Естественное освещение промзданий

Лекция 15.

Естественное освещение промзданий.

Одним из существенных факторов, определяющим оптимальность внутренней микроклиматической является освещенность.

Необходимая освещенность рабочих помещений производственных зданий обеспечивается естественным, естественным и совмещенным светом.

Естественное освещение обеспечивается через светопроемы в ограждающих конструкциях здания и может быть боковым (освещение через окна), верхним (освещение через фонари) и освещенным (одновременное освещение через окна и фонари).

Искусственное освещение осуществляется при помощи электросветильников в виде общего освещения (светильники над всей площадью помещения), местного освещения (светильники над рабочими местами) и комбинированного освещения (одновременное действие общего и местного освещения). Вопросы, связанные с искусственным  освещением в курсе «Архитектура промышленных зданий» не рассматриваются.

В последнее время все более широко используется система совмещенного освещения. Совмещенное освещение пре-дусматривает освещение рабочих мест одновременно искусствен-ным и естественным светом. Для обеспечения требуемых уровней освещенности в помещении при недостаточной наружной освещенности.

Рекомендуемые материалы

Система бокового освещения, обеспечивает максимальное значение освещенности у светопроемов, а при системе верхнего освещения максимальная освещенность обеспечивается под фонарем.

Наибольшей световой активностью обладают зенитные фонари. Фонари – надстройки обладают средней световой активностью, а шеды – наименьшей. Световая активность характеризует степень пропускания фонарями прямого естественного света.

Зенитные фонари целесообразно применять в северных широтах, фонари – надстройки – в средней полосе, а шеды – на юге.

Естественное освещение необходимо для всех промзданий с постоянным режимом работы. В частности, в зависимости от сменности работы, географической широты и времени года естественное освещение используется на производстве от 20 до 80%  рабочего времени. В остальное время действует совмещенное и искусственное освещение.

Естественное освещение имеет целый ряд существенных достоинств, но имеет также и ряд недостатков. К достоинствам естественного освещения относятся обеспечение контакта с окружающей средой за счет динамики изменения наружной освещенности и спектрального состава естественного света, а также отсутствие энергозатрат на искусственное освещение. К недостаткам относятся непостоянство значений естественной освещенности, трудность его регулирования а также большая стоимость остекления светопроемов и стоимость дополнительного отопления из-за значительных теплопотерь через окна и фонари.

Проблемы естественного освещения рассматриваются в разделе Строительной Физики, который называется Строительная Светотехника. Основными задачами Строительной Светотехники являются исследование условий, определяющих создание оптимального светового режима в помещениях, отвечающих протекающим в них функциональным процессам и разработка отвечающих этим условиям архитектурно – планировочным и конструктивных решений этих помещений в частности и зданий в целом.

В строительной светотехнике для оценки естественной освещенности используют относительную величину – коэффициент естественной освещенности (к.е.о.)

Коэффициент естественной освещенности (е) представляет собой отношение освещенности в рассматриваемой точке внутри помещения к одновременной освещенности этой точки диффузным светом всего небосвода, т.е. . В данном случае внутренняя и наружная освещенности определяются в абсолютных единицах – люксах ( ЛК ).

Основным расчетным допущением является предположение о том, что небосвод – пасмурный, с облачностью 10 баллов и свет, поступающий от него – диффузный.

При этом считается, что распределение яркости небосвода по меридиану подчиняется закону Муна – Спенсер, т.е. яркость небосвода в зените в 3 раза превышает яркость неба на горизонте:

L_ѳ= L_н(1+2sinѳ);

при  ѳ→90⁰   L_ѳ→L_z, где:

L_н – яркость неба на горизонте;

L_ѳ – яркость неба под произвольным углом к горизонту;

L_z – яркость неба в зените;

Ѳ – угол наблюдения небосвода, изменяющийся в пределах от 0˚ до 90˚

Данный закон является основой для разработки графиков    А.М. Данилюка, на которых базируется принципиальная методика светотехнического расчета. Небосвод с таким распределением яркости называется «небосвод МКО» (Международная Комиссия по Освещению).

