Важное значение в архитектурном проек

Неравномерность естественного освещения помещений производственных и общественных зданий с верхним или комбинированными (верхним и боковым) естественным освещением и основных помещений для детей и подростков при боковом освещении не должна превышать 3:1. Расчетное значение е_р при верхнем или комбинированном естественном освещении в любой точке на линии пересечения условной рабочей поверхности и плоскости характерного вертикального разреза за помещения должно быть не менее нормированного значения КЕО при боковом освещении для работ соответствующих разрядов.

Солнцезащитные устройства предусматриваются для производственных помещений с постоянным пребыванием работающих, где выполняются работы I-IV разрядов, на промышленных предприятиях, проектируемых для строительства в III и IV климатических районах.

При технико-экономическом обосновании допускается предусматривать солнцезащитные устройства и для производственных зданий, проектируемых для других климатических районов. Солнцезащитные устройства в общественных и жилых зданиях следует предусматривать в соответствии с главами СНиП по проектированию этих зданий.

Расчет естественного освещения может быть предварительным (приближенным). Первый способ применяется на ранних этапах проектирования и производится по упрощённому методу формулам и , второй – на стадии детальной разработки – с использованием графиков Данилюка (рис.2) расчетных формул и справочных таблиц.

Рис. 2. Графики Данилюка

Расчет естественного освещения помещений.

Предварительный расчет площади световых проемов производится:

а) при боковом освещении помещений по формуле

; (1.10)

б) при верхнем освещении по формуле

, (1.11)

где S₀ – площадь световых проемов (в свету) при боковом освещении;

S_п – площадь пола помещения; е_н – нормированное значение КЕО; К_з – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение в процессе эксплуатации (см. табл. 4.15); h₀ – световая характеристика окон (см. табл. 4.16); К_зд – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями (см. табл. 4.17); τ_о – общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле

τ_о=τ₁ τ₂ τ₃ τ₄ τ₅ , (1.12)

где τ₁ – коэффициент светопропускания материала (см. табл. 28 - 34 СНиП II-4-79); τ₂ – коэффициент, учитывающий потери света в переплётах светопроёма; τ₃ – коэффициент, учитывающий затенение несущими конструкциями; определяется по табл. (при боковом освещение τ₃=1); τ₄ – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах; τ₅ – коэффициент, учитывающий затенение защитной сеткой, устанавливаемой под фонарями; принимается равным 0,9; r₁ – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию; S_ф – площадь световых проёмов (в свету) при верхним освещение; η_ф – световая характеристикафонаря, определяемая по табл.; r₂ – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при верхним освещении благодаря свету, отражённому от поверхностей помещения; К_ф – коэффициент, учитывающий тип фонаря.

Проверочный расчёт коэффициента естественной освещённости (КЕО) следует производить:

а) при боковом освещении по формуле

е^б_{р – (}E_бq+ Е_здR) r₁ (τ_о/К₃); (1.14)

б) при верхнем освещении по формуле

е^в_{р= [}Е_в + Е_ср (r₂К_ф – 1)] (τ_о/К₃); (1.15)

в) при верхнем и боковом (комбинированном) освещение по формуле

е^к_р= е^в_р+ е^б_р (1.16)

где ε_б – геометрический КЕО в расчётной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба; определяется по графикам I и II прил. 2; q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО (см. рис. 4.19 и табл. 4.25); ε_зд – геометрический КЕО в расчётной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отражённый от фасадов противостоящих зданий; определяется по графикам I и II прил. 2; R – коэффициент, учитывающий относительною яркость фасада противостоящего здания (см. табл. 4.26); ε_в – геометрический КЕО в расчётной точке при верхним освещении; определяется по графикам II и III прил. 2; ε_ср – среднее значение геометрического КЕО при верхнем освещении на линии пересечения условной рабочей поверхности и плоскости характерного вертикального разреза помещения; определяется из соотношения

ε_ср = (1/N) (ε_в1 + ε_в2 + ε_в3 + … + ε_вN), (1.17)

где N – число расчётных точек; ε_в1… ε_вN – геометрический КЕО в расчётных точках.

Среднее значение КЕО (e_ср) при верхнем или комбинированном освещении определяется по формуле

E_ср = , (1.18)

где N – число точек, в которых определяется КЕО; e₁…e_N – значения КЕО при верхнем или комбинированном освещении в точках характерного разреза помещения, определяемые по формулам (1.14) и (1.15).

Рис. 3. Определение числа лучей n₁ и n^»₁, проходящих через световые проёмы в стене при боковом освещении, по графику 1

Уровень рабочей поверхности

Рис. 4. Определение числа лучей n₂ и n^»₂ проходящих через световые проёмы в стене при боковом освещение, по графику II (30 – номер полуокружности по графику 1)

Расчётные значения e_р, полученные по формулам (1.13) – (1.17), следует округлять до десятых долей. Допускается отклонение расчётного значения КЕО (e_р) от нормированного КЕО (e_н) на +10%.

Геометрический коэффициент естественной освещённости ε_б, учитывающий прямой свет неба в какой – либо точке помещения при боковом освещении, определяется по формуле

Ε_б = 0,01 n₁n₂, (1.19)

где n₁ – число лучей по графику I, приходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на поперечном разрезе помещения (рис. 3); n₂ – число лучей по графику II, проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на плане помещения (рис. 4).

Геометрический коэффициент естественной освещённости ε_зд, учитывающий свет, отражённой от противостоящего здания при боковом освещении, определяется по формуле

Ε_зд = 0.01n₁n_{2 , (1.20)}

где n₁ – число лучей по графику I, приходящих от фасада противостоящего здания через световой проём в расчётную точку, на поперечном разрезе помещения (5); n₂ – число лучей по графику II, проходящих от фасада противостоящего здания через световой проём в расчётную точку на плане помещения .

