Расчет естественного освещения

 

МО РФ Новосибирская  Государственная Архитектурно – Художественная Академия

Кафедра общетехнических Дисциплин

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая  работа  по архитектурной светологии

 «  Расчет естественного освещения»

 

 

 

 

 

 

Работу выполнила  студентка

Группы 10– 313– 0

Рерих Н

Преподаватель:

Щербатых  С. В.

 

 

 

 

 

Новосибирск 2012

 

Нормирование  естественного  освещения помещений

Необходимое количество и качество природного света в помещениях определяется их функциональным назначением, точнее характером зрительной работы. На основе многолетнего опыта и проведенных исследований были установлены параметры естественного освещения, при которых обеспечиваются благоприятные условия для зрения. Такими параметрами являются К.Е.О. и неравномерность естественного освещения.

Нормируемые значения К.Е.О в помещении выбираются в зависимости от двух факторов: от сложности зрительной работы ( которая в  производственных помещениях классифицируется по величине объекта различения на 8 разрядов – от работы наивысшей точности с деталями менее 0,15 мм до грубой с объектами более 5 мм; в гражданских зданиях помещения имеют типологическую классификацию) и от системы естественного освещения.

При одностороннем боковом естественном освещении нормируется минимальное значение К.Е.О. в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, на пересечении вертикальной плоскости характерного поперечного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола).

При двустороннем боковом освещении нормируется минимальное значение К.Е.О. в средней зоне помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола).

При верхнем или комбинированном естественном освещении нормируется минимальное значение К.Е.О. в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола). 

Первая и последняя расчетные точки принимаются на расстоянии 1 м от стен или перегородок.   

Расчет естественного освещения может быть предварительным (приближенным) или проверочным (более точным). Первый способ применяется на ранних этапах проектирования, второй – на стадии детальной разработки, с использованием графиков Данилюка, соответствующих формул справочных таблиц.

 

 

Расчет  естественной освещённости

I. Провести предварительный и проверочный расчет естественной освещённости помещения с VIII разрядом зрительных работ (г. Тамбов) при двустороннем боковом освещении (через окна).

 

Размеры помещения:

Длина помещения L(м)  -- 46 м

Глубина помещения B (м) –24 м

Высота помещения H (м) – 12 м

Высота окон hо (м)  – 8 м

 

 

Коэффициенты отражения p внутренних поверхностей:

• пола– 0,3;
• стен– 0,5;
• потолка – 0,7.

Остекление двойное, стальной переплет.

Нормативное значение коэффициента естественной освещённости (К.Е.О.), ен = 0,9%

Затенение противостоящими зданиями не учитывать.

 

 

 

 

 

 

Предварительный расчет

При боковом освящении необходимую площадь окна Sо (по отношению к площади пола Sп) вычисляют по формуле:

So/Sп = eн* η0*kз*Kзд/ r1*τ0

Здесь eн- нормируемое значение к. е.о. (минимальное) на уровне рабочей плоскости;

η0 – световая характеристика окна;

r1- коэффициент, учитывающий отражение света от внутренних поверхностей

помещения и подстилающего слоя земли;

Кзд- коэффициент, учитывающий затенение противостоящим зданием;

kз- 1,2/1,8 – коэффициент запаса, учитывающий ухудшение оптических свойств

заполнителя светопроема (стекла) с  течением времени («старение» стекла), которое зависит еще и от температурного, влажностного режимов  в помещении и химической агрессивности среды.

В нашем случае берем kз= 1,3

Если затемнение окон противостоящими зданиями отсутствует (или пренебрежимо мало), то Kзд =1 Световую характеристику окна η0 находят по таблице 10-П, предварительно вычислив  отношения L/B и B/h1, где h1 – высота окна от уровня рабочей поверхности.

При L/B= 46/24 = 1,9;   B/h1= 24/8 = 3 , η0 =10,5

Общий коэффициент светопропускания окна τо определяется видом остекления(τ1), типом переплета (τ2) и степенью загрязнения стекол(τ3):

τо= τ1* τ2* τ3

В нашем случае:  τо= 0,8*0,6*0,8 = 0,38

Коэффициент r1 определяется из таблице 6-П, если кроме уже известны параметров L/B и B/h1, вычислены еще 2 параметра: средневзвешенный коэффициент отражения внутренних поверхностей помещения (ρср)  и отношение d1/B, где d1-расстояние от точки на рабочей плоскости до наружной стены с окном.

 

 

 

Окно А (d1/B для точек):                                         Окно С (d1/B для точек):

1: 3/24 = 0,1                                                                  1: 21/24 = 0,9 

2: 6/24 = 0,2                                                                  2: 18/24 = 0,7

3: 9/24 = 0,4                                                                  3: 15/24 = 0,6

4: 12/24 = 0,5                                                               4: 12/24 = 0,5

5: 15/24 = 0,6                                                                5: 9/24 = 0,4

6: 18/24 = 0,7                                                              6: 6/24 = 0,2 

7: 21/24 = 0,9                                                                7: 3/24 = 0,1 

Средневзвешенный коэффициент отражения:

ρср= (ρпол *Sпол +ρст *Sст +ρпот *Sпот )/(Sпол +Sст +Sпот)

В данном примере:

ρср= (0,3 *1104+0,5 *1680+0,7*1104 )/(1104 +1680 +1104) = 0,5

В нашем случае ρср=0,5

Параметр d1/B зависит от положения точки на рабочей плоскости. В предварительном расчете бокового освящения выбирается точка с наименьшей освещенностью. При симметричном расположении окон она, скорее всего, лежит на середине рабочей плоскости (равноудалена от светопроемов), т.е. d1/B =12/24=0,5, и тогда по таблице 6-П, коэффициент r1=1,25.

