Лекция 12. 6.3 Светотехнический расчет естественной освещенности

Лекция 12

6.3 Светотехнический расчет естественной освещенности

Световой режим в помещениях промышленных зданий – один из существенных факторов, определяющих качество среды, окружающей человека в производственных условиях. Хороший световой режим необходим для большинства производственных операций.

Использование естественного дневного света для освещения рабочих мест производственных зданий является одним из важных факторов, способствующих улучшению санитарно-гигиенических условий труда, повышению его производительности в дневное время, улучшению качества продукции, а также уменьшению травматизма.

Освещенность, создаваемая естественным светом, переменна, так как зависит от времени дня, месяца и года, отражательных свойств земного покрова, прозрачности воздуха, положения солнца на небосводе, степени и характера облачности и др.

Естественное освещение подразделяют на боковое, верхнее и комбинированное. В первом случае свет проникает в помещения через светопроемы в наружных стенах, во втором – через фонари в покрытии, а также через световые проемы в местах перепада высот смежных пролетов, в третьем – через световые поемы всех видов.

Проектирование естественного освещения практически сводится к выбору размеров, формы и мест расположения световых проемов с учетом технологии производства, светового климата района застройки и т. п.

6.4 Пример расчета естественного освещения помещения

6.4.1 Исходные данные

Требуется рассчитать естественное освещение механического участка сборочного цеха при следующих данных:

-  Участок размещен в пролете шириной 18 м, длиной 36 м, высота помещения от пола до низа железобетонных ферм покрытия 10,8 м (рисунок 6.6).

-  В цехе выполняют работы средней точности (IV разряд зрительной работы).

-  свещается участок через окна ( проем А и др.) и фонарь, боковые стороны которого остеклены ( проемы Б и В).

-  Оконное заполнение принято двойное со стальными открывающимися переплетами, фонаря - одинарное. Остекление бокового проема выполнено из листового стекла, фонаря – из армированного.

-  Отделка внутренних поверхностей потолка имеет коэффициенты отражения: потолка – 0,7; стен – 0,6; пола – 0,3.

-  Со стороны бокового проема на расстоянии 30 м параллельно ему расположено противостоящее здание высотой 15 м, длиной 30 м (рисунок 6.1в).

-  Стены противостоящего здания сложены из силикатного кирпича.

-  Место строительства – г. Пенза.

6.4.2 Определение площади боковых световых проемов

1) Используя формулу:

определяем необходимую площадь боковых светопроемов Sо, предварительно произведя расчёты остальных параметров формулы.

Площадь пола при одностороннем расположении светопроёмов согласно формуле:

SП = ℓx1.5H,

Коэффициент запаса (см. приложение 4 [17]).

Нормированное значение к. е.о. при боковом освещении еN для работ средней точности для г. Пензы согласно формуле

еN = ен m,

и приложения. 1[17] составляет:

.

Световую характеристику окна определим по приложению 5[17].

В нашем случае высота от уровня рабочей поверхности до верха окна 8,2 м (рисунок 6.6, а), отношение длины помещения к его глубине 36/18=2 и отношение 18/8,2=2,2. При полученных значениях =9,7.

Значение находим по приложению 6[17], предварительно определив значения средневзвешенных коэффициентов внутренней поверхности помещения и фасада противостоящего здания в плане и в разрезе Значение определяем по формуле:

В нашем примере площади потолка и пола площадь стен

Средневзвешенный коэффициент отражения противостоящего здания, выполненного из силикатного кирпича, принимаем

Индекс противостоящего здания определяем при следующих исходных данных: =30м; 15м; расстояние между рассматриваемым и противостоящим зданиями30м; расстояние от пола до верха окна =9,0м; расстояние до расчетной точки до внешней поверхности наружной стены =17м; ширина окна в плане =2,5м.

Индекс противостоящего здания в плане

.

Индекс противостоящего здания в разрезе

.

При этих параметрах .

Значение коэффициента находим по приложению 9[17].

Отношение глубины помещения =18 м к расстоянию от условной рабочей поверхности до верха окна =8,2 м составляет =18/8,2=2,2 (низ окна принят на расстоянии 1,8 м от уровня пола).

Отношение расстояния до расчетной точки от окна =17 м (при одностороннем боковом освещении за расчетную точку принимают наиболее удаленную от светопроема – на расстоянии 1м от среднего ряда колонн пролета) к глубине помещения составляет =17/18=0,94.

Отношение длины помещения =36м к его глубине =18 м равно 2. При этих параметрах .

Необходимая площадь боковых светопроемов (м2) составит

.

Исходя из принятой высоты принимаем высоту окна =7,2 м. Тогда общая длина окон составит 96:7,2=13,3 м.

Принимаем 6 световых боковых проемов размером 7,2 х 2,5м.

6.4.3 Определение площади верхних световых проемов

Определяем площадь светопроемов при верхнем освещении, используя формулу:

в которой площадь пола принимаем равной площади пола помещения за вычетом площади достаточного естественного света от боковых светопроемов =36×18-583=65 м2.

Нормированное значение к. е.о. согласно приложений 1 и 2 для условий г. Пензы при верхнем освещении .

Значение световой характеристики находим по приложению10[17].

В нашем примере принимаем: прямоугольный фонарь с вертикальным двусторонним остеклением, количество пролетов – 1.

Отношение длины помещения к ширине пролета составляет отношение высоты помещения к ширине пролета . При этих параметрах .

Значение (см. приложение12[17].), .

При и отношении расстояния от условной рабочей поверхности до низа остекления фонаря к ширине пролета значение r2 =1,38 (приложение13[17].).

Общий коэффициент светопропускания согласно формуле:

τ0 = τ1τ2τ3τ4τ5

и приложений 7 и 8 [17]составляет

Площадь (м2) световых проемов (в свету) при верхнем освещении составит

Принимаем открывающиеся проемы в фонаре высотой 1,25 м и длиной 24 м.

6.4.4 Проверочный расчет естественного освещения по методу

При расчете требуется определить значение к. е.о. в расчетных точках помещения при указанных размерах световых проемов и сравнить их с нормативными. Расчет рекомендуется вести в порядке, указанном ниже.

1) Намечаем расчетные точки. Располагаем их на пересечении условной рабочей плоскости, проходящей на расстоянии 0,8 м от уровня пола, и характерного поперечного разреза. Первую точку размещаем на расстоянии 1м от наружной стены, а последнюю – на расстоянии 1м от среднего ряда колонн. Расстояние между другими. точками 4 м ( всего 5 точек).

2) Определяем значение к. е.о. в расчетных точках по выражению15 [17] :

а) Проводим расчеты значений из выражения 13[17] только при боковом освещении

Значение определяем от проема А в каждой расчетной точке из выражения 18 [17]:

и с помощью графиков I и II (рисунок 6.6).

График I накладываем на поперечный разрез здания, совмещая полюс графика с расчетной точкой. Определяем число лучей , проходящих от неба к этой точке через проем.

В нашем случае для точки 1 , для точки 2 , для точки 3 , для точки 4 и для точки 5 .

Значение n1 и другие показатели сведем в таблицу 6.6. Для нахождения значений n2 отмечаем номера полуокружностей на графике I, проходящих через точку С – середину светового проема.

Для точки 1 положение С соответствует номеру 12, для точки 2- № 18 и т. д.

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.

Для положения С, имеющего № 12, количество лучей n2 =39, для № 18-34 и т. д.

Таким образом, и т. д. Значение занесём в таблицу 6.6.

Значение коэффициента определяем по приложению 14 [17]: с учётом угловой высоты середины проёма над рабочей поверхностью Q. Значения Q, q и для расчётных точек также занесём в таблицу 6.6.

Значениеопределяем по выражению ;

определяем по графику I, используя схему расположения противостоящего здания, приведённую на рисунке 6.6, в.

Для точки 1 значение для точки 2 – 2, 5; для точки 3 – 2,3 и т. д.; определяем по графику II аналогично определению (см. схему расположения зданий в плане на рисунке 6.6, в – г).

Значение определяем по приложению 15[17]. При меридиональной ориентации зданий и при отношении высоты зданий к расстоянию между зданиями

Здание bф определяем по приложению 16[17], при следующих исходных данных: средневзвешенный коэффициент отражения фасада коэффициент отражения земли отношение расстояния между зданиями к длине противостоящего здания отношение длины противолежащего здания к его высоте При этих данных

Значение коэффициента при меридиональной ориентации и коэффициенте отражения фасада противостоящего здания принимаем

Значение определяем по приложению 15[17]. При меридиональной ориентации зданий и при отношении высоты зданий к расстоянию между зданиями

Рисунок 6.6 - К примеру расчета естественной освещенности:

а - характерный поперечный разрез; б- план помещения; в - схема расположения проектируемого и противостоящего зданий в разрезе; г - то же, в плане; д - продольный разрез помещения; 1-5 - расчетные точки; 6 - проектируемое здание; 7 - противостоящее здание

Таблица 6.6 - К примеру расчётных составляющих к. е.о.

№	Показатели	1	2	3	4	5
1	Проем А n1 Положение точки С n2 q nI1 n2I	27 12 39 10,5 78 1,27 13,3 - - - - - - - 15,16	23 18 34 7,8 43 1,01 7,9 2,5 11 0,30 1,71 0,24 1,15 0,35 9,09	13 26 29 3,8 20 0,72 2,7 2,3 9 0,21 2,76 0,39 1,22 0,26 2,80	8 36 24 1,9 17 0,67 1,3 2 9 0,18 3,63 0,50 1,42 0,26 1,54	6 46 22 1,3 15 0,65 0,8 1,5 8 0,12 4,34 0,60 1,50 0,18 0,95
2		0,05 1,02 0,42 6,37	0,28 1,24 0,52 4,73	0,50 1,47 0,61 1,71	0,72 2,04 0,85 1,31	0,94 2,39 0,99 0,94
3	Проем Б n3 Положение точки С1 n2 n3n2 Проем В n3 Положение точки С1 n2 n3n2	- - - - 4 37 68 272 272 2,72 3,6 1,2	- - - - 5 33 78 390 390 3,90 3,6 1,5	3 30 84 234 3 30 84 234 468 4,68 3,6 1,7	5 33 78 390 - - - - 390 3,90 3,6 1,5	4 34 68 272 - - - - 272 2,72 3,6 1,2
4		7,57	6,23	3,41	2,81	2,14

Значение определим, используя схему на рисунке 6.6, в, г, и приложение 6[17] предварительно определяя индексы здания. Индекс противостоящего здания в плане для точки 1:

Для последующих точек

Индекс противостоящего здания в разрезе для точки 1:

H=15,0 м; h1= 9,0 м; l1 =1,0 м.

Для последующих точек соответственно

Используя эти данные и находя отношение расстояния l расчетной точки от наружной стены к глубине помещения , определим значение по приложение 6[17] и сведем их в расчетную таблицу 6.6.

Значение коэффициента приведено в предварительном методе расчета.

Для определения коэффициента используем приложение 9[17].

Средневзвешенный коэффициент отражения в нашем примере =0,43.

Отношение 18/8,2=2,2.

Отношение для расчетных точек составляет:

Отношение .

В зависимости от указанных значений значения составят:

Таким образом, расчетные значения к. е.о. при боковом освещении в расчетных точках составят:

б) Определяем значение в расчетных точках, используя формулу 14[17]:

Значение определяем по выражению 20[17]

Значение определяем по графику III (рисунок 6.6) наложением его на чертёж поперечного разреза. Центр графика совмещаем с расчетными точками, а нижнюю линию графика III – со следом условной рабочей поверхности. Значение для расчетных точек от световых проемов Б и В (в фонаре) заносим в таблицу 6.6. Одновременно отметим положение середины световых проемов С1 (рисунок 6.6, a).

Значение n2 определяем по графику II, накладывая его на чертеж продольного разреза помещения (рисунок 6.6, д). При этом необходимо чтобы вертикальная ось и горизонталь графика, номер которой соответствует положению полуокружности по графику III, проходили через точку С1.

Значение n2 от световых проемов Б и В, полученные в расчетных точках, занесем в расчетную таблицу 6.6.

Определяем из выражения 16[17]:

Тогда

Значение коэффициентов были определены в нашем примере в предварительном методе расчета.

Значение от верхнего освещения в расчетных точках составят:

Эти значения также заносим в расчетную таблицу 6.6.

Таким образом, значения к. е.о. в расчетных точках при боковом и верхнем освещении составят:

в) Находим среднее значение к. е.о. при верхнем и боковом освещении по формуле 17[17] и сравним его с нормированным значением:

В рассматриваемом примере расчетная величина к. е.о. в помещении механического участка сборочного цеха оказалась выше нормированного значения к. е.о.

Выводы.

Расчетные величины к. е.о. удовлетворяют требованию СНиП как по нормативным значениям, так и по неравномерности естественного освещения.

Это подтверждают полученные расчетные значения к. е.о., которые при верхнем и боковом освещении во всех точках оказались не менее нормативного значения к. е.о. при боковом освещении (Допускается отклонение расчетного значения к. е.о. еср от нормированного к. е.о. ен ± 10 %.