Район строительства: Самарская область.

Наименование помещения: конструкторская.

Высота помещения: h п =3,0м.

Длина помещения: а п =7,5м.

Глубина помещения: d п =4,5м.

Коэффициент отражения внутренних поверхностей помещения:

ρ п =0,2; ρ ст =0,40; ρ пот =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) . Разряд зрительной работы А-1 по . 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, e н, для зданий, расположенных в Самарской области (приложение Д СНиП 23-05-95), определяется по формуле

e N = e н ·m N ,

где N – номер группы обеспеченности естественным светом (таблица 4 и приложение Д) N=2;

e н – значение КЕО по таблице 1 e н =1,5 %;

m N – коэффициент светового климата по таблице 4 m N =0,9.

Таким образом,

e N = e н ·m N =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 :

е р б = , (3.11)

где е р б – расчетное значение К.Е.О. при боковом освещении;

L – количество участков небосвода, видимых через световой проем из расчетной точки;

ε б i – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет от i-того участка неба, определяемый по формуле (Г.9) ;

q i – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость i-того участка облачного неба МКО, определяемый по таблице Г.1 ;

M – количество участков фасадов зданий противостоящей застройки, видимых через световой проем из расчетной точки;

ε зд j – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от j-того участка фасадов зданий противостоящей застройки, определяемый по формуле (Г.10) ;

b ф j – средняя относительная яркость j-того участка противостоящего (экранирующего) здания, расположенного параллельно исследуемому зданию (помещению), определяется по таблице Г.2 ;

k зд j – коэффициент, учитывающий изменение внутренней отраженной составляющей КЕО в помещении при наличии противостоящих зданий, определяется по формуле (Г.5) ;

r 0 – 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 ;

k з – коэффициент запаса, принимаемый по таблице 3 ;

τ 0 – общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле

τ 0 = τ 1 ·τ 2 ·τ 3 ·τ 4 ·τ 5 , (3.12)

где τ 1 – коэффициент светопропускания материала, определяется по таблице Г.7 ;

τ 2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, определяется по таблице Г.7 ;

τ 3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, определяется по таблице Г.8 (при боковом освещении τ 3 =1);

τ 4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, определяется по таблице Г.8 ;

τ 5 – 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

τ 0 = τ 1 ·τ 2 . (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 τ 3 =1;τ 4 =1;τ 5 =1.

В связи с этим формула расчета коэффициента естественной освещености для помещения конструкторской при отсутствии противостоящих зданий примет вид

е р б = . (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) :

e б = 0,01 ∙ (n 1 ∙ n 2), (3.15)

где n 1 – количество лучей по графику I А.М. Данилюка (приложение Ж), проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на поперечном разрезе помещения;

n 2 – 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 n 1 , проходящих через световые проёмы (n 1 =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 n 21 +n 22 +n 23 = 15+32+15 = 62.

Подставляя полученные значения n 1 и n 2 в формулу (3.15), получим

ε б = 0,01· 6,0∙62∙= 3,72.

Коэффициент q, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО (Международный комитет по освещенности), определяют по таблице Г.1 . q=0,67 (методом интерполяции).

Общий коэффициент светопропускания оконных блоков подсчитывается по формуле (Г.6) :

τ 0 = τ 1 ∙ τ 2 = 0,8∙0,6 = 0,48,

где τ 1 и τ 2 принимаются из таблицы Г.7 :

τ 1 =0,8 – стекло оконное листовое двойное;

τ 2 = 0,6 – переплеты двойные раздельные.

Расчет r 0 производят по таблице Г.4 .

Коэффициент r 0 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: ρ п =0,2; ρ ст =0,4; ρ пот =0,6.

Тогда средневзвешенный коэффициент отражения рассчитывается по формуле

, (3.16)

где ρ п, ρ ст, ρ пот – коэффициенты отражения пола, стен и потолка;

А п, А ст, А пот – площади пола, стен и потолка.

Отношение глубины помещения d п к высоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна, h о1 равно

.

Отношение расстояния расчетной точки от внутренней поверхности наружной стены ℓ т к глубине помещения d п равно

.

Согласно таблице Г.4 , значение r 0 на условной рабочей поверхности определяется интерполяцией и равно r 0 =1,6, при отношении длины помещения а п к его глубине d п

.

Коэффициент запаса k з (таблица 3) принимается равным k з =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):

Расчетное значение КЕО округляют с точностью до десятых долей. Таким образом, принимается е р б =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

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 е н =1,35 %.

Таблица 3.2 - Конструктивные размеры оконных проёмов в стенах

административных зданий для установки деревянных оконных блоков

Исходные данные для расчета естественного освещения помещений административных зданий представлены в таблице 3.3.

Расчет естественного освещения

Целью расчета естественного освещения является определение площади световых проемов, то есть количества и геометрических размеров окон, обеспечивающих нормированное значение КЕО.

Выбор значений КЕО

1. В соответствии со СНиП 23-05 территория Российской Федерации зонирована на пять групп административных районов по ресурсам светового климата. Перечень административных районов, входящих в группы обеспеченности естественным светом, приведен в таблице 1.

