Остекление зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс»

Кафедра «Охраны труда и окружающей среды»

Расчет необходимой площади остекления

Реферат по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Орел 2013

Введение

Светопроемы являются самыми уязвимыми местами во внешних ограждениях зданий, через которые происходит наиболее интенсивный обмен энергией между внешней и внутренней средой. Поэтому с точки зрения теплообменных процессов желательно иметь окна и фонари минимальной площади. Но с точки зрения обеспечения зрительной работы в помещениях желательны светопроемы большой площади. Согласование этих противоречивых требований осуществляется нормами освещенности. Все параметры, необходимые для расчета площади остекления, регламентированы нормативными документами: СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение», СП 23-102-2003 «Естественное освещение жилых и общественных зданий» и тд. Строгое соблюдение всех требований, изложенных в этих НД, гарантирует максимально комфортный и экономически обоснованный уровень освещенности в зданиях всех типов.

остекление освещение световой

1. Расчет необходимой площади остекления

1.1 Критическая освещенность и нормирование естественной освещенности

Основное назначение окон и фонарей -- обеспечение возможности работать в помещении без применения искусственного света в светлое время суток, под которым понимают время, когда наружная освещенность горизонтальной плоскости превышает некоторую величину, называемую критической освещенностью. Значение критической освещенности Екр различное в разных странах на разных широтах (см. табл. 1). На Украине, как и в других странах СНГ, Екр = 5000 лк. Значение наружной освещенности будет превышать Екр в течении 85-90 % дневного времени суток, когда значение освещенности в правильно запроектированных помещениях будет более чем достаточно. Для обеспечения же достаточной естественной освещенности внутри зданий в течении остальных 10-15% дневного времени суток потребовалось бы чрезмерно большие с экономической точки зрения световые проемы (например, с точки зрения потерь тепла или солнечного перегрева).

Таблица 1. Значения критической освещенности в некоторых городах мира (по [1])

На протяжении светлого времени суток наружная освещенность постоянно меняется, что связано с изменением положения Солнца на небосводе, наличием облачности и ее типом и т.п. Поэтому нормировать естественную освещенность помещений в абсолютных единицах освещенности -- люксах -- не рационально. Однако, если в качестве нормируемой величины естественной освещенности взять величину

е=Ев / Ен * 100% (1)

где Ев -- освещенность, создаваемая в рассматриваемой точке рабочей плоскости (плоскости, на которой лежит объект зрительной работы) внутри помещения естественным светом, прошедшим через светопроемы, лк;

Ен -- наружная горизонтальная освещенность под полностью открытым небосводом, замеренная в тот же момент времени, что и Ев, лк, то такая величина при сплошной облачности в светлое время суток практически не будет зависеть от времени, а будет определяться площадью, ориентацией, расположением светопроемов, видом и чистотой их заполнения, наличием и характеристиками противостоящих зданий, солнцезащитных устройств, снежного покрова, а также цветовой отделкой интерьера, т. е., параметрами, которыми может управлять архитектор, либо величинами, которые могут быть учтены им в процессе проектирования. Эта величина называется коэффициентом естественной освещенности (КЕО). Она оценивает не значение освещенности, а ту долю света, которая попадает в помещение через светопроемы, от общего количества света, излучаемого небосводом. КЕО применяется для нормирования естественного освещения помещений. В качестве нормативного значения КЕО, принимается значение ен, при котором для Ен=Екр в нормируемой точке рабочей плоскости помещения устанавливается освещенность, равная значению нормативной искусственной освещенности для рассматриваемого зрительного процесса, с учетом особенностей светового климата. Особенности светового климата определяются широтой местности, солнечностью климата и наличием или отсутствием устойчивого снежного покрова. Эти факторы учитываются соответствующими коэффициентами, на которые умножается стандартное значение ен для рассматриваемого типа помещения. Значения ен и корректирующих коэффициентов для территории бывшего СССР приводится в [2].

