Задачи строительной светотехники. Оптимальный световой режим

Свет играет важнейшую роль в жизнедеятельности человека. Он участвует в обеспечении нормального психофизиологического состояния человека; создает освещение рабочего места, обеспечивая возможность выполнения каких-либо работ; естественный свет обладает оздоровительными и бактерицидными свойствами. Ритм естественного света диктует образ жизни людей. Естественное и искусственное освещение влияют также на архитектурно-художественные качества зданий.
Наряду с этим освещение требует существенных затрат: высокая стоимость остекления (и источников искусственного света), затраты на очистку и ремонт световых проемов, теплопотери через них приводили к тому, что иногда производственные здания (а в некоторых странах даже школы) строились без естественного света.

В этой связи основной задачей строительной светотехники является исследование условий, определяющих создание оптимального светового режима в помещениях и разработка архитектурных и конструктивных мероприятий, обеспечивающих этот режим.
Освещение помещений может быть

естественным, источниками которого являются прямой, рассеянный (диффузный) и отраженный солнечный свет;

искусственным (источник – электрические лампы накаливания, люминесцентные, ртутные, ксеноновые и др.);

и совмещенным, когда помещение одновременно освещается естественными и искусственными источниками.

Оптимальный световой режим в помещениях достигается

правильным учетом светового климата места строительства;

правильным выбором размеров, формы и цветовой отделки помещений;

правильным выбором формы, размеров и положения световых проемов;

правильным размещением и выбором мощности и спектра излучения искусственных источников света.

В понятие оптимального светового режима помещения включаются:

обеспечение требуемого уровня освещенности рабочих мест;

равномерность освещенности;

устранение направленного прямого и отраженного света, слепящего людей;

обеспечение достаточной яркости окружающего пространства за счет уровня освещенности и цветовой отделки интерьера.

Задачи по проектированию освещения помещений решаются совместно архитекторами, инженерами-строителями и инженерами-светотехниками.

Естественная освещенность. Основные понятия и законы

Естественное освещение должны, как правило, иметь помещения с постоянным пребыванием людей. Без естественного освещения допускается проектировать помещения, утвержденные соответствующими нормативными документами, а также помещения, размещение которых допускается в подвальных и цокольных этажах.

Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное. Боковое освещение может быть односторонним и двухсторонним.

Освещенность в помещении может осуществляться за счет прямого рассеянного (диффузного) света небосвода и за счет света, отраженного от внутренних поверхностей помещения, противостоящих зданий и прилегающей к зданию поверхности. Освещение может также осуществляться только отраженным светом.

Для нормирования естественной освещенности в помещениях абсолютные величины освещенности применять нецелесообразно. Наружная, а соответственно и внутренняя, освещенности постоянно меняются. Кроме того, человек оценивает освещенность не столько по абсолютной величине, сколько по сравнительным уровням яркости предметов и поверхностей. Так для оценки естественной освещенности характерно сравнение яркостей внутренних поверхностей с яркостью внешнего пространства, видимого через световой проем.

Нормирование естественной освещенности

Термины и определения

Естественное освещение - освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное (верхнее и боковое).

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; выражается в процентах.

Коэффициент естественной освещенности (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; выражается в процентах.

Коэффициент светового климата m - коэффициент, учитывающий особенности светового климата.

Неравномерность естественного освещения - отношение среднего значения к наименьшему значению КЕО в пределах характерного разреза помещения.

Площадь окон - суммарная площадь световых проемов (в свету), находящихся в наружных стенах освещаемого помещения, м2.

Относительная площадь световых проемов ; - отношение площади фонарей или окон к освещаемой площади пола помещения; выражается в процентах.

Световой климат - совокупность условий естественного освещения в той или иной местности (освещенность и количество освещения на горизонтальной и различно ориентированных по сторонам горизонта вертикальных поверхностях, создаваемых рассеянным светом неба и прямым светом солнца, продолжительность солнечного сияния и альбедо подстилающей поверхности) за период более десяти лет.