2. Значения КЕО в жилых и общественных зданиях, расположенных в первой группе административных районов, принимают в соответствии со СНиП 23-05.

3. Значения КЕО в жилых и общественных зданиях, расположенных во второй, третьей, четвертой и пятой группах административных районов, определяют по формуле

e N = e н m N , (1)

где N - по таблице 1;

е н - нормированное значение КЕО по приложению И СНиП 23-05;

m N - коэффициент светового климата, принимаемый по таблице 2.

Полученные по формуле (1) значения следует округлять до десятых долей.

4. Размеры и расположение световых проемов в помещении, а также соблюдение требований норм естественного освещения помещений определяют предварительным и проверочным расчетами.

Предварительный расчет площади световых проемов и КЕО при боковом освещении

1. Предварительный расчет размеров световых проемов при боковом освещении без учета противостоящих зданий следует проводить с применением графиков, приведенных для помещений жилых зданий на рисунке 3, для помещений общественных зданий - на рисунке 4, для школьных классов - на рисунке 5. Расчет следует производить в следующей последовательности:

Рисунок 3 А с.о / А п при боковом освещении жилых помещений

Рисунок 4 - График для определения относительной площади световых проемов А с.о / А п при боковом освещении помещений общественных зданий

Рисунок 5 - График для определения относительной площади световых проемов А с.о / А п при боковом освещении школьных классов

а) в зависимости от разряда зрительной работы или назначения помещения и группы административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации по СНиП 23-05 определяют нормированное значение КЕО для рассматриваемого помещения;

d п h 01 и отношение d п / h 01 ;

в) на оси абсцисс графика (рисунки 3, 4 или 5) определяют точку, соответствующую определенному значению d п / h 01 через найденную точку проводят вертикальную линию до пересечения с кривой, соответствующей нормированному значению КЕО. По ординате точки пересечения определяют значение А с.о / А п ;

г) разделив найденное значение А с.о / А п на 100 и умножив на площадь пола, находят площадь световых проемов в м 2 .

2. В случае когда размеры и расположение световых проемов в проекте зданий были выбраны по архитектурно-строительным соображениям, предварительный расчет значений КЕО в помещениях следует производить по рисункам 3-5 в следующей последовательности:

а) по строительным чертежам находят суммарную площадь световых проемов (в свету) А с.о и освещаемую площадь пола помещения А п и определяют отношение А с.о / А п ;

б) определяют глубину помещения d п , высоту верхней грани световых проемов над уровнем условной рабочей поверхности h 01 и отношение d п / h 01 ;

в) с учетом типа помещений выбирают соответствующий график (рисунки 3, 4 или 5);

г) по значениям А с.о / А п и d п / h 01 на графике находят точку с соответствующим значением КЕО.

Графики (рисунки 3-5) разработаны применительно к наиболее часто встречающимся в практике проектирования габаритным схемам помещений и типовому решению светопрозрачных конструкций - деревянным спаренным открывающимся переплетам.

Проверочный расчет КЕО при боковом освещении

1. Проверочный расчет КЕО Расчет КЕО следует производить в следующей последовательности:

а) график I накладывают на поперечный разрез помещения таким образом, чтобы его полюс (центр) 0 совместился с расчетной точкой А (рисунок 8), а нижняя линия графика - со следом рабочей поверхности;

б) по графику I подсчитывают число лучей, проходящих через поперечный разрез светового проема от неба n 1 и от противостоящего здания в расчетную точку А ; Расчетные точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен (перегородок).

в) отмечают номера полуокружностей на графике I , совпадающих с серединой С 1 участка светопроема, через который из расчетной точки видно небо, и с серединой С 2 участка светопроема, через который из расчетной точки видно противостоящее здание (рисунок 8);

г) график II (рисунок 7) накладывают на план помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру концентрической полуокружности (пункт «в»), проходили через точку С 1 (рисунок 8);

д) подсчитывают число лучей п 2 по графику II , проходящих от неба через световой проем на плане помещения в расчетную точку А ;

е) определяют значение геометрического КЕО, учитывающего прямой свет от неба;

ж) график II накладывают на план помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру концентрической полуокружности (пункт «в»), проходили через точку С 2 ;

з) подсчитывают число лучей по графику II , проходящих от противостоящего здания через световой проем на плане помещения в расчетную точку А ;

и) определяют значение геометрического коэффициента естественной освещенности, учитывающего свет, отраженный от противостоящего здания;

к) определяют значение угла , под которым видна середина участка неба из расчетной точки на поперечном разрезе помещения;

л) по значению угла и заданным параметрам помещения и окружающей застройки определяют значения коэффициентов q i , b ф , k ЗД , r о , и K з , и вычисляют значение КЕО в расчетной точке помещения.

Рисунок 6 - График I

Примечания

1 Графики I и II применимы только для световых проемов прямоугольной формы. 2 План и разрез помещения выполняют (вычерчивают) в одинаковом масштабе.

