Методика расчета естественного освещения

Исследование естественного освещения в рабочих помещениях

Цель работы: ознакомиться с методами исследования естественного освещения в рабочих помещениях; провести измерение и расчет естественного освещения лабораторного помещения.

Теоретическая часть

Освещенность рабочих мест, соответствующая установленным нормам, создает благоприятные условия труда, способствуя улучшению качества продукции, повышению производительности труда и сохранению у человека нормальное зрение.

Видимое излучение называется световым излучением, а мощность излучения называется световым потоком (F). Единицей светового потока принят люмен (лм). Человеческий глаз воспринимает световое излучение с длиной волны от 0,33 до 0,76 мкм.

Световой поток, падая на поверхность, освещает ее. Плотность светового потока по освещаемой поверхности называется освещенностью (Е). Освещенность измеряется в люксах (лк).

, лк

где: F – световой поток, лм;

S – площадь, м².

Естественное освещение создается лучами солнца. Проходя через атмосферу земли, солнечные лучи многократно преломляются в ней, рассеиваются по небосводу. Таким образом, небосвод сам становится источником света. Каждая точка земной поверхности освещается как прямыми лучами солнца, так и рассеянным светом небосвода.

Естественная освещенность днем колеблется в больших пределах, на средних широтах может составлять от 600 - 120000 лк. Ночью в полнолуние освещенность составляет 0,2 лк, а от ночного неба, когда нет луны - 0,003 лк.

Методика расчета естественного освещения

Для расчета естественного освещения принято два метода:

1. Графический метод с помощью графиков Данилюка. Расчет сводится к определению коэффициента естественного освещения (КЕО) – е. При этом в расчете принимается только освещенность, создаваемая рассеянным светом небосвода (без учета освещенности, создаваемой прямыми лучами солнца).

В помещениях, как правило, поступает свет не от всего небосвода, а от какого-либо участка через световой проем. Если перед световым проемом имеются посторонние объекты, то они загораживают часть небосвода, уменьшая освещенность, но часть лучей отражаясь от их поверхностей попадает внутрь помещения и создает дополнительную освещенность.

Попав в помещение, свет многократно отражается от стен, потолка, попадает на освещенную поверхность исследуемой точки К. Таким образом, освещенность в исследуемой точке складывается из суммы освещенностей, с учетом вcex перечисленных факторов.

Графический метод может быть применен как для проектирования помещения, так и для проверки освещенности существующих помещений.

Существо этого метода сводится к следующему. Небесная полусфера условно разбивается на 1000 участков. Участки имеют равные по площади проекции на горизонтальную плоскость (рис. 1 а). Для получения участков небосвода полусфера разбивается полуокружностями (рис. 1а) на 100 частей и полуокружностями на 100 поясов (рис. 1б).

Графики представляет собой радиус-векторы, проведенные из центра полусферы в точке пересечения полуокружностей с вертикальной плоскостью. Таким образом, каждый график имеет 100 лучей, каждый луч ограничен двумя южными радиус-векторами. Если через световой проем виден один участок (площадка) небосвода, КЕО равен 0,0001 или 0,01% всей полусферы. Если два участка 0,02% и т.д. По графику Данилюка можно подсчитать количество лучей, проходящих через световой прем в вертикальной плоскости П1 (см. рис. 2а) в горизонтальной плоскости П2 (рис. 2б). Произведение этих величин, умножение на 0,01 даст величину расчетного КЕО в % без учета светопотерь.

, %

Очевидно, на открытой площадке, освещаемой всем небосводом (рис. 1) П1=100 и П2=100 и тогда КЕО е_р =0,01·100·100=100%.

Полученное значение умножается на коэффициент t₀, учитывающий потери света при прохождении через стекло и коэффициент q, учитывающий неравномерность яркости небосвода по меридиану (табл.4)

, %

где: е_р – расчетное значение КЕО без светопотерь,

τ₀ – коэффициент светопропускания (для лаборатории 0,85),

q – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба (табл. 4)

Чтобы учесть влияние отраженного света от внутренних поверхностей помещения производится расчет:

, %

где: j - коэффициент, учитывающий влияние отраженного света от внутренних поверхностей (φ=1,2 до 2,4). Для лаборатории φ =1,5.

Если противостоящие здания закрывают большую часть световых потоков, (проемов) то вводится дополнительный коэффициент е₃. Величина его может быть подсчитана по формуле:

Для лаборатории е₃ = 0.

где: е_р – расчетное значение КЕО в данной точке К помещения от участка небосвода, закрываемого противостоящими зданиями, без учета светопотерь.

Тогда окончательно значение КЕО будет: