 |
|
Расчет КЕО, нормирование КЕО
Основным критерием оценки переменного естественного освещения служит величина, называемая коэффициентом естественной освещенности (КЕО, е), который показывает какую долю освещенность в данной точке помещения составляет от одновременной наружной освещенности горизонтальной поверхности на открытом месте при пасмурном (облачность 8 – 10 баллов) небосводе и выражается отношением
, %, (1)
где Ев – освещенность в расчетной точке внутри помещения, лк;
Ен – одновременная освещенность этой же точки под открытым небосводом, лк.
Однако наиболее простым и удобным в практике архитектурно-строительного проектирования является графоаналитический метод расчета геометрического КЕО, который разработал в 20 – 30 годы прошлого века А.М. Данилюк. Идея этого метода состоит в следующем.
Источником излучения при естественном освещении является небосвод. Данилюк представил его в виде полусферы, поверхность которой он разбил на 10000 площадок двумя группами (100 ´ 100) плоскостей. Первая группа – плоскости, проходящие через основной диаметр. Вторая группа – плоскости, проходящие параллельно основному вертикалу полусферы, проходящему через ее центр, а также перпендикулярно первой группе плоскостей. Причем, разбивка осуществлялась таким образом, чтобы проекция телесного угла каждой площадки была одинакова. Следовательно, на основе закона проекции телесного угла, каждая площадка создает одинаковую освещенность в центре полусферы и на основе этого можно принять, что из центра каждой площадки исходит по одному световому лучу. Тогда освещенность расчетной точки, находящейся под открытым небосводом, можно считать равной Eн = 10000 лучей (или единиц).
Помещаем эту расчетную точку в помещение, например, с одним светопроемом. Большая часть лучей света не будет доходить до расчетной точки, т.к. ограждения помещения не светопрозрачны. Только лишь некоторое количество лучей будет проходить через проем в данную точку. Чтобы определить количество лучей, проходящих от участка небосвода через проем в помещение, необходимо определить площадь этого участка в лучах, для чего количество лучей по вертикали (n1) умножается на количество лучей по горизонтали (n2).Тогда освещенность в расчетной точке помещения определится
Ев = n1 × n2 лучей (или единиц),
где n1 - количество лучей, проходящих в расчетную точку через проем на разрезе помещения;
n2 - количество лучей, проходящих в расчетную точку через проем (или через проемы) на плане помещения.
Итак, имея освещенность в расчетной точке внутри помещения Ев и освещенность этой же точки под открытым небосводом Ен, можно определить геометрический коэффициент естественной освещенности, используя формулу (2):
, %. (6)
Поскольку Данилюк был архитектором, то он знал, что архитекторы постоянно работают с планами и разрезами. Поэтому разбитая на площадки полусфера была сначала спроецирована на вертикальную плоскость, где первая группа плоскостей превратилась в радиальные линии, а вторая – в концентрические полуокружности. Таким образом, получился график І ([3], рис.2).
Затем полусфера была спроецирована на горизонтальную плоскость, где радиальные линии остались, а вторая группа плоскостей превратилась в горизонтальные линии. Таким образом, получился график ІІ ([3], рис.3).
Итак, чтобы получить значение геометрического КЕО, необходимо расчетную точку на разрезе помещения совместить с графиком І и подсчитать количество лучей n1, проходящих через светопроем. Затем совместить план помещения с графиком ІІ и подсчитать количество лучей n2, проходящих через проемы. По формуле (6) нетрудно определить величину геометрического КЕО.
При проектировании систем естественного освещения зданий возникает вопрос о том, каковы оптимальные параметры естественного освещения необходимы для данного помещения. Поскольку конечной целью проектирования и строительства здания является создание благоприятной искусственной среды для нормальной деятельности человека, то при определении оптимальных параметров среды необходимо, прежде всего, учитывать физиологические потребности человека. В частности, для световой среды условия зрительного восприятия зависят от видимости объектов различения.
Необходимое количество и качество природного света в помещениях определяется их функциональным или технологическим назначением, точнее, характером зрительной работы. На основе многолетнего опыта и проведенных многочисленных исследований были установлены параметры естественного освещения, при которых обеспечиваются благоприятные условия для зрения. Эти характеристики получили отражение в нормах, имеющих у нас силу закона.
Нормированными называются такие значения параметров, при которых в максимальной степени обеспечиваются биологические и психологические потребности человека, а также энергетические, материально-технические и экономические возможности государства на данный период времени.
При оценке систем естественного освещения помещений нормируемыми параметрами являются КЕО и неравномерность естественного освещения.
Нормированные значения КЕО в помещении выбираются в зависимости от двух факторов:
От сложности зрительной работы. В производственных помещениях она классифицируется по величине объекта различения на 8 разрядов – от работы наивысшей точности с деталями различения менее 0,15 мм, до грубой - с объектами более 5 мм. В гражданских зданиях помещения имеют типологическую классификацию.
От вида системы естественного освещения.
Все эти параметры определены для ІІІ светоклиматического пояса. Для других поясов необходим пересчет нормированного значения КЕО с учетом его светоклиматических особенностей по формуле:
ен = 
, (14)
где ен – нормативное значение КЕО для данного района строительства, %;
- нормативное значение КЕО для ІІІ светоклиматического пояса. Принимается по табл. 1 для производственных зданий и по табл. 2 для остальных видов зданий [3], %;
m – коэффициент светового климата, определяемый по табл. 4 [3];
С – коэффициент солнечности климата, определяемый по табл. 5 [3].
Коэффициент солнечности вводится в формулу (14) из следующих соображений. При расчетах согласно существующим нормам [3] принимается пасмурный небосвод. Однако каждый регион имеет свое соотношение пасмурных и ясных дней в году. Ясные дни имеют более высокий средний уровень наружной освещенности за счет наличия интенсивной прямой составляющей. Этот фактор как раз и учитывает коэффициент С. Чем южнее расположен город, тем больше солнечных дней в году, тем более высокий уровень наружной освещенности, тем меньше может быть значение С. Коэффициент солнечности, помимо широты расположения населенного пункта, зависит также от вида системы естественного освещения и ориентации здания по сторонам горизонта.
Неравномерность естественного освещения определяется отношением среднего значения КЕО по расчетным точкам характерного разреза к наименьшему значению КЕО.
Неравномерность естественного освещения помещений производственных и общественных зданий с верхним или с верхним и боковым естественным освещением и основных помещений для детей и подростков при боковом освещении не должна превышать 3 : 1. расчетные значения КЕО ер при верхнем или при верхнем и боковом освещении в любой точке на линии пересечения условной рабочей поверхности и плоскости характерного вертикального разреза помещения должно быть не менее нормированного значения КЕО при боковом освещении для работ соответствующих разрядов.
Неравномерность естественного освещения не нормируется для помещений с боковым освещением; производственных помещений, в которых выполняются работы VII и VIII разрядов при верхнем или при верхнем и боковом освещении; вспомогательных помещений и помещений общественных зданий, в которых производится обзор окружающего пространства при очень кратковременном, эпизодическом различении объектов, а также в которых происходит общая ориентировка в пространстве.