4.3 Расчет естественного и искусственного освещения

Важнейшими показателями естественного освещения являются уровень освещенности и качество освещения. Необходимый уровень освещенности и качество освещения. Необходимый уровень освещенности в рабочих помещениях определяется в основном характером и точностью производимой зрительной работой. В помещениях общественного назначения уровень освещенности определяется в основном эстетическими и психологическими требованиями.

Под качеством естественного освещения понимают такие показатели освещения: распределение яркости в окружающем пространстве, неравномерность освещения, направление и тенеобразующие свойства света, его спектральный состав. Эти показатели световой среды в помещении имеют решающее значение как при оценке условий зрительной работы на местах работы, так и при восприятии интерьера.

При выполнении данного пункта используется метод расчета Данилюка.

Исходные данные:

г. Алматы

Световой пояс: IV

Помещение учебной адитории

L =8,8 м, длина помещения

B =6,2 м, ширина помещения

Н = 4,05 м, высота помещения

h =0,6 м, рабочая поверхность.

Расчет нормативного освещения: расчет естественного освещения сводится к определению светового поля в виде изолюксов, вычислению среднего значения коэффициента естественной освещенности и сравнению его с нормативным значением e_норм, вычисленным по формуле:

e_норм=emC, (4.1)

где е – значение коэффициента естественной освещенности, определяемое с учетом характера зрительной работы (для аудитории – 1,5);

m – коэффициент светового климата (без учета прямого солнечного света) (для IVсветового климата – 0.9)

С – коэффициент солнечности светового климата (с учетом прямого солнечного света – 0.75)

е_норм= emC=1,5 *0.9*0.75 = 1,01 (4.2)

Определив фактическое среднее значение (е_норм)_ср в помещении сравнивают его со средним нормативным значением коэффициента естественной освещенности:

(е_расч)_ср > е_норм , (4.3)

Расчет естественной освещенности: При расчетах бокового освещения пользуются формулой:

, (4.4)

Упрощенная формула, не учитывающая освещение за счет альбедо от противоположно стоящих фасадов зданий, имеет вид:

, (4.5)

где КЕО_н – коэффициент естественного освещения, создаваемый диффузным светом участка небосвода, видимого через окна при условии равнояркого неба и без учета светопотерь и отражения света;

q – коэффициент, учитывающий неравномерность облачного неба;

R – коэффициент, учитывающий свет, отраженный от противостоящего здания (R=0);

К₀ – коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания;

τ₀ – общий кэффициент светопропускания;

r_б – коэффициент, учитывающий повышение коэффициента естественной освещенности при боковом освещении благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения.

Расчет коэффициента естественного освещения: Коэффициент естественного освещения определяется из выражения:

КЕО_н=0,01n₁n₂, (4.6)

где n₁ – количество лучей, проходящих от участка неба, видимого через световые проемы в расчетной точке на поперечном разрезе помещения, определяется из графика I Данилюка;

n₂ – количество лучей, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на плане помещения, определяется из графика II Данилюка.

Расчет световых лучей

1. n₁ (1) = 33 n₂ (1) = 100

2. n₁ (2) = 23 n₂ (2) = 98

3. n₁ (3) = 15 n₂ (3) = 96

4. n₁ (4) = 10 n₂ (4) = 92

5. n₁ (5) = 6 n₂ (5) = 88

Рассчитывается для каждой точки северного освещения:

1. КЕО_н=0,01n₁n₂= 0.01*100*33=33

2. КЕО_н=0,01n₁n₂=0,01*98*23=22,54

3. КЕО_н=0,01n₁n₂=0,01*96*15=14,4

4. КЕО_н=0,01n₁n₂=0,01*92*10=9,2

5. КЕО_н=0,01n₁n₂=0,01*88*6=5,28

Расчет коэффициента, учитывающего неравномерность яркости облачного неба: коэффициент, учитывающий неравномерность яркости облачного неба, определяется по графической зависимости q=q(θ):

, (4.7)

Рассчитывается для каждой точки северного освещения:

1. q=0,43(1+2*0,7)=1,032

2. q=0,43(1+2*0,5)=0,86

3. q=0,43(1+2*0,4)=0,77

4. q=0,43(1+2*0,3)=0,68

5. q=0,43(1+2*0,2)=0,6

Расчет общего коэффициента светопропускания стекла: Общий коэффициент светопропускания стекла определяется по формуле:

, (4.8)

τ₁ – коэффициент светопропускания материала; (стекло листовое со специальными свойчтвами = 0,65)

τ₂ – коэффициент, учитывающий потери при прохождении света через переплет остекления; (металлический двойные раздельные = 0,8)

τ₃ – коэффициент, учитывающий потери при пр0охождении света через слой, загрязняющий стекло; (незначительно загрязнение пылью остекления вертикально = 0,8)

τ₄ – коэффициент, учитывающий потери при прохождении света через несущие конструкции ( стольные фермы = 0,9)

, (4.9)

Расчет общего коэффициента светопропускания стекла, учитывающего повышение коэффициента естественной освещенности при боковом освещении благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения: значение коэффициента естественной освещенности при боковом освещении благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения, берется из таблицы в зависимости от ρ_ср и отношений B:h, d:B, L:B.