А - расчетная точка; 0 - полюс графика I ; С 1 - середина участка светового проема, через который из расчетной точки видно небо;

Предварительный расчет площади световых проемов и КЕО при верхнем освещении

Для предварительного расчета площади световых проемов при верхнем освещении следует применять следующие графики: для зенитных фонарей с глубиной проема (светопроводной шахты) до 0,7 м - по рисунку 9; для шахтных фонарей - по рисункам 10, 11; для фонарей прямоугольных, трапециевидных, шед с вертикальным остеклением и шед с наклонным остеклением - по рисунку 12.

Таблица 1

Площадь световых проемов фонарей А с.ф определяют по графикам на рисунках 9-12 в следующей последовательности:

а) в зависимости от разряда зрительной работы или назначения помещения и группы административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации по СНиП 23-05;

б) на ординате графика определяют точку, соответствующую нормированному значению КЕО, через найденную точку проводят горизонталь до пересечения с соответствующей кривой графика (рисунки 9-12), по абсциссе точки пересечения определяют значение А с.ф / А п ;

в) разделив значение А с.ф / А п на 100 и умножив на площадь пола, находят площадь световых проемов фонарей в м 2 .

Предварительный расчет значений КЕО в помещениях следует производить с применением графиков на рисунках 9-12 в следующей последовательности:

а) по строительным чертежам находят суммарную площадь световых проемов фонарей А с.ф , освещаемую площадь пола помещения А п и определяют отношение А с.ф / А п ;

б) с учетом типа фонаря выбирают соответствующий рисунок (8, 10, 11или 12);

в) на выбранном рисунке через точку с абсциссой А с.ф / А п проводят вертикальную линию до пересечения с соответствующим графиком; ордината точки пересечения будет равна расчетному среднему значению коэффициента естественной освещенности е ср .

Рисунок 9 е ср в помещениях с зенитными фонарями с глубиной проема до 0,7 м и размерами в плане, м:

1 — 2,9×5,9; 2 3 — 1,5×1,7

Рисунок 10 - График для определения среднего значения КЕО е ср в общественных помещениях с шахтными фонарями с глубиной светопроводной шахты 3,50 м и размерами в плане, м:

1 — 2,9×5,9; 2 — 2,7×2,7; 2,9×2,9; 1,5×5,9; 3 — 1,5×1,7

Рисунок 11 - График для определения среднего значения КЕО е ср в общественных помещениях с шахтными фонарями диффузного света с глубиной светопроводной шахты 3,50 м и размерами в плане, м:

1 — 2,9×5,9; 2 — 2,7х 2,7; 2,9×2,9; 1,5×5,9; 3 — 1,5×1,7

1 - трапециевидный фонарь; 2 - шед, имеющий наклонное остекление; 3 - прямоугольный фонарь; 4 - шед, имеющий вертикальное остекление

Рисунок 12 - График для определения среднего значения КЕО е cp в общественных помещениях с фонарями

Проверочный расчет КЕО при верхнем освещении

Расчет КЕО производят в следующей последовательности:

а) график I (рисунок 6) накладывают на поперечный разрез помещения таким образом, чтобы полюс (центр) 0 графика совмещался с расчетной точкой, а нижняя линия графика - со следом рабочей поверхности. Подсчитывают число радиально направленных лучей графика I , проходящих через поперечный разрез первого проема (n 1 ) 1 , второго проема - (n 1 ) 2 , третьего проема - (n 1 ) 3 и т. д.; при этом отмечают номера полуокружностей, которые проходят через середину первого, второго, третьего проемов и т. д.;

б) определяют углы , , и т. д. между нижней линией графика I и линией, соединяющей полюс (центр) графика I с серединой первого, второго, третьего проемов и т. д.;

в) график II (рисунок 7) накладывают на продольный разрез помещения; при этом график располагают так, чтобы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой должен соответствовать номеру полуокружности на графике I , проходили через середину проема (точка C ). Подсчитывают число лучей по графику II , проходящих через продольный разрез первого проема (n 2 ) 1 , второго проема - (п 2 ) 2 , третьего проема - (n 2 ) 3 и т. д.;

г) вычисляют значение геометрического КЕО , в первой точке характерного разреза помещения по формуле

, (2)

где Р - число световых проемов; q - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость участка небосвода, видимого из первой точки соответственно под углами , , и т. д.;

д) повторяют вычисления в соответствии с пунктами «а», «б», «в», «г» для всех точек характерного разреза помещения до N включительно (где N - число точек, в которых производят расчет КЕО);

е) определяют среднее значение геометрического КЕО;

ж) по заданным параметрам помещения и световых проемов определяют значения r 2 , k ф , ;

Проверочный расчет значений КЕО в точках характерного разреза помещения при верхнем освещении от зенитных и шахтных фонарей следует выполнять по формуле:

, (3)

где A ф.в - площадь входного верхнего отверстия фонаря; N ф - число фонарей; q (αε ) - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО; - угол между прямой, соединяющей расчетную точку с центром нижнего отверстия фонаря, и нормалью к этому отверстию; - среднее значение геометрического КЕО; K с - коэффициент светопередачи фонаря, определяемый для фонарей с диффузным отражением стенок, а для фонарей с направленным отражением стенок -по значению индекса светового проема шахтного фонаря i ф ;

Рисунок 13 - График для определения коэффициента q () в зависимости от угла

Рисунок 14 K с фонарей с диффузным отражением стенок шахты

Рисунок 15 - График для определения коэффициента светопередачи K c фонарей с направленным отражением стенок шахты при различных значениях коэффициента диффузного отражения стенок шахты

K з - расчетный коэффициент, учитывающий снижение КЕО и освещенности в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещения (коэффициент запаса).

