Расчет времени использования естественного освещения в помещениях

 

9.1 Технико-экономическая оценка различных вариантов естественного и совмещенного освещения помещений должна производиться для всего года или отдельных его сезонов. Продолжительность использования естественного освещения следует определять промежуточным временем между моментами выключения (утром) и включения (вечером) искусственного освещения, когда естественная освещенность становится равной нормированному значению освещенности от установки искусственного освещения.

В помещениях жилых и общественных зданий, в которых расчетное значение КЕО составляет 80 % и менее нормированного значения КЕО, нормы искусственной освещенности повышают на одну ступень по шкале освещенности.

9.2 Расчет естественной освещенности в помещениях следует производить в зависимости от групп административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации и рассматриваемого периода года:

а) при расположении зданий в 1-й, 3-й и 4-й группах административных районов для всех месяцев года — по облачному году;

б) при расположении зданий во 2-й и 5-й группах административных районов для зимней половины года (ноябрь, декабрь, январь, февраль, март, апрель) — по облачному небу, для летней половины года (май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь) — по безоблачному небу.

9.3 Среднюю естественную освещенность в помещении при верхнем освещении от облачного неба в какой-либо момент времени суток определяют по формуле

, (13)

где е_ср — среднее значение КЕО; определяют по формуле (Б.8) приложения Б;

— наружная горизонтальная освещенность при сплошной облачности; принимают по таблице В.1 приложения В.

Примечание — Значения наружной освещенности в приложении Г приведены для местного среднего солнечного времени Т_М. Переход от местного декретного времени к местному среднему солнечному производят по формуле

T_M = T_Д – N + l - 1, (14)

где T_Д — местное декретное время;

N — номер часового пояса (рисунок 25);

l — географическая долгота пункта, выраженная в часовой мере (15° = 1 ч).

 

9.4 Значение естественной освещенности в заданной точке А при боковом освещении в условиях сплошной облачности определяют по формуле

, (15)

где — расчетное значение КЕО в точке А помещения при боковом освещении; определяют по формуле (Б.1) приложения Б;

— наружная освещенность на горизонтальной поверхности при облачном небе.

Расчет естественной освещенности в заданной точке М помещения от окон при безоблачном небе следует производить:

а) при отсутствии солнцезащитных средств в светопроемах и противостоящих зданий по формуле

; (16)

б) при затенении окон противостоящими зданиями по формуле

; (17)

в) при наличии солнцезащитных средств в светопроемах по формуле

, (18)

где e _бi — геометрический КЕО, определяемый по формуле (Б.9);

b _б — коэффициент относительной яркости участка неба, видимого через светопроем; принимают по таблице 11;

— наружная освещенность на вертикальной поверхности, создаваемая рассеянным светом безоблачного неба; принимают в зависимости от ориентации поверхности фасада здания и времени суток по таблице В.3 приложения В;

 

Рисунок 25 — Карта часовых поясов

b_фi — средняя относительная яркость фасадов противостоящих зданий; определяют по таблице Б.2 приложения Б;

— определяют по формуле (Б.5);

r _ф — средневзвешенный коэффициент отражения фасадов противостоящих зданий; принимают по таблице Б.3 приложения Б;

— наружная суммарная освещенность на вертикальной поверхности, создаваемая рассеянным светом неба, прямым светом солнца и светом, отраженным от земной поверхности; принимают по таблице В.4 приложения В.

Расчет средней естественной освещенности в помещении от безоблачного неба при верхнем освещении в зависимости от типа светового проема производят:

а) при световых проемах в плоскости покрытия, имеющих заполнение из светорассеивающих материалов, по формуле

; (19)

б) при световых проемах в плоскости покрытия, имеющих заполнение из светопрозрачных материалов, по формуле

; (20)

в) при фонарях шед по формуле

; (21)

г) при прямоугольных фонарях по формуле

, (22)

где t _о — см. формулу (Б.1);

r ₂ и k_ф — см. формулу (Б.2);

e _ср - см. формулу (Б.7);

— суммарная наружная освещенность на горизонтальной поверхности, создаваемая безоблачным небом и прямым светом солнца; принимают по таблице В.3 приложения В;

— наружная освещенность на горизонтальной поверхности, создаваемая безоблачным небом; принимают по таблице В.3 приложения В;

b _B — коэффициент относительной яркости участков безоблачного неба, видимых через светопроемы; принимают по таблице 12;

— см. формулу (16);

и — наружная освещенность на двух противоположных сторонах вертикальной поверхности; принимают по таблице В.4 приложения В.

