Штучне освітлення будинків

Е_мо = Е_к - Е_о,

де Е_к - нормоване значення освітленості, Е_о - освітленість, що створюється світильниками системи загального освітлення. Коефіцієнт запасу для місцевого освітлення не передбачається [56], оскільки установки місцевого освітлення легко очищуються, а лампи в разі необхідності можна швидко замінити.

На завершення слід передбачити заходи для забезпечення відповідності якісних показників освітлювальних установок (коефіцієнта пульсацій, показника освітленості, показника дискомфорту, циліндричної освітленості) їх нормованим значенням.

У загальному випадку вирішення цих задач вимагає розрахунку розподілення прямих та відбитих світлових потоків, що надходять від освітлювальних приладів й обладнання на внутрішні поверхні інтер'єра: стелю, стіни, підлогу.

Як бачимо, освітленість у будь-якій точці на внутрішніх поверхнях приміщення буде складатись із двох доданків:

Е_с^р = Е_пр^р + Е_д^р, (12)

Де Е_пр^р - пряма компонента освітлення, лк;

Е_д^р - відбита (дифузна) компонента освітлення в лк.

Розподіл освітлення, що створюється прямою компонентою, може бути нерівномірним, оскільки він залежить від характеру світлорозподілу світильника і його розміщення у просторі інтер'єру. Для його визначення користуються теорією світлового поля, запропонованою проф. А.А. Гершуном. За цією теорією світлове поле оцінюється просторовою освітленістю й світловим вектором. Перша - скалярна (дифузна), друга - векторна (направлена) освітленість.

Світловий вектор характеризується максимальною щільністю світлового потоку в точці простору, і його направленість перпендикулярна площині, через яку проходить світловий потік найвищої щільності.

Відбита (дифузна) освітленість характеризується рівномірним розподілом в інтер'єрі.

Усі методи розрахунку штучного освітлення можна звести до двох основних: точкового і методу світлового потоку, що називається також методом коефіцієнта використання. В принципі обидва методи рівноправні, сфери їх застосування перекриваються, але існує між ними й різниця.

Точковий метод призначений для визначення освітленості в точках і тому є найбільш придатним для визначення мінімальної освітленості, яка регламентується нормами [75], проте відбита складова освітленості враховується лише наближено.

Методом коефіцієнта використання визначається середня освітленість з урахуванням як прямого, так і відбитого світла, але мінімальна освітленість при цьому оцінюється лише приблизно, без виявлення точок, у яких вона має місце.

Орієнтовно сфери застосування обох методів можна рекомендувати таким чином:

- загальне рівномірне освітлення горизонтальних поверхонь при відсутності суттєвих затінень можна розраховувати обома методами, але частіше використовується метод коефіцієнта використання і його спрощені форми: таблиці питомої потужності та графіки Гурова й Прохорова. Проте в найбільш відповідальних випадках при застосуванні світильників прямого світла слід надавати перевагу точковому методові;

- місцеве освітлення, а також освітлення відкритих просторів на мінімальну освітленість розраховується точковим методом;

- загальне локалізоване освітлення, а також загальне рівномірне освітлення, коли є суттєві затінення та освітлення поверхонь із нахилом, розраховують точковим методом. Але, якщо в цьому випадку використовуються світильники, які не відносяться до класу прямого світла, пряму складову визначають точковим методом, а додаткову відбиту - методом коефіцієнта використання.

Залежно від співвідношення розмірів світлових елементів і відстані до освітлюваної поверхні їх можна розділити на три групи: точкові, лінійні і світлові поверхні.

Точковими прийнято вважати світлові тіла, якщо їх розміри не перевищують 0,2 відстані до освітлюваної точки. До точкових елементів належать: прожектори, світильники з лампами розжарювання й розрядними лампами типу ДРЛ, ДРИ, натрієвими лампами високого і низького тиску і т.д.

