Примеры светотехнического расчета гражданских и промышленных зданий

Пример 1. Определить размеры оконного заполнения жилой комнаты со следующими исходными данными.

А. Исходные данные:

-глубина помещения d_п= 6 м;

- ширина помещения b_п = 3,4 м;

- площадь помещения А_п = 20,4 м²;

- высота подоконника h_пд = 0,8 м;

- высота светового проема окна h_o = 1,5 м;

- здание расположено в первой группе административных районов по ресурсам светового климата.

Б. Порядок расчета

По приложению И СНиП 23-05-95* устанавливаем нормированное значение КЕО для жилой комнаты, которое равно 0,5%.

Определяем отношение :

d_п / h_o = 6/1,5 = 4,0.

На соответствующей кривой e = 0,5% (рис.3.21, а) находим точку с абциссой 4,0 и по ординате этой точки устанавливаем относительную площадь светового проема А_с.о/А, которая составляет 19%.

Вычисляем площадь светового проема:

А_с.о= 0,19 ∙ А_п = 0,19 ∙ 20,4 = 3,88 м²

При высоте оконного проема h_o = 1,5 м устанавливаем его ширину:

b_о = = 2,58 м, которую округляем до 2,7 м.

Вывод: Для жилой комнаты с размерами 6000 х 3400 мм размеры оконного проема составляют: h_o = 1,5 м; b_о.п = 2,7 м.

Пример 2. Определить размер оконного проема в рабочем кабинете здания управления, располагаемого в г. Москве.

А. Исходные данные:

-глубина помещения d_п= 5,9 м;

- ширина помещения b_п = 3,0 м;

- высота h = 2,9 м;

- площадь помещения А_п = 17,7 м²;

- высота подоконника h_пд = 0,8 м;

- высота светового проема окна h_o = 1,8 м;

- высота верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью

h_о1 = 1,9 м;

- здание расположено в первой группе административных районов по ресурсам светового климата.

Б. Порядок расчета

По табл.6 СП 23-102-03 для глубины помещения d_п= 5,9 м (более 5 м) устанавливаем нормированное значение КЕО, которое равно 0,6%.

Определяем отношение:

d_п / h_o1 = 5,9/1,9 = 3,1.

На рис. (3.21, б) находим соответствующую кривую e = 0,6% (по интерполяции) и на этой кривой определяем точку с абциссой d_п / h_o1 = 3,1.

По ординате этой точки определяем необходимую относительную площадь светового проема: А_о/А_п= 21,5%.

Вычисляем площадь светового проема А_о:

А_о = 0,215∙ А_п= 0,215 ∙17,7 = 3,81 м².

Находим ширину светового проема:

b_о = 3,81 / 1,8 = 2,12 м.

Принимаем стандартный оконный блок размером 1,8 х 2,1 м.

Вывод: Для административного помещения с размерами 5900 х 3000 мм размеры оконного проема составляют: h_o = 1,8 м; b_о.п = 2,1 м.

Пример 3. Определить оптимальные размеры бокового и верхнего остекления механосборочного цеха при естественном освещении помещений.

А. Исходные данные

• место строительства – г. Пермь;

• цех размещен в пролете шириной 18 м, длиной 36 м;

• высота помещения от пола до низа железобетонных ферм покрытия – 10,8 м;

• высота строительной фермы в коньке – 3,0 м;

• в цехе выполняют работы средней точности, относящиеся к IV разряду зрительной работы;

• цех освещается через боковые светопроемы с одной стороны и фонарь;

• оконное заполнение принято тройное со стальными, двойными, глухими переплетами; фонаря – одинарное. Остекление бокового заполнения светопроема выполнено из листового стекла, а фонаря – из армированного;

• отделка внутренних поверхностей помещения имеет коэффициенты отражения: потолка – 0,7; стен – 0,6; пола – 0,3;

• ориентация световых проемов по сторонам горизонта – ЮВ.

• коэффициент запаса К_з = 1,3.

Б. Порядок расчета

Оптимальную площадь боковых световых проемов S определяем по формуле (3.21)

= ,

для чего предварительно устанавливаем остальные параметры формулы.

Площадь пола при одностороннем расположении световых проемов определяется согласно формуле (3.22):

.

Нормированное значение КЕО при боковом освещении для работ средней точности для г. Перми согласно формулы (3.20) с учетом табл. 3.10 и 3.11 составляет:

.

Световая характеристика окна ₀ определяется по табл.4.14 в зависимости:

- от высоты от уровня условной рабочей поверхности (УРП) до верха окна

h₁ = 10,8 – (0,8 + 0,6) = 9,4 м (см.рисунок);

- отношения длины помещения L_п к его глубине B

= = 2;

- отношения глубины помещения B к высоте от уровня условной рабочей поверхности (УРП) до верха окна h₁

= = 1,89 ≈ 1,9.

