  7. Thiết kế chiếu sáng chi tiết cho công trình bằng phần mềm DIALux evo kết hợp bản vẽ AutoCAD.
  8. Đánh giá và tổng kết kết quả đạt được.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống chiếu sáng nhân tạo trong nhà và khu vực sân ngoại thất của công trình biệt thự.
  • Phạm vi không gian: Biệt thự 3 tầng với tổng thể các phòng chức năng:
    • Tầng 1: Diện tích $138\text{ m}^2$, chiều cao $3{,}5\text{ m}$, bao gồm sân trước, phòng khách, phòng bếp, phòng ngủ và nhà vệ sinh.
    • Tầng 2: Diện tích $137\text{ m}^2$, chiều cao $3{,}5\text{ m}$, bao gồm phòng đa năng, 3 phòng ngủ và nhà vệ sinh.
    • Tầng 3: Diện tích $109\text{ m}^2$, chiều cao $3{,}5\text{ m}$, bao gồm phòng sinh hoạt chung, phòng làm việc, 3 phòng ngủ và nhà vệ sinh.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được thực hiện trong thời gian 15 tuần và nghiệm thu vào tháng 01 năm 2023 tại Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Nha Trang.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng các giải pháp kỹ thuật dựa trên nền tảng lý thuyết quang học, tiêu chuẩn chiếu sáng quốc gia và phương pháp tính toán hệ thống cung cấp điện:

Khung lý thuyết và đại lượng quang học cơ bản

  • Bản chất ánh sáng: Bức xạ điện từ có bước sóng trong vùng quang phổ nhìn thấy được bởi mắt người ($380\text{ nm} - 760\text{ nm}$).
  • Quang thông ($\Phi$): Lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng trong một đơn vị thời gian, đơn vị đo là Lumen ($\text{lm}$).
  • Quang hiệu ($H$): Tỷ số giữa quang thông phát ra và công suất tiêu thụ của nguồn sáng ($H = \Phi / P$), đơn vị đo là $\text{lm/W}$.
  • Cường độ ánh sáng ($I$): Mật độ không gian của quang thông phát ra theo một hướng nhất định, đơn vị đo là Candela ($\text{cd}$).
  • Độ chói ($L$): Đại lượng đặc trưng cho khả năng phát sáng của một bề mặt theo một hướng xác định, đơn vị đo là $\text{cd/m}^2$. Độ chói $L < 5000\text{ cd/m}^2$ được xác định là ngưỡng chưa gây cảm giác chói lóa mắt.
  • Độ rọi ($E$): Mật độ phân bố quang thông trên bề mặt được chiếu sáng, đơn vị đo là Lux ($\text{lx}$). Độ rọi tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn sáng đến điểm kiểm tra.
  • Định luật Lambert: Xác định mối liên hệ quang học khi ánh sáng phản xạ hoặc truyền khuếch tán qua các bề mặt.
  • Nhiệt độ màu ($T$): Đặc trưng màu sắc của nguồn sáng, đơn vị Kelvin ($\text{K}$):
    • Ánh sáng ấm: $T < 3300\text{ K}$.
    • Ánh sáng trung bình: $3300\text{ K} - 5300\text{ K}$.
    • Ánh sáng lạnh: $T > 5300\text{ K}$.
  • Chỉ số hoàn màu ($CRI$): Đại lượng đánh giá độ trung thực màu sắc của vật thể dưới nguồn sáng so với nguồn sáng chuẩn.

Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng

  • TCVN 7114-1:2008: Tiêu chuẩn chiếu sáng nơi làm việc trong nhà (quy định độ rọi duy trì tối thiểu, độ đồng đều, chỉ số chói lóa và hệ số phản xạ).
  • TCVN 7114:2002: Tiêu chuẩn về nhiệt độ màu và môi trường ánh sáng.
  • Quy định hệ số phản xạ hữu ích của các bề mặt theo TCVN 7114-1:2008:
    • Trần nhà: $0{,}6 - 0{,}9$.
    • Tường: $0{,}3 - 0{,}8$.
    • Mặt phẳng làm việc: $0{,}2 - 0{,}6$.
    • Sàn nhà: $0{,}1 - 0{,}5$.
  • Độ đồng đều độ rọi: Mức độ đồng đều vùng làm việc không nhỏ hơn $0{,}7$; vùng xung quanh lân cận không nhỏ hơn $0{,}5$.
Không gian chức năng Độ rọi tiêu chuẩn ($E_{yc}$)
Sân nhà, hành lang, cầu thang, ban công $\ge 100\text{ lx}$
Phòng ngủ $\ge 100\text{ lx}$
Nhà vệ sinh $\ge 100\text{ lx}$
Phòng khách $\ge 200 - 300\text{ lx}$
Phòng bếp, phòng ăn $\ge 200 - 500\text{ lx}$
Phòng làm việc, phòng sinh hoạt chung $\ge 300 - 500\text{ lx}$

Phương pháp nghiên cứu và quy trình tính toán

Tác giả áp dụng phương pháp giải tích kỹ thuật kết hợp mô phỏng số hóa:

  1. Phương pháp giải tích (Hệ số sử dụng $CU$): Tính toán quang thông tổng, xác định hệ số bù hao hụt ánh sáng ($LLF$), từ đó xác định số lượng bộ đèn cần thiết theo công thức: $$N = \frac{E_{yc} \cdot S}{\Phi_d \cdot CU \cdot LLF}$$ Trong đó $S$ là diện tích phòng ($\text{m}^2$), $\Phi_d$ là quang thông một bộ đèn ($\text{lm}$). Tiếp đó, kiểm tra độ rọi trung bình thực tế và mật độ công suất chiếu sáng: $$P_{CS} = N \cdot P_d \quad (\text{W}), \quad w = \frac{P_{CS}}{S} \quad (\text{W/m}^2)$$
  2. Phương pháp mô phỏng số: Sử dụng phần mềm AutoCAD để bóc tách kích thước hình học 2D, sau đó nạp mặt bằng vào phần mềm DIALux evo (DIAL GmbH – Đức) nhằm dựng hình không gian 3D, gán vật liệu và thông số phản xạ của sàn, tường, trần, bố trí danh mục đèn thực tế và tính toán bản đồ phân bố độ rọi (đường đẳng độ rọi Isolux và thang màu giả định False Color).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương này thiết lập nền tảng về hệ thống cung cấp điện và giới thiệu đối tượng công trình:

  • Đặc điểm quá trình sản xuất và phân phối điện năng: Quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện diễn ra đồng thời; các quá trình quá độ (ngắn mạch, đóng cắt) diễn ra rất nhanh (vài mili-giây), đòi hỏi các thiết bị điều khiển và bảo vệ tin cậy.
  • Phân loại hộ tiêu thụ điện và yêu cầu cung cấp:
    • Hộ loại 1: Các phụ tải đặc biệt quan trọng (bệnh viện, trung tâm truyền hình, hệ thống thông gió hầm lò...) không được phép mất điện vì nguy hại tính mạng hoặc tổn thất kinh tế lớn; yêu cầu cấp điện từ $\ge 2$ nguồn độc lập hoặc máy phát điện dự phòng, chuyển đổi nguồn tự động (ATS).
    • Hộ loại 2: Phụ tải công nghiệp, nhà máy dệt, nhựa... mất điện gây hư hỏng phế phẩm, đình trệ sản xuất; giải pháp cấp điện dự phòng dựa trên bài toán so sánh kinh tế - kỹ thuật.
    • Hộ loại 3: Phụ tải dân dụng, khu dân cư thông thường; cho phép cấp điện bằng mạng một nguồn, thời gian gián đoạn cấp điện khắc phục tối đa không quá 1 ngày đêm.
  • Yêu cầu kỹ thuật hệ thống: Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, duy trì chất lượng điện áp và tần số theo tiêu chuẩn ngành điện, an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị, đảm bảo chỉ tiêu kinh tế (giảm tổn thất điện năng) và thân thiện với môi trường.
  • Tổng quan công trình: Mô tả kiến trúc 3 tầng của căn biệt thự với các thông số kích thước, công năng từng phòng và các bản vẽ mặt bằng kiến trúc.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương này đi sâu vào hệ thống lý thuyết chiếu sáng:

  • Phân loại nguồn sáng: Nguồn sáng tự nhiên (mặt trời, mặt trăng) và nguồn sáng nhân tạo; các mô hình nguồn sáng điểm, nguồn sáng mặt, nguồn sáng đường, nguồn sáng sơ cấp và thứ cấp.
  • Vai trò của ánh sáng đối với con người: Tăng tính thẩm mỹ không gian kiến trúc, tác động tích cực đến nhịp sinh học, cải thiện tâm trạng, nâng cao năng suất và đảm bảo an toàn thị lực.
  • Định nghĩa chi tiết các đại lượng đo lường quang học: Quang thông, quang hiệu, cường độ sáng, độ chói, độ rọi, định luật Lambert và phân loại nhiệt độ màu theo TCVN 7114:2002.
  • Các yêu cầu thiết kế chiếu sáng: Tiện nghi thị giác, hiệu suất thị giác và an toàn thị giác; các biện pháp hạn chế chói lóa (tăng diện tích phát sáng, dùng chóa đèn/kính mờ khuếch tán, hạ thấp công suất đèn đơn vị, chọn góc khuất bảo vệ phù hợp).
  • Bảng phân bố độ rọi và hệ số phản xạ bề mặt theo tiêu chuẩn TCVN 7114-1:2008 và giáo trình chuyên ngành (Kỹ thuật chiếu sáng - Bùi Thúc Minh, Cung cấp điện - Quyền Huy Ánh).

Chương 3: Các loại đèn và phần mềm thiết kế chiếu sáng

Chương này phân tích công nghệ nguồn sáng và giới thiệu các công cụ phần mềm kỹ thuật:

  • Lịch sử và nguyên lý các loại đèn:
    • Đèn sợi đốt: Do Thomas Edison phát minh năm 1879; sử dụng dây tóc wolfram (nhiệt độ nóng chảy $3650^\circ\text{C}$), vỏ thủy tinh hút chân không hoặc bơm khí trơ Neon/Argon đối với bóng công suất $>75\text{ W}$.
    • Đèn huỳnh quang: Do Peter Cooper Hewitt sáng chế năm 1902; hoạt động theo nguyên lý phóng điện trong hơi thủy ngân áp suất thấp tạo tia cực tím, kích thích lớp bột huỳnh quang phát ra ánh sáng nhìn thấy; sử dụng chấn lưu (cơ hoặc điện tử) và tắc te (khởi động bằng lưỡng kim khí neon).
    • Đèn LED: Bắt đầu từ phát minh LED phát xạ đỏ của Nick Holonyak Jr. năm 1962 tại General Electric; hoạt động dựa trên sự tái hợp hạt dẫn (electron và lỗ trống) tại tiếp giáp P-N để giải phóng năng lượng dưới dạng photon ánh sáng, mang lại hiệu suất quang năng cao và tuổi thọ lớn.
  • Công cụ phần mềm:
    • AutoCAD (Autodesk, phát hành năm 1982 bởi John Walker): Công cụ thiết lập và chỉnh sửa bản vẽ mặt bằng kỹ thuật 2D/3D.
    • DIALux evo (DIAL GmbH – Đức): Phần mềm tính toán, bố trí và mô phỏng chiếu sáng 3D độc lập, hỗ trợ nhập file CAD, gán trắc quang của nhà sản xuất, tính toán độ rọi bề mặt và kiểm tra tuân thủ tiêu chuẩn.

