§ 6.6. Естественная освещённость

6.6.1. Коэффициент естественной освещённости

Существует относительная величина (выражаемая в процентах), применяемая для оценки меняющегося с течением времени естественного освещения. Коэффициент естественной освещённости (КЕО) – отношение естественной освещённости в некоторой точке M заданной плоскости внутри помещения, которая сформирована без участия прямого солнечного света, к освещённости снаружи помещения в горизонтальной плоскости под открытым (безоблачным) небосводом:

На практике целесообразно применять и другую относительную величину. Геометрический коэффициент естественной освещённости (ГКЕО) – отношение естественной освещённости в некоторой точке M заданной плоскости внутри помещения, которая сформирована светом через не застеклённый световой проём, к освещённости снаружи помещения в горизонтальной плоскости под открытым (безоблачным) небосводом:

(1)

Эту величину  определяют различными методами. Наибольшее распространение получил графический метод, разработанный А. М. Данилюком. Он основан на законе проекции телесного угла:

Освещённость в какой-либо точке поверхности помещения, создаваемая равномерно светящейся поверхностью неба, прямо пропорциональна яркости неба и площади проекции на освещаемую поверхность телесного угла, под которым виден участок небе из данной точки:

. (2)

При этом приняты модельные допущения:

а) освещаемая поверхность расположена горизонтально;

б) радиус полусферы равен 1 м (рис.)

Если точка M находится на открытом месте и освещается всей полусферой с равномерной яркостью, то

. (3)

Подставляя выражения (2) и (3) в формулу (1) и учитывая , что

,

Получим для ГКЕО:

,

. (4)

Закон Данилюка и формула (4) позволяют оценить относительную световую активность различных светопроёмов и сопоставлять освещённости на поверхностях, которые различным образом ориентированы относительно горизонта (рис.).

Следовательно, если разные окна имеют один и тот же телесный угол, то освещённость в какой-либо точке помещения не зависит от абсолютных размеров световых проёмов.

Рассмотренные закономерности лежат в основе расчёта ГКЕО при помощи графиков Данилюка. Их получают следующим образом:

- вокруг исследуемого здания рисуют полусферу,

- полусферу разбивают на 10 000 площадок системой из 100 меридианов и 100 параллелей,

- эти площадки имеют разновеликие горизонтальные проекции,

- точки пересечения сетки полусферы соединяют с центром полусферы (рис. а),

- вертикальные проекции образуют график I (рис . б),

- горизонтальные проекции дают график II (рис. б).

Однако каждая площадка в соответствии с законом Данилюка о проекции телесного угла создаёт одинаковую освещённость на горизонтальной плоскости. Световую энергию в пределах каждой площадки принимают в качестве светового пучка. Через световой проём проникает n пучков. Следовательно, формулу (1) можно записать в виде:

(5)