Светофизика укр.ПособНовое

Рис.4.2. Графік для визначення відносної площі зенітних ліхтарів з глибиною прорізу до 0,7 м і розмірами на плані:

1 – 2,9×5,9; 2 – 2,7×2,7; 2,9×2,9; 1,5×5,9; 3 – 1,5×1,7

Рис.4.3. Графік для визначення відносної площі світлових прорізів прямокутних ліхтарів у виробничих приміщеннях: 1 – три прольоти і більше; 2 – два прольоти; 3 – один проліт

Рис.4.4. Графік для визначення відносної площі світлових прорізів трапецієподібних ліхтарів у виробничих приміщеннях: 1 – три про- льоти і більше; 2 – два прольоти; 3 – один проліт

Рис.4.5. Графік для визначення відносної площі світлових прорізів шедових ліхтарів з вертикальним заскленням у виробничих примі- щеннях: 1 – три прольоти і більше; 2 – два прольоти; 3 – один проліт

Рис.4.6. Графік для визначення відносної площі світлових прорізів шедових ліхтарів з нахиленим заскленням у виробничих приміщен- нях: 1 – три прольоти і більше; 2 – два прольоти; 3 – один проліт

Рис.4.7 Графік для визначення відносної площі світлових прорізів для бокового освітлення приміщень громадських і виробничих бу- динків

Рис.4.8. Графік для визначення відносної площі світлових прорізів для бокового освітлення житлових приміщень

Рис.4.9. Графік для визначення відносної площі світлових прорізів для бокового освітлення робочих кабінетів

Подані графіки розроблені для габаритних схем виробничих будинків, які дуже часто за- стосовують у практиці проектування та при типовому заповненні світлопрозорих конструкцій: зенітних ліхтарів (рис.4.2) – склопакетами в металевих, одинарних, глухих рамах; прямокутних, трапецієподібних і шедових ліхтарів (рис.4.3 – 4.6) – одним шаром віконного засклення у мета- левих рамах зі стулками, що відчиняються; вікон – з подвійним скляним заповненням стулок, що відчиняються, у металевих (рис.4.7) і дерев’яних рамах (рис.4.8 і 4.9).

Для інших типів заповнення світлових прорізів встановлені за графіками (рис.4.2 – 4.9) значення відносної площі світлових прорізів необхідно розділити на значення коефіцієнта К1, який знаходять за табл.4.14.

Якщо при верхньому освітленні довжина приміщення менша за 72 м або висота більша від 10 м, знайдені за графіками (рис.4.2 – 4.9) значення відносної площі світлових прорізів не- обхідно розділити на значення коефіцієнта К2: якщо встановлено прямокутні, трапецієподібні і шедові ліхтарі згідно з табл.4.15 і зенітні – згідно з табл.4.16.

Використовуючи ці графіки, можна розв’язувати обернену задачу: у приміщеннях із за- даною системою природного освітлення визначати приблизні значення КПО.

Таблиця 4.14. Значення поправочного коефіцієнта К1, який враховує тип світлопрозорого заповнення

	Тип заповнення		Номери рисунків
		4.2	4.3 – 4.6	4.7	4.8 – 4.9
	Один шар віконного скла в одинарній сталевій глухій	1,10	1,20	-	1,26
	рамі
	Те саме, зі стулками, що відчиняються	0,94	1,00	-	1,05
	Один шар віконного скла в одинарній дерев’яній рамі зі	-	-	1,13	1,05
	стулками, що відчиняються
	Три шари віконного скла в роздільно-спарених метале-	0,73	-	-	0,82
	вих рамах зі стулками, що відчиняються
	Те саме, у дерев’яних рамах	-	-	0,63	0,59
	Два шари віконного скла в сталевих рамах з подвійними	0,67	0,72	-	0,75
	стулками, що відчиняються
	Те саме, в глухих рамах	1,00	1,05	-	-
	Склопакети (два шари засклення) у сталевих рамах, що	0,83	0,88	-	1,00
	відчиняються
	Те саме, з глухими рамами	1,00	1,06	-	1,15
	Склопакети (три шари засклення) у сталевих глухих ра-	0,89	-	-	1,00
	мах
	Порожнисті скляні блоки	-	-	-	0,70

Таблиця 4.15. Значення поправочного коефіцієнта К2, який враховує відповід- ність об`ємно-планувальних параметрів будинку з прямокутними, трапецієпо- дібними і шедовими ліхтарями

Висота від розрахункової площи-		Довжина приміщення, м
ни до низу засклення ліхтаря, м	≥72	60	48	36	24
10	1,00	0,95	0,90	0,80	0,70
15	0,85	0,83	0,80	0,70	0,55
25	0,65	0,60	0,55	0,45	0,32
35	0,55	0,48	0,45	0,32	0,18
45	0,50	0,43	0,45	0,23	0,12
55	0,47	0,40	0,32	0,20	0,10

Таблиця 4.16. Значення поправочного коефіцієнта К2, який враховує відповід- ність об`ємно-планувальних параметрів будинку із зенітними ліхтарями

		Висота від розрахункової площини до низу засклення, м
15	20		25	30	35	40	45		50	55
0,95	0,91		0,87	0,84	0,77	0,73	0,68		0,64	0,60

ПРИКЛАД 3. Попередній світлотехнічний розрахунок П-подібних ліхтарів за графіками «НИИСФ» (м. Москва)

На підставі попереднього розрахунку за другим способом необхідно визначити приблиз- не значення площі світлових прорізів П-подібних ліхтарів двопрольотного приміщення інстру- ментального цеху автомобільного виробництва згідно з вихідними даними прикладу 1.

Скористаємось методикою, яка була описана вище.

Нормативне значення КПО буде таким самими, як і у першому прикладі: eнв = 3,4 % . За графіком на рис.4.3 визначаємо відношення Sл / Sп, яке для умови цього прикладу дорівнює 20. Розділимо одержане значення на 100 і помножимо на площу підлоги приміщення, що дорівнює 2592 м2. Отримаємо площу світлових прорізів, що дорівнює 518,4 м2. К1 = 1 (табл.4.14), тому що засклення ліхтаря одношарове в одинарній металевій рамі. Оскільки висота розміщення ни- зу засклення ліхтаря над рівнем умовної робочої поверхні дорівнює 12,1 м, а довжина примі- щення становить 72 м, то поправочний коефіцієнт К2 = 0,92 (табл.4.15). У остаточному резуль- таті площа світлових прорізів становить: 518,4 : 0,92 = 563,5 м2.

На підставі одержаного результату приймаємо 2 ліхтарі (по 1 у кожному прольоті, на по- здовжніх осях) довжиною по 60 м кожний з двоярусним заскленням висотою 2 × 1,25 м. Площа засклення буде дорівнювати: 2 × 1,25 × 4 × 60 = 600 м2, що приблизно відповідає площі, знай- деній за попереднім розрахунком.

ПРИКЛАД 4. Попередній розрахунок бокових світлових прорізів за графі- ками «НИИСФ» (м. Москва)

Для того самого будинку за другим способом попереднього розрахунку необхідно ви- значити площу засклення бокових світлових прорізів. Вихідні дані ті самі, що в прикладі 2.

Нормативне значення КПО залишається таким самим – eнб = 1,35 % . Незмінним також залишається відношення глибини приміщення до висоти розміщення верху вікна над рівнем умовної робочої поверхні – В / h1 = 9. На графіку (рис.4.7) ми не знайдемо точки перетину від- повідних прямих. Це означає, що завдяки боковим світловим прорізам з такими параметрами нереально досягти нормативного значення КПО, тому залишаємо встановлену в прикладі 2 площу бокових світлових прорізів 5,5 × 3,6 × 12 = 238 м2, в надії системою комбінованого при- родного освітлення досягнути бажаного результату.

Контрольні питання та завдання.

1.Яка мета здійснення попереднього розрахунку систем природного освітлення?

2.Яким образом впливає розряд зорових робіт на величину площі світлопрорізів?

3.Якщо підвищити коефіцієнт відбиття світлового потоку від внутрішніх поверхонь приміщення, то як зміниться площа світлопрорізів?

4.При збільшенні кількості шарів засклення у віконному блоці, як зміниться площа сві- тлопрорізу?

4.2. Сутність розрахунку геометричного КПО за методом А.М. Данілюка

Визначивши орієнтовану площу світлопрозорих огороджувальних конструкцій, розміри світлових прорізів та їх місцезнаходження у структурі будівлі, необхідно виконати перевіроч- ний (точний) розрахунок КПО, та порівняти його результати з нормативним значенням КПО для конкретних умов. За результатами розрахунку уточняють геометричні й фізичні характери- стики системи природного освітлення, аналізують характер розподілу світлових потоків у при- міщенні, щоб забезпечити світловий комфорт.

Насамперед необхідно визначити розрахункові точки, які розміщуються на рівні умовної робочої поверхні (УРП) і, як правило, на висоті 0,8 м від підлоги. У межах одного прольоту від- даль між точками (не менше ніж п’ятьма) приймають однаковою, а першу і останню точки роз- міщують на віддалі 1 м від внутрішніх поверхонь стін або від осей середніх рядів колон (рис.4.10). Розрахункові точки можна розмістити і за іншою методикою. Першу і останню точки у приміщенні (або прольоті) розташовують на віддалі 1 м від внутрішніх поверхонь стін. Від- даль між цими точками ділять навпіл – це буде місце третьої точки. Далі одержані віддалі між точками знову ділять навпіл і знаходять ще дві точки і т.д. доти, доки віддаль між двома сусід- німи точками не потрапить в інтервал 2 – 5 м.

