Расчет световой среды в помещении, находящемся на 1 этаже 5-этажного жилого здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

20

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В курсовой работе выполнен расчет световой среды в расчетном помещении, находящемся на 1 этаже строящегося 5-этажного жилого здания. Произведены анализ инсоляционного режима, расчет естественного и искусственного освещения помещения.

Введение

Целью курсовой работы является ознакомление с методикой расчетов световой среды в помещении.

В курсовой работе выполняются следующие виды расчетов для заданного помещения, находящегося на 1 этаже строящегося 5-этажного жилого здания: анализ инсоляционного режима, расчет естественного и искусственного освещения помещения. Заданным районом строительства является г. Брянск.

План типового этажа и фасад строящегося здания взяты из территориального каталога . Оформление курсовой работы ведется в соответствии с требованиями [2]. Курсовая работа выполняется по методике, изложенной в литературе [3-4].

1. Светотехнический расчет помещения

1.1 Построение инсоляционного графика, анализ инсоляционного режима

Определяем географические координаты района строительства: г. Брянск расположен на 53^о северной широты и 34^о восточной долготы. По карте часовых поясов (с. 214 [3]) находим, что г. Брянск относится к VI часовому поясу со средним меридианом 45^о.

Определяем разницу между солнечным и декретным временем для г. Брянска для летнего периода (с. 213-215 [3]).

Разница между долготой г.Брянска и средним меридианом часового пояса: 45^о - 34^о = 11^о.

Разница между местным солнечным и поясным временем для г. Брянск: 11^о х 4 мин = 44 мин.

Учитывая, что г. Брянск находится западнее среднего меридиана пояса, для определения поясного времени полученную разницу прибавляем к солнечному полдню: 12 ч 00 мин + 0 ч 44 мин = 12 ч 44 мин.

Декретное время в г. Брянск: 12 ч 44 мин + 1 ч = 13 ч 44 мин.

С учетом перехода на сезонное летнее время в г. Брянск солнечный полдень по часам составляет: 13 ч 44 мин + 1 ч = 14 ч 44 мин.

Строим инсоляционный график для дней равноденствия для широты г. Брянск (53^о с. ш.) для солнечного времени. Инсоляционный график строим по первому способу, приведенному на с. 215-216 [3]. Схема построения инсоляционного графика приведена на рисунке 2. Инсоляционный график для г. Брянск (53^о с. ш.) приведен на рисунке 3.

Определяем продолжительность инсоляции в точке А за время с 7 до 17 часов по методике, изложенной на с. 218 [3]. Нормативная продолжительность инсоляции для широты г. Брянск составляет 2 ч 30 мин в день (с. 209 [3]). Для определения продолжительности инсоляции совмещаем расчетную точку А на рисунке 4 с точкой 0 инсоляционного графика и ориентируем график по направлению к северу. Наносим высоты зданий, проекции 6, 7, 12, 17 и 18-часовых лучей, а также характерных для инсоляции лучей солнца. Части зданий в плане, препятствующие инсоляции, заштриховываем. Из рисунка 4 видно, что точка А в течение дня инсолируется дважды: с 7 ч 00 мин до 12 ч 20 мин и с 15 ч 10 мин до 17 ч 00 мин (общая продолжительность инсоляции - 7 ч 10 мин). Продолжительность инсоляции полностью удовлетворяет нормативам.

Строим тени с учетом окружающей застройки и проектируемого здания с помощью инсоляционного графика (рисунок 5) и определяем границы территории, где инсоляция ниже нормы (с. 218-219, 209-211 [3]). Тени строим от обоих зданий через каждый час от 6 до 18 ч без учета наложения теней на фасады зданий. Для построения теней поочередно совмещаем угловые точки обоих зданий на рисунке 5 с точкой 0 инсоляционного графика и ориентируем график по направлению к югу, отмечаем на линиях соответствующих высот зданий через каждый час проекции угловых точек зданий и обводим области теней. Территорию, где инсоляция ниже нормы, заштриховываем (рисунок 5).

Определяем зоны инсоляции в помещении путем построения траектории движения 4-х углов оконного проема по внутренней стороне стены по принципу построения теней (с. 218-219 [3]). Строим план расчетного помещения в масштабе 1:50 (рисунок 6), в том же масштабе на инсоляционном графике (рисунок 3) наносим цену делений горизонталей и указываем высоты низа и верха окна от пола (соответственно 0,9 и 2,4 м). Определяем световые пятна на поверхности пола через каждый час без учета наложения их на стены.

