Освещение помещении естественным дневным светом происходит через проемы в ограждающих конструкциях. Строительная светотехника изучает вопросы создания требуемых нормами условий освещенности помещений и рабочих мест путем устройства на основании светотехнических расчетов проемов различного типа и размера.
Свет представляет собой электромагнитное излучение. Энергия, передаваемая путем излучения, называется лучистой. Мощность лучистой энергии, проходящей через какую- нибудь площадь в 1 сек, называется световым потоком F и измеряется в люменах (лм.).
Освещенностью (Е) поверхности называется отношение величины падающего светового потока (F) к площади освещаемой поверхности S:
(2-12)
За единицу освещенности принимается люкс (лк), определяемый как освещенность поверхности площадью в 1 м2, на которой равномерно распределен световой поток в 1 лм. Для практических целей освещенность помещений измеряют не в абсолютных величинах (люксах), а в относительных — в виде коэффициента естественной освещенности (сокращенно к.е.о.) .
Коэффициент естественной освещенности е представляет собой выраженное в процентах отношение освещённости в данной точке внутри помещения (Ев) к освещенности условной наружной точки (Еп), находящейся на горизонтальной плоскости, освещенной равномерно отраженным светом всего небосвода (рис. 2-4):
(2-13)
Естественное освещение применяется следующих видов:
а) боковое — через окна в наружных стенах;
б) верхнее — через световые фонари и проемы в покрытии;
в) комбинированное — когда к верхнему освещению добавляется боковое.
Строительными нормами и правилами (СНиП II-A.8-62) установлены нормированные значения к. е. о. в помещениях производственных зданий и в основных помещениях жилых и общественных зданий, расположенных севернее 45° и южнее 60° северной широты. Значения к.е.о. для производственных зданий (табл. 2-3) установлены в зависимости от вида работы по степени точности, размера объекта различения (отдельной части рассматриваемого предмета, например толщины нити) и вида освещения (боковое, верхнее, комбинированное). Для жилых и общественных зданий значения к.е.о. установлены в зависимости от назначения помещений и вида освещения.
Для географических пунктов, расположенных южнее 45° северной широты, нормированные значения к.е.о. умножаются на коэффициент 0,75; для пунктов, расположенных севернее 60°, — на коэффициент 1,2.
Расчетное значение коэффициента естественной освещенности eр без учета светопотерь определяется графическим методом инж. А. М. Данилюка, сущность которого заключается в следующем.
Таблица 2-3
Нормированные значения коэффициентов естественной освещенности е в помещениях производственных зданий
Здание считается находящимся под полусферой небосвода, разделенной 100 меридианами и 100 параллелями на 10 000 клеток, горизонтальные проекции которых равновелики (рис. 2-5). Для определения к.е.о. помещения нужно сосчитать, сколько клеточек, нанесенных на воображаемом небосводе (световых пучков), видно из данной точки внутри помещения через все светопроемы, имеющиеся в данном помещении, и полученное число выразить в процентах от общего числа клеток полусферы, т. е. от 10 000.
Для упрощения вычислений А. М. Данилюком составлены специальные графики (рис. 2-6). График I представляет собой проекцию радиусов, соединяющих центры клеточек с центром полусферы (световых пучков), на вертикальную плоскость, а график II — проекцию тех же пучков на горизонтальную плоскость. В полученных таким образом графиках I и II каждый радиус принимается за единичный пучок света.
Рис. 2-5. Схема членения небесной полусферы для определения коэффициента естественной освещенности, а — схема полусферы, разбитой на 10 000 площадок; б —схема светового пучка.
Рис. 2-6. Графики А. М. Данилюка для определения коэффициента естественной освещенности помещения, а — график 1 и пример его наложения на чертеж разреза комнаты; б — график II и пример его наложения на чертеж плана комнаты.
Если эти графики, вычерченные на кальке, наложить соответственно на разрез и план помещения, то можно определить число радиусов (световых пучков), освещающих через светопроем определенную точку внутри помещения по вертикальному m1 и горизонтальному т2 разрезам.
