Район строительства: Самарская область.
Наименование помещения: конструкторская.
Высота помещения: h п =3,0м.
Длина помещения: а п =7,5м.
Глубина помещения: d п =4,5м.
Коэффициент отражения внутренних поверхностей помещения:
ρ п =0,2; ρ ст =0,40; ρ пот =0,6.
Естественное боковое одностороннее освещение.
Необходимо определить расчетное значение и распределение КЕО по характерному разрезу помещения и необходимые размеры оконных проёмов.
Решение
Конструкторская относится к помещениям административных зданий (таблица 2, п.2) . Разряд зрительной работы А-1 по . Нормированное значение коэффициента естественного освещения обеспечивается в расчетной точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов. Рабочая поверхность расположена на расстоянии 0,8 м от пола (таблица 2, п.2 ТСН 23-351-2004 Самарской области). Для упрощения расчетов противостоящие здания отсутствуют.
Нормированное значение КЕО, e н, для зданий, расположенных в Самарской области (приложение Д СНиП 23-05-95), определяется по формуле
e N = e н ·m N ,
где N – номер группы обеспеченности естественным светом (таблица 4 и приложение Д) N=2;
e н – значение КЕО по таблице 1 e н =1,5 %;
m N – коэффициент светового климата по таблице 4 m N =0,9.
Таким образом,
e N = e н ·m N =1,5 × 0,9=1,35 %.
Суть расчета сводится к тому, чтобы подобрать размеры световых проемов при заданных исходных данных, обеспечивающих нормированное значение КЕО в помещении конструкторской.
Расчетное значение КЕО при проектировании естественного бокового освещения помещения выражается в процентах и определяется согласно приложению Г :
е р б = , (3.11)
где е р б – расчетное значение К.Е.О. при боковом освещении;
L – количество участков небосвода, видимых через световой проем из расчетной точки;
ε б i – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет от i-того участка неба, определяемый по формуле (Г.9) ;
q i – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость i-того участка облачного неба МКО, определяемый по таблице Г.1 ;
M – количество участков фасадов зданий противостоящей застройки, видимых через световой проем из расчетной точки;
ε зд j – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от j-того участка фасадов зданий противостоящей застройки, определяемый по формуле (Г.10) ;
b ф j – средняя относительная яркость j-того участка противостоящего (экранирующего) здания, расположенного параллельно исследуемому зданию (помещению), определяется по таблице Г.2 ;
k зд j – коэффициент, учитывающий изменение внутренней отраженной составляющей КЕО в помещении при наличии противостоящих зданий, определяется по формуле (Г.5) ;
r 0 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхности помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию, принимаемый по таблицам Г.4 и Г.5 ;
k з – коэффициент запаса, принимаемый по таблице 3 ;
τ 0 – общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле
τ 0 = τ 1 ·τ 2 ·τ 3 ·τ 4 ·τ 5 , (3.12)
где τ 1 – коэффициент светопропускания материала, определяется по таблице Г.7 ;
τ 2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, определяется по таблице Г.7 ;
τ 3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, определяется по таблице Г.8 (при боковом освещении τ 3 =1);
τ 4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, определяется по таблице Г.8 ;
τ 5 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимаемый равным 0,9, если они предусмотрены.
В данном случае при расчете общего коэффициента светопропускания формула (3.12) примет вид
τ 0 = τ 1 ·τ 2 . (3.13)
Оконные блоки устанавливаются в вертикальные стены. Принимаем их в раздельных деревянных переплетах с двойным слоем остекления, а несущие конструкции, солнцезащитные устройства и защитные сетки отсутствуют, поэтому τ 3 =1;τ 4 =1;τ 5 =1.
В связи с этим формула расчета коэффициента естественной освещености для помещения конструкторской при отсутствии противостоящих зданий примет вид
е р б = . (3.14)
Схема для определения КЕО в помещении представлена на рисунке 3.4. В выбранном масштабе вычерчивается план и поперечный разрез помещения с условной рабочей плоскостью (УРП), с указанием расчетных точек, причем нормированное значение КЕО должно соответствовать расчетному в точке, удаленной от стены, противоположной световым проемам на характерном разрезе помещения на расстоянии 1 м (точка М).
При проектировании естественного бокового освещения следует применять типовые конструкции окон, разработанные на основе единой для всего строительства номенклатуры из дерева, стали и алюминиевых сплавов согласно ГОСТ 11214-78.
Для данного случая принимаем три окна шириной 1,8 м, высотой окна 1,8 м. Причем на расчетной схеме они расположены симметрично относительно характерного разреза помещения I-I. Ширину простенков принимают равными, для удобства расчета.
Геометрический КОЕ, учитывающий прямой свет неба от равнояркого небосвода в какой-либо точке помещения при боковом освещении определяется по формуле (Г.9) :
e б = 0,01 ∙ (n 1 ∙ n 2), (3.15)
где n 1 – количество лучей по графику I А.М. Данилюка (приложение Ж), проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на поперечном разрезе помещения;
n 2 – количество лучей по графику II, проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на плане помещения (продолжение приложения Ж).
Подсчёт количества лучей по графикам I и II производится в следующем порядке:
а) основание графика I совмещается со следом рабочей поверхности на поперечном разрезе, а полюс графика О – с расчётной точкой М (рисунок 3.3);
б) подсчитывается количество лучей n 1 , проходящих через световые проёмы (n 1 =6,0 на рисунке 3.3);
в) отмечается номер полуокружности N (N=17,5 рисунок 3.3) на графике I, которая проходит через точку С – середину светового проёма;
г) график II накладывается на план помещения так, чтобы его вертикальная ось и горизонталь с N=17,5 по графику I проходили через точку С;
д) сумма лучей по графику II, проходящих через окна на плане помещения, определяется как n 21 +n 22 +n 23 = 15+32+15 = 62.