Значения к.е.о. определяются в расчетных точках, которые выбираются на характерном разрыве помещения (не менее 5 точек) и располагаются на т.н. «условной рабочей поверхности» ( у.р.п., как правило на расстоянии 800мм от плоскости пола) на равном расстоянии одна от другой.

Для научных исследований расчет к.е.о. производится по СНиП 23 – 05 – 95 «естественное и искусственное освещение» (199  г). Однако, для учебных целей данного курса допускается использование предыдущего выпуска СНиП II – 4 – 79 «естествен-ное и искусственное освещение» (1979г), т.к. имеющиеся учебные, методические и справочные материалы ориентированы именно на эти Нормы.

Полученные в результате расчета знания к.е.о. сравниваются с нормируемыми значениями. При этом для бокового естественного освещения сравнивается минимальное значение к.е.о. в дальней от окон зоне помещения, а для верхнего освещения – среднее значение к.е.о. по всем расчетным точкам.

При боковом естественном освещении к.е.о. определяется по формуле:

℮_р^б = (ℇ_б  q + ℇ_зд  R) 

При верхнем естественном освещении к.е.о. определяется по формуле:

℮_р^в = [ℇ_в + ℇ_ср (r₂k_ф-1)]        

При комбинированном естественном освещении к.е.о. определяется по формуле:

℮_р^к = ℮_р^б + ℮_р^в,     где:

ℇ_б – геометрический к.е.о. в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба, определяемый по графикам А.М. Данилюка;

q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба;

ℇ_зд – геометрический к.е.о. в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от противостоящих зданий, определяемый по графикам А.М. Данилюка;

R – коэффициент, учитывающий относительную яркость фасадов противостоящих зданий;

к_з – коэффициент запаса;

- общий коэффициент светопропускания; определяемый по формуле:

;

r₁ – коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при боковом освещении благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения;

ℇ_в – геометрический к.е.о. в расчетной точке при верхнем освещении, определяемый по графикам А.М. Данилюка;

ℇ_ср – среднее значение геометрического к.е.о. при верхнем освещении, определяемое по формуле:

ℇ_ср=(ℇ_В1+ℇ_В2+…+ℇ)

r₂ – коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при верхнем освещении, благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения;

к_ф – коэффициент, учитывающий тип фонаря.

Порядок расчета значений к.е.о. по этим формулам, их физический смысл и характеристика используемых коэффициентов рассматриваются при проведении практических занятий и лабораторной работы по данной теме. При этом целесообразно пользоваться также соответствующими Нормами, разделами учебников и методическими пособиями.

Основой светотехнического расчета является графики А.М. Да-нилюка для бокового и верхнего естественного освещения. По материалам расчетов строятся графики распределения к.е.о. по характерному разрезу помещения (т.н. «кривые естественной освещенности»), делятся требуемые для каждого конкретного случая выводы и даются соответствующие рекомендации.

Рисунок 1. Основные виды естественного освещения

а – боковое через окна в наружных стенах;

б – верхнебоковое через окна на перепаде высот;

в – верхнее через фонари – надстройки;

г – верхнее через зенитные фонари купольного типа;

д – верхнее через плоские зенитные фонари плафонного типа;

е – комбинированное (боковое и верхнее).

Рисунок 2.  Неравномерное распределение яркости облачного неба МКО.

Вам также может быть полезна лекция "46 Реальность объективная и субъективная".

Рисунок 3.   Графики значений к.е.о. (кривые освещенности)

а – при одностороннем боковом освещении;

б – при верхнем освещении через фонари – надстройки;

в – при комбинированном освещении через окна и фонари типа «шед»;

г – при комбинированном освещении через окна и зенитные фонари плафонного типа.