Общее число радиусов, проходящих через светопроемы, равно произведению m1m2. Затем остается выразить полученное число в процентах от полного числа световых пучков, т. е. от 10000:
(2-14)
Полученное по графику значение расчетного к.е.о. (ер) умножается на приведенные в СНиП II-A.8-62 коэффициенты, учитывающие влияние на освещенность внутри помещения следующих факторов:
q — коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба по меридиану; τ0 — общий коэффициент светопропускания светового проема с учетом затемнения его несущими конструкциями;
r — коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. за счет света, отраженного от внутренних поверхностей помещения;
ηφ — световая характеристика фонаря;
η○ — световая характеристика окна; k — коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями.
Риг. 2-7. Схема для определения коэффициента естественной освещенности (к.е.о.) с учетом отраженного света.
— к.е.о., создаваемый прямым светом видимого участка неба; ез — к. с.и., создаваемый отраженным светом от противостоящих зданий; е0 — к.е.о., создаваемый отраженным светом от внутренних поверхностей помещения.
Рис. 2-8. Кривые освещенности при различном расположении светопроемов. a — освещение через окна, расположенные с одной стороны; б — освещение через фонари; в — освещение комбинированное (через фонари и окна).
С учетом этих коэффициентов освещенность в какой-либо точке помещения (рис. 2-7) определяется по формуле:
(2-15)
где ен — к.е.о., создаваемый диффузным светом участка неба, видимого из данной точки через проемы с учетом светопотерь при прохождении светового потока через остекленный проем;
е0 — к.е.о., создаваемый отраженным светом от внутренних поверхностей помещения: потолка, стен и пола;
е3 к. е. о., создаваемый светом от противостоящих зданий.
Найденные таким образом значения коэффициентов естественной освещенности нескольких точек в поперечном сечении помещения откладываются в каком-либо масштабе в виде вертикальных отрезков вверх от рабочей плоскости. Концы отрезков соединяют плавной кривой, называемой кривой освещенности (рис. 2-8).
Цифровые значения полученных к.е.о. (е)
сравниваются с нормативными данными, приведенными в табл. 2-3. При этом следует учитывать, что в помещениях с боковым освещением нормируется минимальное значение к. е. о. (емин) в пределах рабочей зоны, а в помещениях с верхним или комбинированным освещением нормируется среднее значение к.е.о. (еср), определяемое по формуле:
(2-16)
где е1, е2, е3, еn — значения к.е.о. в отдельных точках помещения; n — количество точек, в которых определяется к.е.о.
Для определения площади оконных проемов в помещениях жилых и общественных зданий, а также вспомогательных зданий промышленных предприятий, в соответствующих главах СНиП и других нормативных документах установлены нормы площадей оконных проемов в долях или в процентах от площади пола помещений.
Эти нормы выведены в соответствии с нормированными значениями к.е.о., предусмотренными СНиП II-A.8-62.
Так, например, расчетная площадь окон в жилых комнатах квартир, общежитий и гостиниц должна быть не менее 1/9—1/10 площади пола, площадь окон детских комнат соответственно 1/5—1/6, классов 1/4—1/6 и т. д.
При отсутствии в нормах соответствующих указаний требуемая площадь светопроемов
в процентах от площади пола помещения, обеспечивающая нормированные значения к.е.о., приближенно определяется:
а) при боковом освещении помещений по формуле
(2-17)
б) при верхнем освещении помещений по формуле
(2-18)
где S0 — площадь окон или фонарей;
Sп — площадь пола помещений;
емин — нормированное минимальное значение к.е.о. для данного помещения при боковом освещении;
еср— нормированное среднее значение к.е.о. для данного помещения при верхнем освещении;
r1 — коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при боковом освещении;
r2 — коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при верхнем освещении.
Характеристики η0, ηф, τ0, k даны выше, после формулы (2-14).
