7 Расчет естественного освещения
7.1 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
7.2 Предварительный расчет размеров световых проемов при боковом освещении без учета противостоящих зданий следует проводить с применением графиков, приведенных для помещений жилых зданий на рисунке 1, для помещений общественных зданий - на рисунке 2, для школьных классов - на рисунке 3. Расчет следует производить в следующей последовательности:
Рисунок 1 - График для определения относительной площади световых проемов Ас.о/Ап при боковом освещении жилых помещений
Рисунок 2 - График для определения относительной площади световых проемов А с.о /Ап при боковом освещении помещений общественных зданий
Рисунок 3 - График для определения относительной площади световых проемов А с.о /Ап 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 приложению И СНиП 23-05 определяют нормированное значение КЕО для рассматриваемого помещения;
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) на оси абсцисс графика (рисунки 1, 2 или 3) определяют точку, соответствующую определенному значению d п / h01 , через найденную точку проводят вертикальную линию до пересечения с кривой, соответствующей нормированному значению КЕО. По ординате точки пересечения определяют значение А с.о /Ап;
г) разделив найденное значение А с.о /Ап на 100 и умножив на площадь пола, находят площадь световых проемов в м2.
7.3 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 1 - 3 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 /Ап,
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 1, 2 или 3);
г) по значениям А с.о /Ап и d п / h 01 на графике находят точку с соответствующим значением КЕО.
Графики (рисунки 1 - 3) разработаны применительно к наиболее часто встречающимся в практике проектирования габаритным схемам помещений и типовому решению светопрозрачных конструкций - деревянным спаренным открывающимся переплетам.
Если в проекте здания приняты другие типы заполнения световых проемов, то найденные по рисункам 1 - 3 значения относительной площади световых проемов следует делить, а значение КЕО умножать на коэффициент К1, приведенный в таблице 3.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ СВЕТОВЫХ ПРОЕМОВ И КЕО ПРИ ВЕРХНЕМ ОСВЕЩЕНИИ
7.4 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 4; для шахтных фонарей - по рисункам 5, 6; для фонарей прямоугольных, трапециевидных, шед с вертикальным остеклением и шед с наклонным остеклением - по рисунку 7.
Таблица 3
Тип заполнения |
Значения коэффициента К 1 для графиков на рисунках |
|
1 |
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 К1 принимают по таблице 3 до проведения соответствующих испытаний. |
||
Рисунок 4 - График для определения среднего значения КЕО еср в помещениях с зенитными фонарями с глубиной проема до 0,7 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 5 - График для определения среднего значения КЕО еср 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 6 - График для определения среднего значения КЕО еср 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 - 2,7 ´ 2,7; 2,9 ´ 2,9; 1,5 ´ 5,9; 3 - 1,5 ´ 1,7
Рисунок 7 - График для определения среднего значения КЕО еср в общественных помещениях с фонарями
1 - трапециевидный фонарь; 2 - шед, имеющий наклонное остекление; 3 - прямоугольный фонарь; 4 - шед, имеющий вертикальное остекление
Площадь световых проемов фонарей Ас.ф определяют по графикам на рисунках 4 - 7 в следующей последовательности:
а) в зависимости от разряда зрительной работы или назначения помещения и группы административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации по приложению И СНиП 23-05 или по формуле ( 1) определяют нормированное значение КЕО для рассматриваемого помещения;
б) на ординате графика определяют точку, соответствующую нормированному значению КЕО, через найденную точку проводят горизонталь до пересечения с соответствующей кривой графика (рисунки 4 - 7), по абсциссе точки пересечения определяют значение А с.о /Ап;
в) разделив значение А с.о /Ап на 100 и умножив на площадь пола, находят площадь световых проемов фонарей в м2.
Предварительный расчет значений КЕО в помещениях следует производить с применением графиков на рисунках 4 - 7 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.о /Ап ;
б) с учетом типа фонаря выбирают соответствующий рисунок ( 4, 5, 6 или 7);
в) на выбранном рисунке через точку с абсциссой А с.о /Ап проводят вертикальную линию до пересечения с соответствующим графиком; ордината точки пересечения будет равна расчетному среднему значению коэффициента естественной освещенности е ср.
ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КЕО ПРИ БОКОВОМ ОСВЕЩЕНИИ
7.5 Проверочный расчет КЕО в точках характерного разреза помещения при боковом освещении следует выполнять в соответствии с методикой, изложенной в приложении Б настоящего Свода правил по формуле ( Б.1).
Расчет КЕО следует производить в следующей последовательности:
а) график I (рисунок 8) накладывают на поперечный разрез помещения таким образом, чтобы его полюс (центр) 0 совместился с расчетной точкой А (рисунок 9), 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 п ¢ 1 в расчетную точку А;
в) отмечают номера полуокружностей на графике I , совпадающих с серединой С1 участка светопроема, через который из расчетной точки видно небо, и с серединой С2 участка светопроема, через который из расчетной точки видно противостоящее здание (рисунок 9);
г) график II (рисунок 10) накладывают на план помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру концентрической полуокружности (пункт «в»), проходили через точку С1 (рисунок 9);
д) подсчитывают число лучей n 2 по графику II , проходящих от неба через световой проем на плане помещения в расчетную точку А;
е) определяют значение геометрического КЕО e б , учитывающего прямой свет от неба, по формуле ( Б.9) приложения Б;
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 С2;
з) подсчитывают число лучей п ¢ 2 по графику II , проходящих от противостоящего здания через световой проем на плане помещения в расчетную точку А;
и) по формуле ( Б.10) приложения Б определяют значение геометрического коэффициента естественной освещенности e зд , учитывающего свет, отраженный от противостоящего здания;
к) определяют значение угла q , под которым видна середина участка неба из расчетной точки на поперечном разрезе помещения (рисунок 9);
л) по значению угла q и заданным параметрам помещения и окружающей застройки в соответствии с приложением Б определяют значения коэффициентов qi , b ф , k зд , r 0 , t 0 и К з подставляют в формулу ( Б.1) и вычисляют значение КЕО в расчетной точке помещения.
Примечания
1 Графики I и II применимы только для световых проемов прямоугольной формы.
2 План и разрез помещения выполняют (вычерчивают) в одинаковом масштабе.
7.6 При наличии в помещении различно ориентированных световых проемов расчет КЕО в точках характерного разреза производят для каждого светового проема отдельно, а полученные значения КЕО для каждой точки суммируют.
7.7 При наличии в помещении балкона или лоджии проверочный расчет выполняют так же, как и для помещений без балкона или лоджии, а наличие балкона или лоджии учитывают понижающим коэффициентом t 4 из таблицы Б.8, который входит составной частью в общий коэффициент светопропускания t 0 .
Рисунок 8 - График I для расчета геометрического КЕО
Разрез
План
А - расчетная точка; 0 - полюс графика I ; С1 - середина участка светового проема, через который из расчетной точки видно небо; С 2 - середина участка светового проема, через который из расчетной точки видно противостоящее здание
Рисунок 9 - Пример использования графика I для подсчета числа лучей от неба и противостоящего здания
Рисунок 10 - График II для расчета геометрического КЕО
ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КЕО ПРИ ВЕРХНЕМ ОСВЕЩЕНИИ
7.8 Проверочный расчет КЕО в точках характерного разреза помещения при верхнем освещении через фонари прямоугольные, шед и трапециевидные следует выполнять в соответствии с приложением Б настоящего Свода правил по формуле ( Б.2).
Расчет КЕО производят в следующей последовательности:
а) график I (рисунок 8) 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 q 1 , q 2 , q 3 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 10) 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 С ).
Подсчитывают число лучей по графику II , проходящих через продольный разрез первого проема ( n 2 )1, второго проема - ( n 2 )2, третьего проема - ( n 2 )3 и т.д.;
г) вычисляют значение геометрического КЕО e в1 в первой точке характерного разреза помещения по формуле
e В1 = 0,01[( n 1 qn 2 )1 + ( n 1 qn 2 )2 + ( n 1 qn 2 )3 + ... + (п1 q п 2 )Р], (3)
где Р - число световых проемов;
q - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость участка небосвода, видимого из первой точки соответственно под углами q 1 , q 2 , q 3 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 e ср по формуле ( Б.7) приложения Б;
ж) по заданным параметрам помещения и световых проемов в соответствии с приложением Б определяют значения r2 , k ф , t 0 ;
з) последовательно для всех точек вычисляют расчетное значение КЕО по формуле ( Б.2) приложения Б.
