sp-23-102-2003

9 РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯВ ПОМЕЩЕНИЯХ

9.1Технико-экономическая оценка различных вариантов естественного и совмещенного освещения помещений должна производиться для всего года или отдельных его сезонов. Продолжительность использования естественного освещения следует определять промежуточным временем между моментами выключения (утром) и включения (вечером) искусственного освещения, когда естественная освещенность становится равной нормированному значению освещенности от установки искусственного освещения.

В помещениях жилых и общественных зданий, в которых расчетное значение КЕО составляет 80 % и менее нормированного значения КЕО, нормы искусственной освещенности повышают на одну ступень по шкале освещенности.

9.2Расчет естественной освещенности в помещениях следует производить в зависимости от групп административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации и рассматриваемого периода года:

а) при расположении зданий в 1-й, 3-й и 4-й группах административных районов для всех месяцев года — по облачному году;

б) при расположении зданий во 2-й и 5-й группах административных районов для зимней половины года (ноябрь, декабрь, январь, февраль, март, апрель) — по облачному небу, для летней половины года (май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь) — по безоблачному небу.

9.3Среднюю естественную освещенность в помещении при верхнем освещении от облачного неба в какой-либо момент времени суток определяют по формуле

где еср — среднее значение КЕО; определяют по формуле (Б.8) приложения Б; Его — наружная горизонтальная освещенность при сплошной облачности; принимают по

таблице В.1 приложения В.

Примечание — Значения наружной освещенности в приложении Г приведены для местного среднего солнечного времени ТМ. Переход от местного декретного времени к местному среднему солнечному производят по формуле

где TД — местное декретное время;

N — номер часового пояса (рисунок 25);

— географическая долгота пункта, выраженная в часовой мере (15° = 1 ч).

9.4 Значение естественной освещенности в заданной точке А ЕгАо при боковом освещении в условиях сплошной облачности определяют по формуле

а) при отсутствии солнцезащитных средств в светопроемах и противостоящих зданий по

где бi — геометрический КЕО, определяемый по формуле (Б.9);

б — коэффициент относительной яркости участка неба, видимого через светопроем; принимают по таблице 11;

Евя — наружная освещенность на вертикальной поверхности, создаваемая рассеянным

светом безоблачного неба; принимают в зависимости от ориентации поверхности фасада здания и времени суток по таблице В.3 приложения В;

Рисунок 25 — Карта часовых поясов

bфi — средняя относительная яркость фасадов противостоящих зданий; определяют по таблице Б.2 приложения Б;

KЗДi — определяют по формуле (Б.5);

ф — средневзвешенный коэффициент отражения фасадов противостоящих зданий; принимают по таблице Б.3 приложения Б;

Евсум — наружная суммарная освещенность на вертикальной поверхности, создаваемая

рассеянным светом неба, прямым светом солнца и светом, отраженным от земной поверхности; принимают по таблице В.4 приложения В.

Расчет средней естественной освещенности в помещении от безоблачного неба при верхнем освещении в зависимости от типа светового проема производят:

а) при световых проемах в плоскости покрытия, имеющих заполнение из светорассеивающих материалов, по формуле

б) при световых проемах в плоскости покрытия, имеющих заполнение из светопрозрачных

где о — см. формулу (Б.1); r2 и kф — см. формулу (Б.2);ср - см. формулу (Б.7);

Егсум — суммарная наружная освещенность на горизонтальной поверхности, создаваемая безоблачным небом и прямым светом солнца; принимают по таблице В.3 приложения В;

Егя — наружная освещенность на горизонтальной поверхности, создаваемая безоблачным небом; принимают по таблице В.3 приложения В;

B — коэффициент относительной яркости участков безоблачного неба, видимых через светопроемы; принимают по таблице 12;

Евя — см. формулу (16);

Евя и Евя — наружная освещенность на двух противоположных сторонах вертикальной

поверхности; принимают по таблице В.4 приложения В.

Примечания 1 Прямой солнечный свет в расчетах освещенности учитывают при наличии в световых проемах

солнцезащитных средств или светорассеивающих материалов; в остальных случаях прямой солнечный свет не учитывают.

2 Значения расчетных коэффициентов в таблицах 11 и 12 приведены для местного среднего солнечного времени.

Таблица 11

Таблица 12

Примеры расчета времени использования естественного освещения в помещениях

Пример 1

Требуется определить, как изменится продолжительность использования естественного освещения в марте за средние сутки в рабочей комнате с верхним естественным освещением через зенитные фонари и с системой общего люминесцентного освещения, если уменьшить запроектированную площадь зенитных фонарей в два раза и перейти на совмещенное освещение.

Рабочая комната расположена в Москве, точность зрительных работ, выполняемых в ней, соответствует Б-1 разряду норм по приложению И СНиП 23-05.

