Светофизика укр.ПособНовое

Рис.4.35. Схема для розрахунку верхнього природного освітлення механічного цеху радіотехнічного виробництва: а) поперечний розріз; б) поздовжній розріз (до прикладу 10)

6. За формулою (19) знаходимо значення геометричного КПО у кожній точці окремо від кожного ліхтаря. В точці 9 від ряду ліхтарів по А геометричний КПО становитиме:

εiв = 0,01 · n3 · n2 = 0,01 · 0,7 · 36,8 = 0,26 %; від ряду ліхтарів по Б: εiв = 0,01 · 16,0 · 49,8 = 8,00 %

івід ряду ліхтарів по В: εiв = 0,01 · 1,1 · 39,8 = 0,44 % (див. табл.4.29).

7.Підраховуємо суму геометричних КПО від усіх ліхтарів в кожній точці і заносимо у стовпець 7 табл.4.29. Так, для точки 11 остаточне значення геометричного КПО:

εв = 0,03 + 2,45 + 1,74 = 4,22 %, для точки 12 – εв = 0,03 + 0,83 + 4,14 = 5,00 % і т.д.

8.Підраховуємо середнє значення геометричного КПО від усіх розрахункових точок, для чого суму КПО за всіма розрахунковими точками ділимо на кількість точок, у результаті

εср = 6,0% .

9.З табл.4.12 знаходимо значення коефіцієнта, який враховує відбите світло у разі верх- нього освітлення. Якщо кількість прольотів 3 і більше та середньозважений коефіцієнт відбиття світла від внутрішніх поверхонь приміщення ρср = 0,4, то цей коефіцієнт дорівнює r2 = 1,1. З табл.4.13 знаходимо значення коефіцієнта, який враховує тип ліхтаря. Для поштучних світло- вих прорізів у площині покриття Kл = 1,1.

10.Беремо конструкцію світлопрозорого огородження ліхтаря: склопакети у сталевій рамі. Оскільки ліхтарі займають значну площу і розміщені горизонтально, необхідно застосову- вати сонцезахисні пристрої. Встановлюємо складові добутку, який визначає загальний коефіці- єнт пропускання світла панельним ліхтарем:

склопакети – τ1 = 0,8 (табл.4.4); сталеві рами з глухими одинарними стулками – τ2 = 0,9 (табл.4.5);

сонцезахисні пристрої у вигляді багатоступінчатих горизонтальних дашків із захисним кутом 20 – 25о – τ3 = 0,8 (табл.4.6);

сталеві ферми – τ4 = 0,9 (табл.4.7); захисна металева сітка від можливого падіння скла – τ5 = 0,9.

τл = 0,8 · 0,9 · 0,8 · 0,9 · 0,9 = 0,467.

З табл.4.1 (позиція Iв) при горизонтально розміщених світлових прорізах Кзв = 1,5. Від-

ношення µ = 0,467 / 1,5 = 0,311.

11. Підраховуємо сталий для всіх точок вираз εср(r2Кл - 1) = 6,0 (1,1·1,1 - 1) = 1,26, а далі визначаємо остаточне значення КПО. Наприклад, для точок:

13 – ерв = (9,10 + 1,26) 0,311 = 3,22 %;

Таблиця 4.29. Розрахунок КПО від системи панельних зенітних ліхтарів при- міщення механічного цеху радіотехнічного виробництва (до прикладу 10)

