3 Расчет естественного освещения

Задачей расчета естественного освещения является определение оптимальных размеров светопроемов, достаточных для создания благоприятных условий зрительной работы в помещениях заданного назначения. Требования к естественному освещению устанавливается ДБН [1].

В расчетах учитывается рассеянный (диффузный) свет атмосферы и свет, отраженный поверхностями, расположенными вне и внутри здания. Прямой солнечный свет из-за его изменчивости расчетами не принимается во внимание, но влияние светового климата учитывается при подборе нормативных условий освещения.

Расчеты освещенности естественным светом выполняются в два этапа. На первом (предварительном) этапе ориентировочно с помощью эмпирических формул, таблиц и данных, приведенных в ДБН [1], определяется необходимая площадь светопроемов. На втором этапе (проверочном), выполняемом графоаналитическим методом Данилюка ДБН [1], выявляется распределение освещенности на рабочей плоскости в помещении и в случае необходимости производится корректировка предварительно намеченного проектного решения.

Предварительный расчет площади световых прорезов проводится:

а) при боковом освещении помещений по формуле

; (3.1)

б) при верхнем освещении по формуле

(3.2)

где S_o - площадь световых проемов (в свете) при боковом освещении;

S_n - площадь пола помещения;

е_н - нормированное значение КЕО;

К_з - коэффициент запаса, который принимается согласно приложению В (таблица В.3);

- световая характеристика окон, которая определяется по приложению Г таблице Г.1;

τ₀ - общий коэффициент светопропускания, который определяется по формуле

τ₀ = τ₁ · τ₂ · τ₃ · τ₄ · τ₅, (3.3)

где τ₁ - коэффициент светопропускания материала, который определяется по таблице Г.3;

τ₂ - коэффициент, учитывающий потери света в рамах светопроема, который определяется по таблице Г.3;

τ₃ - коэффициент, учитывающий потери в несущих конструкциях, который определяется по таблице Г.3 (при боковом освещении τ₃ = 1);

τ₄ - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах и определяется по таблице Г.4;

τ₅ - коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, которая устанавливается под фонарями, принимается равным 0,9;

r₁ - коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию, принимаемый по таблице Г.5;

К_зд - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, определяемый по таблице Г.2;

S_ф - площадь световых проемов (в свете) при верхнем освещении;

- световая характеристика фонаря или светового проема в плоскости покрытия, которая определяется по таблицам Г.6 и Г.7;

r₂ — коэффициент, учитывающий повышение КЕО при верхнем освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения, принимается по таблице Г.8;

К_ф - коэффициент, учитывающий тип фонаря и определяется по таблице Г.9.

Расчет КПО следует выполнять:

а) при боковом освещении по формуле

; (3.4)

б) при верхнем освещении по формуле

; (3.5)

в) при верхнем и боковом освещении по формуле

, (3.6)

где - геометрический КПО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба и определяется по приложению Г графики I и II (рис. Г.1 и Г.2);

q - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО, определяемый по таблице Г.10;

- геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от противоположных домов, определяемый по графикам I и'П (рис. Г.1 и Г.2);

R - коэффициент, учитывающий относительную яркость противоположного дома, принимаемый по таблице Г.11;

- геометрический КЕО в расчетной точке при верхнем освещении, определяемый по графикам II и III (рис. Г.2 и Г.З);

- среднее значение геометрического КЕО при верхнем освещении на линии пересечения условной рабочей поверхности и плоскости характерного вертикального разреза помещения, определяемое из соотношения:

(3.7)

где N - количество расчетных точек;

ε _в1 ;ε _в2 ;ε _в3;... ε _вΝ - геометрический КЕО в расчетных точках.

Среднее значение КЕО е_ср при верхнем или верхнем и боковом освещении определяется по формуле

, (3.8)

где Ν - количество точек, в которых определяется КПО;

e₁; e₂ ; e₃; ... e_N - значение КПО при верхнем или верхнем и боковом освещении в точках характерного разреза помещения, которое определяется по формулам (3.5) и (3.6).

Расчетные значения КЕО е_р полученные по формулам (3.4), (3.5), (3.6), (3.8), следует округлять до, десятых долей. Допускается отклонение расчетного значения КЕО е_р от нормированного КЕО e _н на ± 10%.

Геометрический коэффициент естественной освещенности определяется с помощью графиком І, ІІ и ІІІ (рис. Г.1, Г.2, Г.3).

