3.2 Пример расчёта естественного освещения помещений

Район строительства: Самарская область.

Наименование помещения: конструкторская.

Высота помещения: h_п=3,0м.

Длина помещения: а_п=7,5м.

Глубина помещения: d_п =4,5м.

Коэффициент отражения внутренних поверхностей помещения:

ρ_п=0,2; ρ_ст=0,40; ρ_пот=0,6.

Естественное боковое одностороннее освещение.

Необходимо определить расчетное значение и распределение КЕО по характерному разрезу помещения и необходимые размеры оконных проёмов.

Решение

Конструкторская относится к помещениям административных зданий (таблица 2, п.2) [9]. Разряд зрительной работы А-1 по [11]. Нормированное значение коэффициента естественного освещения обеспечивается в расчетной точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов. Рабочая поверхность расположена на расстоянии 0,8 м от пола (таблица 2, п.2 ТСН 23-351-2004 Самарской области). Для упрощения расчетов противостоящие здания отсутствуют.

Нормированное значение КЕО, e_н, для зданий, расположенных в Самарской области (приложение Д СНиП 23-05-95), определяется по формуле

e_N= e_н·m_N,

где N – номер группы обеспеченности естественным светом (таблица 4 и приложение Д) [9] N=2;

e_н – значение КЕО по таблице 1 [9] e_н =1,5 %;

m_N – коэффициент светового климата по таблице 4 [9] m_N =0,9.

Таким образом,

e_N= e_н·m_N=1,5 × 0,9=1,35 %.

Суть расчета сводится к тому, чтобы подобрать размеры световых проемов при заданных исходных данных, обеспечивающих нормированное значение КЕО в помещении конструкторской.

Расчетное значение КЕО при проектировании естественного бокового освещения помещения выражается в процентах и определяется согласно приложению Г [11]:

е_р^б =, (3.11)

где е_р^б – расчетное значение К.Е.О. при боковом освещении;

L – количество участков небосвода, видимых через световой проем из расчетной точки;

ε_бi – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет от i-того участка неба, определяемый по формуле (Г.9) [11];

q_i – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость i-того участка облачного неба МКО, определяемый по таблице Г.1 [11];

M – количество участков фасадов зданий противостоящей застройки, видимых через световой проем из расчетной точки;

ε_здj – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от j-того участка фасадов зданий противостоящей застройки, определяемый по формуле (Г.10) [11];

b_фj – средняя относительная яркость j-того участка противостоящего (экранирующего) здания, расположенного параллельно исследуемому зданию (помещению), определяется по таблице Г.2 [11];

k_здj – коэффициент, учитывающий изменение внутренней отраженной составляющей КЕО в помещении при наличии противостоящих зданий, определяется по формуле (Г.5) [11];

r₀ – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхности помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию, принимаемый по таблицам Г.4 и Г.5 [11];

k_з – коэффициент запаса, принимаемый по таблице 3 [9];

τ₀ – общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле

τ₀ = τ₁·τ₂·τ₃·τ₄·τ₅, (3.12)

где τ₁– коэффициент светопропускания материала, определяется по таблице Г.7 [11];

τ₂– коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, определяется по таблице Г.7 [11];

τ₃– коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, определяется по таблице Г.8 [11] (при боковом освещении τ₃=1);

τ₄– коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, определяется по таблице Г.8 [11];

τ₅– коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимаемый равным 0,9, если они предусмотрены.

В данном случае при расчете общего коэффициента светопропускания формула (3.12) примет вид

τ₀ = τ₁·τ₂. (3.13)

Оконные блоки устанавливаются в вертикальные стены. Принимаем их в раздельных деревянных переплетах с двойным слоем остекления, а несущие конструкции, солнцезащитные устройства и защитные сетки отсутствуют, поэтому τ₃=1;τ₄=1;τ₅=1.

В связи с этим формула расчета коэффициента естественной освещености для помещения конструкторской при отсутствии противостоящих зданий примет вид

е_р^б =. (3.14)

Схема для определения КЕО в помещении представлена на рисунке 3.4. В выбранном масштабе вычерчивается план и поперечный разрез помещения с условной рабочей плоскостью (УРП), с указанием расчетных точек, причем нормированное значение КЕО должно соответствовать расчетному в точке, удаленной от стены, противоположной световым проемам на характерном разрезе помещения на расстоянии 1 м (точка М).

При проектировании естественного бокового освещения следует применять типовые конструкции окон, разработанные на основе единой для всего строительства номенклатуры из дерева, стали и алюминиевых сплавов согласно ГОСТ 11214-78.

Для данного случая принимаем три окна шириной 1,8 м, высотой окна 1,8 м. Причем на расчетной схеме они расположены симметрично относительно характерного разреза помещения I-I. Ширину простенков принимают равными, для удобства расчета.