Подставляя полученные значения n 1 и n 2 в формулу (3.15), получим
ε б = 0,01· 6,0∙62∙= 3,72.
Коэффициент q, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО (Международный комитет по освещенности), определяют по таблице Г.1 . q=0,67 (методом интерполяции).
Общий коэффициент светопропускания оконных блоков подсчитывается по формуле (Г.6) :
τ 0 = τ 1 ∙ τ 2 = 0,8∙0,6 = 0,48,
где τ 1 и τ 2 принимаются из таблицы Г.7 :
τ 1 =0,8 – стекло оконное листовое двойное;
τ 2 = 0,6 – переплеты двойные раздельные.
Расчет r 0 производят по таблице Г.4 .
Коэффициент r 0 учитывается в увязке с геометрическими размерами помещения и представляет собой отраженную составляющую КЕО внутри помещения.
Принимаем для расчета коэффициенты отражения пола, стен и потолка соответственно: ρ п =0,2; ρ ст =0,4; ρ пот =0,6.
Тогда средневзвешенный коэффициент отражения рассчитывается по формуле
, (3.16)
где ρ п, ρ ст, ρ пот – коэффициенты отражения пола, стен и потолка;
А п, А ст, А пот – площади пола, стен и потолка.
Отношение глубины помещения d п к высоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна, h о1 равно
.
Отношение расстояния расчетной точки от внутренней поверхности наружной стены ℓ т к глубине помещения d п равно
.
Согласно таблице Г.4 , значение r 0 на условной рабочей поверхности определяется интерполяцией и равно r 0 =1,6, при отношении длины помещения а п к его глубине d п
.
Коэффициент запаса k з (таблица 3) принимается равным k з =1,2 (при одной чистке окон в год).
Таким образом можно определить расчетное значение КЕО в точке М на характерном разрезе помещения, представленном в масштабе М 1:50 (рисунок 3.3):
Расчетное значение КЕО округляют с точностью до десятых долей. Таким образом, принимается е р б =1,6 %.
Аналогичным способом был определен КЕО в расчетных точках 1, 2, 3 на характерном разрезе помещения, а результаты расчетов представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Таблица расчёта КЕО для административного помещения
| Номер точки | n 1 | N | n 2 | ε б | q | τ 0 | r 0 | k 3 | е б р |
| М | 17,5 | 3,72 | 0,67 | 0,48 | 1,6 | 1,2 | 1,6 | ||
| 5,94 | 0,71 | 0,48 | 1,5 | 1,2 | 2,5 | ||||
| 9,5 | 10,5 | 0,85 | 0,48 | 1,4 | 1,2 | 5,0 | |||
| 6,5 | 24,1 | 0,99 | 0,48 | 1,2 | 1,2 | 11,5 |
Из всего вышеизложенного можно сделать вывод о том, что при заданных геометрических параметрах помещения и выбранных оконных блоках (таблица 3.2) будет обеспечено нормированное значение кео е н =1,35 %.
Таблица 3.2 - Конструктивные размеры оконных проёмов в стенах
административных зданий для установки деревянных оконных блоков
| ГОСТ на типовую серию окон | Конструктивные размеры окна, м: h 0 (высота) / b 0 (ширина) |
| ГОСТ 11214-78 | 1,2/1,2; 1,35/1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7 1,8/0,9; 1,2; 1,35; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7 2,1/0,9; 1,2; 1,35; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7 |
Исходные данные для расчета естественного освещения помещений административных зданий представлены в таблице 3.3.
Расчет естественного освещения
Целью расчета естественного освещения является определение площади световых проемов, то есть количества и геометрических размеров окон, обеспечивающих нормированное значение КЕО.
Выбор значений КЕО
1. В соответствии со СНиП 23-05 территория Российской Федерации зонирована на пять групп административных районов по ресурсам светового климата. Перечень административных районов, входящих в группы обеспеченности естественным светом, приведен в таблице 1.
2. Значения КЕО в жилых и общественных зданиях, расположенных в первой группе административных районов, принимают в соответствии со СНиП 23-05.
3. Значения КЕО в жилых и общественных зданиях, расположенных во второй, третьей, четвертой и пятой группах административных районов, определяют по формуле
e N = e н m N , (1)
где N - по таблице 1;
е н - нормированное значение КЕО по приложению И СНиП 23-05;
m N - коэффициент светового климата, принимаемый по таблице 2.
Полученные по формуле (1) значения следует округлять до десятых долей.
4. Размеры и расположение световых проемов в помещении, а также соблюдение требований норм естественного освещения помещений определяют предварительным и проверочным расчетами.