До лінійних належать світлові елементи, що мають незіставно малі розміри по одній із осей порівняно з іншою віссю. На практиці до світлових ліній відносять випромінювачі, довжина яких перевищує половину розрахункової висоти Н_р. До світлових ліній належать люмінесцентні світильники, розташовані безперервними лініями або лініями з розривами (якщо відношення між торцями світильників до висоти їх підвішування 1/Н_р не перевищує 0.5, розподіл освітленості в розрахунковій поверхні вздовж ряду світильників можна вважати рівномірним, отже, ряд - безперервним), а також довгі світлові панелі, довжина яких зіставна з відстанню до освітлюваної поверхні. Для цих об'єктів характерним є те, що освітленість у кінці лінії (ряду світильників) є найменшою. Тому для забезпечення нормованої освітленості збільшують потужність чи кількість світильників у кінці ряду (встановлюють здвоєні, строєні світильники) або встановлюють додаткові світильники для освітлення робочих поверхонь (наприклад, світильники для освітлення класної дошки - див. задачу 2). Проте в ряді випадків, коли простір у кінці світлової лінії (поблизу стіни) не використовується для облаштування робочих місць (використовується для проходу людей, встановлення меблів тощо), в цих місцях допускається зниження рівня освітленості нижче від нормованого значення.

До світлових поверхонь належать установки відбитого світла у вигляді світлових стель, ніш, панелей тощо.

Розрахунок освітленості на горизонтальній поверхні від точкового джерела світла виконується за формулою

(13)

Де

.

За схемою на рисунку 16. квадрат радіуса дорівнює співвідношенню

,

і в такому випадку світловий потік dФ, направлений із точки О в точку М, буде дорівнювати:

.

У результаті підстановки цього виразу у формулу (13) одержимо

(14)

де Е_r - горизонтальна освітленість на поверхні від точкового джерела в лк; І - сила світла світильника у напрямку до точки М, у якій і визначаємо горизонтальну освітленість; Н_р - розрахункова висота підвіски світильника над рівнем горизонтальної поверхні; - кут між напрямком від джерела до точки й оптичною віссю світильника.

Н_р визначається за формулою

Н_р = Н - h_с - h_п, (15)

Де Н - висота приміщення;

h_с - відстань світильників від перекриття ("звисання", наприклад для світильників типу ЛСО, див. рис. 11,б);

h_п - висота розрахункової поверхні над підлогою.

Рис. 16. Схема розрахунку освітленості від точкового джерела

Якщо освітлюється вертикальна поверхня, то освітленість у точці на вертикальній поверхні за М.М.Гусєвим [29] буде визначатись за формулою:

(16)

Де Р - відстань від вертикальної поверхні до оптичної осі світильника у нормальному напрямку до неї, а Е_r і Е_р відомі з попереднього виразу.

Пряма складова освітленості Е_л від лінійних світлових елементів, розташованих паралельно розрахунковій поверхні (рис. 17), визначається за формулою

, (17)

Де - середнє значення сили світла з одиниці довжини світлової частини світильника під кутом г, розташованим у площині, перпендикулярній осі лампи; б - кут, під яким видно світлову лінію з точки розрахунку.

Рис. 17. Схема розрахунку освітленості від лінійного світлового елемента:

а) і б) - різні варіанти розташування розрахункової точки відносно світлового елемента

Рівняння 17 можна застосовувати, коли розрахункова точка збігається з проекцією кінця світлової лінії на розрахункову площину (рис. 17,а). У більш загальному випадку освітленість у розрахункових точках А1 і А2 (рис. 17, б) буде дорівнювати:

Е₁ = Е_ВС + Е_СД; Е₂ = Е_ВЕ - Е_ДЕ,

Де Е₁, Е₂ - освітленість у точках A₁ і А₂ відповідно, Е_ВС, Е_СД, Е_ВЕ, Е_ДЕ - значення освітленості від відповідних ділянок світлової лінії.

У спрощених методах розрахунку значення б + 0.5sin 2б визначається графічно [56] залежно від l_л/l, де l_л - довжина світлової лінії, l - відстань від світлової лінії до розрахункової точки. Коли l втричі менше від l_л, світлову лінію можна розглядати як нескінченну.

Метод коефіцієнта використання ґрунтується на понятті коефіцієнта використання устаткування для забезпечення середньої освітленості приміщення з визначенням її за формулою

(18)

де Ф_л - світловий потік ламп в одному світильнику або в одному ряді світильників у лм;

N - кількість світильників або рядів світильників у приміщенні;

U_о.у. - коефіцієнт використання освітлювального устаткування, який наводиться у довідковій літературі;

S - площа приміщення в м²;

К_з - коефіцієнт запасу.

