Мне нравится
50Освещённость поверхности представляет отношение падающего светового потока к площади освещённой поверхности.
В строительной светотехнике в качестве источника естественного света для помещений здания рассматривается небосвод. Поскольку яркость отдельных точек небосвода изменяется в значительных пределах и зависит от положения солнца, степени и характера облачности, степени прозрачности атмосферы и других причин, установить значение естественной освещённости в помещении в абсолютных единицах (лк) невозможно.
Поэтому для оценки естественного светового режима помещений используется относительная величина, позволяющая учесть неравномерную яркость неба, – так называемый коэффициент естественной освещенности (КЕО)
Коэффициент естественной освещённости e m в какой-либо точке помещения М представляет отношение освещённости в этой точке Е в m к одновременной наружной освещённости горизонтальной плоскости Е н , находящейся на открытом месте и освещаемой диффузным светом всего небосвода. КЕО измеряется в относительных единицах и показывает, какую долю в процентах в данной точке помещения составляет освещённость от одновременной горизонтальной освещённости под открытым небом, т.е.:
е m = (Е в м / Е н) × 100%Коэффициент естественной освещённости является величиной, нормируемой санитарно-гигиеническими требованиями к естественному освещению помещений.
Согласно СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение" , естественное освещение подразделяется на
- боковое,
- верхнее,
- комбинированной (верхнее и боковое)
Основным документом, регламентирующим требования к естественному освещению помещений жилых и общественных зданий, является СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 "Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий".
В соответствии с СанПиН 2.1.2.1002-00 "Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям" в жилых зданиях непосредственное естественное освещение должны иметь жилые комнаты и кухни. Согласно данным требованиям КЕО в жилых комнатах и кухнях должен быть не менее 0,5% в середине помещения.
Согласно СНиП 31-01-2003 "Здания жилые многоквартирные" отношение площади световых проёмов к площади пола жилых помещений и кухни следует принимать не более 1:5,5 и не менее 1:8 для верхних этажей со световыми проёмами в плоскости наклонных ограждающих конструкций - не менее 1:10 с учётом светотехнических характеристик окон и затенения противостоящими зданиями.
В соответствии с СНиП 23-05-95 нормированные значения КЕО - е N , для зданий, располагаемых в различных светоклиматических районах, следует определять по формуле:
e N = e Н × m N где N - номер группы обеспеченности естественным светом по таблицеСветовые проёмы | Ориентация световых проёмов по сторонам света | Коэффициент светового климата, m | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
Номер группы административных районов | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
в наружных стенах зданий | северное | 1 | 0,9 | 1,1 | 1,2 | 0,8 |
северо-восточное, северо-западное | 1 | 0,9 | 1,1 | 1,2 | 0,8 | |
западное, восточное | 1 | 0,9 | 1,1 | 1,1 | 0,8 | |
юго-восточное, юго-западно | 1 | 0,9 | 1 | 1,1 | 0,8 | |
южное | 1 | 0,9 | 1 | 1,1 | 0,8 |
Освещённость в помещении достигается за счёт прямого диффузного света небосвода и отраженного диффузного света от внутренних поверхностей помещения, противостоящих зданий и поверхности земли, прилегающей к зданию. Соответственно КЕО в точке помещения М определяется как сумма:
e m = e н + e О + e З + e π где e н - КЕО, создаваемый прямым диффузным светом участка неба, видимого из данной точки через проёмы с учётом потерь света припрохождении светового потока через остеклённый проём; e o - КЕО, создаваемый отражённым светом от внутренних поверхностей помещения (потолка, стен, пола); e З - КЕО, создаваемый отражённым светом от противостоящих зданий; e π - КЕО, создаваемый отражённым светом от прилегающей к зданию поверхности земли (грунта, асфальта, травяного покрова и др.)
Максимальное влияние на величину КЕО оказывает прямой свет неба.
Составляющую от прямого света небосвода определяют по формуле:
e н = е н 0 × τ 0 × q где e н 0 - геометрический КЕО (коэффициент небосвода); τ 0 - общий коэффициент светопропускания проёма; q - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба;Общий коэффициент светопропускания проёма τ 0 при боковом освещении определяется как произведение двух составляющих:
τ 0 = τ 1 × τ 2 где τ 1 - коэффициент пропускания незагрязнённого стекла или другого светопрозрачного заполнения (в современной нормативной документации- коэффициент направленного пропускания видимого света оконного стекла или стеклопакета) τ 2 - коэффициент пропускания оконного блока без остекления при учёте затенения, создаваемого переплётами.
Значения коэффициентов τ 1 могут быть приняты по
9.1 Технико-экономическая оценка различных вариантов естественного и совмещенного освещения помещений должна производиться для всего года или отдельных его сезонов. Продолжительность использования естественного освещения следует определять промежуточным временем между моментами выключения (утром) и включения (вечером) искусственного освещения, когда естественная освещенность становится равной нормированному значению освещенности от установки искусственного освещения.
В помещениях жилых и общественных зданий, в которых расчетное значение КЕО составляет 80 % и менее нормированного значения КЕО, нормы искусственной освещенности повышают на одну ступень по шкале освещенности.