Предварительный расчет площади световых проемов и КЕО при боковом освещении
1. Предварительный расчет размеров световых проемов при боковом освещении без учета противостоящих зданий следует проводить с применением графиков, приведенных для помещений жилых зданий на рисунке 3, для помещений общественных зданий - на рисунке 4, для школьных классов - на рисунке 5. Расчет следует производить в следующей последовательности:
Рисунок 3 А с.о / А п при боковом освещении жилых помещений
Рисунок 4 - График для определения относительной площади световых проемов А с.о / А п при боковом освещении помещений общественных зданий
Рисунок 5 - График для определения относительной площади световых проемов А с.о / А п при боковом освещении школьных классов
а) в зависимости от разряда зрительной работы или назначения помещения и группы административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации по СНиП 23-05 определяют нормированное значение КЕО для рассматриваемого помещения;
d п h 01 и отношение d п / h 01 ;
в) на оси абсцисс графика (рисунки 3, 4 или 5) определяют точку, соответствующую определенному значению d п / h 01 через найденную точку проводят вертикальную линию до пересечения с кривой, соответствующей нормированному значению КЕО. По ординате точки пересечения определяют значение А с.о / А п ;
г) разделив найденное значение А с.о / А п на 100 и умножив на площадь пола, находят площадь световых проемов в м 2 .
2. В случае когда размеры и расположение световых проемов в проекте зданий были выбраны по архитектурно-строительным соображениям, предварительный расчет значений КЕО в помещениях следует производить по рисункам 3-5 в следующей последовательности:
а) по строительным чертежам находят суммарную площадь световых проемов (в свету) А с.о и освещаемую площадь пола помещения А п и определяют отношение А с.о / А п ;
б) определяют глубину помещения d п , высоту верхней грани световых проемов над уровнем условной рабочей поверхности h 01 и отношение d п / h 01 ;
в) с учетом типа помещений выбирают соответствующий график (рисунки 3, 4 или 5);
г) по значениям А с.о / А п и d п / h 01 на графике находят точку с соответствующим значением КЕО.
Графики (рисунки 3-5) разработаны применительно к наиболее часто встречающимся в практике проектирования габаритным схемам помещений и типовому решению светопрозрачных конструкций - деревянным спаренным открывающимся переплетам.
Проверочный расчет КЕО при боковом освещении
1. Проверочный расчет КЕО Расчет КЕО следует производить в следующей последовательности:
а) график I накладывают на поперечный разрез помещения таким образом, чтобы его полюс (центр) 0 совместился с расчетной точкой А (рисунок 8), а нижняя линия графика - со следом рабочей поверхности;
б) по графику
I
подсчитывают число лучей, проходящих через поперечный разрез светового проема от неба
n
1
и от противостоящего здания
в расчетную точку
А
; Расчетные точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен (перегородок).
в) отмечают номера полуокружностей на графике I , совпадающих с серединой С 1 участка светопроема, через который из расчетной точки видно небо, и с серединой С 2 участка светопроема, через который из расчетной точки видно противостоящее здание (рисунок 8);
г) график II (рисунок 7) накладывают на план помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру концентрической полуокружности (пункт «в»), проходили через точку С 1 (рисунок 8);
д) подсчитывают число лучей п 2 по графику II , проходящих от неба через световой проем на плане помещения в расчетную точку А ;
е) определяют значение геометрического КЕО, учитывающего прямой свет от неба;
ж) график II накладывают на план помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру концентрической полуокружности (пункт «в»), проходили через точку С 2 ;
з) подсчитывают число лучей по графику II , проходящих от противостоящего здания через световой проем на плане помещения в расчетную точку А ;
и) определяют значение геометрического коэффициента естественной освещенности, учитывающего свет, отраженный от противостоящего здания;
к) определяют значение угла
, под которым видна середина участка неба из расчетной точки на поперечном разрезе помещения;
л) по значению угла
и заданным параметрам помещения и окружающей застройки определяют значения коэффициентов
q
i
,
b
ф
,
k
ЗД
,
r
о
,
и
K
з
, и вычисляют значение КЕО в расчетной точке помещения.
Рисунок 6 - График I
Примечания
1 Графики I и II применимы только для световых проемов прямоугольной формы. 2 План и разрез помещения выполняют (вычерчивают) в одинаковом масштабе.
А - расчетная точка; 0 - полюс графика I ; С 1 - середина участка светового проема, через который из расчетной точки видно небо;
Для предварительного расчета площади световых проемов при верхнем освещении следует применять следующие графики: для зенитных фонарей с глубиной проема (светопроводной шахты) до 0,7 м - по рисунку 9; для шахтных фонарей - по рисункам 10, 11; для фонарей прямоугольных, трапециевидных, шед с вертикальным остеклением и шед с наклонным остеклением - по рисунку 12.
Таблица 1
|
Тип заполнения |
Значения коэффициента K 1 для графиков на рисунках |
|
|
2, 3 |
||
|
Один слой оконного стекла в стальных одинарных глухих переплетах |
1,26 |
|
|
То же, в открывающихся переплетах |
1,05 |
|
|
Один слой оконного стекла в деревянных одинарных открывающихся переплетах |
1,13 |
1,05 |
|
Три слоя оконного стекла в раздельно-спаренных металлических открывающихся переплетах |
0,82 |
|
|
То же, в деревянных переплетах |
0,63 |
0,59 |
|
Два слоя оконного стекла в стальных двойных открывающихся переплетах |
0,75 |
|
|
То же, в глухих переплетах |
||
|
Стеклопакеты (два слоя остекления) в стальных одинарных открывающихся переплетах* |
1,00 |
|
|
То же, в глухих переплетах* |
1,15 |
|
|
Стеклопакеты (три слоя остекления) в стальных глухих спаренных переплетах* |
1,00 |
|
|
Пустотелые стеклянные блоки |
0,70 |
|
|
* При применении других видов переплетов (ПВХ, деревянные и др.) коэффициент K 1 принимают по таблице 3 до проведения соответствующих испытаний. |
||
Площадь световых проемов фонарей А с.ф определяют по графикам на рисунках 9-12 в следующей последовательности:
а) в зависимости от разряда зрительной работы или назначения помещения и группы административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации по СНиП 23-05;
б) на ординате графика определяют точку, соответствующую нормированному значению КЕО, через найденную точку проводят горизонталь до пересечения с соответствующей кривой графика (рисунки 9-12), по абсциссе точки пересечения определяют значение А с.ф / А п ;
в) разделив значение А с.ф / А п на 100 и умножив на площадь пола, находят площадь световых проемов фонарей в м 2 .