Индекс светового проема фонаря с отверстиями в форме прямоугольника i ф определяют по формуле

, (4)

где A ф.н - площадь нижнего отверстия фонаря, м 2 ; A ф.в - площадь верхнего отверстия фонаря, м 2 ; h с.ф - высота светопроводной шахты фонаря, м. Р ф.в , Р ф.н — периметр верхнего и нижнего отверстий фонаря соответственно, м.

То же, с отверстиями в форме круга - по формуле

i ф = (r ф.в + r ф.н ) / 2 h с.ф , (5)

где r ф.в , r ф.н - радиус верхнего и нижнего отверстий фонаря соответственно.

Вычисляют значение геометрического КЕО в первой точке характерного разреза помещения по формуле

. (6)

Повторяют вычисления для всех точек характерного разреза помещения до N j включительно (где N j - число точек, в которых производят расчет КЕО).

Определяют по формуле

. (7)

Последовательно для всех точек вычисляют прямую составляющую КЕО σσ по формуле

. (8)

Определяют отраженную составляющую КЕО
, значение которой одинаково для всех точек, по формуле

. (9)

Расчет естественного освещения рабочего кабинета

Теоретическая часть

Освещение рабочих кабинетов, офисов должно проектироваться на основе следующих требований:

а) создание необходимых условий освещения на рабочих столах, расположенных в глубине помещения при выполнении разнообразных зрительных работ (чтение типографского и машинописного текстов, рукописных материалов, различение деталей графических материалов и т. п.);

б) обеспечение зрительной связи с наружным пространством;

в) защита помещений от слепящего и теплового действия инсоляции;

г) благоприятное распределение яркости в поле зрения.

Боковое освещение рабочих кабинетов должно осуществляться, как правило, отдельными световыми проемами (одно окно на каждый кабинет). С целью снижения необходимой площади световых проемов высоту подоконника над уровнем пола рекомендуется принимать не менее 0,9 м.

При расположении здания в административных районах Российской Федерации групп по ресурсам светового климата нормированное значение КЕО следует принимать: при глубине рабочих кабинетов (офисов) 5 м и более - по таблице 3 применительно к совмещенной системе освещения; менее 5 м - по таблице 4 применительно к естественной системе освещения.

Для обеспечения зрительного контакта с наружным пространством заполнение световых проемов должно, как правило, выполняться светопрозрачным оконным стеклом.

Для ограничения слепящего действия солнечной радиации в рабочих кабинетах и офисах необходимо предусматривать шторы и легкие регулируемые жалюзи. При проектировании зданий управления и зданий под офисы для III и IV климатических районов Российской Федерации следует предусматривать оборудование световых проемов, ориентированных на сектор горизонта в пределах 200°-290° солнцезащитными устройствами.

В помещениях значения коэффициента отражения поверхностей должны быть не менее:

• потолка и верхней части стен 0,70
  
• нижней части стен 0,50
  
• пола 0,30.

Практическая часть

Требуется определить необходимую площадь окна в рабочих кабинетах здания управления, располагаемого в городе Сургуте.

Исходные данные. Глубина помещения d п = 5,5 м, высота h = 3,0 м, ширина b п = 3,0 м, площадь пола А п = 16,5 м 2 , высота верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью h 01 = 1,9 Заполнение световых проемов прозрачным остекленением по металлическим одинарным переплетам; толщина наружных стен 0,35 м. Затенение противостоящими зданиями отсутствует.

Решение

1. Учитывая, что глубина помещения d п свыше 5 м, по таблице 3 находим, что нормированное значение КЕО равно 0,5 %.

2. Производим предварительный расчет естественного освещения по исходной глубине помещения d п = 5,5 м и высоте верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью h 01 = 1,9 м; определяют, что d п / h 01 = 5,5/1,9=2,9.

3. На рисунке 4 на соответствующей кривой е = 0,5 % находим точку с абсциссой d п / h 01 = 2,9. По ординате этой точки определяем, что необходимая относительная площадь светового проема A о / A п = 16,6%.

4. Определяем площадь светового проема А о по формуле:

0,166 А п = 0,166 · 16,5 = 2,7 м 2 .

Следовательно, ширина светового проема b o = 2,7/1,8 = 1,5 м.

Принимаем оконный блок размером 1,5 х 1,8 м.

5. Производим проверочный расчет КЕО в точке А по формуле:

.