9.2 Расчет естественной освещенности в помещениях следует производить в зависимости от групп административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации и рассматриваемого периода года:
а) при расположении зданий в 1-й, 3-й и 4-й группах административных районов для всех месяцев года - по облачному году;
б) при расположении зданий во 2-й и 5-й группах административных районов для зимней половины года (ноябрь, декабрь, январь, февраль, март, апрель) - по облачному небу, для летней половины года (май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь) - по безоблачному небу.
9.3 Среднюю естественную освещенность в помещении при верхнем освещении от облачного неба в какой-либо момент времени суток определяют по формуле
где е ср - среднее значение КЕО; определяют по формуле (Б.8) приложения Б;
Наружная горизонтальная освещенность при сплошной облачности; принимают по таблице В.1 приложения В.
Примечание - Значения наружной освещенности в приложении Г приведены для местного среднего солнечного времени Т М . Переход от местного декретного времени к местному среднему солнечному производят по формуле
T M = T Д – N + l - 1, (14)
где T Д - местное декретное время;
N - номер часового пояса (рисунок 25);
l - географическая долгота пункта, выраженная в часовой мере (15° = 1 ч).
9.4 Значение естественной освещенности в заданной точке А при боковом освещении в условиях сплошной облачности определяют по формуле
где - расчетное значение КЕО в точке А помещения при боковом освещении; определяют по формуле (Б.1) приложения Б;
Наружная освещенность на горизонтальной поверхности при облачном небе.
Расчет естественной освещенности в заданной точке М помещения от окон при безоблачном небе следует производить:
а) при отсутствии солнцезащитных средств в светопроемах и противостоящих зданий по формуле
; (16)
б) при затенении окон противостоящими зданиями по формуле
в) при наличии солнцезащитных средств в светопроемах по формуле
, (18)
где e б i - геометрический КЕО, определяемый по формуле (Б.9);
b б - коэффициент относительной яркости участка неба, видимого через светопроем; принимают по таблице 11;
Наружная освещенность на вертикальной поверхности, создаваемая рассеянным светом безоблачного неба; принимают в зависимости от ориентации поверхности фасада здания и времени суток по таблице В.3 приложения В;
Рисунок 25 - Карта часовых поясов
b ф i - средняя относительная яркость фасадов противостоящих зданий; определяют по таблице Б.2 приложения Б;
Определяют по формуле (Б.5);
r ф - средневзвешенный коэффициент отражения фасадов противостоящих зданий; принимают по таблице Б.3 приложения Б;
Наружная суммарная освещенность на вертикальной поверхности, создаваемая рассеянным светом неба, прямым светом солнца и светом, отраженным от земной поверхности; принимают по таблице В.4 приложения В.
Расчет средней естественной освещенности в помещении от безоблачного неба при верхнем освещении в зависимости от типа светового проема производят:
а) при световых проемах в плоскости покрытия, имеющих заполнение из светорассеивающих материалов, по формуле
б) при световых проемах в плоскости покрытия, имеющих заполнение из светопрозрачных материалов, по формуле
в) при фонарях шед по формуле
г) при прямоугольных фонарях по формуле
где t о - см. формулу (Б.1);
r 2 и k ф - см. формулу (Б.2);
e ср - см. формулу (Б.7);
Суммарная наружная освещенность на горизонтальной поверхности, создаваемая безоблачным небом и прямым светом солнца; принимают по таблице В.3 приложения В;
Наружная освещенность на горизонтальной поверхности, создаваемая безоблачным небом; принимают по таблице В.3 приложения В;
b B - коэффициент относительной яркости участков безоблачного неба, видимых через светопроемы; принимают по таблице 12;
См. формулу (16);
И - наружная освещенность на двух противоположных сторонах вертикальной поверхности; принимают по таблице В.4 приложения В.
Примечания
1 Прямой солнечный свет в расчетах освещенности учитывают при наличии в световых проемах солнцезащитных средств или светорассеивающих материалов; в остальных случаях прямой солнечный свет не учитывают.
2 Значения расчетных коэффициентов в таблицах 11 и 12 приведены для местного среднего солнечного времени.