Природне освітлення розраховують за графоаналітичним методом А.М. Данілюка. Суть цього методу така. Виходячи із припущення, що коефіцієнт природної освітленості – це вели- чина, яка показує, яку частину освітленість в розрахунковій точці приміщення від ділянки не- босхилу АБВГ (рис.4.11) видимої через проріз із певної точки М складає від одночасної освіт- леності від всієї поверхні небосхилу з рівномірною яскравістю.

Розділимо всю поверхню півсфери небосхилу на 10000 ділянок, кожна з яких створює однакову освітленість у центрі півсфери. Приймемо умовно, що із центра кожної ділянки вихо- дить один світловий промінь. Тоді освітленість точки під небосхилом (від усієї півсфери), умо- вно вважаємо такою, що дорівнює Eз = 10000 променів (або одиниць).

Розмістимо цю точку М всередині приміщення, наприклад, з одним світловим прорізом. Більша частина променів світла не потрапить до цієї точки через екранування огородженнями приміщення, які не пропускають світло. Тільки незначна кількість променів буде надходити у цю точку через світловий проріз від частини сферичної поверхні АБВГ (рис.4.11), яка є осно- вою тілесного кута світлового прорізу з вершиною в розрахунковій точці М. Щоб визначити кі- лькість променів, які надходять від ділянки небосхилу АБВГ через проріз приміщення, необ- хідно знайти площу ділянки АБВГ в променях, для чого кількість променів по вертикалі АБ (n1) необхідно помножити на кількість променів по горизонталі БВ (n2). Тоді освітленість в розра- хунковій точці М приміщення становитиме:

Ев = n1 · n2 , променів (або одиниць),

де n1 – кількість променів, які потрапляють в розрахункову точку через світловий проріз в роз- різі приміщення;

n2 – кількість променів, які потрапляють в розрахункову точку через світловий проріз (або прорізи) на плані приміщення.

Визначивши освітленість в розрахунковій точці всередині приміщення Ев і освітленість тієї самої точки під відкритим небосхилом Ез, можемо знайти коефіцієнт природної освітленос- ті, використавши формулу (2)

ε =	Е	в	100 =	n1 n 2	100 = 0,01 n1 n	2 , %.	(10)
	Е	з	10000

Цю величину називають геометричним коефіцієнтом природної освітленості, який залежить лише від геометричних параметрів світлових прорізів (форми, розмірів та розташування прорізу відносно розрахункової точки) і не враховує фізичних чинників середовища: нерівномірну яск- равість небосхилу, вплив будівлі, розташованої навпроти, яка затінює світло, відбиття світла від внутрішніх поверхонь приміщення, зменшення світлового потоку, який проходить через вікон- не заповнення.

Рис.4.10. Розміщення умовної робочої поверхні й розрахункових точок: а) у громадських будинках з боковим природним освітленням ; б) у виробничих будинках з комбінованим природним освітленням

Рис.4.11. Геометрична інтерпретація КПО.

4.3. Перевірочний (точний) розрахунок КПО для бокового освітлення

Розрахунок КПО для бокового освітлення ерб виконують за формулою:

	ерб = (ε б q + ε бд R) r1	τ0		, %,	(11)
		K	Зб

де εб – геометричний КПО в розрахунковій точці для бокового освітлення, обчислюється за фо- рмулою (10), де n1 визначають, поєднуючи поперечний розріз приміщення з графіком І(рис.4.12), а n2 – поєднуючи план приміщення з графіком II (рис.4.13);

q – коефіцієнт, що враховує нерівномірну яскравість небосхилу за суцільної хмарності (8 – 10 балів), визначається за табл.4.17;

εбд – геометричний КПО в розрахунковій точці при боковому освітленні, який враховує світ- ло, відбите від поверхонь будинків, які розташовані навпроти, визначається за формулою (10),

однак кількість променів n′	та	n′	підраховують за графіками I і II А.М. Данілюка (рис.4.12,
1		2

4.13) від ділянки небосхилу, що затінюється будинком, розташованим навпроти.

R – коефіцієнт, який враховує відносну яскравість фасаду будинку навпроти і визначається за табл.4.18 і рис.4.14;

r1 – коефіцієнт, який враховує підвищення КПО у разі бокового освітлення завдяки світлу, відбитому від внутрішніх поверхонь приміщення і поверхні території, яка прилягає до будівлі, приймають за таблицями 4.8 і 4.9;

τо – загальний коефіцієнт пропускання світла віконним заповненням, визначають за форму-

лою (6) і табл.4.4, 4.5, 4.6;

КЗб – коефіцієнт запасу, приймають за табл.4.1.

Рис.4.12. Графік І Данілюка для підрахунку кількості променів, що проникають через бокові світлові прорізи на попереч- ному розрізі приміщення