№	№ ліх-	n 3	Nо	n2	εiв , %	εв , %	ерв , %
точки	таря
1	2	3	4	5	6	7	8
1	А	4,0	17,0	43,4	1,74	1,77	0,94
	Б	0,1	37,0	32,0	0,03
	В	0,0	-	-	-
2	А	9,0	13,5	46,0	4,14	4,21	1,70
	Б	0,2	32,0	34,6	0,07
	В	0,0	-	-	-
3	А	18,0	11,8	48,8	8,78	8,93	3,17
	Б	0,4	27,5	37,8	0,15
	В	0,0	-	-	-
4	А	16,0	12,0	49,8	8,00	8,47	3,03
	Б	1,1	23,0	39,8	0,44
	В	0,1	44,5	26,2	0,03
5	А	7,5	14,0	45,8	3,44	4,39	1,76
	Б	2,2	19,0	42,0	0,92
	В	0,1	39,5	30,5	0,03
6	А	5,5	16,0	44,5	2,45	4,22	1,70
	Б	4,0	17,0	43,4	1,74
	В	0,1	37,0	32,0	0,03
7	А	2,0	19,5	41,6	0,83	5,04	1,96
	Б	9,0	13,5	46,0	4,14
	В	0,2	32,0	34,6	0,07
8	А	0,8	24,0	39,6	0,32	9,25	3,27
	Б	18,0	11,8	48,8	8,78
	В	0,4	27,5	37,8	0,15
9	А	0,7	28,5	36,8	0,26	8,70	3,10
	Б	16,0	12,0	49,8	8,00
	В	1,1	23,0	39,8	0,44
10	А	0,2	33,0	34,0	0,07	4,43	1,77
	Б	7,5	14,0	45,8	3,44
	В	2,2	19,0	42,0	0,92
11	А	0,1	35,5	33,2	0,03	4,22	1,70
	Б	5,5	16,0	44,5	2,45
	В	4,0	17,0	43,4	1,74
12	А	0,1	40,0	30,2	0,03	5,00	1,95
	Б	2,0	19,5	41,6	0,83
	В	9,0	13,5	46,0	4,14
13	А	0,0	-	-	-	9,10	3,22
	Б	0,8	24,0	39,6	0,32
	В	18,0	11,8	48,8	8,78
14	А	0,0	-	-	-	8,26	2,96
	Б	0,7	28,5	36,8	0,26
	В	16,0	12,0	49,8	8,00
15	А	0,0	-	-	-	3,51	1,48
	Б	0,2	33,0	34,0	0,07
	В	7,5	14,0	45,8	3,44
				Середні значення		6,00	2,32

14 – ерв = (8,26 + 1,26) 0,311 = 2,96 %; 15 – ерв = (3,51 + 1,26) 0,311 = 1,48 %.

За цими даними (див. стовпець 8 табл.4.29) будуємо графік розподілу КПО на умовно робочій поверхні у площині характерного розрізу (рис.4.36).

12. Оцінюємо систему верхнього природного освітлення цього прикладу. Знайшовши се- реднє значення КПО за формулою (21) від усіх точок характерного розрізу, яке дорівнює 2,32%, порівнюємо його із нормативним значенням КПО:

П = 2,32 − 2,4100 = – 3 %, 2,4

це свідчить про відповідність спроектованої системи зенітних ліхтарів нормативним вимогам. Нерівномірність освітлення тут дорівнює еср / еmin = 2,32 / 0,94 = 2,47, що менше ніж 3. За

цим показником система природного освітлення також спроектована правильно.

Рис.4.36. Графік розподілу КПО у площині характерного розрізу приміщення механічного цеху радіотехнічного виробництва від системи панельних зенітних ліхтарів (до прикладу 10).

4.6.2. Точкові ліхтарі

Точковими ліхтарями вважають ті, розміри яких в плані значно менші, ніж висота роз- міщення їх над рівнем підлоги. Вони мають певні переваги над панельними ліхтарями, однак малі розміри та велика щільність у площині покриття робить світлотехнічний розрахунок, за методом, який ми розглядали раніше, трудомістким і неточним. Тому розглянемо інший метод розрахунку зенітних ліхтарів, який запропонували М.М. Кірєєв і В.М. Сорокін [2].

Згідно з цим методом значення КПО в точках характерного розрізу приміщення можна розрахувати за формулами:

Nл
ерв = е′ ∑σji ;			(23)
k =1
е´ = 110 · Sл · τл · r2	· δ · ψ / (π · h 2	· Kзв),	(24 )
	р

де е' – значення КПО від одного зенітного ліхтаря під центром світлового прорізу, %; Nл – кількість зенітних ліхтарів в ряді, шт.;

k – номер зенітного ліхтаря в ряді;

j – номер розрахункової точки характерного розрізу; i – номер ряду зенітних ліхтарів;

σij – світлова компонента ряду зенітних ліхтарів, яка визначається з рис.4.39 і 4.40, відповідно для точок характерного розрізу під світловими прорізами і між ними;

Sл – площа зенітного ліхтаря, м2;

τл – загальний коефіцієнт пропускання світла зенітним ліхтарем, визначається за формулою