Таблица 11
Ориентация светопроемов | Значение коэффициента b б | ||||||||||||||
Время суток, ч | |||||||||||||||
В | 3,1 | 1,9 | 1,4 | 1,25 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,55 | 1,7 | 1,8 | 1,9 | 1,95 | 1,85 | ||
ЮВ | 1,05 | 1,1 | 1,45 | 2,5 | 2,6 | 1,9 | 1,5 | 1,3 | 1,25 | 1,3 | 1,35 | 1,45 | 1,6 | 1,85 | 1,9 |
Ю | 1,5 | 1,35 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,5 | 1,7 | 1,85 | 1,7 | 1,5 | 1,3 | 1,2 | 1,1 | 1,35 | 1,5 |
ЮЗ | 1,9 | 1,85 | 1,6 | 1,45 | 1,35 | 1,3 | 1,25 | 1,3 | 1,5 | 1,9 | 2,6 | 2,5 | 1,45 | 1,1 | 1,05 |
З | 1,85 | 1,95 | 1,9 | 1,8 | 1,7 | 1,55 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,25 | 1,4 | 1,9 | 3,1 | ||
СЗ | 1,3 | 1,5 | 1,7 | 1,75 | 1,75 | 1,7 | 1,6 | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,25 | 1,25 | 1,3 | 1,9 | 2,9 |
С | 1,2 | 1,2 | 1,3 | 1,45 | 1,5 | 1,6 | 1,6 | 1,65 | 1,6 | 1,6 | 1,5 | 1,45 | 1,3 | 1,2 | 1,2 |
СВ | 2,9 | 1,9 | 1,3 | 1,25 | 1,25 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,75 | 1,75 | 1,7 | 1,5 | 1,3 |
Таблица 12
Тип светового проема | Значение коэффициента b B | ||||||||||||||
Время суток, ч | |||||||||||||||
Прямоугольный фонарь | 1,3 | 1,42 | 1,52 | 1,54 | 1,42 | 1,23 | 1,15 | 1,14 | 1,15 | 1,23 | 1,42 | 1,54 | 1,52 | 1,42 | 1,3 |
В плоскости покрытия | 0,7 | 0,85 | 0,95 | 1,05 | 1,1 | 1,14 | 1,16 | 1,17 | 1,16 | 1,14 | 1,1 | 1,05 | 0,95 | 0,85 | 0,7 |
Шед (ориентированный на СЗ, С, СВ) | 1,17 | 1,13 | 1,04 | 0,95 | 0,9 | 0,85 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,95 | 1,04 | 1,13 | 1,17 |
Примеры расчета времени использования естественного освещения в помещениях
Пример 1
Требуется определить, как изменится продолжительность использования естественного освещения в марте за средние сутки в рабочей комнате с верхним естественным освещением через зенитные фонари и с системой общего люминесцентного освещения, если уменьшить запроектированную площадь зенитных фонарей в два раза и перейти на совмещенное освещение.
Рабочая комната расположена в Москве, точность зрительных работ, выполняемых в ней, соответствует Б-1 разряду норм по приложению И СНиП 23-05.
Первоначально запроектированная площадь фонарей обеспечивала среднее значение КЕО в рабочей комнате, равное 5 %; при уменьшении площади фонарей в два раза среднее значение КЕО составляет 2,5 %. Работа выполняется в две смены с 7 до 21 ч по местному времени.
Решение
1 В соответствии с таблицей 1 перечня административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации Москва расположена в первой группе и, следовательно, расчет естественной освещенности в помещении выполняют для условий облачного неба.
2 Из таблицы В.1 приложения В выписывают в таблицу 13 значение наружной горизонтальной освещенности при сплошной облачности для разных часов дня в марте.
Таблица 13
Время суток (местное солнечное время) | Наружная горизонтальная освещенность , лк | Средняя естественная освещенность в помещении E ср , лк | |
при КЕО = 5 % | при КЕО = 2,5 % | ||
- | - | - | |
- | - | - | |
- | - | - |
3 Последовательно подставляя значение в формулу (13), определяют для соответствующих моментов времени значения средней освещенности внутри помещения Е cp . Результаты расчета записывают в таблицу 13.
4 По найденным значениям Е cp строят график (рисунок 26) изменения естественной освещенности в помещении в течение рабочего дня при КЕО = 5 % и 2,5 %.
5 В приложении И СНиП 23-05 находят, что для рабочей комнаты, расположенной в Москве, нормированное значение КЕО для Б-1 разряда работ равно 3 %.
1 - изменение естественной освещенности в помещении при КЕО, равном 5 %; 2 - то же, 2,5 %; А - точка, соответствующая времени выключения искусственного освещения утром;
Б - точка, соответствующая времени включения искусственного освещения вечером
Рисунок 26 - График изменения естественной освещенности в помещении в течение рабочего дня
Нормированная освещенность равна 300 лк. При уменьшении площади фонарей в два раза среднее расчетное значение КЕО составляет 0,5 нормированного значения КЕО; в этом случае в рабочей комнате нормированное значение освещенности от искусственного освещения необходимо повысить на одну ступень, т. е. вместо 300 лк следует принять 400 лк.
6 На ординате графика рисунка 26 находят точку, соответствующую освещенности 300 лк, через которую проводят горизонталь до пересечения с кривой в первой и второй половине дня. Точки А и Б пересечения с кривой проектируют на ось абсцисс. Точка а на оси абсцисс соответствует времени t a = 8 ч 20 мин, точка б - t б = 15 ч 45 мин.
Время использования естественного освещения в рабочей комнате при среднем КЕО, равном 3 %, определяют как разность t б - t а = 7 ч 25 мин.
7 Из рисунка 26 следует, что горизонталь, соответствующая освещенности 400 лк, не пересекается с кривой изменения естественной освещенности при среднем КЕО = 2,5 %, это означает, что время использования естественного освещения в рабочей комнате с уменьшенной в два раза площадью фонарей равно нулю, т. е. в течение всего рабочего времени в рабочей комнате должно работать постоянное дополнительное искусственное освещение.
