ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Методи розрахунку природного освітлення

Основне завдання світлотехнічних розрахунків при природному освітленні – визначення необхідної площі світлових прорізів.

2.1. Метод відносної площі світлових прорізів

 

Це найпростіший метод розрахунку природної освітленості, що застосовується здебільшого як перевірний.

Відносна площа світлових прорізів α – це відношення площі вікон до площі підлоги приміщення, що освітлюється:

, (5.2)

де Sвік – cумарна площа вікон у приміщенні, м2;

Sпідл – площа підлоги у цьому ж приміщенні, м2.

 

Перевірочний розрахунок природного освітлення приміщення виконують у такій послідовності:

1. Обчислюють сумарну площу вікон (світлових прорізів) Sвік.

2. Обчислюють площу підлоги у приміщенні Sпідл.

3. Обчислюють відносну площу світлових прорізів α та порівнюють її з рекомендованим значенням (табл. 5.8).

 

Таблиця 5.8 – Рекомендовані значення відносної площі світлових прорізів α для виробничих приміщень

Розряд зорової роботи Вид робіт за ступенем точності α,%
Дуже високої точності 16-20
IIІ Високої точності 14-16
ІV Середньої точності 12-14
V Малої точності 10-12
Грубі 8-10

 

2.2. Метод коефіцієнта природного освітлення

2.2.1. Складові природної освітленості

Освітленість робочої поверхні всередині приміщення створюється кількома складовими, що можна подати у вигляді рівняння

, (5.3)

 

де Езовн – освітленість, яка створюється дифузним світлом неба, що потрапляє через світловий отвір безпосередньо на робочу поверхню;

Евідб – освітленість, яка створюється за рахунок відбиття світла від стін, стелі, підлоги;

Ебуд – освітленість, яка створюється за рахунок відбиття світла від будівлі, розташованої напроти вікна.

 

Рис. 5.1. Схема складових природної освітленості в розрахунковій точці М на робочій поверхні всередині приміщення

 

При розрахунку природного освітлення необхідно враховувати всі три складові освітленості.

Розрахунок бокового природного освітлення приміщення базується на такій формулі:

, (5.4)

де Sвік, Sпідл – площа відповідно вікон та підлоги;

(КПО)N – нормоване значення КПО;

Кз – коефіцієнт запасу;

ηв – світлова характеристика вікон;

Кбуд – коефіцієнт, що враховує затінення вікон розташованими напроти (визначається за даними табл. 5.11);

τзаг – загальний коефіцієнт світлопропускання світлових прорізів;

r1 – коефіцієнт, що враховує підвищення КПО завдяки світлу, яке відбивається від поверхонь приміщення. Саме цей коефіцієнт враховує складову загального природного освітлення Евідб.

 

2.2.2. Коефіцієнт запасу

Коефіцієнт запасу Кз враховує зниження КПО у процесі експлуатації через забруднення вікон, а також зниження відбиваючих властивостей поверхонь приміщення.

СНиП 23-05-95 містить певні рекомендації щодо вибору коефіцієнта запасу для розрахунку бокового природного освітлення (табл. 5.9).


Таблиця 5.9 – Рекомендовані значення коефіцієнта запасу Кз

Приміщення Приклади приміщень Коефіцієнт запасу Кз Кількість чищень засклених вікон за рік
Виробничі приміщення з повітряним середовищем, розміщені у робочій зоні:
а) понад 5 мг/м3 пилу, диму, кіптяви Агломераційні фабрики, цементні заводи 1,5
б) 1-5 мг/м3 пилу, диму, кіптяви Цехи ковальські, ливарні, мартенівські, збірного залізобетону 1,4
в) менше 1 мг/м3 пилу, диму, кіптяви Цехи інструментальні, складальні, механічні, механоскладальні, швейні 1,3
г) значні концентрації парів, кислот, лугів, газів, здатних утворювати з вологою слабкі розчини кислот, луг, що мають велику корозійну здатність Цехи хімічних заводів з виробництва кислот, лужних, їдких хімічних реактивів, отрутохімікатів, добрив, гальванічних покриттів та електролізу 1,5
Приміщення громадських і житлових будинків:
а) пильні, гарячі та сирі Гарячі цехи підприємств громадського харчування, охолоджувальні камери, приміщення для приготування розчинів у пральнях, душові та ін. 1,6
б) з нормальними умовами середовища Кабінети та виробничі приміщення, житлові кімнати, навчальні приміщення, лабораторії, читальні зали, зали для нарад, торговельні та ін. 1,2

 

2.2.3. Світлова характеристика вікон

Для того щоб за даними табл. 10 знайти значення світлової характеристики вікон ηв, потрібно спочатку визначити такі геометричні параметри приміщення (рис. 5.2):

L – довжину приміщення;

B – глибину приміщення;

h – висоту від рівня робочої поверхні до верхнього краю вікна.