Предварительный расчет значений КЕО в помещениях следует производить с применением графиков на рисунках 9-12 в следующей последовательности:
а) по строительным чертежам находят суммарную площадь световых проемов фонарей А с.ф , освещаемую площадь пола помещения А п и определяют отношение А с.ф / А п ;
б) с учетом типа фонаря выбирают соответствующий рисунок (8, 10, 11или 12);
в) на выбранном рисунке через точку с абсциссой А с.ф / А п проводят вертикальную линию до пересечения с соответствующим графиком; ордината точки пересечения будет равна расчетному среднему значению коэффициента естественной освещенности е ср .
Рисунок 9 е ср в помещениях с зенитными фонарями с глубиной проема до 0,7 м и размерами в плане, м:
1 — 2,9×5,9; 2 3 — 1,5×1,7
Рисунок 10 - График для определения среднего значения КЕО е ср в общественных помещениях с шахтными фонарями с глубиной светопроводной шахты 3,50 м и размерами в плане, м:
1 — 2,9×5,9; 2 — 2,7×2,7; 2,9×2,9; 1,5×5,9; 3 — 1,5×1,7
Рисунок 11 - График для определения среднего значения КЕО е ср в общественных помещениях с шахтными фонарями диффузного света с глубиной светопроводной шахты 3,50 м и размерами в плане, м:
1 — 2,9×5,9; 2 — 2,7х 2,7; 2,9×2,9; 1,5×5,9; 3 — 1,5×1,7
1 - трапециевидный фонарь; 2 - шед, имеющий наклонное остекление; 3 - прямоугольный фонарь; 4 - шед, имеющий вертикальное остекление
Рисунок 12 - График для определения среднего значения КЕО е cp в общественных помещениях с фонарями
Расчет КЕО производят в следующей последовательности:
а) график I (рисунок 6) накладывают на поперечный разрез помещения таким образом, чтобы полюс (центр) 0 графика совмещался с расчетной точкой, а нижняя линия графика - со следом рабочей поверхности. Подсчитывают число радиально направленных лучей графика I , проходящих через поперечный разрез первого проема (n 1 ) 1 , второго проема - (n 1 ) 2 , третьего проема - (n 1 ) 3 и т. д.; при этом отмечают номера полуокружностей, которые проходят через середину первого, второго, третьего проемов и т. д.;
б) определяют углы , , и т. д. между нижней линией графика I и линией, соединяющей полюс (центр) графика I с серединой первого, второго, третьего проемов и т. д.;
в) график II (рисунок 7) накладывают на продольный разрез помещения; при этом график располагают так, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой должен соответствовать номеру полуокружности на графике I , проходили через середину проема (точка C ). Подсчитывают число лучей по графику II , проходящих через продольный разрез первого проема (n 2 ) 1 , второго проема - (п 2 ) 2 , третьего проема - (n 2 ) 3 и т. д.;
г) вычисляют значение геометрического КЕО , в первой точке характерного разреза помещения по формуле
, (2)
где
Р
- число световых проемов;
q
- коэффициент, учитывающий неравномерную яркость участка небосвода, видимого из первой точки соответственно под углами
,
, и т. д.;
д) повторяют вычисления в соответствии с пунктами «а», «б», «в», «г» для всех точек характерного разреза помещения до N включительно (где N - число точек, в которых производят расчет КЕО);
е) определяют среднее значение геометрического КЕО;
ж) по заданным параметрам помещения и световых проемов определяют значения r 2 , k ф , ;
Проверочный расчет значений КЕО в точках характерного разреза помещения при верхнем освещении от зенитных и шахтных фонарей следует выполнять по формуле:
, (3)
где
A
ф.в
- площадь входного верхнего отверстия фонаря;
N
ф
- число фонарей;
q
(αε
) - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО;
- угол между прямой, соединяющей расчетную точку с центром нижнего отверстия фонаря, и нормалью к этому отверстию;
- среднее значение геометрического КЕО;
K
с
- коэффициент светопередачи фонаря, определяемый для фонарей с диффузным отражением стенок, а для фонарей с направленным отражением стенок
-по значению индекса светового проема шахтного фонаря
i
ф
;
Рисунок 13 - График для определения коэффициента q () в зависимости от угла
Рисунок 14 K с фонарей с диффузным отражением стенок шахты
Рисунок 15 - График для определения коэффициента светопередачи K c фонарей с направленным отражением стенок шахты при различных значениях коэффициента диффузного отражения стенок шахты
K з - расчетный коэффициент, учитывающий снижение КЕО и освещенности в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещения (коэффициент запаса).
Индекс светового проема фонаря с отверстиями в форме прямоугольника i ф определяют по формуле
, (4)
где A ф.н - площадь нижнего отверстия фонаря, м 2 ; A ф.в - площадь верхнего отверстия фонаря, м 2 ; h с.ф - высота светопроводной шахты фонаря, м. Р ф.в , Р ф.н — периметр верхнего и нижнего отверстий фонаря соответственно, м.