Пример 2
Требуется определить естественную освещенность и продолжительность использования естественного освещения в течение дня в сентябре при сплошной облачности в трех точках А, Б и В (рисунок 27) характерного разреза школьного класса на уровне парт (0,8 м от пола). Точки расположены на следующих расстояниях от наружной стены с окнами: А - 1,5 м, Б - 3 м и В - 4,5 м. Расчетное значение КЕО в точке А е А = 4,5 %, в точке Б е Б = 2,3, в точке В е В = 1,6 %. Нормированная освещенность в классной комнате от установки искусственного освещения равна 300 лк. Школа расположена в Белгороде (50° с. ш.) и работает в одну смену с 8 до 14 ч (местное солнечное время).
Решение
1 Из таблицы В.1 приложения В выписывают значения наружной освещенности в течение дня для сентября. Последовательно подставляя значения в формулу (15), получают значения естественной освещенности в заданных точках Е гА , Е гБ , Е гВ . Результаты расчета записывают в таблицу 14.
А , Б , В - Расчетные точки
Рисунок 27 - Схематический поперечный разрез школьного класса
Примечание - Учитывая, что в таблице В.1 приложения В для 50° с. ш. наружная освещенность не приведена, находят требуемое значение наружной освещенности методом линейной интерполяции.
Таблица 14
2 По данным таблицы 14 строят график рисунка 28, для этого проводят горизонталь через точку оси ординат, которой соответствует освещенность 300 лк, до пересечения с кривыми освещенности Е гА , Е гБ , Е гВ (кривые 1 , 2 , 3 ).
3 Проектируют точки пересечения горизонтали с кривыми на ось абсцисс; время использования естественного освещения в точке А определяют из соотношения:
t 2 - t 1 = 14 ч 00 мин - 8 ч 20 мин = 5 ч 40 мин.
Из рисунка 28 следует, что в точках Б и В при сплошной облачности осенью необходимо иметь постоянное дополнительное искусственное освещение, так как в течение всего дня на втором и третьем рядах парт естественная освещенность ниже нормированного значения.
1 - в точке А ; 2 - в точке Б ; 3 - в точке В
Рисунок 28 - График изменения естественной освещенности в трех расчетных точках школьного класса в течение рабочего дня
Проектирование естественного освещения зданий должно базироваться на изучении трудовых процессов, выполняемых в помещениях, а также на светоклиматических особенностях места строительства зданий. При этом должны быть определены следующие параметры:
характеристика и разряд зрительных работ;
группа административного района, в котором предполагается строительство здания;
нормированное значение КЕО с учетом характера зрительных работ и светоклиматических особенностей места расположения зданий;
требуемая равномерность естественного освещения;
продолжительность использования естественного освещения в течение суток для различных месяцев года с учетом назначения помещения, режима работы и светового климата местности;
необходимость защиты помещения от слепящего действия солнечного света.
Проектирование естественного освещения здания следует выполнять в следующей последовательности:
определение требований к естественному освещению помещений;
выбор систем освещения;
выбор типов световых проемов и светопропускающих материалов;
выбор средств для ограничения слепящего действия прямого солнечного света;
учет ориентации здания и световых проемов по сторонам горизонта;
выполнение предварительного расчета естественного освещения помещений (определение необходимой площади световых проемов);
уточнение параметров световых проемов и помещений;
выполнение проверочного расчета естественного освещения помещений;
определение помещений, зон и участков, имеющих недостаточное по нормам естественное освещение;
определение требований к дополнительному искусственному освещению помещений, зон и участков с недостаточным естественным освещением;
определение требований к эксплуатации световых проемов;
внесение необходимых корректив в проект естественного освещения и повторный проверочный расчет (при необходимости).
Систему естественного освещения здания (боковое, верхнее или комбинированное) следует выбирать с учетом следующих факторов: назначения и принятого архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения здания;
требований к естественному освещению помещений, вытекающих из особенностей технологии производства и зрительной работы; климатических и светоклиматических особенностей места строительства; экономичности естественного освещения (по энергетическим затратам).
Верхнее и комбинированное естественное освещение следует применять преимущественно в одноэтажных общественных зданиях большой площади (крытые рынки, стадионы, выставочные павильоны и т.п.).
Боковое естественное освещение следует применять в многоэтажных общественных и жилых зданиях, одноэтажных жилых зданиях, а также в одноэтажных общественных зданиях, в которых отношение глубины помещений к высоте верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью не превышает 8.
При выборе световых проемов и светопропускающих материалов следует учитывать:
требования к естественному освещению помещений; назначение, объемно-пространственное и конструктивное решение здания; ориентацию здания по сторонам горизонта; климатические и светоклиматические особенности места строительства;
необходимость защиты помещений от инсоляции; степень загрязнения воздуха.
При проектировании бокового естественного освещения следует учитывать затенение, создаваемое противостоящими зданиями. Учет затенения производят в соответствии с разделом настоящего Свода правил.