Подсчёт числа лучей по графику I и II производится в следующем порядке:

а) график I* накладывается на чертёж поперечного разреза помещения, центр графика О совмещается с расчётной точкой А, а основание графика – с горизонтом, в большинстве случаев совпадающим со следом рабочей поверхности (рис. 3);

б) подсчитывается число лучей n₁, проходящих через световые проёмы от неба;

в) отмечается номер полуокружности на графике I, которая проходит через точку C – середину светового проёма (рис. 3)

г) график II подсчитывается на план помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось, совмещённая с проекцией вертикального разреза, и горизонталь, номер который соответствует номеру полуокружности по графику I, проходили через точку С (рис. 4);

д) по графику II подсчитывается число лучей n₂, проходящих через световые проёмы от неба;

е) определяется геометрический коэффициент естественной освещённости по формуле (1.20).

Рис. 5. Определение числа лучей n₁ и n₂ (то неба и от противостоящего здания), проходящих через световые проёмы в стене, по графику I

Подсчёт лучей n₁ и n₂, отражённых от противостоящего здания и проходящих через световой проём, производится по графикам I и II аналогично рис. 5 и формуле (1.20).

Геометрический коэффициент естественной освещённости в какой-либо точке помещения при верхнем освещении определяется по формуле

Ε_в = 0.01n₃n₂, (1.21)

Где n₃ – число лучей по графику III, проходящих от неба в расчётную точку через световые проёмы на поперечном разрезе помещения; n₂ – число лучей по графику II, проходящих от неба в расчётную точку через световые проёмы на продольном разрезе помещения (в случае нескольких световых проёмов n₃ и n₂ определяются отдельно от каждого проёма, а затем произведения n₃n₂ суммируются).

Подсчёт числа лучей по графикам III и II производится в следующем порядке:

а) график III накладывается на чертёж поперечного разреза помещения, центр графика О совмещается с расчётной точкой Б, а основание графика III – с горизонтом (со следом рабочей поверхности, если она горизонтальна);

б) подсчитывается число лучей n₃, проходящих от неба в расчётную точку Б через световые проёмы от неба (рис. 5, 6, 7);

в) отмечается номер полуокружности графика III, которая проходит через точку С₂ – середину светового проёма;

г) график II накладывается на чертёж продольного разреза помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось, совмещённая с линией поперечного разреза, и горизонталь, номер которой соответствует номеру полуокружности по графику III, проходили через середину светового поёма 26);

д) по графику II подсчитывается число лучей n₂, проходящих от неба через световые проёмы;

е) определяется геометрический коэффициент естественной освещённости по формуле (1.21).

Далее по расчётной формуле (1.14) или (1.15) подсчитывается значение е_р для каждой точки (как правило, их не менее 5 через разные интервалы) и из них по оси ординат (ось абсцисс – условная рабочая поверхность) па поперечном разрезе помещения в выбранном масштабе откладываются полученные величины. Эти намеченные точки соединяются плавной кривой КЕО, которая показывает распределение освещённости на рабочей поверхности в плоскости характерного вертикального разреза помещения.

Минимальное значение е при боковом освещении и среднее значение е или е при верхнем или комбинированном естественном освещении сравнивается с нормированным значением е_н, которое определяется по формуле (1.9) и служит ординатой линии, параллельной оси абсцисс на разрезе. Если, например, кривая е пересекает прямую е_н, то точка их пересечения показывает границу зоны с недостаточным естественным освещением рабочей поверхности в глубине помещения. При е_р < е_н более чем на 10% следует внести коррективы в проект (увеличить светопроёмы, предусмотреть более светлую отделку в помещении и т.п.).

В процессе работы для записи всех получаемых данных удобно пользоваться табл. 4. (пример для бокового освещения).

Расчёт естественного освещения помещений далеко не исчерпан задачу его проектирования. По существу, проектирования освещения начинается одновременно с решением композиционных задач в процессе архитектурного проектирования, являясь его неотъемлемой частью, ибо выбор всех параметров формы здания и каждого помещения, а также деталей в них оказывает в конечном счёте определённое влияние на качество световой среды. Для архитектора гораздо важнее знать, какие факторы и как именно влияют на формообразование здания, а также как они учитываются светотехническим расчётом, нежели в тонкостях знать это расчёт.

Рис. 6. Определение числа лучей n₃, проходящих через световые проёмы при верхнем освещении, по графику III

1 – уровень рабочей поверхности

Рис. 7. Определение числа лучей n₂ проходящих через световые проёмы при верхнем освещении, по графику II (40 – номер полуокружности по графику III)

Таблица 4. Форма записи данных расчётов естественного освещения

№ точки

n1

С

n2

εб

εзд

Оо

q

z1

z2

R

Ρср

r1

τо

К3

ен

Рис. 8. Влияние на естественное освещение в помещения ориентации здания по сторонам горизонта с учётом светового климата (в расчётах учитывается коэффициента т_, С_, q) на высоких (а) и низких (б) широтах

Рис. 9. Проект универсального магазина «Галерея Лафайет» в Берлине. Схематический разрез здания. Архитекторы Ж. Нувель, Е. Катани. Для естественного освещения помещений в массиве многоэтажного здания использован принцип световых воронок или конусов, раскрытых к небу или к центру объёма, что даёт доступ природному свету в интерьер надземных торговых залов и офисов и частично – в помещения подземного гаража