Chương 4: Thiết kế chiếu sáng cho công trình

Chương này thực hiện toàn bộ quá trình tính toán giải tích và mô phỏng số cho từng phòng thuộc 3 tầng biệt thự:

  • Quy trình 8 bước thiết kế:

    1. Xác định số liệu kết cấu và yêu cầu thị giác.
    2. Xác định hệ số phản xạ bề mặt (Trần: 0,7; Tường: 0,5; Sàn: 0,2).
    3. Chọn chủng loại bộ đèn và xác định quang thông ban đầu.
    4. Xác định chiều cao treo đèn (chiều cao trần $H = 3{,}5\text{ m}$, mặt phẳng làm việc $h_{lv} = 0{,}8\text{ m}$, khoảng cách đèn âm trần $h' = 0 - 0{,}5\text{ m}$).
    5. Xác định hệ số sử dụng $CU$.
    6. Xác định hệ số mất mát quang thông $LLF$.
    7. Xác định độ rọi tiêu chuẩn yêu cầu $E_{yc}$.
    8. Tính toán số lượng bóng đèn $N$, kiểm tra độ rọi trung bình $E_{tb}$ và mật độ công suất $w$.

  • Thông số tính toán chi tiết một số không gian tiêu biểu:

    • Sân trước (Tầng 1): Kích thước $6{,}8\text{ m} \times 4\text{ m}$ ($S = 27{,}4\text{ m}^2$), $E_{yc} \ge 100\text{ lx}$; sử dụng đèn LED Downlight White Round Surface $24\text{ W}$ ($3000\text{ K}$, $\Phi = 2400\text{ lm}$, CRI $>80$); số lượng: 3 bộ đèn, tổng công suất $72\text{ W}$.
    • Phòng khách (Tầng 1): Kích thước $5{,}3\text{ m} \times 6{,}8\text{ m}$ ($S = 36\text{ m}^2$), $E_{yc} \ge 200\text{ lx}$; sử dụng đèn LED âm trần $12\text{ W}$ ($2800 - 3200\text{ K}$, $\Phi = 950\text{ lm}$, CRI $>80$); số lượng: 14 bộ đèn, tổng công suất $168\text{ W}$.
    • Phòng bếp (Tầng 1): Kích thước $9{,}2\text{ m} \times 4{,}9\text{ m}$ ($S = 45\text{ m}^2$), $E_{yc} \ge 200\text{ lx}$; sử dụng đèn LED âm trần $12\text{ W}$ ($2800 - 3200\text{ K}$, $\Phi = 950\text{ lm}$); số lượng: 17 bộ đèn, tổng công suất $204\text{ W}$.
    • Phòng ngủ Tầng 1: Kích thước $3{,}2\text{ m} \times 3{,}75\text{ m}$ ($S = 12\text{ m}^2$), $E_{yc} \ge 100\text{ lx}$; sử dụng đèn LED Dimmable round recessed panel $\varnothing90$ $6\text{ W}$ ($4000\text{ K}$, $\Phi = 500\text{ lm}$); số lượng: 5 bộ đèn, tổng công suất $30\text{ W}$.
    • Nhà vệ sinh Tầng 1: Kích thước $1{,}8\text{ m} \times 2{,}6\text{ m}$ ($S = 4{,}7\text{ m}^2$), $E_{yc} \ge 100\text{ lx}$; sử dụng đèn LED $12\text{ W}$ ($2800\text{ K}$, $\Phi = 950\text{ lm}$); số lượng: 1 bộ đèn, tổng công suất $12\text{ W}$.
    • Phòng đa năng (Tầng 2): Kích thước $4\text{ m} \times 17{,}7\text{ m}$ ($S = 71\text{ m}^2$), $E_{yc} \ge 200\text{ lx}$; sử dụng đèn LED $12\text{ W}$ ($2800\text{ K}$, $\Phi = 950\text{ lm}$); số lượng: 27 bộ đèn, tổng công suất $324\text{ W}$.
    • Các phòng ngủ Tầng 2 (Phòng 1: $13{,}3\text{ m}^2$, Phòng 2: $13{,}9\text{ m}^2$, Phòng 3: $14{,}28\text{ m}^2$): Đều có $E_{yc} \ge 100\text{ lx}$; mỗi phòng bố trí 5 bộ đèn LED $6\text{ W}$ ($4000\text{ K}$, $\Phi = 500\text{ lm}$), tổng công suất mỗi phòng là $30\text{ W}$.
    • Nhà vệ sinh Tầng 2: Diện tích $3{,}4\text{ m}^2$; bố trí 1 bộ đèn LED $12\text{ W}$ ($2800\text{ K}$), tổng công suất $12\text{ W}$.
    • Khu vực Tầng 3: Tiếp tục tính toán cho phòng sinh hoạt chung ($a = 3{,}8\text{ m}, b = 5\text{ m}$), phòng làm việc, 3 phòng ngủ và nhà vệ sinh theo các bước tương tự.