При полученных отношениях ₀ = 9,4.

значение коэффициента r₁ находим по табл.3.17, предварительно определив значение _ср по формуле (3.32) при заданных параметрах ₁ = 0,7, ₂ = 0,6, и ₃ = 0,3; соответствующих площадей потолка и пола , а также площади боковых стен :

.

При одностороннем боковом освещении для IV разряда зрительной работы за расчетную точку принимают точку, удаленную от светового проема на расстояние, равное 1,5 м высоты от пола до верха светопроемов, т.е. l_р = 1,5 · 9,0 = 13,5 м.

В этом случае отношение составляет:

.

Для отношений = 0,75; = 2; = 1,9 и _ср = 0,43 величина r₁ = 2,39 (см. табл. 3.17).

Коэффициент , так как по условию задачи противостоящие здания отсутствуют.

Общий коэффициент светопропускания рассчитываем по формуле (3.28).

.

Необходимая площадь боковых световых проемов составляет, (м²)

.

Задаемся шириной оконных проемов (2,5 м), их количеством (4 шт.) и определяем их высоту из отношения:

Найденную высоту остекления округляем в сторону увеличения кратно 0,6 м, т.е. принимаем h = 7,8 м.

Рис. К примеру расчета естественного освещения механосборочного цеха

Для установления окончательных размеров бокового остекления осуществляем проверочный расчет естественного освещения при боковом расположении световых проемов. При расчете требуется определить значения КЕО в расчетных точках помещения при установленных размерах световых проемов и сравнить их с нормативными. Расчет производится в следующем порядке:

1. Намечаем расчетные точки, располагая на пересечении условной рабочей поверхности, проходящей на расстоянии 0,8 м от уровня пола и характерного поперечного разреза. Первую точку размещаем на расстоянии 1 м от внутренней поверхности наружной стены, а последнюю на расстоянии 1 м от противоположной стены. Расстояние между остальными точками принимаем 4 м (всего 5 точек).

2. Используя формулу (3.35), определяем значения (%) при боковом освещении. При отсутствии противостоящих зданий формула имеет вид

.

3. По графикам А.М. Данилюка I и II устанавливаем число лучей n₁ и n₂, проходящих от неба в расчетные точки через боковые светопроемы.

4. Для определения количества лучей n₁ поперечный разрез здания, выполненный на кальке, накладываем на график I, совмещая полюс графика с расчетной точкой. Затем устанавливаем угловую высоту середины светового проема над рабочей поверхностью (град) и по приложению (3.23) определяем значение коэффициента q для каждой расчетной точки.

5. В момент определения значений отмечаем номера полуокружностей на графике І, проходящих через точку С – середину светового проема. Для нахождения числа лучей накладываем план здания на график ІІ так, чтобы его вертикальная ось проходила посередине помещения, а горизонталь, номер которой соответствует номеру полуокружности по графику І, проходила через точку С (середину светового проема).

Величину произведения для расчетных точек заносим в таблицу.

Значение коэффициента приведено в предварительном расчете: = 0,6.

6. Устанавливаем значения коэффициента в расчетных точках, используя табл. 3.17 и данные, полученные при определении площади боковых светопроемов ( = 0,43; = 1,9 и ).

Находим отношения расстояния расчетных l (м) точек от наружной стены к глубине помещения В:

для точки 1:

для точки 2:

для точки 3:

для точки 4:

для точки 5:

В зависимости от значений , , , значения в расчетных точках составят:

; ; ; .

Подставив в формулу (3.35) входящие коэффициенты, определяем расчетные значения КЕО при боковом освещении в расчетных точках:

В связи с тем, что в нормируемой точке (l_р = 13,5 м) расчетное значение КЕО меньше нормативного, т.е.

,

следовательно, для обеспечения нормативной освещенности необходимо дополнительно к боковому освещению запроектировать верхнее (фонарное) освещение.

Площадь световых проемов при верхнем освещении определяем по формуле (3.34).

Площадь пола , входящая в формулу, принимается равной площади пола помещения за вычетом площади пола, которая использована при определении площади световых проемов при боковом освещении: которая использована при определении площади световых проемов при боковом освещении, S_п, м²:

.

Нормированное значение КЕО согласно табл.1 СНиП 23-05-95* для условий

г. Перми при верхнем освещении е_N = 4 %.