, (4.10)

Где ρ_пт, ρ_ст, ρ_пол – коэффициенты отражения соответственно потолка, стен, пола (табличные значения);

S_пт, S_ст, S_пол – площадь соответственно потолка, стен, пола;

B – ширина помещения;

h – расстояние между высотой рабочей поверхности и верхней границей остекления;

d – расстояние от расчетной точки до наружной стены;

L – длина помещения.

ρ_пт – 0,7 ( светлая побелка)

ρ_ст – 0,5 (светлая покраска)

ρ_пол – 0,3 (серый гранит)

B:h=6,2:0,6=10,3

L:B=8,8:6,2=1,41

d:B рассчитывается для каждой точки отдельно:

1. d:B=1:6,2=0,16

2. d:B=2: 6,2=0,32

3. d:B=3: 6,2=0,48

4. d:B=4: 6,2=0,64

5. d:B=5: 6,2=0,8

Значение коэффициента r_б берется из таблицы для каждой точки:

1. r_б =1,3

2. r_б =1,5

3. r_б =2,9

4. r_б =4,7

5. r_б =5,8

Расчет естественного освещения: Поставим найденные значения в формулу

, (4.11)

для каждой точки

1.

2.

3.

4.

5.

Сравнение коэффициентов естественного освещения с нормативным освещением:

1. 16,3>1,01

2. 11,8>1,01

3. 11 >1,01

4. 10,8>1,01

5. 6,8 >1,01

(е_расч)_ср > е_норм. (4.12)

11 > 1,01

Рисунок 4.1 – График КЕО в разных точках.

Таким образом, полученные значения коэффициента естественного бокового освещения больше нормируемого во всех выбранных для рассмотрения точках.

Рисунок 4.2 – План аудитории

Рисунок 4.3 - Разрез аудитории

Расчет искусственного освещения.

Цель: определить необходимую мощность источников света в соответствии с нормированной, для проектируемого помещения аудитории.

При расчете искусственного освещения используется метод коэффициента использования светового потока.

Исходные данные:

А = 8,8м, длина помещения;

B = 6,2м, ширина помещения;

S = 178,9 м , освещаемая площадь;

h = 3,9 м, расчетная высота, т.е. высота подвеса светильников расчетной плоскостью.

Для расчета мощности осветительной установки при системе общего освещения и равномерном распределении расположении светильников над горизонтальной плоскостью применяется метод коэффициента с использования, выражаемый уравнением:

, (4.13)

Где Ф_Л – световой поток ламп в одном светильнике, лм;

Е = 300, по назначению данного помещения, минимально необходимая освещенность согласно СНиП;

k = 1,5, коэффициент запаса;

z = 1,1, коэффициент, характеризующий неравномерную освещенность ламп накаливания и ДРЛ;

N = 12, число светильников (намечается для расчета из эстетических соображений). (1 центральное освещение);

η – коэффициент использования осветительной установки, дается в СНиПах; зависит от индекса помещения i, а также от коэффициента отражения потолка, стен и пола помещения.

Индекс помещения находится по формуле:

, (4.14)

Из соответствующих таблиц выбираем коэффициенты отражения

;

;

Зная i и ρ, из таблиц узнаем η

η=0,36

лм, (4.14)

Определение типа ламп: для выбора типа лампы мощность делят на два:

, (4.15)

Согласно расчетам типа ламп, предпочтительным считаю выбор люминесцентной лампы.

Люминесце́нтная лампа — газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который в свою очередь светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени. Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 20 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений. Наиболее распространена ртутная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора, заполненную парами ртути.

Сейчас появились компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), названные маркетологами энергосберегающими. По сути, это – гибрид ламп накаливания и обычных линейных люминесцентных ламп. Они сочетают как высокий КПД последних, так и относительно небольшие габариты. Фактически, КЛЛ – это лампа, состоящая из миниатюрной электронной ПРА (существуют и не интегрированные с ПРА КЛЛ) и небольших размеров трубки, обычно витой или U-образной, состоящей из нескольких колен. Световая отдача с учетом ПРА – 55-70 лм/Вт.

Рисунок 4.4 - Размещение искусственного освещения