Chương 5: Kiến luận và kiến nghị

Chương cuối tổng kết toàn bộ kết quả tính toán và mô phỏng trên phần mềm DIALux evo, đối chiếu các chỉ số độ rọi đạt được với tiêu chuẩn TCVN 7114-1:2008, đồng thời nêu các hạn chế của đồ án và đề xuất hướng phát triển mở rộng cho các nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán và bố trí kỹ thuật

Đồ án đã hoàn thiện phương án chiếu sáng cho toàn bộ 3 tầng của căn biệt thự với các thông số kỹ thuật được lượng hóa rõ ràng:

Tầng Không gian chức năng Diện tích ($S$) Chủng loại đèn lựa chọn Số lượng (Bộ) Tổng công suất ($P$) Độ rọi tiêu chuẩn ($E_{yc}$)
Tầng 1 Sân nhà $27{,}4\text{ m}^2$ LED Downlight Surface $24\text{ W}$ ($3000\text{ K}$) 3 $72\text{ W}$ $\ge 100\text{ lx}$
Phòng khách $36{,}0\text{ m}^2$ LED Recessed Panel $12\text{ W}$ ($3000\text{ K}$) 14 $168\text{ W}$ $\ge 200\text{ lx}$
Phòng bếp $45{,}0\text{ m}^2$ LED Recessed Panel $12\text{ W}$ ($3000\text{ K}$) 17 $204\text{ W}$ $\ge 200\text{ lx}$
Phòng ngủ $12{,}0\text{ m}^2$ LED Dimmable $\varnothing90$ $6\text{ W}$ ($4000\text{ K}$) 5 $30\text{ W}$ $\ge 100\text{ lx}$
Nhà vệ sinh $4{,}7\text{ m}^2$ LED Recessed Panel $12\text{ W}$ ($2800\text{ K}$) 1 $12\text{ W}$ $\ge 100\text{ lx}$
Tầng 2 Phòng đa năng $71{,}0\text{ m}^2$ LED Recessed Panel $12\text{ W}$ ($2800\text{ K}$) 27 $324\text{ W}$ $\ge 200\text{ lx}$
Phòng ngủ 1 $13{,}3\text{ m}^2$ LED Dimmable $\varnothing90$ $6\text{ W}$ ($4000\text{ K}$) 5 $30\text{ W}$ $\ge 100\text{ lx}$
Phòng ngủ 2 $13{,}9\text{ m}^2$ LED Dimmable $\varnothing90$ $6\text{ W}$ ($4000\text{ K}$) 5 $30\text{ W}$ $\ge 100\text{ lx}$
Phòng ngủ 3 $14{,}28\text{ m}^2$ LED Dimmable $\varnothing90$ $6\text{ W}$ ($4000\text{ K}$) 5 $30\text{ W}$ $\ge 100\text{ lx}$
Nhà vệ sinh $3{,}4\text{ m}^2$ LED Recessed Panel $12\text{ W}$ ($2800\text{ K}$) 1 $12\text{ W}$ $\ge 100\text{ lx}$