Значение световой характеристики _ф находим по табл. 3.21 в зависимости от типа фонаря (прямоугольный с вертикальным двусторонним остеклением), количества пролетов (один), отношения длины помещения и ширины пролета (L_п/А = 36/18 = 2), и отношения высоты помещения и ширины пролета (Н/А = 10,8/18 = 0,6). При этих параметрах _ф = 6,8 м.

Значение (см. табл. 3.23).

Значение определяем по табл. 3 СНиП 23-05-95* и примечанию 1 к этому СНиП :

.

Величину устанавливаем по табл.3.19, предварительно определив отношение высоты помещения, принимаемой от условной рабочей поверхности до нижней грани остекления к ширине пролета .

При высоте стропильной фермы в коньке – 3,0 м и высоте бортовой плиты фонаря – 0,6 м расстояние от уровня рабочей плоскости до низа фонарного остекления Н_ф составляет:

,

а отношение Н_ф/ = 13,6/18 = 0,75.

При величине средневзвешенного коэффициента отражения  = 0,43, отношения Н_ф/ = 0,75 и количестве пролетов – один, значение коэффициента r₂ составляет 1,4.

Общий коэффициент светопропускания определяем по формуле (3.28) и табл. 3.15:

.

Подставляем найденные значения коэффициентов в формулу (3.34) и определяем площадь (м²) световых проемов при верхнем освещении:

.

Длина фонарного остекления составляет:

.

Высоту фонарного остекления определяем из соотношения:

.

Для установления окончательной высоты фонарного остекления осуществляем проверочный расчет естественного освещения при верхнем (фонарном) расположении световых проемов. Численные значения в расчетных точках здания определяем по формуле (3.38)

,

Значения устанавливаем по формуле (3.39), используя графики Данилюка .

Число лучей n₃ определяем путем наложения поперечного разреза здания на график ІІІ. Центр графика совмещаем с расчетными точками, а нижнюю линию графика ІІІ – со следом условной рабочей поверхности поперечного разреза здания.

Значения n₃ для расчетных точек от световых проемов Б и В (в фонаре) заносим в таблицу. Одновременно отмечаем положение середины световых проемов C₁.

Количество лучей n₂ определяем путем наложения продольного разреза здания на график ІІ. При этом необходимо, чтобы вертикальная ось графика и горизонталь графика, номер которой соответствует положению полуокружности по графику ІІІ, проходили через точку С₁ – середину световых проемов продольного разреза здания.

Значения n₂ от световых проемов Б и В, полученные в расчетных точках, заносим в расчетную таблицу.

Определяем из формулы (3.40) при количестве расчетных точек N = 5:

Значения коэффициентов , , , были установлены при определении площади верхнего освещения:

= 1,4; = 1,2; = 0,36; = 1,43.

Значения от верхнего освещения в расчетных точках составят:

Эти значения также заносим в расчетную таблицу.

Далее определяем значения КЕО в расчетных точках при боковом и верхнем освещении по формуле (3.41):

; ;

; ;

.

Находим среднее значение КЕО при верхнем и боковом освещении по формуле (3.40) и сравниваем его с нормированным значением:

.

В рассматриваемом примере расчетная величина КЕО в помещении механического участка сборочного цеха оказалась ниже нормированного значения КЕО ( ) на 9,27 %, что находится в пределах допустимого.

Вывод: Естественная освещенность механосборочного цеха отвечает нормативным требованиям СНиП 23-05-95*.

К примеру определения расчетных значений КЕО

Показатели	Расчетные точки
	1	2	3	4	5
Проем А
	33	19	10	5	2,5
Положение т. С	6,5	8	12	16	21
	36	34	32	30	28
	11,9	6,5	3,2	1,5	0,7
	76	42	27	20	15
q	1,26	1,0	0,82	0,72	0,65
	15	6,5	2,62	1,08	0,45
	0,05	0,28	0,5	0,72	0,94
(предварительный метод расчета)	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
	1,02	1,24	1,47	2,04	2,39
(предварительный метод расчета)	1,3	1,3	1,3	1,3	1,3
	0,47	0,57	0,68	0,94	1,10
	7,05	3,70	1,78	1,01	0,49
Проем Б
	0	0	1,5	2,0	2,5
Положение т. С1	0	0	24,5	27	31
	0	0	61	57	51
	0	0	91,5	114	128
Проем В
	2,5	2,0	1,5	0	0
Положение т. С1	31	27	24,5	0	0
	51	57	61	0	0
	128	114	91,5	0	0
	128	114	183	114	128
	1,28	1,14	1,83	1,14	1,28
	1,33	1,33	1,33	1,33	1,33
	0,99	0,89	1,37	0,89	0,99
	8,04	4,59	3,15	1,90	1,48
	3,71

Приложение 6