Расчет требуемой площади боковых светопроемов

Целью расчета естественного освещения на этапе проектирования зданий является определение требуемой площади светопроемов в помещениях того или иного назначения, их формы и места расположения.

Для регламентации переменного во времени дня естественного освещения помещений принимается отвлеченная единица измерения, выраженная в процентах, – коэффициент естественной освещенности (к.е.о.).

Коэффициент естественной освещенности – это отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба, к значению наружной освещенности, создаваемой в это же время светом полностью открытого небосвода.

Значения к.е.о. в какой либо точке помещения можно вычислить по методу А.М. Данилюка с помощью данных, приведенных в приложениях.

Требуемая площадь боковых светопроемов определяется по формуле

, (1)

где S_о – площадь окон, м²;

е_N – нормированное значение к.е.о.,

,

здесь е_Н – значение к.е.о., определяемое по прил. 1;

т – коэффициент светового климата, определяемый по прил. 2 и 3;

N – номер группы обеспеченности естественным светом по прил. 3;

k_з – коэффициент запаса, зависящий от состояния воздуха производственной среды (количество пыли, дыма; концентрация пара и т.д.), а также от количества чисток остекления светопроемов в год и угла наклона светопропускающего материала к горизонту, принимается по прил. 4;

η_о – световаяхарактеристика окон при боковом освещении, принимается по прил. 5;

k_зд – коэффициент, учитывающий изменение внутренней отраженной составляющей к.е.о. в помещении при наличии противостоящих зданий, принимается по прил. 7. Предварительно определяется индекс противостоящего здания в плане и в разрезе:

;

,

здесь l_п.з. – длина противостоящего здания, м;

l₁ – расстояние до расчетной точки от внешней поверхности наружной стены, м;

Р – расстояние между рассматриваемым и противостоящим зданиями, м;

а – ширина окна в плане, м;

Н_п.з. – высота противостоящего здания, м;

h – расстояние от пола до верха окна, м;

τ_о – общий коэффициент светопропускания окон,

,

здесь τ₁ – коэффициент светопропускания материала, прил. 6;

τ₂ – коэффициент, учитывающий потерю света в переплетах,

прил. 6;

τ₃ – коэффициент, учитывающий потерю света в несущих конструкциях покрытия, прил. 6;

τ₄ – коэффициент, учитывающий светопотери в солнцезащитных устройствах, определяется по прил. 8;

τ₅ – коэффициент, учитывающий светопотери в защитной сетке, установленной под фонарем и равен 0,9 (при боковом освещении τ₅ = 1)

r₁ – коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при боковом освещении, благодаря свету, отраженному от поверхности помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию, принимается по прил. 9.

Для определения r₁ предварительно находят средневзвешенный коэффициент отражения по формуле

,

где ρ₁, ρ₂, ρ₃ – коэффициент отражения потолка стен и пола;

S₁, S₂, S₃ – площадь потолка, стен и пола, м².

Формула (2) используется при боковом или верхнем освещении. При боковом освещении в системе верхнего и бокового освещения ρ_ср определяют по формуле

,

где ρ_п – коэффициент отражения глухих частей покрытия и фонарей.

Площадь пола в формуле (1) принимают в зависимости от условий обеспечения нормируемого к.е.о. на глубине помещения для работ с различными зрительными условиями:

– при одностороннем освещении:

I-IV разряды ;

V-VII разряды ;

VIII разряд ;

– при двустороннем расположении светопроемов:

I-IV разряды ;

V-VII разряды ;

VIII разряд ;

где l_n – длина помещения; Н – высота помещения.

Площадь светопроемов при верхнем освещении определяется по формуле

,

где S_ф – площадь световых проемов (в свету) при верхнем освещении, м²; η_ф – световаяхарактеристика фонаря или светового проема в плоскости покрытия, прил. 10; k_ф – коэффициент, учитывающий тип фонаря, прил. 11; r₂ – коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при верхнем освещении, благодаря свету, отраженному от поверхности, прил. 12.

При определении r₂ находят средневзвешенный коэффициент отражения по формуле (2). Площадь пола в формуле (3) принимают равной площади помещения или здания за вычетом площади достаточного естественного света от боковых светопроемов.

