4.4. Естественный и искусственный свет. Совмещённое освещение.

Естественным светом принято считать световую энергию, приносимую на поверхность Земли от Солнца; искусственным светом принято считать световую энергию, получаемую от приборов, созданных человеком, и работающих на основе разных физических явлений. Одновременное использование световой энергии от Солнца и приборов называют совмещённым освещением.

Естественное освещение в сравнении с искусственным изменяется в течение года, сезона, дня, наличия облачности, загазованности и запылённости воздуха. Оно изменяется как по уровню освещённости, так и по спектральному составу.

Освещение – искусственное и естественное должно одновременно выполнять экологическую, эстетическую и экономическую функции, экологически оно должно быть комфортным для зрения, т.е. обеспечивать благоприятную видимость и восприятие форм, пространства и объектов.

Обеспечение светового комфорта достигается за счёт рационально выбранных количественных и качественных характеристик освещения (контролируется нормами освещения).

Эстетика определяется дизайном осветительных систем и установок, а также гармоничностью сочетания светлых и цветовых соотношений.

При решении задач экологических и эстетических решающую роль играет экономическая целесообразность реализации проекта с учётом будущих эксплуатационных расходов.

При разработке проекта выделяется два этапа:

На первом выбирают необходимые освещенности с учётом зрительной работы, обеспечивают направленность, неравномерность и контрастность, способствующие наилучшей видимости объектов. Определяют необходимый спектральный состав освещения для правильной цветопередачи и создания эмоционального настроя. Добиваются ограничения ослеплённости и дискомфорта при попадании прямых лучей в глаза и, наконец, выбирают расположение световых проемов и осветительных - приборов, а также подбирают отделочные материалы, обеспечивающие комфорт.

На втором этапе работают над созданием архитектурного светового образа с учётом назначения помещения: в зрительных залах должно возникать впечатление праздничности и торжественности, в музеях и картинных галереях - отрешённости от внешнего мира и сосредоточенности, в производственных помещениях - иллюзию естественности световой среды.

Современное решение этих проблем достигается сочетанием искусственного и естественного света, применением новейших материалов и конструкций, разработкой оригинальных оптических систем, новых архитектурных форм. При этом важную роль играют коэффициенты яркости r_α и естественного освещения – КЕО – «е_м».

Коэффициент яркости характеризует распределение световых потоков, отражённых какой - либо поверхностью или прошедших прозрачную преграду (этих потоков три вида – отраженный диффузно, отражённый от зеркальных поверхностей, направленно - рассеянный из сочетания первых двух). Распределение яркости по разным направлениям и характеризует коэффициент яркости r_α = L_α/L₀ , где

L_α – яркость поверхности под углом α к перпендикуляру на эту поверхность;

L₀ – яркость идеально рассеивающей поверхности с коэффициентом отражения равным 1.

Коэффициент естественной освещённости (КЕО) е_М = 100Е_М/Е_н %

представляет отношение естественной освещённости в исследуемой точке М на рабочей поверхности тела в помещении к одновременному значению наружной горизонтальной освещённости под открытым небом.

В помещении распределение естественной освещённости характеризуют показателем неравномерности освещения, определяемой отношением коэффициента КЕО – минимального к среднему или максимальному.

Естественное освещение в помещении может быть: боковое (одно, двух, трёхстороннее и круговое), верхнее (за счёт фонарей, световых шахт, полностью прозрачными потолками) и комбинированное.

Каждая из этих систем может быть дополнена искусственным освещением (совмещённое освещение).

Относительная световая активность окон, имеющих одинаковую площадь, при различном расположении по высоте помещения:

Верхнее – КЕО = 125%; среднее – 100%; нижнее -55%.

Рис. 11 Системы естественного освещения помещений и нормируемые значения КЕО

а - боковое освещение, одностороннее (слева) и двустороннее (справа); е^Н ≤ е_мин;

б - верхнее освещение, П - образный, зенитный (слева) и шедовый (справа) фонари;

в - комбинированное (боковое плюс верхнее) освещение; е^Н ≤ е_ср (б, в).

Рис. 12 Классификация приемов бокового освещения через окна (а) и типы окон (б)

1,2 - большая и средняя неравномерность освещения;

3 - равномерное освещение (показано кривой КЕО)

Рис 13 Кривые КЕО совмещенного освещения при использовании светящей панели, расположенной в удаленной зоне потолка (а) и светящей ниши в стене против окна (б)

1 - естественное освещение; 2 - искусственное освещение; 3 - совмещенное освещение.

Относительная световая активность фонарей при одинаковой площади светопроемов приведена в таблице 11:

Таблица 11