1.2 Расчет естественного освещения помещения

По карте светоклиматического районирования (с. 90 [3]) определяем, что г. Брянск относится к III поясу светового климата и к зоне с неустойчивым снежным покровом. Ландшафт в районе строительства ровный горизонтальный, кроме строящегося здания на территории застройки находится 9-этажное здание. Определяем азимут фасада расчетного светового проема - 155^о и расстояние от расчетного окна до фасада противостоящего здания - 25,5 м (указаны на рисунке 1).

С учетом пояса светового климата определяем нормированное значение коэффициента естественной освещенности (к.е.о.) е_н, % (формула (4.12), с. 108 [3]):

е_н^{I, II, IV, V} = е_н^III m C, (1)

где е_н^{I, II, IV, V} - значение к.е.о. для данного пояса, %;

е_н^III - нормированное значение к.е.о. (для жилых комнат по таблице 4.14, с. 103 [3] е_н^III = 0,5 %);

m - коэффициент светового климата (определяем по таблице 4.11, с. 100 [3], для III пояса m = 1);

C - коэффициент солнечности климата (определяем по таблице 4.12, с. 100 [3], для III пояса независимо от азимута расчетного окна коэффициент C = 1).

Таким образом, по формуле (1) нормированное значение к.е.о. равно:

е_н = е_н^III m C = 0,5 х 1 х 1 = 0,5 %.

Проводим ориентировочный анализ естественного освещения по формуле (4.13), с. 110 [3]:

 (2)

где S_о - площадь окна (в свету), м²;

S_п - площадь пола расчетного помещения, м² (S_п = 12,0 м²);

e_н - нормированное значение к.е.о., % (е_н = 0,5 %);

К_з - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение в процессе эксплуатации (по таблице 4.15, с. 104 [3] К_з = 1,2);

?_о - световая характеристика (по таблице 4.16, с. 104 [3] ?_о = 17);

К_зд - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями (по таблице 4.17, с. 105 [3] К_зд=1,1);

?_о - общий коэффициент светопропускания окна, рассчитывается по формуле (4.13), с. 110 [3]:

ф₀ = ф₁ ф₂ ф₃ ф₄ ф₅, (3)

где ф₁ - коэффициент светопропускания материала (по таблице 4.18, с.105 [3] ф₁=0,75);

ф₂ - коэффициент, учитывающий потери света в переплётах светопроёма (по таблице 4.18, с.105 [3] ф₂=0,5);

ф₃ - коэффициент, учитывающий затенение несущими конструкциями (по таблице 4.18, с.105 [3] ф₃=1);

ф₄ - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (по таблице 4.19, с.105 [3] ф₄=1);

ф₅ - коэффициент, учитывающий затенение защитной сеткой, устанавливаемой под фонарём (с.110 [3] ф₅=0,9);

тогда по формуле (3) общий коэффициент светопропускания:

ф₀ = 0,75 х 0,5 х 1 х 1 х 0,9 = 0,34;

r₁ - коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при боковом освещении благодаря свету, отражённому от поверхностей помещения и подстилающего слоя, для нахождения r₁ требуется определить средневзвешенный коэффициент отражения по формуле (4.16), с.110 [3]:

(4)

где с_ст - коэффициент отражения стен (по таблице 4.28, с. 117 [3] для светло-лимонной окраски с_ст = 0,5);

с_пт - коэффициент отражения потолка (по таблице 4.28, с. 117 [3] для побелки с_пт = 0,75);

с_п - коэффициент отражения пола (по таблице 4.28, с. 117 [3] для паркета светлого (с_п = 0,3);

S_ст - площадь стен, определенная без вычета площади окна и двери

(S_ст = 2 (L + B) х Н = 2 (3,0 + 4,0) х 2,8 = 39,2 м²;

S_пт - площадь потолка (S_пт = 12,0 м²);

S_п - площадь пола (S_п = 12,0 м²);

следовательно коэффициент по формуле (4) равен:

pср = 0,5х39,2+0,75х12+0,3х12 = 0,51

39,2+12+12

тогда для расчетной точки М по таблице 4.20, с. 106 [3]: r₁ = 1,6.

По формуле (2) рассчитываем площадь окна, удовлетворяющую нормативным требованиям:

S0 = 12х0,5х1,2х17х1,1 = 2,47 м²

100х0,34х1,6

По рисунку проектная площадь окна составляет: S_пр = 2,7 м², т. е. полностью удовлетворяет нормативам.