В соответствии решением Международной комиссией по освещению расчет КЕО проводится при облачности неба 8-10 баллов. При такой облачности яркость неба определяется законом П.Муна и Д.Спенсера

Le=Lz(1=2sinи)/3 (2)

где Lz и Lq- соответственно яркости точек небосвода в зените и под углом q к горизонту, кд/м2.

Если поверхность земли имеет высокий коэффициент отражения (например, покрыта снегом), то распределение яркости выражается другой формулой:

Lq = Lz (0,6 + 0,4 sinи) (3)

1.2 Ориентировочный расчет необходимой площади световых проемов

Ориентировочно необходимую площадь световых проемов можно определить в зависимости от рекомендуемых отношений между площадями окон и пола, которые получены в результате анализа и обобщения практики проектирования соответствующих зданий. В табл. 2 приводятся эти отношения для основных типов помещений гражданских зданий в климатических условиях, сходных с условиями Украины, при высоте района строительства над уровнем моря не выше 800 м. При более высоких отметках допускается уменьшать отношения, но в любом случае они должны быть не менее 1/10. Меньшие значения отношений в табл. 2 соответствуют условиям незначительного затенения светопроема противостоящими зданиями, когда вертикальный угол b, под которым видны эти здания из точки, лежащей в центре подоконника, не превышает 35°, средние значения соответствуют b = 45°, а большие -- принимаются при b = 60°. Если b> 60°, то этим методом пользоваться нельзя.

Таблица 2. Рекомендуемые отношения между площадями окон и пола для основных помещений гражданских зданий ( по [3])

Имеются другие методы для предварительного определения необходимой площади светопроемов в зависимости от площади пола освещаемого помещения. Например, обязательный в Украине нормативный документ, который регламентирует порядок и методы расчета естественного и искусственного освещения помещений и территорий [2], предлагает производить предварительный расчет необходимой площади световых проемов по формулам:

* при боковом освещении (через окна в наружных стенах зданий):

So=(en/100)(KззоКзд/(жоr1Кф)*Sп (4)

* при верхнем освещении (через фонари, световые проемы в покрытии, а также через проемы в стенах зданий в местах перепада высот):

Sф=(en/100)(Kззф)/(жоr2Кф)*Sп (5)

где So и Sф -- площади световых проемов (в свету), соответственно, при боковом и верхнем освещении, м;

Sп -- площадь пола помещения, м;

ен -- нормативное значение КЕО, %;

Кз -- коэффициент, учитывающий загрязнение и старение в процессе эксплуатации светопрозрачных заполнений в световых проемах;

зо, зф, Кф -- коэффициенты, учитывающие световую активность окон и фонарей, которые зависят как от геометрических параметров как самих светопроемов, так и помещения, а при верхнем свете -- также и типа фонаря;

Кзд -- коэффициент, учитывающий затенение окон соседними зданиями;

жо -- общий коэффициент светопропускания заполнений светопроемов, который учитывает тип остекления, вид переплетов, наличие и тип солнцезащитных устройств, а при верхнем свете, кроме того, -- потери света при прохождении его через несущие конструкции покрытий и защитную сетку; r1, r2 -- коэффициенты, учитывающие повышение КЕО за счет света, отраженного от внутренних поверхностей помещения;

Эти коэффициенты определяются по соответствующим таблицам.

Найденные с помощью табл. 2, либо по формулам (4) и (5) значения площади окон могут быть приняты лишь как ориентировочные для предварительного выбора необходимой системы светопроемов. В дальнейшем необходимо произвести уточненный расчет естественной освещенности помещений.

1.3 Законы и принципы, положенные в основу уточненных методов расчета естественной освещенности помещений

В основу большинства методов расчета естественной освещенности положены следующие законы: 1) закон суперпозиции, согласно которому КЕО в какой-либо точке помещения е от нескольких светопроемов сводится к последовательному независимому определению КЕО от каждого светопроема для этой точки и последующему сложению полученных значений по формуле

м

е = Уei (6)

i=I

где еі -- значение КЕО в расчетной точке от і-го светопроема, %;

М -- количество светопроемов в помещении (рис. 1).