Первоначально запроектированная площадь фонарей обеспечивала среднее значение КЕО в рабочей комнате, равное 5 %; при уменьшении площади фонарей в два раза среднее значение КЕО составляет 2,5 %. Работа выполняется в две смены с 7 до 21 ч по местному времени.

Решение

1 В соответствии с таблицей 1 перечня административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации Москва расположена в первой группе и, следовательно, расчет естественной освещенности в помещении выполняют для условий облачного неба.

2 Из таблицы В.1 приложения В выписывают в таблицу 13 значение наружной горизонтальной освещенности Его при сплошной облачности для разных часов дня в марте.

Таблица 13

соответствующих моментов времени значения средней освещенности внутри помещения Еcp. Результаты расчета записывают в таблицу 13.

4 По найденным значениям Еcp строят график (рисунок 26) изменения естественной освещенности в помещении в течение рабочего дня при КЕО = 5 % и 2,5 %.

5 В приложении И СНиП 23-05 находят, что для рабочей комнаты, расположенной в Москве, нормированное значение КЕО для Б-1 разряда работ равно 3 %.

1 — изменение естественной освещенности в помещении при КЕО, равном 5 %; 2 — то же, 2,5 %; А — точка, соответствующая времени выключения искусственного освещения утром; Б — точка, соответствующая времени включения искусственного освещения вечером

Рисунок 26 — График изменения естественной освещенности в помещении в течение рабочего дня

Нормированная освещенность равна 300 лк. При уменьшении площади фонарей в два раза среднее расчетное значение КЕО составляет 0,5 нормированного значения КЕО; в этом случае в рабочей комнате нормированное значение освещенности от искусственного освещения необходимо повысить на одну ступень, т. е. вместо 300 лк следует принять 400 лк.

6 На ординате графика рисунка 26 находят точку, соответствующую освещенности 300 лк, через которую проводят горизонталь до пересечения с кривой в первой и второй половине дня. Точки А и Б пересечения с кривой проектируют на ось абсцисс. Точка а на оси абсцисс соответствует времени ta = 8 ч 20 мин, точка б — tб = 15 ч 45 мин.

Время использования естественного освещения в рабочей комнате при среднем КЕО, равном 3 %, определяют как разность tб — tа = 7 ч 25 мин.

7 Из рисунка 26 следует, что горизонталь, соответствующая освещенности 400 лк, не пересекается с кривой изменения естественной освещенности при среднем КЕО = 2,5 %, это означает, что время использования естественного освещения в рабочей комнате с уменьшенной в два раза площадью фонарей равно нулю, т. е. в течение всего рабочего времени в рабочей комнате должно работать постоянное дополнительное искусственное освещение.

Пример 2

Требуется определить естественную освещенность и продолжительность использования естественного освещения в течение дня в сентябре при сплошной облачности в трех точках А, Б и В (рисунок 27) характерного разреза школьного класса на уровне парт (0,8 м от пола). Точки расположены на следующих расстояниях от наружной стены с окнами: А — 1,5 м, Б — 3 м и В

— 4,5 м. Расчетное значение КЕО в точке А еА = 4,5 %, в точке Б еБ = 2,3, в точке В еВ = 1,6 %. Нормированная освещенность в классной комнате от установки искусственного освещения равна 300 лк. Школа расположена в Белгороде (50° с. ш.) и работает в одну смену с 8 до 14 ч (местное солнечное время).

Решение

1 Из таблицы В.1 приложения В выписывают значения наружной освещенности в течение дня для сентября. Последовательно подставляя значения Его в формулу (15), получают значения естественной освещенности в заданных точках ЕгА, ЕгБ, ЕгВ. Результаты расчета записывают в

таблицу 14.

А, Б, В — Расчетные точки Рисунок 27 — Схематический поперечный разрез школьного класса

Примечание — Учитывая, что в таблице В.1 приложения В для 50° с. ш. наружная освещенность не приведена, находят требуемое значение наружной освещенности методом линейной интерполяции.

Таблица 14

2 По данным таблицы 14 строят график рисунка 28, для этого проводят горизонталь через точку оси ординат, которой соответствует освещенность 300 лк, до пересечения с кривыми освещенности ЕгА, ЕгБ, ЕгВ (кривые 1, 2, 3).

3 Проектируют точки пересечения горизонтали с кривыми на ось абсцисс; время использования естественного освещения в точке А определяют из соотношения:

t2 — t1 = 14 ч 00 мин — 8 ч 20 мин = 5 ч 40 мин.

Из рисунка 28 следует, что в точках Б и В при сплошной облачности осенью необходимо иметь постоянное дополнительное искусственное освещение, так как в течение всего дня на втором и третьем рядах парт естественная освещенность ниже нормированного значения.