То же, с отверстиями в форме круга - по формуле
i ф = (r ф.в + r ф.н ) / 2 h с.ф , (5)
где r ф.в , r ф.н - радиус верхнего и нижнего отверстий фонаря соответственно.
Вычисляют значение геометрического КЕО в первой точке характерного разреза помещения по формуле
. (6)
Повторяют вычисления для всех точек характерного разреза помещения до N j включительно (где N j - число точек, в которых производят расчет КЕО).
Определяют по формуле
. (7)
Последовательно для всех точек вычисляют прямую составляющую КЕО σσ по формуле
. (8)
Определяют отраженную составляющую КЕО
, значение которой одинаково для всех точек, по формуле
. (9)
Освещение рабочих кабинетов, офисов должно проектироваться на основе следующих требований:
а) создание необходимых условий освещения на рабочих столах, расположенных в глубине помещения при выполнении разнообразных зрительных работ (чтение типографского и машинописного текстов, рукописных материалов, различение деталей графических материалов и т. п.);
б) обеспечение зрительной связи с наружным пространством;
в) защита помещений от слепящего и теплового действия инсоляции;
г) благоприятное распределение яркости в поле зрения.
Боковое освещение рабочих кабинетов должно осуществляться, как правило, отдельными световыми проемами (одно окно на каждый кабинет). С целью снижения необходимой площади световых проемов высоту подоконника над уровнем пола рекомендуется принимать не менее 0,9 м.
При расположении здания в административных районах Российской Федерации групп по ресурсам светового климата нормированное значение КЕО следует принимать: при глубине рабочих кабинетов (офисов) 5 м и более - по таблице 3 применительно к совмещенной системе освещения; менее 5 м - по таблице 4 применительно к естественной системе освещения.
Для обеспечения зрительного контакта с наружным пространством заполнение световых проемов должно, как правило, выполняться светопрозрачным оконным стеклом.
Для ограничения слепящего действия солнечной радиации в рабочих кабинетах и офисах необходимо предусматривать шторы и легкие регулируемые жалюзи. При проектировании зданий управления и зданий под офисы для III и IV климатических районов Российской Федерации следует предусматривать оборудование световых проемов, ориентированных на сектор горизонта в пределах 200°-290° солнцезащитными устройствами.
В помещениях значения коэффициента отражения поверхностей должны быть не менее:
Требуется определить необходимую площадь окна в рабочих кабинетах здания управления, располагаемого в городе Сургуте.
Исходные данные. Глубина помещения d п = 5,5 м, высота h = 3,0 м, ширина b п = 3,0 м, площадь пола А п = 16,5 м 2 , высота верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью h 01 = 1,9 Заполнение световых проемов прозрачным остекленением по металлическим одинарным переплетам; толщина наружных стен 0,35 м. Затенение противостоящими зданиями отсутствует.
Решение
1. Учитывая, что глубина помещения d п свыше 5 м, по таблице 3 находим, что нормированное значение КЕО равно 0,5 %.
2. Производим предварительный расчет естественного освещения по исходной глубине помещения d п = 5,5 м и высоте верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью h 01 = 1,9 м; определяют, что d п / h 01 = 5,5/1,9=2,9.
3. На рисунке 4 на соответствующей кривой е = 0,5 % находим точку с абсциссой d п / h 01 = 2,9. По ординате этой точки определяем, что необходимая относительная площадь светового проема A о / A п = 16,6%.
4. Определяем площадь светового проема А о по формуле:
0,166 А п = 0,166 · 16,5 = 2,7 м 2 .
Следовательно, ширина светового проема b o = 2,7/1,8 = 1,5 м.
Принимаем оконный блок размером 1,5 х 1,8 м.
5. Производим проверочный расчет КЕО в точке А по формуле:
.
6. Накладываем график I для расчета КЕО методом А.М. Данилюка на поперечный разрез помещения, совмещая полюс графика I - 0 с точкой А , а нижнюю линию - с условной рабочей поверхностью; подсчитываем число лучей по графику I , проходящих через поперечный разрез светового проема: n 1 = 2.
7. Отмечаем, что через точку С на разрезе помещения проходит концентрическая полуокружность 26 графика I .
8. Накладываем график II для расчета КЕО на план помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось и горизонталь 26 проходили через точку С ; подсчитываем по графику II число лучей, проходящих от неба через световой проем: п 2 = 16.
9. Определяем значение геометрического КЕО по формуле:
10. На поперечном разрезе помещения в масштабе 1:50 определяем, что середина участка неба, видимого из расчетной точки А через световой проем, находится под углом
; по значению этого угла по таблице 5 находим коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО:
q
i
=0,64.
11. По размерам помещения и светового проема находят, что d п / h 01 = 2,9;
l Т / d п = 0,82; b п / d п = 0,55.(таблица 6)
12. Средневзвешенный коэффициент отражения .ρ
13. По найденным значениям d п / h 01 ; l T / d п ; b п / d п по таблице 6 находим, что r o = 4,25.
14. Для прозрачного остекленения с металлическим одинарным переплетом находим общий коэффициент пропускания света . Таблица 7
15 По СНиП 23-05 находим, что коэффициент запаса для окон общественных зданий K з = 1,2.
16 Определяем геометрический КЕО в точке А, подставляя значения всех найденных коэффициентов в формулу:
.
Следовательно, выбранные размеры светового проема обеспечивают требования норм по совмещенному освещению рабочего кабинета.
Определение естественного освещения при наличии противостоящего здания.
Противостоящее здание
Определим геометрический КЕО:
- между линией рабочей поверхности и линией, соединяющей расчетную точку с оптическим центром светопроема;
- коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба;
- коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания.