Потім слід обчислити відношення ; та і за їх значеннями табл. 5.9 визначити світлову характеристику вікон для приміщення ηв.

 

Рис. 5.2. До визначення світлової характеристики вікон

 

Таблиця 5.10 – Значення світлової характеристики вікон (ηв) при боковому освітленні

Відношення ηв при відношенні
1,5 7,5
4 і більше 6,5 7,5 12,5
7,5 8,5 9,6 12,5
8,5 9,5 10,5 11,5
1,5 9,5 10,5
26,5
0,5 -

 

2.2.4. Затінення вікон розташованими напроти будівлями

У формулу (5.4) введено коефіцієнт Кбуд, що враховує затінення вікон будівлями, розташованими напроти вікон. Цей коефіцієнт враховує складову загальної природної освітленості Eбуд [див. формулу (5.3)]. Щоб визначити цей коефіцієнт за даними табл. 5.11, потрібно попередньо визначити відношення геометричних розмірів D/H – відстань D від протилежної будівлі до висоти карнизу протилежного будинку над підвіконням Н (рис. 5.3).

 

Таблиця 5.11 – Значення Кбуд

D/H 0,5 1,0 1,5 2,0 3 і більше
Кбуд 1,7 1,4 1,2 1,1 1,0

 

Рис. 5.3. Затінення вікон будівлею, розташованою напроти

 

2.2.5. Характеристики відбиття світла від внутрішніх поверхонь приміщення

 

Значення коефіцієнта r1 визначається за даними табл. 5.12. Воно залежить:

- від геометричних параметрів приміщення;

- від середнього коефіцієнта відбиття ρсер внутрішніх поверхонь приміщення.

Спочатку додатково до вже відомих відношень геометричних параметрів приміщення та визначають b – відстань від розрахункової точки М робочої поверхні до зовнішньої стіни приміщення (див. рис. 5.2) та відповідне відношення b/В цієї відстані до глибини приміщення B.


Таблиця 5.12 – Значення коефіцієнта r1 при боковому освітленні

В/h b/В Значення r1
Середній коефіцієнт відбиття рсер стелі, стін і підлоги
0,5 0,4 0,3
Відношення
0,5 2 і більше 0,5 2 і більше 0,5 2 і більше
1-1,5 0,1 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05
0,5 1,4 1,3 1,2 1,2 1,15 1,1 1,2 1,1 1,1
1,0 2,1 1,9 1,5 1,8 1,6 1,3 1,4 1,3 1,2
Більше 1,5 до 2,5 0,1 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05
0,3 1,3 1,2 1,1 1,2 1,15 1,1 1,15 1,1 1,05
0,5 1,85 1,6 1,3 1,5 1,35 1,2 1,3 1,2 1,1
0,7 2,25 1,7 1,7 1,6 1,3 1,55 1,35 1,2
1,0 3,8 3,3 2,4 2,8 2,4 1,8 1,8 1,5
Більше 2,5 до 3,5 0,1 1,1 1,05 1,05 1,05
0,3 1,2 1,15 1,1 1,15 1,1 1,1 1,1 1,1 1,05
0,5 1,6 1,45 1,3 1,35 1,25 1,2 1,25 1,15 1,1
0,7 2,6 2,2 1,7 1,9 1,7 1,4 1,6 1,5 1,3
0,9 5,3 4,2 2,9 2,45 1,9 2,2 1,85 1,5
1,0 7,2 5,4 4,3 3,6 3,1 2,4 2,6 2,2 1,7
Більше 3,5 0,1 1,2 1,15 1,1 1,1 1,1 1,05 1,05 1,05
0,2 1,4 1,3 1,2 1,2 1,15 1,1 1,1 1,05 1,05
0,3 1,75 1,5 1,3 1,4 1,3 1,2 1,25 1,2 1,1
0,4 2,4 2,1 1,8 1,6 1,4 1,3 1,4 1,3 1,2
0,5 3,4 2,9 2,5 1,8 1,5 1,7 1,5 1,3
0,6 4,6 3,8 3,1 2,4 2,1 1,8 1,8 1,5
0,7 4,7 3,7 2,9 2,6 2,1 2,3 1,7
0,8 7,4 5,8 4,7 3,4 2,9 2,4 2,6 2,3 1,9
0,9 7,1 5,6 4,3 3,6 2,6 2,1
1,0 7,3 5,7 4,1 3,5 3,5 2,5