1 — в точке А; 2 — в точке Б; 3 — в точке В Рисунок 28 — График изменения естественной освещенности в трех расчетных точках

школьного класса в течение рабочего дня

10 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СИСТЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ЗАТРАТАМ

10.1.Технико-экономическая оценка систем естественного освещения заключается в определении срока окупаемости дополнительных единовременных вложений, требующихся для изменения системы естественного освещения помещения. Методика может быть применена для помещений, в которых допускается совмещенное освещение.

10.2.Технико-экономическую оценку осуществляют в следующей последовательности:

а) определяют нормированные значения КЕО для помещения при естественном и совмещенном освещении в соответствии с 5.2 и 5.3 настоящего Свода правил;

б) определяют нормы искусственной освещенности в соответствии с разрядом и подразрядом зрительных работ в соответствии со СНиП 23-05;

в) определяют расчетное значение КЕО ер по методике приложения Б; г) расчетное значение КЕО ер сравнивают с нормированным в соответствии с 6.6 настоящего

Свода правил, при этом могут иметь место три случая:

1)ер более нормированного. В этом случае возможно уменьшение размеров светопроемов и дальнейший технико-экономический расчет может проводиться для сравнения вариантов систем естественного освещения с различными размерами светопроемов;

2)ер более 0,8 нормированного. В этом случае возможно увеличение размеров светопроемов,

идальнейший технико-экономический расчет может проводиться для сравнения вариантов систем естественного освещения с различными размерами светопроемов;

3)ер более нормированного при совмещенном освещении, но менее 0,8 нормированного при естественном освещении. В этом случае возможно увеличение размеров светопроемов и дальнейший технико-экономический расчет может проводиться для сравнения варианта системы естественного освещения с увеличенными размерами светопроемов с вариантом системы совмещенного освещения без увеличения размеров светопроемов.

10.3. В случае выполнения условия 3 подпункта «г» пункта 10.2 в исследуемом помещении

изменяют систему освещения. При этом рассматривают два варианта изменения системы:

1 В рассматриваемой системе освещения помещения нормы искусственной освещенности повышают на одну ступень в соответствии с 6.6 СНиП 23-05. Характеристики этой системы освещения обозначают индексом 1.

2 Изменяют систему естественного освещения, отличающуюся увеличением площади светопроемов. Эта система естественного освещения помещения должна обеспечивать расчетное значение КЕО не менее 0,8 нормированного. Характеристики этой системы освещения обозначают индексом 2.

10.4 Сравнение затрат для вариантов возможных изменений системы освещения помещения производят в следующей последовательности:

а) рассчитывают разницу единовременных затрат K на первую и вторую системы естественного освещения помещения. Эта разница составляет:

K = K2 – K1 = (F2 – F1) ( ок - ст), (23)

где F1 и F2 — площади светопроемов, м2;ок — цена заполнения светопроема, руб/м2;

ст — цена возведения ограждающей конструкции, в которой расположен светопроем, руб/м2;

б) рассчитывают разницу среднегодовых затрат на потери теплоты за отопительный периодЗТ, обусловленную изменением системы естественного освещения помещения:

где ГСОП — градусо-сутки отопительного периода района строительства, °С·сут/год; определяют в соответствии с СП 23-101 по формуле

tот.пер — средняя температура отопительного периода района строительства, °С, определяемая по СНиП 23-01;

zот.пер — продолжительность отопительного периода района строительства, сут/год, определяемая по СНиП 23-01;

Rокпр — приведенное сопротивление теплопередаче заполнения светопроема, м2·°С/Вт;

Rстпр — приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, в которой

расположен светопроем, м2·°С/Вт; Ст — перспективная цена тепловой энергии, руб/(кВт·ч);

в) рассчитывают разницу среднегодовых затрат на потребление электрической энергии Зэ,

где N1, N2 — удельная установленная мощность системы искусственного освещения помещения, Вт/м2, для вариантов 1 и 2 (см. 10.3) определяют по таблице 10а СНиП 23-05;

z1, z2 — продолжительность использования искусственного освещения в помещении,

10.5 Проверяют условие окупаемости затрат на изменение системы естественного освещения

Если условие (28) не выполняется, то это означает, что затраты на изменение системы естественного освещения помещения в соответствии с вариантом 2 не окупятся и выгоднее принять 1-й вариант системы естественного освещения, т.е. повысить нормы искусственного освещения помещения на ступень. При этом технико-экономический расчет заканчивают.

10.6 При выполнении условия (28) производят расчет срока окупаемости измененной системы естественного освещения помещения по формуле

Производят сопоставление расчетного срока окупаемости измененной системы естественного освещения помещения с принятым предельно допустимым значением То.доп. Если То < То.доп, то экономически оправдан вариант 2 естественного освещения, в противном случае

экономически оправдан вариант 1.