- коэффициент, учитывающий свет, отраженный от противостоящего здания, определяемый по выражению.
Таблица 1
Группы административных районов
|
Номер группы административных районов |
Административный район |
|
Московская, Смоленская, Владимирская, |
|
|
Брянская, Курская, Орловская, Белгородская, |
|
|
Калининградская, Псковская, Новгородская, |
|
|
Архангельская, Мурманская области |
|
|
Республика Калмыкия, Ростовская, Астраханская |
Таблица 2
Коэффициент светового климата
|
Световые проемы |
|
Коэффициент светового климата m N |
||||
|
Номер группы административных районов |
||||||
|
В наружных стенах здании |
||||||
|
В зенитных фонарях |
||||||
|
Примечание - С - северная; СВ - |
||||||
Таблица 3
Нормированные значения КЕО при боковом совмещенном
освещении в основных помещениях жилых и общественных зданий в
административных районах различных групп по ресурсам светового климата
|
Группы административных районов по ресурсам |
Ориентация световых проемов по сторонам |
|||||
|
в школьных классах |
в выставочных залах |
в читальных залах |
в проектных залах |
|||
Таблица 4
Нормированные значения КЕО при боковом естественном
освещении в основных помещениях жилых и общественных зданий в различных
группах административных районов по ресурсам светового климата
|
Группы админист- ративных районов по ресурсам светового климата |
Ориентация световых проемов по сторонам |
Нормированные значения КЕО, % |
|||||
|
в рабочих кабинетах зданий управления, офисах |
в школьных классах |
в жилых помещениях |
вочных залах |
в читальных залах |
в проектных залах, чертежно- конструк- торских бюро |
||
Таблица 5
Значения коэффициентq i
|
Угловая высота среднего луча участка небосвода, |
Значения коэффициента q i |
|
Примечания 1 При значениях угловых высот среднего луча, 2 В практических расчетах угловую высоту |
|
Таблица 6
Солнцезащитные устройства, изделия и материалы
Коэффициент, учитывающий потери света в
солнцезащитных устройствах,
Стальные фермы
Убирающиеся регулируемые жалюзи и шторы
(межстекольные, внутренние, наружные)
Железобетонные и деревянные фермы и арки
Стационарные жалюзи и экраны с защитным углом
не более 45° при расположении пластин жалюзи или экранов под углом 90°
к плоскости окна:
горизонтальные
вертикальные
Балки и рамы сплошные при высоте сечения:
Горизонтальные козырьки:
с защитным углом не более 30°
50 см и более
с защитным углом от 15° до 45°
менее 50 см
(многоступенчатые)
Балконы глубиной:
Лоджии глубиной:
Таблица 9
Коэффициент запасаК з
|
Помещения и территории |
Примеры помещений |
Искусственное освещение |
Естественное освещение |
|||||
|
Коэффициент запаса К з Количество светильников в год |
Коэффициент запаса К з Количество чисток остекления светопроемов в год |
|||||||
|
Эксплуатационная группа светильников по |
Угол наклона светопропускающего материала к |
|||||||
|
1. Производственные помещения с воздушной |
||||||||
|
а) св. 5 мг/м 3 пыли, дыма, копоти |
Агломерационные фабрики, цементные заводы и |
|||||||
|
б) от 1 до 5 мг/м 3 пыли, дыма, копоти |
Цехи кузнечные, литейные, мартеновские, |
|||||||
|
в) менее 1 мг/м 3 пыли, дыма, копоти |
Цехи инструментальные, сборочные, механические, |
|||||||
|
г) значительные концентрации паров, кислот, |
Цехи химических заводов по выработке кислот, |
|||||||
|
2. Производственные помещения с особым режимом |
||||||||
|
а) с технического этажа |
||||||||
|
б) снизу из помещения |
||||||||
|
3. Помещения общественных и жилых зданий: |
||||||||
|
а) пыльные, жаркие и сырые |
Горячие цехи предприятий общественного питания, |
|||||||
|
б) с нормальными условиями среды |
Кабинеты и рабочие помещения, жилые комнаты, |
|||||||
|
4. Территории с воздушной средой, содержащей: |
||||||||
|
а) большое количество пыли (более 1 мг/м 3) |
Территории металлургических, химических, |
|||||||
|
б) малое количество пыли (менее 1 мг/м 3) |
Территории промышленных предприятий, кроме |
|||||||
|
5. Населенные пункты |
Улицы, площади, дороги, территории жилых |
|||||||
Примечания
1 Значения коэффициента запаса, указанные в гр.6 - 9, следует умножать на 1 ,1 - при применении узорчатого стекла, стеклопластика, армопленки и матированного стекла,а также при использовании световых проемов дляаэрации; на 0 ,9 - при применении органического стекла.
2 Значения коэффициентов запаса, указанные в гр. 3 - 5 , приведены для разрядных источников света. При использовании ламп накаливания их следует умножать на 0 ,85 .
Первая и последняя расчетные точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен (перегородок) или осей колонн.
