4.2. Исследование естественного освещения в производственном помещении

4.2.1. Теоретическое определение кео

Очень часто на стадии проектирования производственного здания для правильной расстановки оборудования и размещения рабочих мест с различной степенью зрительного напряжения необходимо аналитически определять КЕО.

Световой поток, падающий на расчетную точку М производственного помещения, включает прямой диффузионный свет части небосвода, видимого через световой проем, а также свет, отраженный от внутренних поверхностей помещения и от противостоящих зданий.

В соответствии с СП 23-102–2003 «Естественное освещение жилых и общественных зданий» [2] при боковом освещении КЕО определяется (без учета отражения света от фасадов противостоящих зданий):

, (4.2)

где _бi – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба, определяемый по формуле (4.3);

q_i – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость i-го участка облачного неба, можно принять q_i =1;

r₀ – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию, принимаемый по таблицам СП 23-102–2003 [2], в работе принять r₀=1,06;

K_з – коэффициент запаса, определяемый по таблице СНиП 23-05–95 [1], в работе принять K_з=1,2;

τ₀ – общий коэффициент светопропускания, в работе принять τ₀=0,432.

Геометрический коэффициент КЕО _бi определяют методом архитектора Данилюка А.М. Метод имеет следующие допущения: не учитывается остекление светового проема, не учитывается влияние отраженного света, яркость неба во всех точках считается одинаковой. Полусферу небосвода условно разбивают на 100 меридианов и 100 пересекающих их параллелей. В результате на полусфере образуется 10 000 площадок равномерного светового потока. Каждая из этих площадок создает освещенность в 10 000 раз меньшую, чем освещенность всей полусферы небосвода. Таким образом, если через световой проем здания видна одна площадка небосвода, то создаваемая ею освещенность будет равна 0,0001 освещенности открытого места, а ε_бi = 0,01 %, если будет видно K площадок, то ε_бi = K·0,01 %. В соответствии с этим, геометрический коэффициент естественной освещенности, учитывающий прямой свет небосвода в какой-либо точке помещения при боковом освещении, определяется по формуле:

, (4.3)

где n₁ – число лучей по графику I, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения (рис. 4.3);

п₂ – число лучей по графику II, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на плане помещения (рис. 4.4).

При боковом освещении необходимо выполнить схемы поперечного разреза и плана помещения. При верхнем и комбинированном освещении – дополнительно продольный разрез помещения. Все схемы должны быть обязательно выполнены в одном масштабе. Наиболее распространенный масштаб для жилых зданий – 1:100, для большеразмерных помещений общественных и промышленных зданий – от 1:200 до 1:400. Масштаб должен быть таким, чтобы рассматриваемое помещение не выходило за границы графиков Данилюка А.М.

Количество видимых через световые проемы участков небосвода определяют при помощи двух графиков, представляющих собой проекцию пучка лучей, соединяющих центр полусферы небосвода с участками равной световой активности (по высоте светового проема график I, по ширине – график II).

Рис. 4.3. Определение количества лучей n₁, проходящих через световые проемы в стене при боковом освещении, по графику I

Рис. 4.4. Определение количества лучей n₂, проходящих через световые проемы в стене при боковом освещении, по графику II

Определение КЕО сводится к наложению графиков I и II соответственно на поперечный разрез и план помещения, к подсчету числа лучей, пропускаемых световым проемом по его высоте и ширине и последующему расчету по формулам (4.2) и (4.3).

Определение КЕО, без учета противостоящих зданий, следует производить в следующей последовательности:

1. график I накладывают на поперечный разрез помещения таким образом, чтобы его полюс (центр) 0 совместился с расчетной точкой М, а нижняя линия графика – со следом рабочей поверхности (рис. 4.3);

2. по графику I подсчитывают число лучей, проходящих через поперечный разрез светового проема от неба n₁ в расчетную точку М;

3. отмечают номера полуокружностей на графике I, совпадающих с серединой С₁ участка светового проема, через который из расчетной точки видно небо;

4. график II накладывают на план помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру концентрической полуокружности (п. 3), проходили через точку С₁ (см. рис. 4.4);

5. подсчитывают число лучей п₂ по графику II, проходящих от неба через световой проем на плане помещения в расчетную точку М;

6. определяют значение геометрического КЕО _бi, учитывающего прямой свет от неба, по формуле (4.3);

7. определяют значение угла , под которым видна середина участка неба из расчетной точки на поперечном разрезе помещения;

8. по значению угла  и заданным параметрам помещения и окружающей застройки в соответствии с приложением СП 23-102–2003 [2] определяют значения коэффициентов q_i, r₀, ₀ и K_з, подставляют в формулу (4.2) и вычисляют значение КЕО в расчетной точке помещения.