Проводим проверочный расчет естественного освещения на рабочей поверхности помещения - расчет к.е.о. в точке М и в точках, удаленных через каждый 1 м в обе стороны по разрезу помещения с помощью графиков Данилюка (с. 431-432 [3]), определяем величины к.е.о. в помещении без учета (е^б) и с учетом (е^б_р) затенения окружающей застройкой (формулы (4.17)-(4.24), с. 110-121 [3]). Расчетные схемы для определения количества лучей приведены на рисунках 7,8,9. Рисунок 7 выполняем на кальке.

Расчет к.е.о. для каждой расчетной точки проводим по формуле (4.17), с. 110 [3]:

(5)

освещенность помещение инсоляционный рабочий

где е_б - геометрический к.е.о. в расчётной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба, определяющийся по графикам Данилюка;

q - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба (определяем по таблице 4.25, с.108 [3]);

е_зд - геометрический к.е.о. в расчётной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отражённый от фасада противостоящего здания, определяющийся по графикам Данилюка;

R - коэффициент, учитывающий относительную яркость фасада противостоящего здания (определяем по таблице 4.26, с.109 [3]).

Геометрический к.е.о. е_б, учитывающий прямой свет неба в каждой расчетной точке, определяем по формуле (4.22), с.111 [3]:

е_б = 0,01 n₁ n₂, (6)

где n₁ - число лучей по графику Данилюка I, проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на поперечном разрезе помещения;

n₂ - число лучей по графику Данилюка II, проходящих от неба через световые проёмы в расчётную точку на плане помещения.

Геометрический к.е.о. е_зд, учитывающий свет, отражённый от противостоящего здания, определяем по формуле (4.23), с.111 [3]:

е_зд = 0,01, (7)

где - число лучей по графику Данилюка I, проходящих от фасада противостоящего здания через световой проём в расчётную точку на поперечном разрезе помещения;

- число лучей по графику Данилюка II, проходящих от фасада противостоящего здания через световой проём в расчётную точку на плане помещения.

Общие количества лучей по графикам Данилюка I и II определяем по формулам:

n_1общ = n₁ + ; (8)

n_2общ = n₂ + . (9)

При вычислении по формуле (5) значений к.е.о. е^б в помещении без учета затенения окружающей застройкой учитываем, что е_зд = 0, а геометрический к.е.о. е_б вычисляем по формуле:

е_б = 0,01 n_1общ n_2общ. (10)

Для вычисления значения коэффициента q по таблице 4.25, с. 108 [3] определяем угловую высоту середины светопроёма над рабочей поверхностью.

Для вычисления значения коэффициента R определяем индекс противостоящего здания в плане z₁ и разрезе z₂ по формулам (из таблицы 4.26, с.109 [3]):

(11)

(12)

где l_з - длина противостоящего здания (l_з = 28,5 м);

l - расстояние расчетных точек 1, М и 2 в помещении от внешней поверхности наружной стены, м;

Р - удаление противостоящего здания (Р = 25,5 м);

а - ширина окна в плане (а = 1,8 м);

Н - высота противостоящего здания (Н = 26,5 м);

h₁ - высота верхней грани окна над условной рабочей поверхностью (h₁ = 1,5 м).

Значения параметров для всех расчетных точек, подобранные по указанным выше таблицам [3] и рассчитанные по формулам (5)-(12) сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Значения параметров для расчета к.е.о.

№ точки	1	2	М	3	4
Число прямых лучей по графику I, n1	15	12	10	3	1
Число прямых лучей по графику II, n2	15	13	10	7	5
Геометрический к.е.о. от прямых лучей,	2,25	1,56	1	0,21	0,05
Число отраженных лучей по графику I,	8	8	5	4	4
Число отраженных лучей по графику II,	50	42	38	34	32
Геометрический к.е.о. от отраженных лучей,	4	3,36	1,9	1,36	1,28
Общее количество лучей по графику I, n1общ	23	20	15	7	5
Общее количество лучей по графику II, n2общ	65	55	48	41	37
Угловая высота середины светопроёма над рабочей поверхностью, , град.	42	31	25	20	17
Коэффициент неравномерности яркости неба, q	1	0,86	0,79	0,72	0,66
Коэффициент относительной яркости фасада, R	0,18	0,18	0,18	0,18	0,18
Средневзвешенный коэффициент отражения,	0,51	0,51	0,51	0,51	0,51
Расстояние расчётной точки от внешней поверхности наружной стены, l, м	1,3	1,8	2,3	2,8	3,3
Индекс противостоящего здания в разрезе, z1	0,92	1,25	1,57	1,88	2,17
Индекс противостоящего здания на плане, z2	0,85	1,16	1,46	1,74	2,02
Отношение длины помещения к его глубине, l п /B	1,33	1,33	1,33	1,33	1,33
Отношение глубины помещения к его высоте от уровня условной рабочей поверхности, B/h1	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4
Коэффициент светопропускания,	0,34	0,34	0,34	0,34	0,34
Отношение расстояния расчетной точки от внешней поверхности наружной стены к глубине помещения, l /B	0,32	0,45	0,57	0,7	0,82
Коэффициент повышения к.е.о. при боковом освещении,	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6
Коэффициент запаса, учитывающий загрязнение в процессе эксплуатации, Кз	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
Величина к.е.о. в помещении без учета затенения окружающей застройкой, еб	14,95	11	7,2	2,87	1,85
Величина к.е.о. в помещении с учетом затенения окружающей застройкой, ебр	16,12	4,56	2,71	1,04	0,65
Нормированное значение к.е.о., ен	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5