6. Накладываем график I для расчета КЕО методом А.М. Данилюка на поперечный разрез помещения, совмещая полюс графика I - 0 с точкой А , а нижнюю линию - с условной рабочей поверхностью; подсчитываем число лучей по графику I , проходящих через поперечный разрез светового проема: n 1 = 2.

7. Отмечаем, что через точку С на разрезе помещения проходит концентрическая полуокружность 26 графика I .

8. Накладываем график II для расчета КЕО на план помещения таким образом, чтобы его вертикальная ось и горизонталь 26 проходили через точку С ; подсчитываем по графику II число лучей, проходящих от неба через световой проем: п 2 = 16.

9. Определяем значение геометрического КЕО по формуле:

10. На поперечном разрезе помещения в масштабе 1:50 определяем, что середина участка неба, видимого из расчетной точки А через световой проем, находится под углом
; по значению этого угла по таблице 5 находим коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО: q i =0,64.

11. По размерам помещения и светового проема находят, что d п / h 01 = 2,9;

l Т / d п = 0,82; b п / d п = 0,55.(таблица 6)

12. Средневзвешенный коэффициент отражения .ρ

13. По найденным значениям d п / h 01 ; l T / d п ; b п / d п по таблице 6 находим, что r o = 4,25.

14. Для прозрачного остекленения с металлическим одинарным переплетом находим общий коэффициент пропускания света . Таблица 7

15 По СНиП 23-05 находим, что коэффициент запаса для окон общественных зданий K з = 1,2.

16 Определяем геометрический КЕО в точке А, подставляя значения всех найденных коэффициентов в формулу:

.

Следовательно, выбранные размеры светового проема обеспечивают требования норм по совмещенному освещению рабочего кабинета.

Определение естественного освещения при наличии противостоящего здания.

Противостоящее здание

Определим геометрический КЕО:

- между линией рабочей поверхности и линией, соединяющей расчетную точку с оптическим центром светопроема;

- коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба;

- коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания.

- коэффициент, учитывающий свет, отраженный от противостоящего здания, определяемый по выражению.

Таблица 1

Группы административных районов

Таблица 2

Коэффициент светового климата

Таблица 3

Нормированные значения КЕО при боковом совмещенном
освещении в основных помещениях жилых и общественных зданий в
административных районах различных групп по ресурсам светового климата

Таблица 4

Нормированные значения КЕО при боковом естественном
освещении в основных помещениях жилых и общественных зданий в различных
группах административных районов по ресурсам светового климата

Таблица 5

Значения коэффициентq i

Таблица 6

Солнцезащитные устройства, изделия и материалы

Коэффициент, учитывающий потери света в
солнцезащитных устройствах,

Стальные фермы

Убирающиеся регулируемые жалюзи и шторы
(межстекольные, внутренние, наружные)

Железобетонные и деревянные фермы и арки

Стационарные жалюзи и экраны с защитным углом
не более 45° при расположении пластин жалюзи или экранов под углом 90°
к плоскости окна:

горизонтальные

вертикальные

Балки и рамы сплошные при высоте сечения:

Горизонтальные козырьки:

с защитным углом не более 30°

50 см и более

с защитным углом от 15° до 45°

менее 50 см

(многоступенчатые)

Балконы глубиной:

Лоджии глубиной:

Таблица 9

Коэффициент запасаК з

Примечания

1 Значения коэффициента запаса, указанные в гр.6 - 9, следует умножать на 1 ,1 - при применении узорчатого стекла, стеклопластика, армопленки и матированного стекла,а также при использовании световых проемов дляаэрации; на 0 ,9 - при применении органического стекла.

2 Значения коэффициентов запаса, указанные в гр. 3 - 5 , приведены для разрядных источников света. При использовании ламп накаливания их следует умножать на 0 ,85 .

Первая и последняя расчетные точки принимаются на расстоянии 1 м от поверхности стен (перегородок) или осей колонн.

График I для подсчета количества лучей n 1

График II для подсчета количества лучей п 2

проемов S o

Для определения требуемой суммарной площади световых проемов по формуле (1.3) необходимо:

1. Нормируемое значение КЕО для здания административного района, где производится оценка условий освещения рассчитать по формуле (1.2).

2. Измерить длину А, ширину (глубину) помещения В от внутренней поверхности наружной стены до стены наиболее удаленной от светового проема, высоту верхней грани световых проемов над уровнем условной рабочей поверхности h .

3. По измеренным значениям вычислить значения отношений:

h ).

По табл. 1.7 определить световую характеристику световых проемов η о в зависимости от значений этих отношений.

Таблица 1.7

Значение световой характеристики световых проемов

при боковом освещении

4. Вычислить площадь пола.

5. По табл. 1.8 определить коэффициент запаса в зависимости от состояния воздушной среды в помещении и угла наклона светопропускающего материала к горизонту.

Таблица 1.8

Коэффициенты запаса для естественного освещения

Примечание. Значения коэффициента запаса, указанные в гр. 3-6 следует умножать: на 1,1 - при применении узорчатого стекла, стеклопластика, армопленки и матированного стекла, а также при использовании световых проемов для аэрации; на 0,9 - при применении органического стекла.