Примечания

1 Прямой солнечный свет в расчетах освещенности учитывают при наличии в световых проемах солнцезащитных средств или светорассеивающих материалов; в остальных случаях прямой солнечный свет не учитывают.

2 Значения расчетных коэффициентов в таблицах 11 и 12 приведены для местного среднего солнечного времени.

 

Таблица 11

 

Ориентация светопроемов	Значение коэффициента b б
Время суток, ч
В		3,1		1,9	1,4	1,25	1,2	1,3	1,4	1,55	1,7	1,8	1,9	1,95	1,85
ЮВ	1,05	1,1	1,45	2,5	2,6	1,9	1,5	1,3	1,25	1,3	1,35	1,45	1,6	1,85	1,9
Ю	1,5	1,35	1,1	1,2	1,3	1,5	1,7	1,85	1,7	1,5	1,3	1,2	1,1	1,35	1,5
ЮЗ	1,9	1,85	1,6	1,45	1,35	1,3	1,25	1,3	1,5	1,9	2,6	2,5	1,45	1,1	1,05
З	1,85	1,95	1,9	1,8	1,7	1,55	1,4	1,3	1,2	1,25	1,4	1,9		3,1
СЗ	1,3	1,5	1,7	1,75	1,75	1,7	1,6	1,5	1,4	1,3	1,25	1,25	1,3	1,9	2,9
С	1,2	1,2	1,3	1,45	1,5	1,6	1,6	1,65	1,6	1,6	1,5	1,45	1,3	1,2	1,2
СВ	2,9	1,9	1,3	1,25	1,25	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,75	1,75	1,7	1,5	1,3

Таблица 12

 

Тип светового проема	Значение коэффициента b B
Время суток, ч
Прямоугольный фонарь	1,3	1,42	1,52	1,54	1,42	1,23	1,15	1,14	1,15	1,23	1,42	1,54	1,52	1,42	1,3
В плоскости покрытия	0,7	0,85	0,95	1,05	1,1	1,14	1,16	1,17	1,16	1,14	1,1	1,05	0,95	0,85	0,7
Шед (ориентированный на СЗ, С, СВ)		1,17	1,13	1,04	0,95	0,9	0,85	0,8	0,85	0,9	0,95	1,04	1,13	1,17

 

Примеры расчета времени использования естественного освещения в помещениях

 

Пример 1

Требуется определить, как изменится продолжительность использования естественного освещения в марте за средние сутки в рабочей комнате с верхним естественным освещением через зенитные фонари и с системой общего люминесцентного освещения, если уменьшить запроектированную площадь зенитных фонарей в два раза и перейти на совмещенное освещение.

Рабочая комната расположена в Москве, точность зрительных работ, выполняемых в ней, соответствует Б-1 разряду норм по приложению И СНиП 23-05.

Первоначально запроектированная площадь фонарей обеспечивала среднее значение КЕО в рабочей комнате, равное 5 %; при уменьшении площади фонарей в два раза среднее значение КЕО составляет 2,5 %. Работа выполняется в две смены с 7 до 21 ч по местному времени.

 

Решение

1 В соответствии с таблицей 1 перечня административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации Москва расположена в первой группе и, следовательно, расчет естественной освещенности в помещении выполняют для условий облачного неба.

2 Из таблицы В.1 приложения В выписывают в таблицу 13 значение наружной горизонтальной освещенности при сплошной облачности для разных часов дня в марте.

 

Таблица 13

 

Время суток (местное солнечное время)	Наружная горизонтальная освещенность , лк	Средняя естественная освещенность в помещении Eср, лк
при КЕО = 5 %	при КЕО = 2,5 %
	—	—	—
	—	—	—
	—	—	—

 

3 Последовательно подставляя значение в формулу (13), определяют для соответствующих моментов времени значения средней освещенности внутри помещения Е_cp. Результаты расчета записывают в таблицу 13.

4 По найденным значениям Е_cp строят график (рисунок 26) изменения естественной освещенности в помещении в течение рабочего дня при КЕО = 5 % и 2,5 %.