 

Потім розраховують середнє значення коефіцієнта відбиття стелі, стін та підлоги за формулою

, (5.5)

де – площа відповідних поверхонь;

- відповідні коефіцієнти відбиття, що вибираються для конкретних умов за рекомендованими значеннями, що містяться в табл. 5.13–5.16.

Таблиця 5.13 – Орієнтовні значення коефіцієнта відбиття ρ поверхонь інтер’єру приміщення

Поверхня інтер'єру приміщення Коефіцієнт відбиття ρ
Стеля 0,60-0,80
Залізобетонні ферми та балки перекриття 0,45-0,70
Металоконструкції 0,40-0,55
Верхня частина стіни 0,50-0,70
Нижня частина стіни (панелі) та перегородки 0,40-0,60
Підлога 0,10-0,40

 

Таблиця 5.14 – Орієнтовні значення коефіцієнта відбиття стелі стелі

Стан стелі ρстелі
Свіжопобілена 0,65-0,80
Побілена в сирих приміщеннях 0,40-0,65
Бетонна чиста 0,45-0,55
Бетонна брудна 0,25-0,35
Світла дерев'яна (полакована) 0,45-0,60
Темна дерев'яна (нефарбована) 0,25-0,30
Брудна (кузні, склади вугілля) 0,10-0,20

 

Таблиця 5.15 – Орієнтовні значення коефіцієнта відбиття стін ρстін

Стан стін ρстін
Свіжопобілена з вікнами, закритими білими шторами 0,65-0,75
Свіжопобілені з вікнами без штор 0,45-0,55
Бетонні з вікнами 0,25-0,35
Обклеєні світлими шпалерами 0,25-0,40
Обклеєні темними шпалерами 0,05-0,15
Цегляні не штукатурені 0,10-0,15

 

Таблиця 5.16 – Коефіцієнт відбиття ρ поверхонь з різним кольоровим пофарбуванням

Колір пофарбованої поверхні Коефіцієнт відбиття ρ Колір пофарбованої поверхні Коефіцієнт відбиття ρ
Біла палітура 0,85 Світло-сіра 0,53
Біла напівматова 0,82 Сіра алюмінієва 0,42
Біла слонова кістка 0,79 Зелена (колір шавлії) 0,41
Кремово-біла 0,72 Бежева 0,38
Світло-рожева 0,69 Коричнева 0,23
Світло-жовта 0,60 Оливково-зелена 0,20
Світло-червона 0,56 Темно-коричнева 0,15
Блакитна 0,53 Темно-зелена 0,10
    Темно-синя 0,04

БНіП 23-05-95 рекомендує розраховувати природне освітлення приміщення без урахування затінюючої дії меблів, обладнання та інших предметів.

2.2.6. Характеристики світлопропускання вікон

 

Загальний коефіцієнт світлопропускання вікон визначається за формулою

, (5.6)

де τ1 – коефіцієнт світлопропускання матеріалу вікон (за табл. 5.17);

τ2 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у віконній рамі (за табл. 5.18);

τ3 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у сонцезахисних пристроях (табл. 5.19).