6. Общий коэффициент светопропускания τ о вычислить

по формуле (1.4):

где τ 1 – коэффициент светопропускания материала по табл.1.9;

τ 2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светового проема. Размеры светового проема принимаются равными размерам коробки переплета по наружному обмеру по табл.1.9; τ 3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении τ 3 = 1); τ 4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах по табл.1.10 (в случае не применения солнцезащитных устройств τ 4 = 1); τ 5 – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимается равным 0,9, а при боковом освещении τ 5 = 1;

Таблица 1.9

Значения коэффициентов τ 1 и τ 2

Окончание табл. 1.9

Примечание. Значения коэффициентов τ 1 и τ 2 для светопропускающего материала и переплетов, не указанных в табл. 1.9, следует определять по ГОСТ 26602.4.

Таблица 1.10

Значения коэффициентов τ 4

Окончание табл.1.10

7. Вычислить значения отношений:

Длина помещения / глубина помещения (А/В);

Глубина помещения / высота верхней грани световых проемов над уровнем условной рабочей поверхности (В/h );

Расстояние от расчетной точки до внутренней поверхности наружной стены / глубина помещения (L /В).

По табл. 1.11 определить коэффициент, учитывающий повышение КЕО r 1 в зависимости от значений этих отношений и расчетного значения средневзвешенного коэффициента отражения внутренних поверхностей помещения , принимаемого равным 0,50 в жилых и общественных помещениях.

Результаты измерений и расчетов занести в табл. 1.12.

Необходимое количество окон в помещении определяется по формуле (1.5):

где - площадь одного окна, м 2 .

Площадь одного окна определяется по формуле (1.6):

где - ширина одного окна, м; - высота одного окна, м.

Расчет естественного освещения помещений производится без учета мебели, оборудования и других затеняющих предметов. Установленные расчетом размеры световых проемов допускается изменять на ±10%.

Таблица 1.11

Значения коэффициента r 1 для условной рабочей поверхности

Окончание табл. 1.11

Таблица 1.12

Исходные, измеренные и расчетные данные

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные количественные показатели освещения?

2. Какая светотехническая величина воспринимается органами зрения человека?

3. В каких единицах измеряется освещенность, световой поток, яркость и сила света?

4. Недостатки естественного освещения?

5. Что такое совмещенное освещение? В каких случаях оно применяется? В чем его преимущество?

6. Виды естественного освещения?

7. Что такое боковое естественное освещение?

8. Что такое верхнее естественное освещение?

9. Что такое коэффициент естественной освещенности (КЕО)? В какой точке помещения нормируется минимальное значение КЕО при естественном одностороннем боковом освещении в учебных помещениях?

10. В зависимости, от каких величин выбирается нормируемое значение КЕО для исследуемого помещения?

11. Как изменится КЕО в заданной точке помещения, если наружная освещенность увеличилась вдвое?

12. Что учитывает коэффициент светового климата?

13. Что учитывает коэффициент запаса при расчете естественного освещения?

14. Принцип действия люксметра-пульсаметра?

15. Для чего применяются насадки на люксметр-пульсаметр?

Район строительства: Самарская область.

Наименование помещения: конструкторская.

Высота помещения: h п =3,0м.

Длина помещения: а п =7,5м.

Глубина помещения: d п =4,5м.

Коэффициент отражения внутренних поверхностей помещения:

ρ п =0,2; ρ ст =0,40; ρ пот =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) . Разряд зрительной работы А-1 по . 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, e н, для зданий, расположенных в Самарской области (приложение Д СНиП 23-05-95), определяется по формуле

e N = e н ·m N ,

где N – номер группы обеспеченности естественным светом (таблица 4 и приложение Д) N=2;

e н – значение КЕО по таблице 1 e н =1,5 %;

m N – коэффициент светового климата по таблице 4 m N =0,9.

Таким образом,

e N = e н ·m N =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 :

е р б =, (3.11)

где е р б – расчетное значение К.Е.О. при боковом освещении;

L – количество участков небосвода, видимых через световой проем из расчетной точки;

ε б i – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет от i-того участка неба, определяемый по формуле (Г.9) ;

q i – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость i-того участка облачного неба МКО, определяемый по таблице Г.1 ;

M – количество участков фасадов зданий противостоящей застройки, видимых через световой проем из расчетной точки;

ε зд j – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от j-того участка фасадов зданий противостоящей застройки, определяемый по формуле (Г.10) ;

b ф j – средняя относительная яркость j-того участка противостоящего (экранирующего) здания, расположенного параллельно исследуемому зданию (помещению), определяется по таблице Г.2 ;

k зд j – коэффициент, учитывающий изменение внутренней отраженной составляющей КЕО в помещении при наличии противостоящих зданий, определяется по формуле (Г.5) ;

r 0 – 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 ;

k з – коэффициент запаса, принимаемый по таблице 3 ;

τ 0 – общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле

τ 0 = τ 1 ·τ 2 ·τ 3 ·τ 4 ·τ 5 , (3.12)

где τ 1 – коэффициент светопропускания материала, определяется по таблице Г.7 ;

τ 2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, определяется по таблице Г.7 ;

τ 3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, определяется по таблице Г.8 (при боковом освещении τ 3 =1);

τ 4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, определяется по таблице Г.8 ;

τ 5 – 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

τ 0 = τ 1 ·τ 2 . (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 τ 3 =1;τ 4 =1;τ 5 =1.