Пример технико-экономической оценки систем естественного освещения по энергетическим затратам

Требуется провести технико-экономическую оценку системы естественного освещения в рабочем помещении здания в Москве. Здание расположено в 60 м от параллельного здания высотой 27 м. Рабочее помещение имеет размеры в плане 6 х 6 м и высоту 3,6 м, одно окно высотой 2,4 м, шириной 2,4 м, высота подоконника — 0,8 м. Разряд зрительной работы, выполняемой в помещении, Б-1.

Решение

1 Нормированное значение КЕО ен для помещения при естественном освещении по приложению И СНиП 23-05 составляет 1,0 %, при совмещенном освещении — 0,60 %.

2 Норма общей искусственной освещенности в соответствии с разрядом и подразрядом зрительных работ по СНиП 23-05 составляет 300 лк.

3 Расчетное значение КЕО ер, определенное по методике приложения Б, составляет 0,61, что соответствует норме при системе совмещенного освещения.

4Расчетное значение КЕО ер более ен при совмещенном освещении, но менее 0,8ен при боковом естественном освещении. В соответствии с 10.3 рассмотрим целесообразность перехода от системы совмещенного освещения к системе естественного освещения.

5Норма искусственной освещенности в рассматриваемой системе совмещенного освещения повышается на одну ступень в соответствии с 6.6 СНиП 23-05 и составляет 400 лк.

В альтернативном случае предлагается система естественного освещения в помещении, при которой окно имеет размеры 2,4 х 3,6 м. При этом расчетное значение КЕО составляет 0,91 % и необходимость повышения нормы искусственной освещенности отпадает.

Экономическое сравнение производят между этими двумя системами освещения.

6Рассчитывают разницу единовременных затрат K на первую и вторую системы естественного освещения помещения по формуле (23).

K = (F2 – F1) ( ок - ст) = (8,64 - 5,76) (4000 - 3000) = 2880 руб.

7 Рассчитывают разницу среднегодовых затрат на потери теплоты за отопительный периодЗТ, обусловленную изменением системы естественного освещения помещения, по формуле (24)

8 Рассчитывают разницу среднегодовых затрат на потребление электрической энергии Зэ, обусловленную изменением системы естественного освещения помещения, по формуле (26). Установленную мощность системы искусственного освещения в первом случае (при нормированной искусственной освещенности 400 лк) рассчитывают из условия, что удельная установленная мощность составляет 20 Вт/м2, во втором случае (при нормированной искусственной освещенности 300 лк) — 16 Вт/м2. При этом N1 = 20 · 36 = 720 Вт, N2 = 16 · 36 = 576 Вт.

Продолжительность использования искусственного освещения z в помещении, ч/год, определяют расчетом по методике раздела 9 (см. таблицу 15). В обоих случаях продолжительность использования искусственного освещения составляет полный рабочий день,

т.е. 16 ч/сут. При этом z = 16 · 260 = 4160 ч/г.

Зэ = (0,576 · 4160 - 0,720 · 4160) 2 руб/кВт·ч = -599 кВт·ч/г·2 руб/кВт·ч = -1198 руб/г. 9 Экономию от снижения затрат определяют по формуле (27)

Э = -(327,6 - 1198) = 870,4 руб/г.

10 Проверяют условие окупаемости затрат на изменение системы естественного освещения помещения по формуле (28):

2880 < 870,4 / (25 / 100) = 3481,6,

где р = 25 % — процентная ставка по кредиту банка.

11 Производят расчет срока окупаемости измененной системы естественного освещения помещения по формуле (29)

То = ln [1 / (1 - (2880 / 870,4) · (25 / 100))] / ln (1 + 25 / 100) = 7,88 = 8 лет.

Таким образом единовременные затраты на изменение системы естественного освещения окупятся в течение восьми лет и, следовательно, такое изменение целесообразно.

Таблица 15

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

боковое естественное освещение: Естественное освещение помещения через световые проемы в наружных стенах.

верхнее естественное освещение: Естественное освещение помещения через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания.

геометрический коэффициент естественной освещенности : Отношение естественной освещенности, создаваемой в рассматриваемой точке заданной плоскости внутри помещения светом, прошедшим через незаполненный световой проем и исходящим непосредственно от равномерно яркого неба к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности под открытым полностью небосводом, при этом участие прямого солнечного света в создании той или другой освещенности исключается, %.

дежурное освещение: Освещение в нерабочее время.

естественное освещение: Освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.

комбинированное естественное освещение: Сочетание верхнего и бокового естественного освещения.

коэффициент естественной освещенности е (КЕО): Отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, %.

коэффициент запаса Kз: 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, доли единицы.

коэффициент светового климата mN: Коэффициент, учитывающий особенности светового климата, доли единицы.

местное освещение: Освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками,