Пример расчёта естественного освещения помещений
Район строительства: Самарская область.
Наименование помещения: конструкторская.
Высота помещения: hп=3,0м.
Длина помещения: ап=7,5м.
Глубина помещения: dп =4,5м.
Коэффициент отражения внутренних поверхностей помещения:
ρп=0,2; ρст=0,40; ρпот=0,6.
Естественное боковое одностороннее освещение.
Необходимо определить расчетное значение и распределение КЕО по характерному разрезу помещения и необходимые размеры оконных проёмов.
Решение
Конструкторская относится к помещениям административных зданий (таблица 2, п.2) [9]. Разряд зрительной работы А-1 по [11]. Нормированное значение коэффициента естественного освещения обеспечивается в расчетной точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов. Рабочая поверхность расположена на расстоянии 0,8 м от пола (таблица 2, п.2 ТСН 23-351-2004 Самарской области). Для упрощения расчетов противостоящие здания отсутствуют.
Нормированное значение КЕО, eн, для зданий, расположенных в Самарской области (приложение Д СНиП 23-05-95), определяется по формуле
eN= eн·mN,
где N – номер группы обеспеченности естественным светом (таблица 4 и приложение Д) [9] N=2;
eн – значение КЕО по таблице 1 [9] eн =1,5 %;
mN – коэффициент светового климата по таблице 4 [9] mN =0,9.
Таким образом,
eN= eн·mN=1,5 × 0,9=1,35 %.
Суть расчета сводится к тому, чтобы подобрать размеры световых проемов при заданных исходных данных, обеспечивающих нормированное значение КЕО в помещении конструкторской.
Расчетное значение КЕО при проектировании естественного бокового освещения помещения выражается в процентах и определяется согласно приложению Г [11]:
ерб = , (3.11)
где ерб – расчетное значение К.Е.О. при боковом освещении;
L – количество участков небосвода, видимых через световой проем из расчетной точки;
εбi – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет от i-того участка неба, определяемый по формуле (Г.9) [11];
qi – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость i-того участка облачного неба МКО, определяемый по таблице Г.1 [11];
M – количество участков фасадов зданий противостоящей застройки, видимых через световой проем из расчетной точки;
εздj – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от j-того участка фасадов зданий противостоящей застройки, определяемый по формуле (Г.10) [11];
bфj – средняя относительная яркость j-того участка противостоящего (экранирующего) здания, расположенного параллельно исследуемому зданию (помещению), определяется по таблице Г.2 [11];
kздj – коэффициент, учитывающий изменение внутренней отраженной составляющей КЕО в помещении при наличии противостоящих зданий, определяется по формуле (Г.5) [11];
r0 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхности помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию, принимаемый по таблицам Г.4 и Г.5 [11];
kз – коэффициент запаса, принимаемый по таблице 3 [9];
τ0 – общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле
τ0 = τ1·τ2·τ3·τ4·τ5, (3.12)
где τ1– коэффициент светопропускания материала, определяется по таблице Г.7 [11];
τ2– коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, определяется по таблице Г.7 [11];
τ3– коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, определяется по таблице Г.8 [11] (при боковом освещении τ3=1);
τ4– коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, определяется по таблице Г.8 [11];
τ5– коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимаемый равным 0,9, если они предусмотрены.
В данном случае при расчете общего коэффициента светопропускания формула (3.12) примет вид
τ0 = τ1·τ2. (3.13)
Оконные блоки устанавливаются в вертикальные стены. Принимаем их в раздельных деревянных переплетах с двойным слоем остекления, а несущие конструкции, солнцезащитные устройства и защитные сетки отсутствуют, поэтому τ3=1;τ4=1;τ5=1.
В связи с этим формула расчета коэффициента естественной освещености для помещения конструкторской при отсутствии противостоящих зданий примет вид
ерб = . (3.14)
Схема для определения КЕО в помещении представлена на рисунке 3.4. В выбранном масштабе вычерчивается план и поперечный разрез помещения с условной рабочей плоскостью (УРП), с указанием расчетных точек, причем нормированное значение КЕО должно соответствовать расчетному в точке, удаленной от стены, противоположной световым проемам на характерном разрезе помещения на расстоянии 1 м (точка М).
При проектировании естественного бокового освещения следует применять типовые конструкции окон, разработанные на основе единой для всего строительства номенклатуры из дерева, стали и алюминиевых сплавов согласно ГОСТ 11214-78.
Для данного случая принимаем три окна шириной 1,8 м, высотой окна 1,8 м. Причем на расчетной схеме они расположены симметрично относительно характерного разреза помещения I-I. Ширину простенков принимают равными, для удобства расчета.
Геометрический КОЕ, учитывающий прямой свет неба от равнояркого небосвода в какой-либо точке помещения при боковом освещении определяется по формуле (Г.9) [11]:
eб = 0,01 ∙ (n1 ∙ n2), (3.15)
где n1 – количество лучей по графику I А.М. Данилюка (приложение Ж), проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на поперечном разрезе помещения;
n2 – количество лучей по графику II, проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на плане помещения (продолжение приложения Ж).
Подсчёт количества лучей по графикам I и II производится в следующем порядке:
а) основание графика I совмещается со следом рабочей поверхности на поперечном разрезе, а полюс графика О – с расчётной точкой М (рисунок 3.3);
б) подсчитывается количество лучей n1, проходящих через световые проёмы (n1=6,0 на рисунке 3.3);
в) отмечается номер полуокружности N (N=17,5 рисунок 3.3) на графике I, которая проходит через точку С – середину светового проёма;
г) график II накладывается на план помещения так, чтобы его вертикальная ось и горизонталь с N=17,5 по графику I проходили через точку С;
д) сумма лучей по графику II, проходящих через окна на плане помещения, определяется как n21+n22+n23 = 15+32+15 = 62.
Подставляя полученные значения n1 и n2 в формулу (3.15), получим
εб= 0,01· 6,0∙62∙= 3,72.
Коэффициент q, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО (Международный комитет по освещенности), определяют по таблице Г.1 [11]. q=0,67 (методом интерполяции).
Общий коэффициент светопропускания оконных блоков подсчитывается по формуле (Г.6) [11]:
τ0 = τ1 ∙ τ2 = 0,8∙0,6 = 0,48,
где τ1 и τ2 принимаются из таблицы Г.7 [11]:
τ1 =0,8 – стекло оконное листовое двойное;
τ2 = 0,6 – переплеты двойные раздельные.
Расчет r0 производят по таблице Г.4 [11].
Коэффициент r0 учитывается в увязке с геометрическими размерами помещения и представляет собой отраженную составляющую КЕО внутри помещения.
Принимаем для расчета коэффициенты отражения пола, стен и потолка соответственно: ρп=0,2; ρст=0,4; ρпот=0,6.
Тогда средневзвешенный коэффициент отражения рассчитывается по формуле
, (3.16)
где ρп, ρст, ρпот – коэффициенты отражения пола, стен и потолка;
Ап, Аст, Апот – площади пола, стен и потолка.
.
Отношение глубины помещения dп к высоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна, hо1 равно
.
Отношение расстояния расчетной точки от внутренней поверхности наружной стены ℓт к глубине помещения dп равно
.
Согласно таблице Г.4 [11], значение r0 на условной рабочей поверхности определяется интерполяцией и равно r0=1,6, при отношении длины помещения ап к его глубине dп
.
Коэффициент запаса kз (таблица 3) [9] принимается равным kз=1,2 (при одной чистке окон в год).
Таким образом можно определить расчетное значение КЕО в точке М на характерном разрезе помещения, представленном в масштабе М 1:50 (рисунок 3.3):
ерб = .
Расчетное значение КЕО округляют с точностью до десятых долей. Таким образом, принимается ерб =1,6 %.
Аналогичным способом был определен КЕО в расчетных точках 1, 2, 3 на характерном разрезе помещения, а результаты расчетов представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Таблица расчёта КЕО для административного помещения
Номер точки | n1 | N | n2 | εб | q | τ0 | r0 | k3 | ебр |
М | 17,5 | 3,72 | 0,67 | 0,48 | 1,6 | 1,2 | 1,6 | ||
5,94 | 0,71 | 0,48 | 1,5 | 1,2 | 2,5 | ||||
9,5 | 10,5 | 0,85 | 0,48 | 1,4 | 1,2 | 5,0 | |||
6,5 | 24,1 | 0,99 | 0,48 | 1,2 | 1,2 | 11,5 |
Из всего вышеизложенного можно сделать вывод о том, что при заданных геометрических параметрах помещения и выбранных оконных блоках (таблица 3.2) будет обеспечено нормированное значение кео ен =1,35 %.
Таблица 3.2 - Конструктивные размеры оконных проёмов в стенах
административных зданий для установки деревянных оконных блоков
ГОСТ на типовую серию окон | Конструктивные размеры окна, м: h0 (высота) / b0 (ширина) |
ГОСТ 11214-78 | 1,2/1,2; 1,35/1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7 1,8/0,9; 1,2; 1,35; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7 2,1/0,9; 1,2; 1,35; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7 |
Исходные данные для расчета естественного освещения помещений административных зданий представлены в таблице 3.3.