В связи с этим формула расчета коэффициента естественной освещености для помещения конструкторской при отсутствии противостоящих зданий примет вид

е р б =
. (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) :

e б = 0,01 ∙ (n 1 ∙ n 2), (3.15)

где n 1 – количество лучей по графику I А.М. Данилюка (приложение Ж), проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на поперечном разрезе помещения;

n 2 – 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 n 1 , проходящих через световые проёмы (n 1 =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 n 21 +n 22 +n 23 = 15+32+15 = 62.

Подставляя полученные значения n 1 и n 2 в формулу (3.15), получим

ε б = 0,01· 6,0∙62∙= 3,72.

Коэффициент q, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО (Международный комитет по освещенности), определяют по таблице Г.1 . q=0,67 (методом интерполяции).

Общий коэффициент светопропускания оконных блоков подсчитывается по формуле (Г.6) :

τ 0 = τ 1 ∙ τ 2 = 0,8∙0,6 = 0,48,

где τ 1 и τ 2 принимаются из таблицы Г.7 :

τ 1 =0,8 – стекло оконное листовое двойное;

τ 2 = 0,6 – переплеты двойные раздельные.

Расчет r 0 производят по таблице Г.4 .

Коэффициент r 0 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: ρ п =0,2; ρ ст =0,4; ρ пот =0,6.

Тогда средневзвешенный коэффициент отражения рассчитывается по формуле

, (3.16)

где ρ п, ρ ст, ρ пот – коэффициенты отражения пола, стен и потолка;

А п, А ст, А пот – площади пола, стен и потолка.

Отношение глубины помещения d п к высоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна, h о1 равно

.

Отношение расстояния расчетной точки от внутренней поверхности наружной стены ℓ т к глубине помещения d п равно

.

Согласно таблице Г.4 , значение r 0 на условной рабочей поверхности определяется интерполяцией и равно r 0 =1,6, при отношении длины помещения а п к его глубине d п

.

Коэффициент запаса k з (таблица 3) принимается равным k з =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):

Расчетное значение КЕО округляют с точностью до десятых долей. Таким образом, принимается е р б =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

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 е н =1,35 %.

Таблица 3.2 - Конструктивные размеры оконных проёмов в стенах

административных зданий для установки деревянных оконных блоков

Исходные данные для расчета естественного освещения помещений административных зданий представлены в таблице 3.3.

С мощностью охлаждения не следует смешивать потребляемую мощность, поскольку это совершенно разные параметры. Мощность охлаждения в несколько раз превышает мощность, потребляемую кондиционером. Например, кондиционер, потребляющий 700 Вт, имеет мощность охлаждения 2 кВт, и это не должно удивлять, поскольку кондиционер работает, также как холодильник, хладоноситель (фреон) отбирает тепло у воздуха в помещении и передает его на улицу через теплообменник (внешний блок кондиционера). Соотношение мощностей называется энергоэффективностью кондиционера (EER). Для бытовых кондиционеров этот параметр будет иметь значения в диапазоне 2,5 – 4.

Ниже приведена таблица распределения мощностей кондиционеров. По ней можно подобрать типы кондиционеров, наиболее оптимальные в тех или иных условиях. Например, в небольших комнатах или офисах, где требуются маломощные кондиционеры, рациональней устанавливать мобильные, оконные или настенные модели. Кондиционеры других моделей имеют большую мощность и, соответственно, более высокие цены, поэтому их лучше приобретать для охлаждения крупных помещений (торговых залов, складов и т.п.)

Единицы измерения мощности

С системой СИ она имеет следующее соотношение:

• 1Вт=3,4 БТЕ/ч или
• 1000 БТЕ/ч=293 Вт

Как рассчитать мощность кондиционера

Мощность (точнее, мощность охлаждения) является основной характеристикой любого кондиционера. Ориентировочный расчет мощности охлаждения Q (в киловаттах) производится по общепринятой методике:

Q1 = S * h * q / 1000 , где

S — площадь помещения (кв. м);

h — высота помещения (м);

q — коэффициент, равный 30 - 40 Вт/кб. м:

q = 30 для затененного помещения;

q = 35 при средней освещенности;

q = 40 для помещений, в которые попадает много солнечного света.

Если в помещение попадают прямые солнечные лучи, то на окнах должны быть светлые шторы или жалюзи.

Q2 — сумма теплопритоков от людей.

Теплопритоки от взрослого человека:

0,1 кВт — в спокойном состоянии;

0,13 кВт — при легком движении;

0,2 кВт — при физической нагрузке;

Q3 — сумма теплопритоков от бытовых приборов.