Оптическим излучением или светом называют электромагнитные волны (элек­тромагнитное излучение), длины которых в вакууме лежат в диапазоне от 10 нм до I мм. К оптическому излучению относятся видимое, инфракрасное и ультрафиоле­товое излучения.

Инфракрасным излучением (ИК) (тепловое излучение) называется электромаг­нитное излучение, испускаемое нагретыми телами, длины волн которого в вакууме лежат в пределах от 1 мм до 770 нм (1 нм=10"чм).

Видимым излучением или видимым светом называется электромагнитное излу­чение с длинами волн в вакууме от 770 до 380 нм, которое способно непосредственно вызывать зрительное ощущение в человеческом глазе.

Ультрафиолетовым излучением (УФ) называется электромагнитное излучение с длинами волн в вакууме От 380 до 10 нм. В области от 10 до 200 нм УФ излучение сильно поглощается.
От всего солнечного излучения интенсивность УФ составляет порядка 196.

При этом в ультрафиолетовом спектре можно условно выделить три области, оказываю­щие позитивное влияние на деятельность человека.
В области 200 — 280 нм УФ излучение применяется для стерилизации помещений. При этом уничтожаются болезнетворные для человека микробы.

В области 280 — 315 нм ультрафиолет оказывает тонизирующее действие и способствует развитию фосфорно-калъциевого обмена. УФ излучение в этом спектре применяют для лечения больных рахитом.
В области 315 — 400 нм УФ находит разнообразное техническое применение.

Следует, однако, помнить о специфическом биологическом действии УФ, выра­жающемся в химических изменениях в поглощающих его молекулах живых клеток, что приводит к разрушению ДНК, нарушению деления и гибели клеток. Поэтому благотворное действие на человека и животных УФ оказывает лишь в малых дозах. Кроме того, избыточное ультрафиолетовое излучение приводит к обесцвечиванию мебели, ковровых покрытий, картин и др.

При проектировании светопрозрачных ограждений в строительной технике принято рассматривать четыре аспекта, связанных с воздействием оптического излучения на микроклимат зданий и отдельных помещений, и характеризующих оптическую работу остекления в различных участках спектра.

1. Естественное освещение помещений рассеянным (диффузным) солнечным светом, отраженным от небосвода.

2. Теплопотери из помещения (на протяжении отопительного периода) в окружающую среду за счет длинноволнового ИК излучения через остекление.

3. Теплопоступления в помещения (солнечная радиация) за счет коротковолнового ИК спектра солнечного излучения, проходящего через остекление.

4. Инсоляция – облучение помещений прямыми солнечными лучами.

Основной задачей проектирования оптических характеристик остекления является круглогодичное обеспечение его оптимальной работой в видимом и ИК участках спектра в соответствии с заданными условиями для конкретного помещения.

На рис. 1 показана схема передачи солнечного излучения через конструкцию остекления. Часть тепловой энергии, падающей на стекло (или стеклопакет), проникает сквозь него, часть тепловой энергии отражается от поверхности стекла, и часть поглощается стеклом.

Рис. 1 Передача солнечного излучения через стеклопакет

Система естественного освещения должна обеспечивать:

· нормированные значения коэффициента естественной освещенности (КЕО) на рабочих местах или в расчетной точке помещения;

· регламентируемые требования к равномерности распределения КЕО в рабочих зонах помещения;

· нормированное значение коэффициента запаса;

· максимальное время использования естественного света.

В соответствии со СНиП 23-05 территория Российской Федерации зонирована на пять групп административных районов по ресурсам светового климата.

В соответствии со СНиП 31-02-2001 «Дома жилые одноквартирные» естественное освещение должно быть обеспечено в жилых комнатах и кухне. Отношение площади световых проемов к площади пола жилых помещений и кухонь должно быть не менее 1:8. Для мансардных этажей допускается принимать это отношение не менее 1:10.

Совмещенной освещение

Совмещенным называют освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным. Для выполнения работ I–III разрядов, т.е. наивысшей, очень высокой и высокой точности, в основном применяют совмещенное освещение в связи с недостаточностью естественного освещения.