7.9 Проверочный расчет значений КЕО в точках характерного разреза помещения при верхнем освещении е в р от зенитных и шахтных фонарей следует выполнять по формуле
(4)
где А ф.в - площадь входного верхнего отверстия фонаря;
N ф - число фонарей;
q ( a i ) - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО и определяемый по рисунку 11;
a - угол между прямой, соединяющей расчетную точку с центром нижнего отверстия фонаря, и нормалью к этому отверстию;
e ср - среднее значение геометрического КЕО;
Кс - коэффициент светопередачи фонаря, определяемый для фонарей с диффузным отражением стенок по рисунку 12, а для фонарей с направленным отражением стенок - по рисунку 13 по значению индекса светового проема шахтного фонаря i ф ;
Рисунок 11 - График для определения коэффициента q ( a ) в зависимости от угла a
1 - r д = 0,9; 2 - r д = 0,8; 3 - r д = 0,7; 4 - r д = 0,6; 5 - r д = 0,5
Рисунок 12 - График для определения коэффициента светопередачи Кс фонарей с диффузным отражением стенок шахты
1 - r н = 0,9; 2 - r н = 0,8; 3 - r н = 0,7; 4 - r н = 0,6; 5 - r н = 0,5
Рисунок 13 - График для определения коэффициента светопередачи К с фонарей с направленным отражением стенок шахты при различных значениях коэффициента диффузного отражения стенок шахты
К 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
(5)
где А ф.н - площадь нижнего отверстия фонаря, м2;
А ф.в - площадь верхнего отверстия фонаря, м2;
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 , (6)
где r ф.в , r ф.н - радиус верхнего и нижнего отверстий фонаря соответственно.
Коэффициент t 0 определяют по формуле ( Б.6), r 2 - по таблице Б.9 приложения Б, коэффициент запаса К з - по таблице 3 СНиП 23-05.
Вычисляют значение геометрического КЕО в первой точке характерного разреза помещения по формуле
(7)
Повторяют вычисления для всех точек характерного разреза помещения до N j включительно (где Nj - число точек, в которых производят расчет КЕО).
Определяют e ср по формуле
e ср = ( e 1 + e 2 + e 3 + ... + e Nj )/Nj. (8)
Последовательно для всех точек вычисляют прямую составляющую КЕО s пр по формуле
s пр = e j t 0 / K з . (9)
Определяют отраженную составляющую КЕО s отр , значение которой одинаково для всех точек, по формуле
s отр = e ср ( r 2 - 1) t 0 / K 3 . (10)
Определяют расчетное значение КЕО е в p в каждой точке характерного разреза с учетом отраженного от поверхностей помещения и прямого света по формуле
е в p = s пр + s отр . (11)
7.10 Проверочный расчет среднего значения КЕО в плоскости характерного разреза помещения при верхнем освещении следует выполнять по формуле ( Б.8) приложения Б. Число расчетных точек в плоскости характерного разреза помещения должно быть не менее пяти.
РАСЧЕТ КЕО ОТ СВЕТОВЫХ ПРОЕМОВ, ИМЕЮЩИХ ФОРМУ, ОТЛИЧНУЮ ОТ ПРЯМОУГОЛЬНИКА
7.11 При расчете КЕО в помещениях со световыми проемами в наружных стенах круглой, полукруглой или эллиптической формы такие светопроемы следует заменять светопроемами прямоугольной формы одинаковой площади, для чего световой проем описывают прямоугольником и определяют его размеры (рисунок 14).
7.12 В помещениях со световыми проемами круглой формы в покрытии значение геометрического КЕО e В i , %, следует определять по формуле
e В i = 100 sin 2 ( q /2), (12)
где q - угол, образуемый линиями, проведенными из расчетной точки А к границам светопроема (рисунок 15), град.
r - радиус окружности; а - большая полуось эллипса; b - малая полуось эллипса
Рисунок 14 - Замена круглого (а), полукруглого (б) и эллиптического (в) светопроемов эквивалентными прямоугольными
q - угол, под которым виден диаметр светопроема из расчетной точки А
Рисунок 15 - Схема для определения КЕО от светопроемов круглой формы в покрытии