Теплопритоки от бытовых приборов:

0,3 кВт — от компьютера;

0,2 кВт — от телевизора;

Мощность выбранного кондиционера должна лежать в диапазоне от -5% до +15% расчетной мощности Q . Заметим, что расчет кондиционера по этой методике является не слишком точным и применим только для небольших помещений в капитальных зданиях: квартир, отдельных комнат коттеджей, офисных помещений площадью до 50 - 70 кв. м. Для административных, торговых и промышленных объектов используются другие методики, учитывающие большее количество параметров.

Пример расчета мощности кондиционера

Рассчитаем мощность кондиционера для жилой комнаты площадью 26 кв. м c высотой потолков 2,75 м в которой проживает один человек, а также есть компьютер, телевизор и небольшой холодильник с максимальной потребляемой мощностью 165 Вт. Комната расположена на солнечной стороне. Компьютер и телевизор одновременно не работают, так как ими пользуется один человек.

• Сначала определим теплопритоки от окна, стен, пола и потолка. Коэффициент q выберем равным 40 , так как комната расположена на солнечной стороне:

  Q1 = S * h * q / 1000 = 26 кв. м * 2,75 м * 40 / 1000 = 2,86 кВт .

• Теплопритоки от одного человека в спокойном состоянии составят 0,1 кВт .

  Q2 = 0,1 кВт

• Далее, найдем теплопритоки от бытовой техники. Поскольку компьютер и телевизор одновременно не работают, то в расчетах необходимо учитывать только один из этих приборов, а именно тот, который выделяет больше тепла. Это компьютер, тепловыделения от которого составляют 0,3 кВт . Холодильник выделяет в виде тепла около 30% максимальной потребляемой мощности, то есть 0,165 кВт * 30% / 100% ≈ 0,05 кВт .

  Q3 = 0,3 кВт + 0,05 кВт = 0,35 кВт

• Теперь мы можем определить расчетную мощность кондиционера:

  Q = Q1 + Q2 + Q3 = 2,86 кВт + 0,1 кВт + 0,35 кВт = 3,31 кВт

• Рекомендуемый диапазон мощности Q range (от -5% до +15% расчетной мощности Q ):

  3,14 кВт < Q range < 3,80 кВт

Нам осталось выбрать модель подходящей мощности. Большинство производителей выпускает сплит-системы с мощностями, близкими к стандартному ряду: 2,0 кВт; 2,6 кВт; 3,5 кВт; 5,3 кВт; 7,0 кВт. Из этого ряда мы выбираем модель мощностью 3,5 кВт.

Интересно, что модели из этого ряда часто называют «7» (семерка), «9» (девятка), «12», «18» «24» и даже маркировка кондиционеров выполняется с использованием этих чисел, которые отражают мощность кондиционера не в привычных киловаттах, а в БТЕ/час . Связано это с тем, что первые кондиционеры появились в США, где до сих пор используется британская система единиц (дюймы, фунты). Для удобства покупателей мощность кондиционера выражалась в круглых цифрах: 7000 BTU/h, 9000 BTU/h и т.д. Эти же цифры использовались при маркировки кондиционера, чтобы по названию можно было легко определить его мощность. Однако некоторые производители, например Daikin, привязывают названия моделей к мощности, выраженной в ваттах, так кондиционер Daikin FTY35 имеет мощность 3,5 кВт.

Дополнительные параметры, которые необходимо учитывать при выборе кондиционера

Решить данную проблему не сложно. Проветривать помещение с включенным кондиционером можно в любое время, но при этом следует не забывать закрывать входную дверь в помещение (чтобы не создавать сквозняков). Также необходимо данный нюанс учесть и при расчете мощности системы. С этой целью Q1 повышаем на 20% для компенсации тепловой нагрузки от приточного воздуха. Необходимо понимать, что с увеличением мощности повысятся и расходы на электроэнергию. По этой причине кондиционеры не рекомендуют использовать во время проветривания помещений. При максимально высокой температуре (летняя жара) кондиционер может и не поддержать заданную температуру, поскольку тепловые притоки могут оказаться слишком сильными.

Если охлаждаемое помещение расположено на верхнем этаже, где нет чердака, то тепло от нагреваемой крыши будет передаваться в помещение. Теплопритоки потолка будут гораздо выше, чем стен, поэтому увеличиваем мощность Q1 на 15%.

Значительную роль играет и большая площадь остекления окон. Проследить за этим довольно просто. Достаточно измерить температуру в солнечной комнате и сравнить ее с остальными. Во время обычного расчета предусмотрено наличие оного окна в комнате, площадью до 2 м2. Если площадь остекления превышает допустимое значение. То на каждый квадратный метр остекления добавляют в среднем 100-200 Вт.

Для работы в широком диапазоне тепловых нагрузок хорошо подходит инверторный кондиционер. Он имеет переменную мощность охлаждения, поэтому способен создать комфортные условия в данном помещении.

Соответствие модельных рядов и мощности кондиционера в BTU и кВт