(8);

r2 – коефіцієнт, який враховує відбиття світлових потоків від внутрішніх поверхонь примі- щення, знаходять з табл.4.12;

δ – коефіцієнт, який враховує зростання світлопередавання прорізу ліхтаря через нерівномір- ну яскравість хмарного (дифузного) неба, визначається з рис.4.37, де індекс світлового прорізу ліхтаря дорівнює

i =	а	b
			;	(25)
	h (а
		+ b )

ψ – коефіцієнт, який коригує неточність розрахунку КПО при заміні реального прорізу точ- ковим джерелом світла, знаходять з рис.4.38, де ак – сторона квадрата рівновеликого світлового прорізу, яку визначають за формулою:

а к = а л bл ;	(26)

Рис.4.37. Графік залежності коефіцієнта δ від індексу світлового прорізу іл

hр – висота приміщення від умовної робочої поверхні до низу світлового прорізу ліхтаря, м; Кзв – коефіцієнт запасу, який визначається з табл.4.1.

Контрольні питання та завдання.

1.В чому складає різниця між панельними і точковими ліхтарями?

2.Від яких параметрів залежить світлова компонента ряду зенітних ліхтарів?

3.Якщо розміри зенітного ліхтаря в плані 1,5×6 м, а висота його бортика складає 0,5 м, то чому буде дорівнювати індекс світлового прорізу цього ліхтаря?

Рис.4.38. Графік залежності коефіцієнта ψ від відношення hр / ак: 1 – ал / bл = 1; 2 – ал / bл = 2; 3 – ал / bл = 4

ПРИКЛАД 11. Розрахунок точкових ліхтарів

Для будинку, який розглядався в прикладі 10, спроектувати систему верхнього природ- ного освітлення, яка складається із точкових зенітних ліхтарів.

Беремо зенітні ліхтарі з розмірами в плані 1,5 × 1,7 м.

1. Знаючи нормативний КПО ен = 2,4 % (з прикладу 10), з рис.4.2 (пряма 3) знаходимо

відношення Sло = 9 %. Звідси визначаємо загальну площу ліхтарів Sло = 2268 · 0,09 = 204,12 м2. Sп

Площа одного ліхтаря – Sл = 1,5 × 1,7 = 2,55 м2, а їх кількість nл = 204,12 / 2,55 = 80. Приймаємо по чотири ліхтарі на проліт і по одному ліхтарю у кожному кроці ферм. За такого розміщення (рис.4.41) загальна кількість ліхтарів дорівнює – 3 × 4 × 7=84 шт. що відповідає визначеній кі- лькості.

2. Визначаємо складові формули (24). Щоб знайти коефіцієнт δ, необхідно підрахувати індекс світлового прорізу за формулою (25), якщо ал = 1,5 м, bл = 1,7 м і hл = 0,5 м:

	i =	a	b	=	1,5 1,7	= 1,6 .
		h (a	+ b )		0,5(1,5 + 1,7)

Зграфіка (рис.4.37) визначаємо δ = 1,11.

3.Щоб знайти коефіцієнт ψ, обчислюємо сторону квадрата рівновеликого світлового прорізу за формулою (26)

а к = а л bл = 1,5 1,7 = 1,6 м.

Якщо hр = 8,4 м (див. рис.4.41), то відношення hр / ак = 8,4 / 1,6 = 5,26. З графіка (рис.4.38) – ψ = 1,00.

4. Підраховуємо значення КПО від одного зенітного ліхтаря під центром світлового про- різу, взявши значення τ л , r2 і Кзв із попереднього прикладу.

e′ = 110 Sл τл r2 δ ψ/(π h 2p K зв ) = 110 2,55 0,467 1,1 1,11 1,00/(3,14 8,42 1,5) = 0,481 %.