Позначивши відношення середньої освітленості приміщення до мінімальної через

Z = Е_ср/Е_min

(Z = 1,15 для ламп розжарювання і ДРЛ та 1,1 - для люмінесцентних ламп [56]), неважко довести, що мінімальна освітленість у приміщенні буде дорівнювати

. (19)

Якщо прийняти мінімальну освітленість як величину нормованої освітленості

Е_min = Е_н,

то тоді величина світлового потоку в одному світильнику (ряду світильників) дорівнюватиме

, (20)

де коефіцієнт використання устаткування U_о.у. знаходиться з довідників [81] залежно від індексу приміщення (і), також від коефіцієнтів світловідбиття стелі, стін і підлоги (с_п, с_с, с_р) і типу кривої сили світла світильника (див. рис. 13). Індекс при цьому обчислюється за формулою

, (21)

де L₁ і В - розміри приміщення в плані, м; Н_р - висота розміщення світильника у приміщенні над розрахунковою поверхнею, м.

Одним із спрощених різновидів методу коефіцієнта використання є метод питомої потужності w, під якою розуміють відношення сумарної потужності ламп W до площі приміщення S:

w = W/S (Вт/м²).

Питома потужність є важливим показником освітлювальної установки, який широко використовують для оцінки економічних рішень, для контролю розрахунків (за наявності достатнього досвіду), для попереднього визначення освітлювального навантаження на початкових стадіях проектування.

Якщо у формулі (20) замінити світловий потік Ф_л на добуток потужності ламп W_л і світлової віддачі з, отримаємо:

.

Вирішуючи це рівняння відносно питомої потужності щ, одержуємо остаточно таке рівняння:

. (22)

Знайшовши з таблиць [81] щ, потужність лампи визначають за формулою

. (23)

Графіки Гурова і Прохорова призначені для визначення кількості світильників із люмінесцентними лампами у функції площі приміщення. Графіки побудовані для найбільш поширених типів світильників [81] і при дотриманні всіх інших параметрів освітлювальної установки дають більш точні результати, ніж отримані за таблицями питомої потужності.

Використана література

1. Айзенберг Ю.Б. Светильники для общественных зданий на выставке “Light + building, 2002” во Франкфурте // Светотехника.- 2002.- № 6.- С. 21 - 29.

2. Айзенштат Б.А. Оценка радиационного влияния различных элементов городской среды на тепловое состояние человека для целей градостроительства //Строительная климатология - 87: Тр. 2-го Междунар. симп., Москва, 12-15 мая 1987 г.- М.: Стройиздат, 1987. - C. 66-71.

3. Алексеева Е.П. Увеличение естественного ультрафиолетового излучения в помещениях // Светотехника.- 1974.- № 9.- С. 14-15.

4. Архитектурная физика / Под ред. проф. Н.В. Оболенского. - М.: Стройиздат, 1998. - С. 5 - 121.

5. А. с. № 1300138 - CCCР, МКИ E 06 B 9/26. Солнцезащитное устройство / И.Н. Скрыль.- № 3963290/29-33; Заявл. 08.10.85; Опубл. 30.03.87 // Открытия. Изобрет.- 1987.- № 12.- С. 131.

6. А. с. № 1525647 - СССР, МКИ G 01 W 1/12. Инсоляционный прибор / И.Н. Скрыль, О.П. Киселев.- № 4412468/25-28; Заявл. 18.04.88; Опубл. 30.11.89 // Открытия. Изобрет.- 1989.- № 44.- С.184.

7. А. с. № 1557310 - СССР, МКИ Е 06 В 9/24. Стеновое ограждение / И.Н. Скрыль.- № 4337909/23-33; Заявл. 02.11.87; Опубл. 15.04.90 // Открытия. Изобрет.- 1990.- № 14.- С. 165.

8. А. с. № 390234 - СССР, МКИ E 02d 27/34. Фундамент сейсмостойкого здания / И.Н. Скрыль.- № 1493867/29-14; Заявл. 27.11.70; Опубл. 18.10.73 // Открытия. Изобрет.- 1973.- № 30.

9. А. с. № 643600 - СССР, МКИ Е 04 В 1/04.- Способ устройства гидроизоляции / И.Н. Скрыль.- №2539191/29-33; Заявл. 25.10.77; Опубл. 25.01.79 // Открытия. Изобрет.- 1979.- №3.- С. 108.

10. Бакулин П.Н., Конторович Э.В., Морозов В.Н. Курс общ. астрономии. - М.: Наука, 1983. - 545 с.

11. Банхиди Л. Тепловой микроклимат: Расчет комфортных параметров по теплоощущениям человека. Пер. с венг. В.М. Беляева; Под ред. В.Н.Прохорова и А.П. Наумова.- М.: Стройиздат, 1981.-248 с.

12. Барабой В.А. Солнечный луч. - М.: Наука, 1976.- 240 с.