Проверочный расчет производят в точках характерного разреза помещения. При расчете требуется определить к.е.о. при указанных размерах световых проемов в расчетных точках помещения, взятых на условной рабочей поверхности, т.е. горизонтальной поверхности, расположенной на высоте 0,8 м от пола. Расстояние между точками принимают 2-3 м, при этом первую и последнюю точки размещают на расстоянии 1 м от стен или средних Рядов колонн. Расчет к.е.о. в каждой точке ведут по формулам:

– при боковом освещении

; (4)

– при верхнем освещении

; (5)

– при верхнем и боковом освещении

, (6)

где Е_б – геометрический к.е.о. в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба, определяется по формуле

,

здесь п₁ – количество лучей, проходящих от неба через световые проемы в расчетных точках на поперечном разрезе помещения. Для определения п₁ график I накладываем на поперечный разрез здания, совмещая полюс графика с расчетной точкой (рис. 1); п₂ – количество лучей, проходящих от неба через световые проемы в расчетных точках на плане помещения. Для нахождения п₂ отмечаем номера полуокружностей на графике I, проходящих через средину светового проема (точка С). График II накладываем на план помещения так, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру полуокружности по графику I, проходили через точку С (рис. 2); q – коэффициент учета неравномерной яркости облачного неба, прил. 13; β_а – коэффициент ориентации световых проемов, учитывающий ресурсы естественного света по кругу горизонта, прил. 14;

Е_зд – коэффициент геометрического к.е.о. в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от противостоящего здания, определяемый по формуле

,

где – количество лучей, определяемое по графику I, проходящих от противостоящего здания через световые проемы в расчетных точках на поперечном разрезе помещения, рассчитывается аналогично п₁ (рис. 1); – количество лучей, определяемое по графику II, проходящих от противостоящего здания через световые проемы в расчетных точках на плане помещения, рассчитывается аналогично п₂ (рис. 2); b_ф – средняя относительная яркость фасада противостоящего здания, прил. 15; γ_а – коэффициент ориентации фасада здания, учитывающий зависимость его яркости от ориентации по сторонам горизонта, при ориентации фасада противостоящего здания принимается: Ю – 1,33; ЮВ – 1,25; В (З) – 1,13; С – 1,00;

Рис. 1. Пример подсчета при боковом освещении количества лучей n и n по графику I

Рис. 2. Пример подсчета при боковом освещении количества лучей n и n по графику II

Е_в – геометрический к.е.о. в расчетной точке при верхнем освещении, определяемый по формуле

,

где п₃ – количество лучей, определяемое по графику III, проходящих от неба через световые проемы в расчетных точках на поперечном разрезе помещения. Для определения п₃ график III накладываем на чертеж поперечного разреза. Центр графика совмещаем с расчетными точками, а нижнюю линию графика – со следом условной рабочей поверхности, одновременно отмечают положение середины световых проемов в фонаре – точка С₁ (рис. 3);

Рис. 3. Пример подсчета при верхнем освещении количества

лучей n по графику III

п₂ – количество лучей, определяемое по графику II, проходящих от неба через световые проемы в расчетных точках на продольном разрезе помещения. Значение п₂ определяем, накладывая график II на чертеж продольного разреза помещения, при этом необходимо, чтобы ось и горизонталь графика, номер которой соответствует полуокружности по графику III, проходили через точку C₁ (рис. 4); Е_ср – среднее значение геометрического к.е.о. при верхнем освещении на линии пересечения условной рабочей поверхности и плоскости характерного вертикального разреза помещения определяется по формуле

,

где N – количество расчетных точек;

Е_в1, Е_в2, Е_в3,…, Е_вN – геометрический к.е.о. в расчетных

точках.

Среднее значение к.е.о. при верхнем и боковом освещении определяется по формуле

,

где е₁, е₂, е₃ – значение к.е.о. при верхнем или верхнем и боковом освещении в точках характерного разреза помещения, определяется по формулам (4), (5) и (6).

Определенные в расчетных точках по выражениям (4), (5) и (6) значения к.е.о. наносят в виде графиков на характерном разрезе помещения (рис 5). Графики или кривые к.е.о. строят, откладывая в определенном масштабе значения к.е.о. вверх от условной рабочей поверхности из точек, в которых определялась освещенность.

Рис. 4. Пример подсчета при верхнем освещении количества лучей n по графику II

Рис. 5 Кривые естественной освещенности:а) при боковом освещении; б) при верхнем освещении; в) при верхнем и боковом освещении

Полученное значение к.е.о. сравнивают с нормативным. При этом расчетное значение к.е.о. должно быть не меньше нормативного во всех расчетных точках помещения.

Нормами установлена определенная равномерность освещения помещения помещений. Для производственных зданий с верхним и с верхним и боковым освещением неравномерность естественного освещения помещений не должна превышать 3:1. Для помещений с боковым освещением, а также для помещений, в которых выполняются зрительные работы VII и VIII разрядов при верхнем и верхнем и боковом освещении, неравномерность естественного освещения не нормируется.

График I А.М. Данилюка для подсчета n и n

График II А.М. Данилюка для подсчета n и n

График II А.М. Данилюка для подсчета n

Приложение 1