Выбор устройств для защиты от слепящего действия прямого солнечного света следует производить с учетом:
ориентации световых проемов по сторонам горизонта;
направления солнечных лучей относительно человека в помещении, имеющего фиксированную линию зрения (ученик за партой, чертежник за чертежной доской и т.п.);
рабочего времени суток и года в зависимости от назначения помещения;
разницы между солнечным временем, по которому построены солнечные карты, и декретным временем, принятым на территории Российской Федерации.
При выборе средств для защиты от слепящего действия прямого солнечного света следует руководствоваться требованиями строительных норм и правил по проектированию жилых и общественных зданий (СНиП 31-01, СНиП 2.08.02).
При односменном рабочем (учебном) процессе и при эксплуатации помещений в основном в первую половину дня (например, лекционные аудитории), когда помещения ориентированы на западную четверть горизонта, применение солнцезащитных средств необязательно.
В отдельных случаях, например при проведении экспертиз, возникает необходимость в объективной оценке естественного освещения помещений на основе измерений КЕО с помощью люксметров. Современные фотометрические приборы в качестве датчика имеют кремниевые фотоэлементы, снабженные желтыми и зелеными светофильтрами, корригирующими их спектральную чувствительность соответственно спектральной чувствительности человеческого глаза, а также специальными насадками косинусной коррекции. Коррекция спектральной чувствительности и по косинусу может производиться также с помощью ЭВМ. Селеновые фотоэлементы применяются реже, так как они недолговечны, требуют постоянной градуировки на фотометрической скамье.
Их чувствительность зависит от температуры воздуха. Учитывая, что все расчеты и нормы КЕО имеют в качестве основного допущения пасмурное небо МКО, измерения КЕО могут производиться только при сплошной десятибалльной облачности. Однако могут быть исключения, например в случае измерения КЕО при наличии световодов или светонаправляющих устройств. При этом величина КЕО становится условной. А при измерении наружной освещенности необходимо экранировать прямой свет солнца.
При расчетах эффективности таких устройств в качестве величины наружной освещенности следует принимать суммарную освещенность от прямого солнца и неба (Eq).
Для измерения КЕО заготавливается журнал натурных измерений, в котором указываются место, время и погодные условия во время измерений, приборы, коэффициент пропорциональности между показаниями люксметров (в случае некачественных приборов), геометрические параметры помещения и светопроемов, коэффициенты отражения внутренних и прилегающих наружных поверхностей, вид заполнения проема и его загрязнение. Коэффициент запаса определяется путем деления показаний люксметра при положении датчика в вертикальной плоскости снаружи стекла и внутри за стеклом. Коэффициенты отражения поверхностей измеряются с помощью рефлексометра. Кроме этих данных журнал должен содержать таблицы для записи результатов измерений. Результаты измерений внутри помещения обычно в пяти точках на рабочей поверхности, заранее размеченных по характерному разрезу, синхронизируются по времени с результатами измерений наружной освещенности, производящихся на открытой незатененной площадке, желательно на крыше здания. Для этого наружная освещенность измеряется ежеминутно. Около каждого результата записывается время измерения. Внутренняя освещенность в намеченных точках измеряется в это же время. Время каждого измерения также записывается. При заполнении журнала измерений в графе «наружная освещенность» выбирается результат, совпадающий по времени с результатом измерения внутренней освещенности в данной точке. Измерение в каждой точке для исключения случайных ошибок следует проводить не менее двух раз. Полученные результаты необходимо усреднить.
КЕО в процентах определяется делением показания внутреннего люксметра на показание наружного люксметра и умножается на 100. При наличии «тарировочного» коэффициента к между показаниями внутреннего определять по формуле
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Организация рационального освещения рабочих мест является одним из основных вопросов безопасности труда. От правильного устройства освещения во многом зависит производственный травматизм, производительность и качество выполняемых работ.
Существует два вида освещения: естественное и искусственное. При их расчете необходимо руководствоваться строительными нормами и правилами СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».
В методических указаниях даны методики расчета различных видов естественного освещения.
В соответствии с требованиями СНиП 23-05-95 все производственные, складские, бытовые и административно-конторские помещения должны иметь, как правило, естественное освещение. Оно не устраивается в помещениях, где противопоказано фотохимическое воздействие естественного света по техническим и другим соображениям.
Естественное освещение можно не устраивать: в санитарно-бытовых помещениях; ожидальных здравпунктов; помещениях для личной гигиены женщин; коридорах, проходах и переходах производственных, вспомогательных и общественных здании. Естественное освещение может быть боковое, верхнее, комбинированное и совмещенное.
Боковое естественное освещение - это естественное освещение помещения светом, поступающим через световые проемы в наружных стенах здания.
При одностороннем боковом освещении нормируется значение коэффициента естественной освещенности {КЕО) в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены (рис. 1.1а), т. е. наиболее удаленной от световых проемов на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола). При боковом освещении учитывается влияние затенения от противостоящих зданий коэффициентом затенения К ЗД (рис. 1.26).
При двустороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке по середине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола) (рис 1.16).