Đóng góp kỹ thuật của đồ án

  • Áp dụng giải pháp công nghệ LED hiện đại: Toàn bộ công trình sử dụng 100% đèn LED với các mức công suất $6\text{ W}, 12\text{ W}, 24\text{ W}$, chỉ số hoàn màu $\text{CRI} > 80$ và tuổi thọ danh định $30.000\text{ giờ}$, giúp giảm mật độ công suất tiêu thụ trên mỗi mét vuông mà vẫn đảm bảo độ rọi yêu cầu.
  • Phân bổ nhiệt độ màu theo chức năng: Tác giả đã phân chia hợp lý nhiệt độ màu: dùng ánh sáng ấm ($2800\text{ K} - 3200\text{ K}$) cho phòng khách, phòng bếp, phòng đa năng và WC để tạo cảm giác ấm cúng; dùng ánh sáng trung tính/tự nhiên ($4000\text{ K} - 4500\text{ K}$) cho các phòng ngủ nhằm phục vụ nhu cầu nghỉ ngơi kết hợp đọc sách.
  • Chuẩn hóa quy trình thiết kế phối hợp phần mềm: Đồ án kết hợp thành công bản vẽ kiến trúc 2D từ AutoCAD với công cụ mô phỏng quang học DIALux evo, trực quan hóa sự phân bố độ rọi và kiểm chứng độ đồng đều trước khi triển khai lắp đặt thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được tác giả trình bày trong văn bản:

Hạn chế

  • Đồ án tập trung chủ yếu vào phần tính toán quang học và mô phỏng phân bố độ rọi trên bề mặt làm việc, chưa triển khai thiết kế chi tiết phần mạng điện động lực đi kèm (như tính toán phụ tải tính toán tổng, chọn tiết diện dây dẫn/cáp ngầm, tính chọn thiết bị đóng cắt aptomat/CB bảo vệ, cân pha nguồn 3 pha và kiểm tra sụt áp mạng hạ thế).
  • Mô hình tính toán được áp dụng cho một công trình biệt thự giả định đơn lẻ với các điều kiện phản xạ bề mặt lý tưởng theo tiêu chuẩn, chưa xét đến các yếu tố biến đổi thực tế như sự suy giảm quang thông do bụi bẩn môi trường đặc thù theo thời gian vận hành dài hạn.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng tính toán thiết kế toàn diện hệ thống cung cấp điện cho công trình: thiết kế sơ đồ nguyên lý tủ điện tổng (MSB) và tủ điện phân phối các tầng (DB), bố trí hệ thống nối đất an toàn và chống sét.
  • Tích hợp giải pháp điều khiển chiếu sáng thông minh (Smart Lighting / DALI / Smart Home), tự động điều chỉnh độ sáng theo sự hiện diện của người dùng và cảm biến ánh sáng tự nhiên nhằm tối ưu hóa hơn nữa hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật phù hợp cho sinh viên, kỹ sư và những người làm việc trong các lĩnh vực liên quan:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện, Điện tử, Hệ thống Điện: Tài liệu cung cấp ví dụ thực hành hoàn chỉnh về đồ án môn học thiết kế cung cấp điện và chiếu sáng; minh họa rõ ràng phương pháp tính toán hệ số sử dụng ($CU$) và công thức xác định số lượng bộ đèn.
  • Kỹ sư thiết kế M&E, Kiến trúc sư nội thất: Cung cấp thông số tham khảo về định mức độ rọi, cách lựa chọn quang thông, công suất và nhiệt độ màu cho các không gian nhà ở dân dụng biệt thự nhiều phòng chức năng.
  • Người nghiên cứu phần mềm DIALux evo: Các bước thiết lập công trình, định nghĩa hệ số phản xạ trần - tường - sàn, gán thông số bộ đèn và xuất báo cáo độ rọi trên DIALux evo là quy trình mẫu có giá trị ứng dụng cao.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án sử dụng các tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật nào làm căn cứ tính toán độ rọi?

Tác giả sử dụng các quy chuẩn trong Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7114-1:2008 (về chiếu sáng nơi làm việc trong nhà), TCVN 7114:2002 (về phân loại nhiệt độ màu), cùng các tài liệu chuyên ngành gồm Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng của Bùi Thúc Minh và Giáo trình Cung cấp điện của Quyền Huy Ánh.