 

Таблиця 5.17 – Значення коефіцієнта τ1

Вид світлопропускаючого матеріалу Значення τ1
Скло віконне листове одинарне 0,9
подвійне 0,8
потрійне 0,73
Скло листове армоване 0,6
з візерунком 0,65
сонцезахисне 0,65
Порожнисті скляні блоки світлорозсіювальні 0,5
прозорі 0,55

 

Таблиця 5.18 – Значення коефіцієнта τ2

Вид віконних рам Значення τ2
Дерев'яні одинарні 0,75
спарені 0,7
подвійні окремі 0,6
Металеві одинарні (відчиняються) 0,75
одинарні (глухі) 0,9
подвійні (відчиняються) 0,6
подвійні (глухі) 0,8

 


Таблиця 5.19 – Значення коефіцієнта τ3

Сонцезахисні пристрої Значення τ3
Регульовані жалюзі та штори (внутрішні, зовнішні) 1,0
Стаціонарні жалюзі та екран із захисним кутом до 45°:  
горизонтальні 0,65
вертикальні 0,75
Горизонтальні козирки:  
із захисним кутом до 30° 0,8
із захисним кутом 15-45° (багатоступінчасті) 0,6-0,9

 

Фактичні розміри світлових прорізів не повинні відрізнятися більше як на ±10 % від розрахункових розмірів.

 

Приклади розрахунків

Приклад 1

Умова. Встановити, якого розряду зорову роботу можна виконувати у виробничому приміщенні з однобічним природним освітленням, якщо відомі такі його параметри: площа приміщення – 60 м2; 3 вікна розміром 2×1,5 м кожне. Які найменші розміри повинен мати об’єкт розрізнення при зоровій роботі у приміщенні?

Розв’язання.

1. Визначаємо сумарну площу вікон (світлових прорізів):

Sвік = 3 ∙ 2 ∙ 1,5 = 9 м2.

2. Площа підлоги у приміщенні Sпідл = 60 м2.

3. За формулою (1.2) визначаємо відносну площу світлових прорізів:

За даними табл. 5.8 визначаємо, що у приміщенні можна запланувати виконання зорової роботи високої точності, що відповідає ІІІ розряду зорової роботи. За даними табл. 5.1 встановлюємо, що найменший розмір об’єкта розрізнення для цього розряду становить 0,3-0,5 мм.

 

Приклад 2

Умова. Для умов попереднього прикладу визначити нормативне значення коефіцієнта природного освітлення. Приміщення розташоване в Києві. Вікна розташовані на південний захід.

Розв’язання.

1. За даними табл. 5.4 для виробничого приміщення ІІІ розряду зорової роботи визначаємо нормоване значення коефіцієнта природного освітлення:

(КПО)норм = 2,0 %.

2. Для IV поясу світлового клімату (м. Київ) та орієнтації вікон на південний захід за даними табл. 5.7 знаходимо коефіцієнт світлового клімату: mN = 0,85.

3. Нормоване значення за формулою (5.1):

 

Приклад 3

Умова. Додатково до умов попереднього прикладу розміри приміщення такі:

довжина приміщення L = 12 м;

глибина приміщення В = 5 м;

висота підвіконня – 1 м.

Слід вибрати розрахункову точку на робочій поверхні та визначити її координати, основні геометричні відношення та значення світлової характеристики вікон ηв і коефіцієнта r1, що враховує відбивні властивості внутрішніх поверхонь приміщення.

Розв’язання.

Оскільки розташування робочих місць у приміщенні невідоме, розрахункову точку вибираємо на підставі рекомендацій п. 1.1.3.

Умовна робоча поверхня розташована на висоті 0,8 м від підлоги, висота підвіконня – 1 м, вікон – 1,5 м, тому висота від рівня робочої поверхні до верхнього краю вікна

h = 1 + 1,5 – 0,8 = 1,7 м.

Приймаємо, що розрахункова точка М умовної робочої поверхні розміщується на відстані 1 м від стіни, найвіддаленішої від вікон, тобто відстань від точки М до зовнішньої стіни приміщення

b = B – 1 = 5 – 1 = 4 м.

Тоді:

Для цих значень за даними табл. 5.10 знаходимо світлову характеристику

вікон: ηв = 10,5.

Розраховуємо коефіцієнт r1.

Для цього визначаємо спочатку відношення

Потім визначаємо площу стін Sстін, стелі Sстелі, підлоги Sпідл та відповідні коефіцієнти відбиття ρстелі, ρстіні, ρпідлоги.

Бокові стіни мають площу 2∙5∙3 = 30 м2, протилежна від вікон стіна – 12 ∙ 3 = 36 м2, тоді загальна площа стін Sстін = 30 + 36 = 66 м2; Sстелі = Sпідл = 60 м2.