График I для подсчета количества лучей n 1
График II для подсчета количества лучей п 2
Размеры комнаты под названием “золотой кубоид” рекомендованы AES (Audio Engineering Sosiety): 10" х 16" х 26" = H x B x L = 3,05м x 4,9м х 7,93м. Такие пропорции основаны на так называемых числах Фибоначчи, в частности на “золотом сечении”, когда отношение одного размера к другому имеет числовое значение, близкое к 0,618034: Для лаборатории SAS размеры H x B x L = 2,56м х 3,05м х 5,25м (указаны в скобках) гармонизированы по другим значениям чисел Фибоначчи:
Для примера приведена таблица иррациональных отношений, основанных на аддитивном ряде чисел Фибоначчи, посредством которых можно гармонизировать не только комнаты прослушивания, но и любые изделия и конструкции. В частности посредством таблицы этих чисел гармонизированы все элементы усилителя “Maestro Grosso”. Успешная реализация концепции дизайна в сложной пространственной композиции была бы невозможна без таблицы чисел Фибоначчи (табл. 6.1).
Таблица. 6.1. Числа Фибоначчи.
Вернемся к комнате прослушивания с пропорциями по AES. Джордж Кардас предложил способ определения положения АС и слушателя, основанный также на числах фибоначчи (размечено черным цветом на рис. 6.21). Для лаборатории SAS голубым цветом показано расположение АС и слушателя, если руководствоваться способом Кардаса. Красным цветом показано фактическое, оптимизированное по слуху расположение АС и слушателя. Если проанализировать табл. 6.2, где приведены расчеты fn по (6.1), то видно неслучайность выбора по слуху расположения АС и слушателя.
Таблица 6.2.
|
для "SAS" |
для "SAS" |
примечания |
|||||||
|
АС - слушатель |
|||||||||
|
слушатель - |
Для того, чтобы не попадать в пучности звуковых волн в помещении, требуется выбирать такие значения относительныхрасстояний между АС, слушателем и АС. стенами и АС, слушателем и стеной, чтобы эти расстояния были близки к /З относительно главных мод (частот) звуковых волн, определяемых по (6.1) и представленных в табл. 6.2.
Расстояния от АС до боковых стен:
0,276 x B=0,276 x 3,05 = 0.84м;
2. Фактическое по слуху для SAS-Lab:
0.85м = Н/3= 2,56/3.
Расстояние между АС:
1. Расчет по Кардасу для SAS-LаЬ:
В - 2 x 0,276 x В = 3,05 - 2 x 0,276 x 3.05 = 1,37м;
1,35м; (1,35/Н = 0,527, ближайшее число Фибоначчи 0,528).
Расстояние от слушателя до АС:
1.Расчет по Кардасу для SAS-LаЬ:
L -2 x 0,618 x Н = -5,25 - 2 x 0,618 x 2,56 = 2,09м;
2. Фактическое по слуху для SAS-LаЬ:
2,1м (2,1/Н = 0,82; ближайшее число Фибоначчи 0,854).
Расстояние от слушателя до задний стены:
1. Расчет по Кардасу для SAS-LаЬ:
0.618 x Н = 0,618 x 2,56 = 1,58 м:
2. фактическое по слуху для SAS-LаЬ:
1,25м (1.25/Н = 0,488; ближайшее число Фибоначчи 0,472).
Позади слушателя сложено наибольшее количество стройматериалов, что значительно увеличивает звукопоглощение в этой части лаборатории, что, видимо, привело к смещению оптимальной зоны для слушателя.
Расстояние от АС до стены:
1 Расчет по Кардасу для SAS-LаЬ:
0,618 x H = 0,618 x 2.56 = 1,58м:
2. Фактическое по слуху для SAS-LаЬ:
1.9м (1.9/Н = 0,742; ближайшее число Фибоначчи 0,73).
Как видно, слуховой контроль дает оптимальное расположение АС и слушателя, когда знаешь, что и как контролировать. Числа Фибоначчи вполне адекватно показывают точность слухового аппарата для оптимизации зоны прослушивания в лаборатории SAS. Читатели, опираясь на изложенный материал, смогут проверить его применимость в своих комнатах прослушивания.
Жилая комната оказывает значительное влияние на качество звучания ГГ и АС. При этом не безразлично, в каком месте комнаты они расположены. Так, при установке АС в углу помещения происходит подъем низких частот, что не всегда желательно, особенно в случае недостаточного демпфирования НЧ ГГ. В то же время для малогабаритных АС подъем низких частот обогащает звучание. Лучше располагать АС вдоль большей стены помещения, вдали от углов. Рекомендации по размещению АС не всегда выполнимы в жилой комнате, поскольку могут не согласовываться с расположением мебели, и поэтому в каждом конкретном случае следует попробовать различные варианты, оценивая качество звучания на слух по своему вкусу. Акустические условия в помещении оказывают сильное воздействие на качество звучания. В предельном случае, когда в жилой комнате отсутствует мебель, т. е. комната пуста, звучание любой АС становится совершенно неудовлетворительным. Форма помещения имеет важное значение. Наименее удачная – кубическая. В помещении любой конфигурации точно так же, как и внутри акустического оформления АС, на низких частотах возникают стоячие волны. В помещениях кубической формы интенсивность стоячих волн максимальна, поскольку они образуются на совпадающих частотах вследствие равенства расстояния между противоположными стенами. Эффективных методов борьбы со стоячими волнами в жилых помещениях не существует, а поэтому лучше избегать размещения АС в помещениях, имеющих форму куба.