Верхнее естественное освещение - это естественное освещение помещения светом, проникающим через световые проемы в покрытии здания и фонари, а также через световые проемы в местах перепадов высот смежных зданий.
Рисунок 1.1 - Кривые распределения естественной освещенности: а - при одностороннем боковом освещении; б - двустороннем боковом; 1 - уровень условной рабочей поверхности; 2 - кривая, характеризующая изменение освещенности в плоскости разреза помещения; РТ - точка минимальной освещенности при боковом одностороннем и двустороннем освещении e min .
При верхнем или верхнем и боковом естественном освещении нормируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола). Первая и последняя точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен или перегородок или от осей рядов колонн (рис. 3.1а).
Допускается деление помещения на зоны с боковым освещением (зоны, примыкающие к наружным стенам с окнами) и зоны с верхним освещением; нормирование и расчет естественного освещения в каждой зоне производятся независимо. При этом учитывается характер зрительных работ. Условная рабочая поверхность - условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола.
Совмещенное освещение - это освещение, при котором в светлое время суток одновременно используется естественный и искусственный свет. При этом недостаточное по условиям зрительной работы естественное освещение постоянно дополняется искусственным, удовлетворяющим специальным требованиям к помещениям (СНиП 23-05-95 по проектированию освещения ) с недостаточным естественным освещением.
Рисунок 1.2 - Схема обозначения размеров здания для расчета естественного бокового освещения:
а - схема обозначения размеров для расчета естественного бокового освещения: - ширина помещения;
L PT - расстояние от наружной стены до расчетной точки (РТ);
1 м - расстояние от поверхности стены до расчетной точки (РТ);
В п - глубина помещения; h 1 - высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна;
h 2 - высота от уровня пола до условной рабочей поверхности (0,8 м);
L п - длина помещения; Н- высота помещения; d - толщина стен;
6 - схема для определения коэффициента К ЗД: Нкз- высота расположения карниза
противостоящего здания над подоконником рассматриваемого здания; Lj# - расстояние
между рассматриваемым и противостоящим зданием; М- граница затенения
Нормы минимальной освещенности помещений определяются КЕО, представляющим собой отношение естественной освещенности , создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственно или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности , создаваемой светом полностью открытого небосвода, определяемого в %.
Значения КЕО для помещений, требующих различных условий освещенности, принимают в соответствии со СНиП 23-05-95 , табл. 1,1.
Проектирование естественного освещения зданий должно базироваться на детальном изучении технологических или иных трудовых процессов, выполняемых в помещениях, а также на светоклиматических особенностях места строительства зданий. При этом должны быть определены следующие характеристики:
Характеристика зрительной работы, определяемая в зависимости от наименьшего размера объекта различения, разряда зрительной работы;
Местонахождение здания на карте светового климата;
Нормированное значение КЕО с учетом характеристики зрительной работы и светоклиматических особенностей места расположения зданий;
Требуемая равномерность естественного освещения;
Габаритные размеры и расположение оборудования, возможное затемнение им рабочих поверхностей;
Желательное направление падения светового потока на рабочую поверхность;
Продолжительность использования естественного освещения в течение суток для разных месяцев года с учетом назначения помещения, режима работы и светового климата местности;
Необходимость защиты помещения от слепящего действия прямого солнечного света;
Дополнительные требования к освещению, вытекающие из специфики технологического процесса и архитектурных требований к интерьеру.
Проектирование естественного освещения осуществляется в определенной последовательности:
1-й этап - определение требований к естественному освещению помещений; определение нормативного значения КЕО по разряду преобладающих в помещении зрительных работ:
Выбор системы освещения;
Выбор типов светового проема и светопропускающего материала;
Выбор средств для ограничения ослепляющего действия прямого солнечного света;
Учет ориентации зданий и световых проемов по сторонам горизонта;
2-й этап - выполнение предварительного расчета естественного освещения помещений; т. е. расчет площади остекления Soc:
Уточнение параметров световых проемов и помещении;
3-й этап - выполнение проверочного расчета естественного освещения помещений:
Определение помещений, зон и участков, имеющих недостаточное по нормам естественное освещение;
Определение требований к дополнительному искусственному освещению помещений, зонам и участкам с недостаточным естественным освещением;
4-й этап - внесение необходимых коррективов в проект естественного освещения и повторный проверочный расчет (при необходимости).
РАСЧЕТ БОКОВОГО ОДНОСТОРОННЕГО ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
В большинстве случаев естественное освещение промышленных и административно-конторских помещений осуществляется боковым односторонним освещением (рис. 1.1а; рис. 1.2а).
Методика расчета естественного бокового освещения может быть сведена к следующему.
1.1.Определяется разряд зрительной работы и нормативное значение коэффициента естественной освещенности .
Разряд зрительной работы определяется в зависимости от величины наименьшего размера объекта различения (по заданию) и в соответствии с этим по СНиП 23-05-95 (табл. 1.1) устанавливается нормативная величина коэффициента естественной освещенности , %.
Объект различения - это рассматриваемый предмет, отдельные его части или дефект, который требуется различить в процессе работы.