По результатам расчетов строим кривые к.е.о. и прямую нормированного к.е.о. (рисунок 10). По характеру кривых к.е.о. делаем вывод, что естественное освещение в помещении полностью удовлетворяет нормативам только при отсутствии противостоящего здания (рисунок 10, а). В реальной ситуации, при учете противостоящего здания, кривая к.е.о. не ниже нормативной прямой, т.е. требования нормативов соблюдаются.

1.3 Проектирование искусственного освещения и светоцветовой среды в помещении

Расчетное помещение является жилой комнатой, поэтому светлотные соотношения поверхностей выбираем в значениях 1:2:3. Эти соотношения соответствуют выбранным ранее материалам и цветам отделки помещения: светлый паркет для пола, светло-лимонная окраска для стен и побелка для потолка.

Выбранные материалы и цвета отделки помещения увеличивают количество отраженного света и обеспечивают мягкий цветовой контраст. Выбираем прием освещения «вписывание интерьера в природу», как наиболее подходящий для жилого помещения. В качестве типа источников света выбираем лампы накаливания, имеющие больший спектр излучения в желтой области, т. е. в области теплых цветов.

Определяем нормированную освещенность рабочей поверхности, по таблице 4.14, с. 103 [3] для жилых комнат она составляет 100 лк.

Разрабатываем схему размещения осветительных приборов в расчетном помещении - учитывая небольшую площадь комнаты применяем один светильник в центре потолка, т. е. над расчетной точкой М. Искусственное освещение рассчитываем по методу удельной мощности, т. е. по формуле (4.34), с. 173 [3] определяем количество ламп в светильнике:

(12)

где N - общее количество источников света во всех светильниках;

W - удельная мощность общего равномерного освещения, Вт/м² (по таблице 4.43, с. 173 [3] для светильника с лампой накаливания при равномерном светораспределении W = 40 Вт/м²);

S - площадь пола помещения, м² (S = 12,00 м²);

W_л - мощность одного источника света, Вт (по таблице 4.31, с. 134 [3] для биспиральной криптоновой лампы БК220-100: W_л = 100 Вт).

Тогда по формуле (12) общее количество источников света в одном светильнике:

N = 40x12,00 = 4,8.

100

Для дальнейших расчетов берем один светильник с пятью лампами накаливания.

Для выбранной лампы БК220-100 световой поток составляет 1450 лм (по таблице 4.31, с. 134 [3]), т.е. общий световой поток для пяти ламп равен 1450 х 5 = 7250 лм.

По таблице 4.39, с. 147 [3] выбираем светильник рассеянного света с лампами накаливания, схема распределения света, схема светильника и кривая светораспределения приведены на рисунке 11.

Рассчитываем освещенность в точке М на горизонтальной поверхности от светильника по формуле (4.28), с. 171 [3]:

E_г = (I_б /Н_р²) cos³б, (13)

- где I_б - сила света светильника по направлению к точке, в которой определяется освещенность, кд;

Н_р - расчетная высота подвеса светильника над уровнем горизонтальной плоскости, м (Н_р = 1,7 м);

б - угол между оптической осью светильника и направлением к расчетной точке (б = 0^о).



Рисунок 11 - Схема распределения света, схема светильника и кривая светораспределения

Силу света определяем по формуле:

I_б = Ф/?, (14)

где Ф - световой поток, лм (для пяти ламп Ф =7250 лм);

? - телесный угол светильника (для сферического светильника определяем как полный телесный угол):

? = S/r² = 4рrІ/r² = 4х3,14х1²/1²=12,56 ср. (15)

Тогда по формуле (3.14) сила света равна:

I_б = 7250/12,00 = 604 кд.

По формуле (3.13) находим освещенность расчетной точки М:

E_г = (604/1,7²) cos³0 = 209 лк.

Освещенность полностью удовлетворяет нормативным требованиям, составляющим 100 лк.

Размещено на Allbest.ru

...