5 В приложении И СНиП 23-05 находят, что для рабочей комнаты, расположенной в Москве, нормированное значение КЕО для Б-1 разряда работ равно 3 %.

 

 

1 — изменение естественной освещенности в помещении при КЕО, равном 5 %; 2 — то же, 2,5 %; А — точка, соответствующая времени выключения искусственного освещения утром;

Б — точка, соответствующая времени включения искусственного освещения вечером

 

Рисунок 26 — График изменения естественной освещенности в помещении в течение рабочего дня

 

Нормированная освещенность равна 300 лк. При уменьшении площади фонарей в два раза среднее расчетное значение КЕО составляет 0,5 нормированного значения КЕО; в этом случае в рабочей комнате нормированное значение освещенности от искусственного освещения необходимо повысить на одну ступень, т. е. вместо 300 лк следует принять 400 лк.

6 На ординате графика рисунка 26 находят точку, соответствующую освещенности 300 лк, через которую проводят горизонталь до пересечения с кривой в первой и второй половине дня. Точки А и Б пересечения с кривой проектируют на ось абсцисс. Точка а на оси абсцисс соответствует времени t_a = 8 ч 20 мин, точка б — t_б = 15 ч 45 мин.

Время использования естественного освещения в рабочей комнате при среднем КЕО, равном 3 %, определяют как разность t_б — t_а = 7 ч 25 мин.

7 Из рисунка 26 следует, что горизонталь, соответствующая освещенности 400 лк, не пересекается с кривой изменения естественной освещенности при среднем КЕО = 2,5 %, это означает, что время использования естественного освещения в рабочей комнате с уменьшенной в два раза площадью фонарей равно нулю, т. е. в течение всего рабочего времени в рабочей комнате должно работать постоянное дополнительное искусственное освещение.

 

Пример 2

Требуется определить естественную освещенность и продолжительность использования естественного освещения в течение дня в сентябре при сплошной облачности в трех точках А, Б и В (рисунок 27) характерного разреза школьного класса на уровне парт (0,8 м от пола). Точки расположены на следующих расстояниях от наружной стены с окнами: А — 1,5 м, Б — 3 м и В — 4,5 м. Расчетное значение КЕО в точке А е_А = 4,5 %, в точке Б е_Б = 2,3, в точке В е_В = 1,6 %. Нормированная освещенность в классной комнате от установки искусственного освещения равна 300 лк. Школа расположена в Белгороде (50° с. ш.) и работает в одну смену с 8 до 14 ч (местное солнечное время).

 

Решение

1 Из таблицы В.1 приложения В выписывают значения наружной освещенности в течение дня для сентября. Последовательно подставляя значения в формулу (15), получают значения естественной освещенности в заданных точках Е_гА, Е_гБ, Е_гВ. Результаты расчета записывают в таблицу 14.

 

 

А, Б, В — Расчетные точки

Рисунок 27 — Схематический поперечный разрез школьного класса

 

Примечание — Учитывая, что в таблице В.1 приложения В для 50° с. ш. наружная освещенность не приведена, находят требуемое значение наружной освещенности методом линейной интерполяции.

 

Таблица 14

 

Время суток (местное солнечное время)	Наружная горизонтальная освещенность , лк	Естественная освещенность в точках класса, лк
ЕгА	ЕгБ	ЕгВ

 

2 По данным таблицы 14 строят график рисунка 28, для этого проводят горизонталь через точку оси ординат, которой соответствует освещенность 300 лк, до пересечения с кривыми освещенности Е_гА, Е_гБ, Е_гВ (кривые 1, 2, 3).

3 Проектируют точки пересечения горизонтали с кривыми на ось абсцисс; время использования естественного освещения в точке А определяют из соотношения:

t ₂ — t ₁ = 14 ч 00 мин — 8 ч 20 мин = 5 ч 40 мин.

Из рисунка 28 следует, что в точках Б и В при сплошной облачности осенью необходимо иметь постоянное дополнительное искусственное освещение, так как в течение всего дня на втором и третьем рядах парт естественная освещенность ниже нормированного значения.

 

 

1 — в точке А; 2 — в точке Б; 3 — в точке В

Рисунок 28 — График изменения естественной освещенности в трех расчетных точках школьного класса в течение рабочего дня