1.2. Рассчитывается необходимая площадь остекления Soc:
где - нормированное значение КЕО для зданий, располагаемых в различных районах;
Световая характеристика окна;
Коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями;
- площадь пола, м 2 ;
Общий коэффициент светопропускания;
Коэффициент, учитывающий отражение света от поверхностей в помещении.
Значения параметров, входящих в формулу (1.1), определяются по формулам, таблицам и графикам в определенной последовательности.
Нормированное значение КЕО e N для зданий, располагаемых в различных районах, следует определять по формуле
e N =e H -m N (%), (1.2)
где - значение КЕО, %, определяется по табл. 1.1;
m N - коэффициент светового климата (табл. 1.2), принимается с учетом группы административных районов по ресурсам светового климата (табл. 1.3).
Полученное по формуле (1.2) значение КЕО округлить до десятых долей.
1,5%; m N = 1,1
где - длина помещения (по заданию прил. 1);
Глубина помещения, м, при боковом одностороннем освещении равная +d, (рис. 1.2а);
Ширина помещения (по заданию прил. 1);
d- толщина стен (по заданию прил. 1);
- высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна, м (прил. 1).
Зная величины отношений (1.3), по табл. 1.4 находят значение световой характеристики окна
Для вычисления коэффициента , учитывающего затемнение окон соседним зданием (рис. 1.26), необходимо определить отношение
где - расстояние между рассматриваемым и противостоящим зданием, м;
Высота расположения карниза противостоящего здания над подоконником рассматриваемого окна, м.
В зависимости от значения по табл. 1.5 находят коэффициент
Общий коэффициент светопропускания определяют по выражению
где - коэффициент светопропускания материала (табл. 1.6);
Коэффициент, учитывающий потери света в оконных переплетах световых проемов (табл. 1.7);
Коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, при боковом естественном освещении = 1;
- коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (табл. 1.8).
При определении коэффициента учитывающего отражение света от поверхностей в помещении, необходимо вычислить:
а) средневзвешенный коэффициент отражения света от стен, потолка и пола:
где - площади стен, потолка, пола, м 2 , определяют по формулам:
где - ширина, длина и высота стен помещения соответственно (по заданию прил. 1).
Естественное освещение используется для общего освещения производственных и подсобных помещений. Оно создается лучистой энергией солнца и на организм человека действует наиболее благоприятно. Используя этот вид освещения, следует учитывать метеорологические условия и их изменения в течение суток и периодов года в данной местности. Это необходимо для того, чтобы знать, какое количество естественного света будет попадать в помещение через устраиваемые световые проемы здания: окна - при боковом освещении, световые фонари верхних перекрытий здания - при верхнем освещении. При комбинированном естественном освещении к верхнему освещению добавляется боковое.
Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь естественное освещение. Установленные расчетом размеры световых проемов допускается изменять на +5, -10%.
Солнцезащитные устройства в общественных и жилых зданиях следует предусматривать в соответствии с главами СНиП по проектированию этих зданий, а также с главами по строительной теплотехнике.
Различают следующие виды естественного освещения помещений:
- боковое одностороннее - когда световые проемы расположены в одной из наружных стен помещения,
Рисунок 1. Боковое одностороннее естественное освещение
- боковое - световые проемы в двух противоположных наружных стенах помещения,
Рисунок 2. Боковое естественное освещение
- верхнее - когда фонари и световые проемы в покрытии, а также световые проемы в стенах перепада высот здания,
- комбинированное - световые проемы, предусмотренные для бокового (верхнее и боковое) и верхнего освещения.
Принцип нормирования естественного освещения
Качество освещения естественным светом характеризуется коэффициентом естественной освещенности к ео , который представляет собой отношение освещенности на горизонтальной поверхности внутри помещения к одновременной горизонтальной освещенности снаружи,
,
где Е в - горизонтальная освещенность внутри помещения в лк;
Е н - горизонтальная освещенность снаружи в лк.
При боковом освещении нормируется минимальное значение коэффициента естественной освещенности - к ео мин , а при верхнем и комбинированном освещении - среднее его значение - к ео ср . Способ расчета коэффициента естественной освещенности приведен в Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий.
С целью создания наиболее благоприятных условий труда установлены нормы естественной освещенности. В тех случаях когда естественная освещенность недостаточна, рабочие поверхности должны дополнительно освещаться искусственным светом. Смешанное освещение допускается при условии дополнительного освещения только рабочих поверхностей при общем естественном освещении.
Строительными нормами и правилами (СНиП 23-05-95) коэффициенты естественной освещенности производственных помещений установлены в зависимости от характера работы по степени точности.
Для поддержания необходимой освещенности помещений нормами предусматривается обязательная очистка окон и световых фонарей от 3 раз в год до 4 раз в месяц. Кроме того, следует систематически очищать стены, оборудование и окрашивать их в светлые цвета.
Нормы естественного освещения промышленных зданий, сведенные к нормированию К.Е.О., представлены в СНиП 23-05-95. Для облегчения нормирования освещенности рабочих мест все зрительные работы по степени точности делятся на восемь разрядов.