Геометрический коэффициент естественной освещенности, учитывающий прямой свет от неба, в какой-либо точке помещения при боковом освещении, определяется с помощью графиков I, II и III (рис. Г.1, Г.2, Г.З) по формуле

ε₆=0,01(n₁ n₂), (3.9)

где n₁ - количество лучей по графику I, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения (рис. 3.1);

n₂ - количество лучей по графику II, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на плане помещения (рис. 3.2).

1 – поперечный разрез; 2 – граница противостоящего здания

Рисунок 3.1 - Определение количества лучей n₁, которые проходят через световые проемы в стене при боковом освещении по графику I, приложение Г (рис. Г.1)

1 – поперечный разрез; 2 – граница противостоящего здания;

3 – план здания

Рисунок 3.2 - Определение количества лучей n₁ и n₂, проходящих через световые проемы в стене при боковом освещении по графику II, приложение Г (рис. Г.2)

Геометрический коэффициент естественной освещенности, учитывающий свет, отраженный от противостоящего здания є_зд при боковом освещении определяется по формуле

, (3.10)

где n'₁ - количество лучей по графику I, проходящих от противостоящего здания через световой проем в расчетную точку на поперечном разрезе помещения (рис. 3.3);

n'₂ - количество лучей по графику ІІ, проходящих от противостоящего здания через световой проем в расчетную точку на плане помещения (рис. 3.2).

1 – противостоящее здание; 2 – проектируемое здание

Рисунок 3.3 - Определение количества лучей n₁, и n'₁ от неба и от противостоящего здания), проходящих через световые проемы в стене по графику I

Подсчет количества лучей по графикам I и II (рис. Г.1, Г.2) проводится в следующем порядке:

а) график I накладывается на чертеж поперечного разреза помещения, центр графика 0 совмещается с расчетной точкой А, а нижняя линия графика - со следом рабочей поверхности (рис. 3.1);

б) подсчитывается количество лучей n₁, проходящих через световые проемы;

в) отмечается номер полуокружности на графике I (рис. Г.1), проходящий через точку С₁ – середину светового проема (рис. 3.1);

г) график ІІ (рис. Г.2) накладывается на план помещения так, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру полуокружности по графику I, проходили через точку С (рис. 3.2);

д) подсчитывается количество лучей n₂ по графику II (рис. Г.2), проходящих через световые проемы;

е) определяется геометрический коэффициент естественной освещенности по формуле (3.9).

Подсчет лучей, отраженных от противостоящего здания n'₁ и n'₂ и проходящих через световой проем, производится по графикам I и II (рис. Г.1, Г.2) аналогично (рис. 3.3).

Геометрический коэффициент естественной освещенности в какой-либо точке помещения при верхнем освещении ε_в определяется по формуле

ε_в = 0,01·(n₃·n₂), (3.11)

где n₃ - количество лучей по графику III (рис. Г.3), проходящих от неба в расчетную точку через световые проемы на поперечном разрезе помещения;

n₂ - количество лучей по графику II (рис. Г.2), проходящих от неба в расчетную точку через световые проемы на продольном разрезе помещения (в случае нескольких световых проемов n₃ и n₂ определяются в отдельности для каждого проема, а потом произведение (n₃ n₂ ) суммируется).

Подсчет количества лучей по графикам III и II (рис. Г.2, Г.3) ведется в следующем порядке:

а) график III (рис Г.3) накладывается на чертеж поперечного разреза помещения, центр графика 0 совмещается с расчетной точкой Б, а нижняя линия графика III - со следом рабочей поверхности;

б) подсчитывается количество лучей n₃, проходящих от неба в расчетную точку Б через световые проемы (рис. 3.4);

в) отмечается номер полуокружности на графике III (рис. Г.3), проходящей через точку С₂- середину светового проема;

г) график II (рис. Г.2) накладывается на чертеж продольного разреза помещения так, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой отвечает номеру полуокружности по графику III (рис. Г.3), проходили через точку С₁ (рис. 3.5);

д) подсчитывается количество лучей n₂ по графику II (рис. Г.2), проходящих от неба через световые проемы;

е) определяется геометрический коэффициент естественной освещенности по формуле (3.11).

1 – поперечный разрез; 2 – первый светопроем; 3 – второй светопроем

Рисунок 3.4 - Определение количества лучей n₃ ,проходящих через световые проемы при верхнем освещении по графику III (рис. Г.3).

1 – продольный разрез

Рисунок 3.5 - Определение количества лучей n₂ , проходящих через световые проемы при верхнем освещении по графику II (рис. Г.2)