4.2.5 Методи розрахунку природного освітлення

Основне завдання світлотехнічних розрахунків при природному освітленні — визначення необхідної площі світлових прорізів.

4.2.5.1. Метод відносної площі світлових прорізів

Це найпростіший метод розрахунку природної освітленості, що застосовується здебільшого як перевірний.

Відносна площа світлових прорізів α — це відношення площі вікон до площі підлоги приміщення, що освітлюється:

де S_вік — сумарна площа вікон у приміщенні, м²; S_підл — площа підлоги у цьому ж приміщенні, м².

Перевірочний розрахунок природного освітлення приміщення виконують у такій послідовності:

1. Обчислюють сумарну площу вікон (світлових прорізів) S_вік.

2. Обчислюють площу підлоги у приміщенні S_підл.

3. Обчислюють відносну площу світлових прорізів α та порівнюють

її з рекомендованим значенням (табл. 8).

Таблиця 8 - Рекомендовані значення відносної площі світлових прорізів α для виробничих приміщень

4.2.5.2. Метод коефіцієнта природного освітлення

Складові природної освітленості

Освітленість робочої поверхні всередині приміщення створюється кількома складовими (рис. 1, с. 29), що можна подати у вигляді рівняння:

E_внутр = E_зовн+ E_відб +E_буд, (4.2)

де Е_зовн — освітленість, яка створюється дифузним світлом неба, що потрапляє через світловий отвір безпосередньо на робочу поверхню;

Е_відб — освітленість, яка створюється за рахунок відбиття світла від стін, стелі, підлоги;

Е_буд — освітленість, яка створюється за рахунок відбиття світла від будівлі, розташованої напроти вікна.

Рисунок 2. - Схема складових природної освітленості в розрахунковій точці М на робочій поверхні всередині приміщення

При розрахунку природного освітлення необхідно враховувати всі три складові освітленості.

Розрахунок бокового природного освітлення приміщення базується на такій формулі:

де S_вік, S_підл — площа відповідно вікон та підлоги; (КПО)_N — нормоване значення КПО; Кз— коефіцієнт запасу; ηв — світлова характеристика вікон; К_буд — коефіцієнт, що враховує затінення вікон розташованими напроти (визначається за даними табл. 11); τ_заг — загальний коефіцієнт світлопропускання світлових прорізів; r₁ — коефіцієнт, що враховує підвищення КПО завдяки світлу, яке відбивається від поверхонь приміщення. Саме цей коефіцієнт враховує складову загального природного освітлення Евідб.

Коефіцієнт запасу

Коефіцієнт запасу К_з враховує зниження КПО у процесі експлуатації через забруднення вікон, а також зниження відбиваючих властивостей поверхонь приміщення. СНиП 23-05-95 містить певні рекомендації щодо вибору коефіцієнта запасу для розрахунку бокового природного освітлення(табл. 9).

Таблиця 9 - Рекомендовані значення коефіцієнта запасу К_з

Світлова характеристика вікон

Для того щоб за даними табл. 10 знайти значення світлової характеристики вікон η_в, потрібно спочатку визначити такі геометричні параметри приміщення (рис. 3):

L — довжину приміщення;

B — глибину приміщення;

h — висоту від рівня робочої поверхні до верхнього краю вікна.

Потім слід обчислити відношення і за їх значеннями табл. 9 визначити світлову характеристику вікон для приміщення η_в.

Рисунок 3. - До визначення світлової характеристики вікон

Таблиця 10 - Значення світлової характеристики вікон (ηв) при боковому освітленні

Затінення вікон розташованими напроти будівлями

У формулу (4) введено коефіцієнт К_буд, що враховує затінення вікон будівлями, розташованими напроти вікон. Цей коефіцієнт враховує складову загальної природної освітленості E_буд [див. формулу(3)]. Щоб визначити цей коефіцієнт за даними таблиці 11, потрібно попередньо визначити відношення геометричних розмірів D/H — відстань D від протилежної будівлі до висоти карнизу протилежного будинку над підвіконням Н (рис. 4).

Таблиця 11 - Значення К_буд

Характеристики відбиття світла від внутрішніх поверхонь приміщення

Значення коефіцієнта r₁ визначається за даними табл. 12. Воно залежить:

• від геометричних параметрів приміщення;

• від середнього коефіцієнта відбиття ρ_сер внутрішніх поверхонь приміщення.

Таблиця 12 - Значення коефіцієнта r₁ при боковому освітленні

Спочатку додатково до вже відомих відношень геометричних параметрів приміщення визначають b — відстань від розрахункової точки М робочої поверхні до зовнішньої стіни приміщення (див. рис. 3) та відповідне відношення b/B

B цієї відстані до глибини приміщення B.

Потім розраховують середнє значення коефіцієнта відбиття стелі, стін та підлоги за формулою стелі стелі стін стін підлоги підлоги за формулою:

де S_стелі, S_стін, S_{підлоги} — площа відповідних поверхонь; ρ_стелі ,ρ_стіні ,ρ_{підлоги} —

відповідні коефіцієнти відбиття, що вибираються для конкретних умов за рекомендованими значеннями, що містяться в табл. 13–16.

Таблиця 13 - Орієнтовні значення коефіцієнта відбиття ρ поверхонь інтер’єру приміщення

БНіП 23-05-95 рекомендує розраховувати природне освітлення приміщення без урахування затінюючої дії меблів, обладнання та інших предметів.

Характеристики світлопропускання вікон

Загальний коефіцієнт світлопропускання вікон визначається за формулою

де τ₁ — коефіцієнт світлопропускання матеріалу вікон (за табл. 17);

τ₂ — коефіцієнт, що враховує втрати світла у віконній рамі (за табл.18);

τ₃ — коефіцієнт, що враховує втрати світла у сонцезахисних пристроях (табл. 19).

Фактичні розміри світлових прорізів не повинні відрізнятися більше як на ±10 % від розрахункових розмірів.