Рис.4.39. Залежність світлової компоненти σji ряду зенітних ліхтарів з розмірами світлових прорізів 2,7 × 2,7; 2,9 × 2,9; 2,9 × 5,9 м від відношення dj / hр в точках характерного розрізу: а) по осях зенітних ліхтарів; б) між зенітними ліхтарями:

1 – d′ / hр = 0,5; 2 – d′ / hр = 1,0; 3 – d′ / hр = 1,5; 4 – d′ / hр = 2,0; 5 – d′ / hр = 2,5; 6 – d′ / hр = 3,0 л л л л л л

Рис.4.40. Залежність світлової компоненти σji ряду зенітних ліхтарів з розмірами світлових прорізів 1,5 × 1,7; 1,5 × 2,9; 1,5 × 3,9; 1,5 × 5,9 м від відношення dj / hр в точках характерного розрізу: а) по осям зенітних ліхтарів; б) між зенітними

ліхтарями. 1 – d′ / hр = 0,5; 2 – d′ / hр = 1,0; 3 – d′ / hр = 1,5; 4 – d′ / hр = 2,0; 5 – d′ / hр = 2,5; 6 – d′ / hр = 3,0; 7 – d′ / hр = 0,75 л л л л л л л

5. Визначаємо віддаль dij від кожної розрахункової точки до проекції осі кожного ряду ліхтарів на умовну робочу поверхню. Так, для точки 1– d11 для першого ряду ліхтарів дорівнює

0,5 м (див. рис.4.41), для другого ряду – d12 = 6,5 м, для третього – d13 = 9,5 м, і т.п. Для другої точки – d21 = 3,5 м, d22 = 2.5 м, d23 = 5,5 м і т.п. Для зручності подальших розрахунків ці дані заносимо в табл.4.30 (через симетричне розміщення ліхтарів в цій таблиці подано розрахунок КПО у точках тільки до осі симетрії).

Рис.4.41. Система верхнього природного освітлення механічного цеху радіоте- хнічного виробництва у вигляді точкових зенітних ліхтарів: а) поперечний роз- різ; б) план розміщення ліхтарів (до прикладу 11)

Таблиця 4.30. Розрахунок КПО від системи точкових зенітних ліхтарів приміщення механічного цеху радіотехнічного виробництва (до прикладу 11)

	№ точ.	Пара-					Номери рядів ліхтарів i								N	ф
															∑σji		е , %
	j	метри
			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
															i =1		рв
		d1i	0,5	6,5	9,5	15,5	18,5	24,5	27,5	33,5	36,5	42,5	45,5	51,5
	1	d1i/ hр	0,06	0,77	1,13	1,85	2,20	2,92	3,27	3,99	4,35	5,06	5,42	6,13	3,07		1,48
		σ1i	1,83	0,73	0,35	0,08	0,06	0,02	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
		d2i	3,5	2,5	5,5	11,5	14,5	20,5	23,5	29,5	32,5	38,5	41,5	47,5
	2	d2i/ hр	0,42	0,30	0,65	1,37	1,73	2,44	2,80	3,51	3,87	4,58	4,94	5,65	4,15		2,00
		σ2i	1,32	1,50	0,93	0,23	0,11	0,03	0,03	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
		d3i	7,5	1,5	1,5	7,5	10,5	16,5	19,5	25,5	28,5	34,5	37,5	43,5
	3	d3i/ hр	0,89	0,18	0,18	0,89	1,25	1,96	2,32	3,04	3,39	4,11	4,46	5,18	4,90		2,36
		σ3i	0,58	1,67	1,67	0,58	0,29	0,06	0,05	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
		d4i	11,5	5,5	2,5	3,5	6,5	12,5	15,5	21,5	24,5	30,5	33,5	39,5
	4	d4i/ hр	1,37	0,65	0,30	0,42	0,77	1,49	1,85	2,56	2,92	3,63	3,99	4,70	5,01		2,41
		σ4i	0,23	0,93	1,50	1,32	0,73	0,17	0,08	0,03	0,02	0,00	0,00	0,00
		d5i	15,5	9,5	6,5	0,5	2,5	8,5	11,5	17,5	20,5	26,5	29,5	35,5
	5	d5i/ hр	1,85	1,13	0,77	0,06	0,30	1,01	1,37	2,08	2,44	3,15	3,51	4,23	5,29		2,54
		σ5i	0,08	0,35	0,73	1,83	1,50	0,47	0,23	0,07	0,03	0,00	0,00	0,00
		d6i	17,5	11,5	8,5	2,5	0,5	6,5	9,5	15,5	18,5	24,5	27,5	33,5
	6	d6i/ hр	2,08	1,37	1,01	0,30	0,06	0,77	1,13	1,85	2,20	2,92	3,27	3,99	5,34		2,57
		σ6i	0,07	0,23	0,47	1,50	1,83	0,73	0,35	0,08	0,06	0,02	0,00	0,00
		d7i	21,5	15,5	12,5	6,5	3,5	2,5	5,5	11,5	14,5	20,5	23,5	29,5
	7	d7i/ hр	2,56	1,83	1,49	0,77	0,42	0,30	0,65	1,37	1,73	2,44	2,80	3,51	5,16		2,48
		σ7i	0,03	0,08	0,17	0,73	1,32	1,50	0,93	0,23	0,11	0,03	0,03	0,00
		d8i	25,5	19,5	16,5	10,5	7,5	1,5	1,5	7,5	10,5	16,5	19,5	25,5
	8	d8i/ hр	3,04	2,32	1,96	1,25	0,89	0,18	0,18	0,89	1,25	1,96	2,32	3,04	5,30		2,55
		σ8i	0,00	0,05	0,06	0,29	0,58	1,67	1,67	0,58	0,29	0,06	0,05	0,00

6. Обчислюємо відношення віддалі між центрами сусідніх ліхтарів у поздовжньому на- прямку до висоти розміщення низу світлового прорізу ліхтаря над рівнем умовної робочої по-

верхні (рис.4.41)

d'л

=

6

= 0,714 . Для кожної розрахункової точки і кожного ряду ліхтарів пі-

h р

8,4

драховуємо відношення

dij

. На рис.4.40 а вибираємо криву з відповідним відношенням

d'

л

(у

h p

hp

цьому прикладі крива 7) і, знаючи відношення

dij

для кожного випадку, визначаємо світлову

h p

компоненту. Наприклад,

в

розрахунковій точці

2

для першого ряду ліхтарів відношення

d21

=

3,5

= 0,42 . З графіка на рис.4.40 а визначаємо

σ21 = 1,32

(крива 7), для другого ряду –

hp

8,4

d22

=

2,5

= 0,3 ,

σ22

= 1,5

і

т.п. В розрахунковій

точці 3

для першого ряду ліхтарів

h p

8,4

d31

=

7,5

= 0,89 , σ31

= 0,58 для другого ряду

d32

=

1,5

= 0,18 , σ

32 = 1,67 і т.п. Результати роз-

h p

8,4

h p

8,4

рахунків заносимо в табл.4.30.

7. Для кожної точки підраховуємо суму світлових компонент від всіх рядів ліхтарів і множимо одержані значення на значення КПО е' від одного зенітного ліхтаря під центром світ- лового прорізу. Так, для точки 1:

Nл		= 1,83 + 0,73 + 0,35 + 0,08 + 0,06 + 0,02 = 3,07 ;	е1в = 3,07 · 0,481 = 1,48 %;
∑σ ji
i=1
для точки 2:
Nл	= 1,32 +1,50 + 0,93 + 0,23 + 0,11 + 0,03 + 0,03 = 4,15 ;		е2в = 4,15 · 0,481 = 2,00 %.
∑σ ji

i=1

Отже, одержуємо розрахункові значення КПО в кожній точці від всіх зенітних ліхтарів (табл.4.30). Використовуючи ці дані, будуємо графік розподілу КПО у площині характерного розрізу (рис.4.42).

8. Оцінюємо систему природного освітлення. Підраховуємо середнє значення КПО за формулою (19):

еср = (1,48 / 2 + 2,00 + 2,36 + 2,41 + 2,54 + 2,57 + 2,48 + 2,55 + 2,48 + 2,57 + 2,54 + 2,41 + 2,36 + 2,00 + 1,48 / 2) / (15 − 1) = 2,34 %.

Одержане значення порівнюємо з нормативним значенням КПО

П = 2,34 − 2,4100 = – 2,5 %, 2,4

а нерівномірність освітлення 2,34 / 1,48 = 1,58, що менше ніж 3. Отже, спроектована система освітлення задовольняє нормативні вимоги.

Порівнюючи систему верхнього природного освітлення із панельних зенітних ліхтарів і точкових зенітних ліхтарів, відзначимо, що за однакових середніх значень КПО зенітні точ- кові ліхтарі забезпечують кращу рівномірність освітлення на умовну робочу поверхню.