4.4 Расчет естественного освещения

Естественный свет по своему спектральному составу значительно отличается от света электрических ламп. Для естественного света характерна обширная рассеянность, что очень благоприятно для зрительных условий работы.

Минимально допустимый уровень освещенности определяется рядом факторов, наиболее существенными из которых являются точность выполняемых работ и степень опасности травмирования. Точность выполненной работы характеризуется величиной рассматриваемых объектов. Большое значение имеет характер фона, на котором рассматриваются объекты , их контраст с фоном. По совокупности всех этих факторов все выполняемые работы делятся на 8 разрядов - I…VIII

Естественное освещение постоянно меняется, поэтому его нельзя характеризовать величиной абсолютной освещенности поверхности Е. Для его характеристики пользуются коэффициентом естественной освещенности (КЕО).

(1)

где Е – освещенность на рабочем месте, лк;

Е_о - освещенность на улице (при среднем состоянии облачности), лк.

Величина КЕО зависит от пояса светового климата нашей страны и разряда зрительной работы и находится в пределах 12...0,1%.

Естественное освещение зданий может быть боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных стенах, верхнее - через фонари либо проемы в перекрытии зданий или комбинированное. Выбирают систему естественного освещения в зависимости от назначения здания и его архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения; технологии и разряда зрительной работы; светоклиматических условий места нахождения здания и его экономичности.

Расчет естественного освещения можно осуществлять двумя способами: 1) рассчитывать площадь световых проемов при учете нормируемого значения КЕО; 2) рассчитывать коэффициент естественной освещенности.

Площадь световых проемов при боковом освещении:

S_o = S_ne_nK_зη_oK_зд / (100 τ_о τ₁) (2)

при верхнем освещении:

S_ф = S_ne_nK_здη_ф / (100 τ_о τ₂ К_ф) (3)

где S_n – площадь пола помещения;

e_n – нормированный КЕО;

K_з - коэффициент запаса, находящийся в пределах 1,2…2;

η_o – световая характеристика окон, зависящая от размеров помещения и расположения рабочих поверхностей;

K_зд - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, зависящий от расстояния между зданиями и высоты противостоящего здания;

τ_о – общий коэффициент светопропускания, зависящий от коэффициентов: светопропускания материала проемов (τ₁), учитывающего потери света в переплетах световых проемов (τ₂), в несущих конструкциях (τ₃), в солнцезащитных устройствах (τ₄) и в защитной сетке под фонарями (τ₅);

τ_{о =} τ₁ · τ₂ · τ₃ · τ₄ · τ₅ (4)

τ₁ τ₂ - коэффициент, учитывающий повышение КЕО из-за отражения от поверхностей помещения;

η_ф – световая характеристика фонарей или световых проемов, связанная с их конструкцией и размерами;

К_ф – коэффициент, учитывающий тип фонаря.

Расчет КЕО при боковом освещении ( ) или при верхнем освещении ( ) производят по следующим формулам:

(5)

(6)

где Е_б, Е_в – соответственно геометрический КЕО в расчетной точке при боковом или верхнем освещении;

q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба;

Е_зд – геометрический КЕО, учитывающий отражение света от противостоящих зданий;

R – коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящих зданий;

Е_ср – среднее значение геометрического КЕО.

Все величины, входящие в формулы (2), (3), (4), (5), (6) определяют в соответствии со СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования».

СНиП 23-05-95 нормирует КЕО для III пояса светового климата. Нормируемое значение КЕО для зданий, размещаемых в I, II, IV и I поясах светового климата, определяют по формуле:

(7)

где - значение КЕО, % в зависимости от характера зрительной работы и устройства освещения;

m - коэффициент светового климата для I, II, IV, V поясов; изменяется от 1,2 до 0,8; принимают по справочным материалам;

с – коэффициент солнечности; изменяется от 0,6 до 1; принимают по справочным материалам.

Коэффициент естественной освещенности при боковом освещении называют минимальным е_min (рис. а, б), при верхнем и комбинированном освещении – среднем е_ср (рис. в, г).

Значение среднего КЕО при измерении находят по формуле:

(8)

где l₁, l₂, l₃… l_n - коэффициенты естественной освещенности, измеряемые в точках 1, 2, 3…n;

n – число точек, в которых проводят измерение (обычно не менее 5).

Рис. Минимальный и средний коэффициенты естественной освещенности