Подставляя все величины в формулу (1) So/Sп = 0,9* 10,5*1,3*1/ 1,25*0,38 = 26, находим, что общая площадь оконных проемов должна составлять не менее 26 % от площади пола

При площади пола 1104 м2, общая площадь окон тогда не менее = 287м2, и следовательно при высоте окон 8 м их общая протяженность (ширина) должна быть не менее 18 м

 

 

 

 

 

 

Проверочный расчет

II. Расчет состоит в вычислении К.Е.О., в ряде точек на горизонтальной рабочей плоскости.

Число  таких точек должно быть не менее пяти; крайние точки отстоят от стены на расстояние не менее 1м. Вычисление К.Е.О. (е) для каждой точки проводят по формуле:

е=(ε*q+ε зд *R)*r1*τ0 / K3

Так как в данном случае затенение не учитывается, то расчет упрощается:

е=ε*q *r1*τ0 /K3

Здесь ε – геометрический коэффициент естественной освещенности (г.к. е.о.) или, по-другому, «коэффициент неба» для незатененной части окна, видимой из данной точки.

q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость небосвода;

r1 - коэффициент, учитывающий отражение света от внутренних поверхностей помещения и подстилающего слоя земли;

τ0 - общий коэффициент светопропускания окна;

τ0=τ1 *τ2 *τ3

K3 - коэффициент запаса, учитывающий ухудшение  оптических  свойств заполнителя светопроема (стекла) с  течением времени;

III. Для определения коэффициента q мы измеряем угол θ, под которым центр окна (в разрезе) виден из расчетной точки на рабочей плоскости и сморим значение в таблице, а если возникает сомнения, то рассчитываем по формуле:

q(θ)=q1 +((q2- q1)/( θ2- θ1))*( θ- θ1)

IV. Геометрический коэффициент естественной освещенности (коэффициент неба) ε вычисляют по формуле:

ε =0,01* n1*n2

где n1 – число лучей, проходящих через оконный проем (в разрезе), по графику Данилюка I

n2– число лучей, проходящих  через  центральную линию окна (в плане), по графику Данилюка II.

Подсчет числа лучей по графикам Данилюка I и II производятся в следующем порядке:

1) График I накладывается на чертеж поперечного разреза помещения, центр графика O совмещается с расчетной  точкой, а основание графика – с горизонтом, в большинстве случае в совпадающем с уровнем рабочей поверхности.

2) Подсчитывается число лучей n1, проходящих через световые проемы от неба.

3) Отмечается номер полуокружности на графике I, которая проходит через точку середины светового проема.

4) График II накладывается на план помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось, совмещенная с проекцией вертикального  разреза, и горизонталь, номер которой соответствует номеру полуокружности по графику I, проходили через точку середины светового проема.

5) По графику II подсчитывается число лучей n2, проходящих через световые проемы от неба.

6) Определяется геометрический коэффициент естественной освещенности по формуле, указанной выше.

№	Светопроем	n1 (I)	№ п/о (I)	n 2 (II)	θ (град)	q	ε	r1	qr1τ0/Kз	eA, eC	e(%) к.е.о.
1	A	29	6	13	50	1,08	3,77	1,05	0,33	1,2	1,6
	C	3	27	30	11	0,6	0,9	2,6	0,46	0,4
2	A	17	9	22	32	0,88	3,74	1,05	0,27	1	1,2
	C	3	24	31	12	0,61	0,93	1,45	0,26	0,2
3	A	11	13	25	23	0,76	2,75	1,2	0,27	0,7	1,1
	C	5	20	31	15	0,65	1,55	1,35	0,26	0,4
4	A	7	16	30	18	0,69	2,1	1,25	0,25	0,5	1
	C	7	16	30	18	0,69	2,1	1,25	0,25	0,5
5	A	5	20	31	15	0,65	1,55	1,35	0,26	0,4	1,1
	C	11	13	25	23	0,76	2,75	1,2	0,27	0,7
6	A	3	24	31	12	0,61	0,93	1,45	0,26	0,2	1,2
	C	17	9	22	32	0,88	3,74	1,05	0,27	1
7	A	3	27	30	11	0,6	0,9	2,6	0,46	0,4	1,6
	C	29	6	13	50	1,08	3,77	1,05	0,33	1,2

 

 

Если минимальное расчетное значение к.е.о. отличается от его нормативного значения( ен ) не более чем на ±10%, то выбор размеров окон и их расположение считается удовлетворительным.

В рассматриваемом примере emin (расчетное) = 1%, что на 10% больше нормативного значение к.е.о. (ен = 0,9%). Следовательно условие выполнено.

На вертикальном разрезе помещения по данным таблицы строится график

изменения  к.е.о. вдоль  рабочей поверхности.

Для этого против каждой из точек откладывают по вертикали (от уровня рабочей плоскости) величину  к.е.о. в % и концы  соединяют плавной линией. 

График отражает равномерность (неравномерность) освещенности на рабочей поверхности по глубине помещения. Степень неравномерности можно оценить величиной emax/emin = 1,6/1=1,6

 

Вывод:

Если минимальное расчетное значение к.е.о. отличается от его нормативного значения ( ен) не более чем на ±10%, то выбор размеров окон и их расположение считается удовлетворительным.

В рассматриваемом примере emin(расчетное) = 1%, что на 10% больше нормативного значение  к.е.о. (ен = 0,9%). Следовательно, наши окна соответствуют требованиям.

Помещение освещается достаточно равномерно, что подтверждает правильно расположение окон в помещении.