13. Бегельманн Т. Светоизлучающие диоды - тенденции развития и влияние на освещение // Светотехника.- 2001.- № 5.- С. 10 - 13.

14. Беликова В.К. Гигиеническая оценка опытных образцов оконного стекла // Гигиена и санитария.- 1964.- № 1.- С. 8 - 14.

15. Богословский В. Н. Строительная теплофизика. Теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха.- М.: Высш. шк., 1982.- 35 с.

16. Бунин А.В., Саваревская Т.Ф. История градостроительного искусства. - М., 1979. - Т.2. - 486 с.

17. Вакер А., Мюллер С. Источники света : ситуация - 2000 // Светотехника.- 2001.- №2.- С. 11 - 13.

18. Варфоломеев Л.П. Новые источники света на Ганноверской ярмарке 1999 г. // Светотехника.- 2000.- № 1.- С. 39 - 41.

19. Варфоломеев Л.П. Семинар “OSRAM. Электроника в светотехнике” // Светотехника.- 2002.- № 4.- С. 46.

20. Вернеску Д., Эне А. Инсоляция и естественное освещение в архитектуре и градостроительстве.- К.: Будівельник, 1983. - 86 с.

21. Воронец Л.А. Искусственное освещение помещений.- К.: Будівельник, 1979.- 131 с.

22. Галанин Н. Ф. Лучистая энергия и её гигиеническое значение.-М.: Медгиз, 1969.- C. 88, 106, 142-144.

23. Гликман М.Т., Кошлатий О.Б., Вітвлицька Є.В. Основи будівельної фізики сільських споруд.- К.: Урожай, 1985.- 224 с.

24. Горомосов М.С. Микроклимат жилищ и его гигиеническое нормирование. - М.: Медгиз, 1963.- 134 с.

25. Гуменер П.И. Изучение терморегуляции в гигиене и физиологии труда.- М.: Медгиз, 1962.- 231 с.

26. Гусев Н.М., Макаревич В. Г. Световая архитектура.- М., 1973.-248 с.

27. Гусев Н.М. Естественное освещение зданий.- М.: Стройиздат, 1961.- 171 с.

28. Гусев Н.М., Киреев Н. Н. Освещение промышленных зданий.- М.: Стройиздат, 1968.- 161 с.

29. Гусев Н.М. Основы строительной физики.- М.: Стройиздат, 1975. - 438 с.

30. Гуторов М.М. Основы светотехники и источники света.- М.: Энергия, 1968.- 152 с.

31. Державні будівельні норми України. Містобудування. ДБН-360-92*// Мінінвестбуд України.- К.- 1992.- 107 с.

32. Дроздов В.А., Гусев Н.М. Строительная светотехника. Современное состояние и перспективы развития.- М.: Стройиздат, 1982.-96 с.

33. Дроздов В.А., Корзин О.А. Вопросы строительной светотехники на международном симпозиуме климатологов // Светотехника.- 1987.- № 9.- С 27 - 29.

34. Дроздов В.А., Савин В.К., Александров Ю.П. Теплообмен в светопрозрачных ограждающих конструкциях.- М.: Стройиздат, 1979.- 306 с.

35. Єгорченков В.О. Світловий клімат України і його облік при проектуванні систем природного освітлення будинків // Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво) / ПДТУ - Вип. 6. Частина 2. - Полтава: ПДТУ імені Юрія Кондратюка, 2000 - С.32-37.

36. Ершов А.В. Принципы солнцезащиты зданий в Средней Азии.- М.: Стройиздат, 1974. - 95 с.

37. Зингер Б. Н. Раздвижные перегородки, двери и солнцезащитные устройства.- М.: Стройиздат, 1981.- С. 106 - 133.

38. Инсоляция и плотность застройки в градостроительстве. Аналитическая справка. АС - 8 - 86. ДОР 2.13. УКРНИИНТИ Госплана УССР.- Харьков, 1986.- 19 с.

39. Кладницкий Д.А., Чубатый С.И. Справочник по осветительной аппаратуре.- К.: Техніка, 1986.- 152 с.

40. Киреев Н.Н. Повышение эффективности систем естественного освещения зданий на основе более полного учета ресурсов светового климата // Совершенствование световой среды помещений: сб. тр. НИИСФ Госстроя СССР. - М.: ПЭМ ВНИИЦС Госстроя СССР. - 1986. С. 7-13.

41. Кондратьев В. Г. Общая гигиена.- М.: Медицина, 1972.- С. 278-297, 326-331.

Размещено на Allbest.ru