Рис. 1 Схема закону к суперпозиции

2) закон разделенного светового потока, согласно которому КЕО в какой-либо точке помещения еі от і-го светопроема формируется в результате прихода четырех отдельных составляющих: енб -- от прямого света небосвода, езд -- от света, отраженного от противостоящих зданий, еп -- от света, отраженного подстилающей поверхностью земли и ео -- от света, отраженного от внутренних поверхностей помещения, и его значение можно вычислить по формуле:

еі = енб + езд + еп + ео (7)

Рис. 2 Схема к закону светового потока

3) закон проекции телесного угла, согласно которому освещенность в помещении, создаваемая равномерно ярким небосводом, прямо пропорциональна яркости неба и площади проекции на освещаемую плоскость телесного угла, под которым виден участок неба из данной точки помещения (рис. 3). Математически этот закон записывается формулами:

Ев = Lе;

е=д/рR2 *100% (8)

где L -- яркость небосвода;

e -- геометрический коэффициент естественной освещенности, %;

d -- проекция на рабочую плоскость части небосвода, видимого из расчетной точки;

R -- радиус небесной сферы.

Рис. 3 Схема к закону телесного угла

4) закон светотехнического подобия, согласно которому если разные светопроемы имеют один и тот же телесный угол, то освещенность в какой-либо точке помещения не зависит от абсолютных размеров светопроемов, т.е. рассчитывать КЕО помещения можно на моделях любого масштаба (рис. 4).

Рис. 4 Схема к закону светотехнического подобия

Большинство методик расчета КЕО базируются на принципе первоначального определения значений геометрических КЕО (от небосвода -- eнб, противостоящих зданий -- eзд и подстилающей поверхности земли -- eп) от каждого светопроема с последующим их уточнением при помощи коэффициентов, учитывающих неравномерную яркость неба, яркость противостоящих зданий и подстилающей поверхности, заполнение светопроемов, получая таким образом енб, езд и еп по формулам:

енб = (енбq)жo/Kз (9)

езд = (ездR)жo/Kз (10)

еп = (еп А)жo/Kз (11)

где q -- коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба;

R -- коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания;

А -- альбедо подстилающей поверхности земли;

жo и Кз -- то же самое, что и в формулах (4) и (5).

Значение ео получают по формулам:

при боковом освещении:

ео = (енб + езд + еп)(r1 - 1), (12)

при верхнем освещении:

ео = (енб + езд)ср(r2Кф - 1), (13)

где r1 и r2 -- коэффициенты, учитывающие повышение КЕО за счет света, отраженного от внутренних поверхностей помещения;

Кф -- коэффициент, учитывающий световую активность фонаря;

(ен + езд)ср -- усредненное по помещению (при расчетах, обычно, по характерному разрезу) значение суммарной составляющей КЕО от неба и противостоящих зданий на рабочей плоскости.

Все коэффициенты, вошедшие в формулы (9) -- (13) обычно находятся из таблиц. Например, их можно определить из [2].

Заключение

В данной работе были раскрыты основные методы расчета необходимой площади остекления, используемые в инженерной практике при проектировании зданий и сооружений.

Список литературы

1. Зоколей С.В. Архитектурное проектирование, эксплуатация объектов, их связь с окружающей средой / Пер. с англ. М.В. Никольского; Под ред. В.Г. Бердичевского, Б.Ю. Брандербурга. М.: Стройиздат, 1984. -- 670 с.

2. СНиП ІІ-4-79. Естественное и искусственное освещение / Госстрой СССР. -- М.: Стройиздат, 1980. -- 48 с.

3. Вернеску Д., Эне А. Инсоляция и естественное освещение в архитектуре и градостроительстве / Пер. с рум. А. Бондаренко. -- К.: Будівельник, 1983. -- 86 с.

4. Дунаев Б.А. Инсоляция жилища. -- М.: Стройиздат, 1979. -- 104 с.

5. Данилюк А.М. Расчет естественного освещения помещений. -- М.: ОНТИ, 1941. -- 78 с.

Размещено на Allbest.ru