Геометрический КОЕ, учитывающий прямой свет неба от равнояркого небосвода в какой-либо точке помещения при боковом освещении определяется по формуле (Г.9) [11]:

e_б = 0,01 ∙ (n₁ ∙ n₂), (3.15)

где n₁ – количество лучей по графику I А.М. Данилюка (приложение Ж), проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на поперечном разрезе помещения;

n₂ – количество лучей по графику II, проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на плане помещения (продолжение приложения Ж).

Подсчёт количества лучей по графикам I и II производится в следующем порядке:

а) основание графика I совмещается со следом рабочей поверхности на поперечном разрезе, а полюс графика О – с расчётной точкой М (рисунок 3.3);

б) подсчитывается количество лучей n₁, проходящих через световые проёмы (n₁=6,0 на рисунке 3.3);

в) отмечается номер полуокружности N (N=17,5 рисунок 3.3) на графике I, которая проходит через точку С – середину светового проёма;

г) график II накладывается на план помещения так, чтобы его вертикальная ось и горизонталь с N=17,5 по графику I проходили через точку С;

д) сумма лучей по графику II, проходящих через окна на плане помещения, определяется как n₂₁+n₂₂+n₂₃ = 15+32+15 = 62.

Подставляя полученные значения n₁ и n₂ в формулу (3.15), получим

ε_б= 0,01· 6,0∙62∙= 3,72.

Коэффициент q, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО (Международный комитет по освещенности), определяют по таблице Г.1 [11]. q=0,67 (методом интерполяции).

Общий коэффициент светопропускания оконных блоков подсчитывается по формуле (Г.6) [11]:

τ₀ = τ₁ ∙ τ₂ = 0,8∙0,6 = 0,48,

где τ₁ и τ₂ принимаются из таблицы Г.7 [11]:

τ₁ =0,8 – стекло оконное листовое двойное;

τ₂ = 0,6 – переплеты двойные раздельные.

Расчет r₀ производят по таблице Г.4 [11].

Коэффициент r₀ учитывается в увязке с геометрическими размерами помещения и представляет собой отраженную составляющую КЕО внутри помещения.

Принимаем для расчета коэффициенты отражения пола, стен и потолка соответственно: ρ_п=0,2; ρ_ст=0,4; ρ_пот=0,6.

Тогда средневзвешенный коэффициент отражения рассчитывается по формуле

, (3.16)

где ρ_п, ρ_ст, ρ_пот – коэффициенты отражения пола, стен и потолка;

А_п, А_ст, А_пот – площади пола, стен и потолка.

.

Отношение глубины помещения d_п к высоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна, h_о1 равно

.

Отношение расстояния расчетной точки от внутренней поверхности наружной стены ℓ_т к глубине помещения d_п равно

.

Согласно таблице Г.4 [11], значение r₀ на условной рабочей поверхности определяется интерполяцией и равно r₀=1,6, при отношении длины помещения а_п к его глубине d_п

.

Коэффициент запаса k_з (таблица 3) [9] принимается равным k_з=1,2 (при одной чистке окон в год).

Таким образом можно определить расчетное значение КЕО в точке М на характерном разрезе помещения, представленном в масштабе М 1:50 (рисунок 3.3):

е_р^б =.

Расчетное значение КЕО округляют с точностью до десятых долей. Таким образом, принимается е_р^б =1,6 %.

Аналогичным способом был определен КЕО в расчетных точках 1, 2, 3 на характерном разрезе помещения, а результаты расчетов представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Таблица расчёта КЕО для административного помещения

Номер точки	n1	N	n2	εб	q	τ0	r0	k3	ебр
М	6	17,5	62	3,72	0,67	0,48	1,6	1,2	1,6
1	9	14	66	5,94	0,71	0,48	1,5	1,2	2,5
2	15	9,5	70	10,5	0,85	0,48	1,4	1,2	5,0
3	28	6,5	86	24,1	0,99	0,48	1,2	1,2	11,5

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод о том, что при заданных геометрических параметрах помещения и выбранных оконных блоках (таблица 3.2) будет обеспечено нормированное значение кео е_н =1,35 %.

Таблица 3.2 - Конструктивные размеры оконных проёмов в стенах

административных зданий для установки деревянных оконных блоков

ГОСТ на типовую серию окон	Конструктивные размеры окна, м: h0 (высота) / b0 (ширина)
ГОСТ 11214-78	1,2/1,2; 1,35/1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7 1,8/0,9; 1,2; 1,35; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7 2,1/0,9; 1,2; 1,35; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7

Исходные данные для расчета естественного освещения помещений административных зданий представлены в таблице 3.3.