2. Các đại lượng quang học chính được tính toán và kiểm tra trong đồ án là gì?

Các đại lượng bao gồm: quang thông phát ra của bộ đèn ($\Phi_d$ - Lumen), quang hiệu ($H$ - lm/W), cường độ sáng ($I$ - Candela), độ chói ($L$ - $\text{cd/m}^2$), độ rọi yêu cầu và độ rọi trung bình ($E_{yc}, E_{tb}$ - Lux), chỉ số hoàn màu ($CRI$), hệ số sử dụng ($CU$), hệ số mất mát ánh sáng ($LLF$) và mật độ công suất chiếu sáng ($w$ - $\text{W/m}^2$).

3. Đồ án lựa chọn những dòng đèn nào cho phòng khách, phòng bếp và phòng ngủ?

  • Phòng khách: Sử dụng 14 bộ đèn LED âm trần công suất $12\text{ W}$, quang thông $950\text{ lm}$, nhiệt độ màu $2800\text{ K} - 3200\text{ K}$, $\text{CRI} > 80$.
  • Phòng bếp: Sử dụng 17 bộ đèn LED âm trần công suất $12\text{ W}$, quang thông $950\text{ lm}$, nhiệt độ màu $2800\text{ K} - 3200\text{ K}$.
  • Phòng ngủ: Sử dụng 5 bộ đèn LED Dimmable round recessed panel $\varnothing90$ công suất $6\text{ W}$, quang thông $500\text{ lm}$, nhiệt độ màu $4000\text{ K} - 4500\text{ K}$.

4. Hệ thống cung cấp điện được phân loại thành những hộ tiêu thụ nào theo nội dung đề tài?

Theo Chương 1 của đồ án, hệ thống cung cấp điện chia thành 3 loại phụ tải:

  • Hộ loại 1: Không cho phép mất điện (bệnh viện, trung tâm truyền hình, lò luyện thép...), yêu cầu $\ge 2$ nguồn cấp độc lập và hệ thống tự động đóng nguồn dự phòng.
  • Hộ loại 2: Mất điện gây thiệt hại kinh tế, phế phẩm (nhà máy dệt, nhựa...), yêu cầu dự phòng dựa trên tính toán kinh tế.
  • Hộ loại 3: Các phụ tải sinh hoạt dân cư, xưởng phụ trợ; chỉ cần một nguồn cấp, thời gian mất điện cho phép khắc phục trong vòng 1 ngày đêm.

5. Quy trình thiết kế mô phỏng trên phần mềm DIALux evo gồm các bước chính nào?

Quy trình gồm: Nhập (import) file bản vẽ mặt bằng AutoCAD; chọn gốc tọa độ và đơn vị đo; dựng hình không gian 3D cho toàn bộ công trình và từng phòng; thiết lập chiều cao trần ($3{,}5\text{ m}$); gán hệ số phản xạ màu sắc cho trần (0,7), tường (0,5), sàn (0,2); bố trí nội thất; chọn và sắp xếp các bộ đèn theo tọa độ; chạy tính toán chiếu sáng và xuất báo cáo sơ đồ đường đẳng độ rọi (Isolux).

Kết luận

Đồ án môn học "Thiết kế chiếu sáng cho một căn biệt thự 3 tầng" của sinh viên Lê Anh Nguyện đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán kỹ thuật và mô phỏng chiếu sáng theo đúng tiêu chuẩn TCVN 7114-1:2008. Bằng việc kết hợp phương pháp giải tích hệ số sử dụng với công cụ mô phỏng chuyên dụng DIALux evo và AutoCAD, tác giả đã xây dựng được phương án bố trí hệ thống đèn LED tiết kiệm năng lượng, đảm bảo độ rọi và tiện nghi thị giác cho từng không gian chức năng. Kết quả của đồ án cung cấp một tài liệu tham khảo chi tiết, có giá trị ứng dụng thực tiễn trong công tác thiết kế và thi công chiếu sáng công trình dân dụng.