СНиП 23-05-95 устанавливают требуемую величину К.Е.О. в зависимости от точности работ, вида освещения и географического расположения производства. Территория России делится на пять световых поясов, для которых значения К.Е.О. определяются по формуле:
где N – номер группы административно-территориального района по обеспеченности естественным светом;
е н — значение коэффициента естественной освещенности, выбираемое по СНиП 23-05-95 в зависимости от характеристики зрительных работ в данном помещении и системы естественного освещения.
m N — коэффициент светового климата, который находится по таблицам СНиП в зависимости от вида световых проемов, их ориентации по сторонам горизонта и номера группы административного района.
Для определения соответствия естественной освещенности в производственном помещении требуемым нормам освещенность измеряют при верхнем и комбинированном освещении-в различных точках помещения с последующим усреднением; при боковом- на наименее освещенных рабочих местах. Одновременно измеряют наружную освещенность и определенный расчетным путем К.Е.О. сравнивают с нормативным.
Проектирование естественного освещения
1.Проектирование естественного освещения зданий должно базироваться на изучении трудовых процессов, выполняемых в помещениях, а также на светоклиматических особенностях места строительства зданий. При этом должны быть определены следующие параметры:
- характеристика и разряд зрительных работ;
- группа административного района, в котором предполагается строительство здания;
- нормированное значение КЕО с учетом характера зрительных работ и светоклиматических особенностей места расположения зданий;
- требуемая равномерность естественного освещения;
- продолжительность использования естественного освещения в течение суток для различных месяцев года с учетом назначения помещения, режима работы и светового климата местности;
- необходимость защиты помещения от слепящего действия солнечного света.
2. Проектирование естественного освещения здания следует выполнять в следующей последовательности:
- 1-й этап:
- определение требований к естественному освещению помещений;
- выбор систем освещения;
- выбор типов световых проемов и светопропускающих материалов;
- выбор средств для ограничения слепящего действия прямого солнечного света;
- учет ориентации здания и световых проемов по сторонам горизонта;
- 2-й этап:
- выполнение предварительного расчета естественного освещения помещений (определение необходимой площади световых проемов);
- уточнение параметров световых проемов и помещений;
- 3-й этап:
- выполнение проверочного расчета естественного освещения помещений;
- определение помещений, зон и участков, имеющих недостаточное по нормам естественное освещение;
- определение требований к дополнительному искусственному освещению помещений, зон и участков с недостаточным естественным освещением;
- определение требований к эксплуатации световых проемов;
- 4-й этап: внесение необходимых корректив в проект естественного освещения и повторный проверочный расчет (при необходимости).
3. Систему естественного освещения здания (боковое, верхнее или комбинированное) следует выбирать с учетом следующих факторов:
- назначения и принятого архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения здания;
- требований к естественному освещению помещений, вытекающих из особенностей технологии производства и зрительной работы;
- климатических и светоклиматических особенностей места строительства;
- экономичности естественного освещения (по энергетическим затратам).
4. Верхнее и комбинированное естественное освещение следует применять преимущественно в одноэтажных общественных зданиях большой площади (крытые рынки, стадионы, выставочные павильоны и т. п.).
5. Боковое естественное освещение следует применять в многоэтажных общественных и жилых зданиях, одноэтажных жилых зданиях, а также в одноэтажных общественных зданиях, в которых отношение глубины помещений к высоте верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью не превышает 8.
6. При выборе световых проемов и светопропускающих материалов следует учитывать:
- требования к естественному освещению помещений;
- назначение, объемно-пространственное и конструктивное решение здания;
- ориентацию здания по сторонам горизонта;
- климатические и светоклиматические особенности места строительства;
- необходимость защиты помещений от инсоляции;
- степень загрязнения воздуха.
7. При проектировании бокового естественного освещения следует учитывать затенение, создаваемое противостоящими зданиями.
8. Светопрозрачные заполнения светопроемов в жилых и общественных зданиях выбирают с учетом требований СНиП 23-02.
9. При боковом естественном освещении общественных зданий с повышенными требованиями к постоянству естественного освещения и солнцезащите (например, картинные галереи) световые проемы следует ориентировать на северную четверть горизонта (С-СЗ-С-СВ).
10. Выбор устройств для защиты от слепящего действия прямого солнечного света следует производить с учетом:
- ориентации световых проемов по сторонам горизонта;
- направления солнечных лучей относительно человека в помещении, имеющего фиксированную линию зрения (ученик за партой, чертежник за чертежной доской и т. п.);
- рабочего времени суток и года в зависимости от назначения помещения;
- разницы между солнечным временем, по которому построены солнечные карты, и декретным временем, принятым на территории Российской Федерации.
При выборе средств для защиты от слепящего действия прямого солнечного света следует руководствоваться требованиями строительных норм и правил по проектированию жилых и общественных зданий (СНиП 31-01, СНиП 2.08.02).
11. При односменном рабочем (учебном) процессе и при эксплуатации помещений в основном в первую половину дня (например, лекционные аудитории), когда помещения ориентированы на западную четверть горизонта, применение солнцезащитных средств необязательно.