Жилые помещения не бывают пустыми, в них всегда имеются мягкая мебель, книги, ковры, т. е. помещения имеют значительный фонд для звукопоглощения средних и высоких частот, что обеспечивает вполне приемлемые условия для прослушивания. Можно получить некоторое увеличение звукопоглощающего фонда путем закрепления имеющегося ковра не вплотную к стене, как обычно, а на некотором от нее расстоянии, хотя бы в пределах 30…50 мм. Если в помещении имеются книги, находящие-ся в шкафах или на застекленных книжных полках, то на время прослушивания полезно открывать дверцы шкафов и раздвигать стекла полок. АС должны быть установлены таким образом, чтобы высокочастотные ГГ располагались на уровне глаз сидящего слушателя (на высоте 1,25 м от пола). Для стереофонического звуковоспроизведения необходимо также обеспечить условия наилучшего восприятия стереофонического эффекта в удобном для слушателей месте помещения. С этой целью АС надо устанавливать на расстоянии 1,5…2,5 м друг от друга таким образом, чтобы их рабочие оси пересекались в центре зоны прослушивания, которая будет находиться посередине между АС на одинаковом расстоянии от каждой из них, равном расстоянию между ними, и дальше. Следует отметить важность правильной взаимной фазировки АС при подключении их к усилителю звуковых частот. В домашних условиях фазировку подключения АС можно проверить установкой их рядом друг с другом и подачей в электрический тракт монофонической музыкальной программы, содержащей явно выраженные низкочастотные составляющие. Если при изменении полярности подключения любой одной АС громкость звучания низких частот резко уменьшится, то, значит, АС были включены синфазно и необходимо восстановить первоначальную полярность включения. Если же, наоборот, громкость звучания низких частот возрастает, то следует оставить эту полярность подключения как правильную.
проемов S o
Для определения требуемой суммарной площади световых проемов по формуле (1.3) необходимо:
1. Нормируемое значение КЕО для здания административного района, где производится оценка условий освещения рассчитать по формуле (1.2).
2. Измерить длину А, ширину (глубину) помещения В от внутренней поверхности наружной стены до стены наиболее удаленной от светового проема, высоту верхней грани световых проемов над уровнем условной рабочей поверхности h .
3. По измеренным значениям вычислить значения отношений:
h ).
По табл. 1.7 определить световую характеристику световых проемов η о в зависимости от значений этих отношений.
Таблица 1.7
Значение световой характеристики световых проемов
при боковом освещении
4. Вычислить площадь пола.
5. По табл. 1.8 определить коэффициент запаса в зависимости от состояния воздушной среды в помещении и угла наклона светопропускающего материала к горизонту.
Таблица 1.8
Коэффициенты запаса для естественного освещения
Примечание. Значения коэффициента запаса, указанные в гр. 3-6 следует умножать: на 1,1 - при применении узорчатого стекла, стеклопластика, армопленки и матированного стекла, а также при использовании световых проемов для аэрации; на 0,9 - при применении органического стекла.
6. Общий коэффициент светопропускания τ о вычислить
по формуле (1.4):
где τ 1 – коэффициент светопропускания материала по табл.1.9;
τ 2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светового проема. Размеры светового проема принимаются равными размерам коробки переплета по наружному обмеру по табл.1.9; τ 3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении τ 3 = 1); τ 4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах по табл.1.10 (в случае не применения солнцезащитных устройств τ 4 = 1); τ 5 – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимается равным 0,9, а при боковом освещении τ 5 = 1;
Таблица 1.9
Значения коэффициентов τ 1 и τ 2
Окончание табл. 1.9
Примечание. Значения коэффициентов τ 1 и τ 2 для светопропускающего материала и переплетов, не указанных в табл. 1.9, следует определять по ГОСТ 26602.4.
Таблица 1.10
Значения коэффициентов τ 4
Окончание табл.1.10
7. Вычислить значения отношений:
Длина помещения / глубина помещения (А/В);
Глубина помещения / высота верхней грани световых проемов над уровнем условной рабочей поверхности (В/h );
Расстояние от расчетной точки до внутренней поверхности наружной стены / глубина помещения (L /В).
По табл. 1.11 определить коэффициент, учитывающий повышение КЕО r 1 в зависимости от значений этих отношений и расчетного значения средневзвешенного коэффициента отражения внутренних поверхностей помещения , принимаемого равным 0,50 в жилых и общественных помещениях.
Результаты измерений и расчетов занести в табл. 1.12.
Необходимое количество окон в помещении определяется по формуле (1.5):
где - площадь одного окна, м 2 .
Площадь одного окна определяется по формуле (1.6):
где - ширина одного окна, м; - высота одного окна, м.
Расчет естественного освещения помещений производится без учета мебели, оборудования и других затеняющих предметов. Установленные расчетом размеры световых проемов допускается изменять на ±10%.
Таблица 1.11
Значения коэффициента r 1 для условной рабочей поверхности
Окончание табл. 1.11
Таблица 1.12
Исходные, измеренные и расчетные данные
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные количественные показатели освещения?
2. Какая светотехническая величина воспринимается органами зрения человека?
3. В каких единицах измеряется освещенность, световой поток, яркость и сила света?
4. Недостатки естественного освещения?
5. Что такое совмещенное освещение? В каких случаях оно применяется? В чем его преимущество?
6. Виды естественного освещения?
7. Что такое боковое естественное освещение?
8. Что такое верхнее естественное освещение?
9. Что такое коэффициент естественной освещенности (КЕО)? В какой точке помещения нормируется минимальное значение КЕО при естественном одностороннем боковом освещении в учебных помещениях?
10. В зависимости, от каких величин выбирается нормируемое значение КЕО для исследуемого помещения?
11. Как изменится КЕО в заданной точке помещения, если наружная освещенность увеличилась вдвое?
12. Что учитывает коэффициент светового климата?
13. Что учитывает коэффициент запаса при расчете естественного освещения?
14. Принцип действия люксметра-пульсаметра?
15. Для чего применяются насадки на люксметр-пульсаметр?