За даними табл. 5.14 для свіжопобіленої стелі ρстелі = 0,7; за даними табл. 5.15 для стін, що обклеєні світлими шпалерами, ρстін = 0,3, за даними табл. 5.13 для підлоги ρпідл = 0,25.

Середнє значення коефіцієнта відбиття ρсер стелі, стін і підлоги розраховуємо за формулою (5.5):

Тепер за даними табл. 5.12 визначаємо, що r1 = (1,7–2,45), за правилом інтерполяції r1 = 2,1.

Приклад 4

Умова. Визначити загальний коефіцієнт світлопропускання вікон для забезпечення бокового природного освітлення приміщення. Вікна мають регульовані внутрішні жалюзі, виготовлені з подвійних дерев’яних рам, в яких вставлено віконне листове скло.

Розв’язання.

Коефіцієнт світлопропускання матеріалу вікон τ1 визначається за даними табл. 5.12. Для подвійного листового віконного скла τ1 = 0,8.

За даними табл. 5.13 для подвійних дерев’яних рам, що відчиняються окремо, коефіцієнт τ2 = 0,6.

За даними табл. 5.14 для регульованих внутрішніх жалюзі τ3 = 1.

Загальний коефіцієнт світлопропускання вікон визначається за формулою (5.6):

τзаг = τ1 τ2 τ3= 0,6 ∙ 0,8 ∙ 1 = 0,48.

 

Приклад 5

Умова. Визначити коефіцієнт Кбуд, що враховує затінення вікон будівлями, розташованими напроти, за умови, що відстань до протилежної будівлі D = 30 м, висота карнизу протилежного будинку над підвіконням приміщення Н = 20 м.

Розв’язання.

Відношення геометричних параметрів D/H = 30/20 = = 1,5. За даними табл. 5.11 визначаємо коефіцієнт Кбуд = 1,2.

 

Приклад 6

Умова. Розрахувати для умов попередніх прикладів необхідну площу вікон для забезпечення бокового природного освітлення приміщення.

Розв’язання.

Спочатку визначимо необхідні для розрахунку значення.

1. Нормативне значення (КПО)N = 1,7 % (визначене у прикладі 2).

2. Для нормальних умов середовища за рекомендаціями табл. 5.9 коефіцієнт запасу Кз = 1,2.

3. У прикладі 3 було визначено світлову характеристику вікон ηв= 10,5 та значення коефіцієнта r1 = 2,1.

4. У прикладі 5 визначений коефіцієнт Кбуд = 1,2.

5. З формули (5.4) випливає, що необхідна розрахункова площа вікон визначається за формулою

м2

Висновок. Оскільки розрахункова площа вікон перевищує фактичну для приміщення (9 м2) більше як на 10 %, доходимо висновку, що для запропонованих умов потрібне значення КПО = 1,7 % не може бути забезпечене, природне освітлення для заданого розряду зорової роботи недостатнє. Можна запропонувати виконання суміщеного освітлення або виконувати у приміщенні зорові роботи іншого розряду.

 

Приклад 7

Умова. З урахуванням реальних умов і характеристик приміщення розрахувати фактичний коефіцієнт природного освітлення та встановити, якої точності зорову роботу припустимо виконувати у приміщенні.

Розв’язання.

З формули (5.4) визначимо фактичний коефіцієнт природного освітлення:

м2

З табл. 5.4 випливає, що у приміщенні можна виконувати зорові роботи V розряду, тобто малої точності.

Рис. 5.4. Ескіз приміщення: М – розрахункова точка на робочій поверхні.

Висновки.

1. Попередній розрахунок за методом відносної площі світлових прорізів засвідчив, що в заданому приміщенні можна виконувати зорову роботу ІІІ розряду.

2. Нормативне значення КПО = 1,7 %.

3. Світлова характеристика вікон ηв = 10,5; коефіцієнт r1 = 2,1.

4. Загальний коефіцієнт світлопропускання вікон τзаг = 0,48; коефіцієнт Кбуд = 1,2.

5. Для наведених умов фактичний коефіцієнт природного освітлення (КПО)ф = 1,0.

6. У приміщенні можна виконувати зорові роботи V розряду, тобто малої точності.

 

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти