Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Джерела та література: 2, 3, 6.
План 15.1. Основні закони. Джерела природного світла. 15.2. Розрахунок природного освітлення. 15.3. Проектування світлового середовища в інтер'єрі. 15.4. Поєднане (інтегральне) освітлення будівлі. 15.1. Основні закони. Джерела природного світла Архітектурне мистецтво – це передусім взаємодія людини і природи, один із способів вирішення протиріччя між діяльністю людини і природою. Комплексне за характером мистецтво будувати вимагає різноманітних знань. Серед них особливе місце займає знання клімату місцевості і, зокрема, так званого світлового клімату, під яким мають на увазі сукупність даних про природні ресурси світлової енергії в тому або іншому районі будівництва. Знання про інтенсивність природної світлової енергії, про співвідношення між прямою, розсіяною та відбитою складовими, про яскравість неба і про розподіл її при різній погоді, а також про динаміку освітлення дозволяють архітекторові повноцінно вирішувати не лише функціональні та гігієнічні завдання, але і завдання естетичного характеру. Нерозривність зв'язку людини з її довкіллям, і світловим особливо, добре виражена в словах Пікассо про те, що хоче того людина чи ні, але вона представляє знаряддя природи, яка нав'язує їй свій характер, свій вигляд. З цього виходить, що архітекторові необхідно добре знати особливості природного освітлення і його різні світлові характеристики. Вони можуть бути певною мірою початковими в рішенні завдань штучного освітлення будівель. За інтенсивністю і часу дії природне освітлення ділиться на денне, присмеркове та нічне. Кожен з цих видів природного освітлення характеризується: · різними рівнями освітленості; · різним співвідношенням між освітленістю, що створюється сонячним і (розсіяним світлом; · різним розподілом яскравості на уявній поверхні неба; · різним спектральним складом світла, випромінюваного різними ділянками неба; · динамічністю освітлення, особливо помітною у світлі години дня. Дія природного освітлення на людину можна підрозділити на три види. 1. Психофізіологічна, яка визначається виникненням зорових образів. Цей вид дії є сукупністю процесів, що створюють зорове сприйняття. Естетичний аспект психофізіологічної дії природного світла полягає у використанні світла як естетичного чинника.
2. Морфофункціональна, не пов'язана з виникненням зорових образів. Діючи через шкіру, природне світло (його ультрафіолетова, видима і інфрачервона радіація) робить зорову і вітаміностворювальну дію, покращує обмін і гартує організм проти загальних та інфекційних захворювань. 3. Бактерицидна дія світла проявляється в руйнуванні живих тканин, умертвінні мікроорганізмів, зокрема небезпечних для здоров'я людини бактерій. Природне освітлення має в порівнянні з штучним ту особливість, що воно змінюється впродовж року, сезону, дня як за рівнем освітленості, так і за спектральним складом. Для регламентації змінного за характером природного освітлення від дифузного світла неба прийнятий к.п.о, що показує, яку долю освітленості в цій точці приміщення складає від одночасної зовнішньої освітленості горизонтальної поверхні на відкритому місці при дифузному світлі неба. Абсолютне значення цієї освітленості (лк) в будь-якій точці приміщення знаходять з виразу:
тобто для визначення освітленості в будь-якій точці приміщення в той чи інший момент часу необхідно знати одночасну зовнішню освітленість при дифузному світлі неба. Остання знаходиться за кривими зовнішньої освітленості при дифузному світлі неба, які будуються зазвичай на основі результатів обробки багаторічних вимірів, що регулярно проводяться метеорологічними станціями. В основу розрахунку і моделювання природного освітлення будівель покладено два закони. Перший закон – проекції тілесного кута. Він говорить, що освітленість у будь-якій точці поверхні приміщення, створювана поверхнею неба, що рівномірно світиться, прямо пропорційна яскравості неба і площі проекції на освітлювану поверхню тілесного кута, під яким з цієї точки видно ділянку неба. Для аналітичного виведення цього закону приймемо два допущення: 1) освітлювана поверхня розташовується в приміщенні горизонтально; 2) радіус півсфери приймається рівним одиниці. Проведемо з точки М півсферу і позначимо її яскравість через L. Визначимо освітленість у точці М, створювану дуже малою ділянкою півсфери dS, яку можна прийняти за точкове джерело світла.
Сила світла елементарної ділянки dS, що має яскравість L, визначається за формулою:
Елементарну освітленість точки М знаходимо за формулою:
Якщо виразити силу світла dІ через яскравість, то при радіусі півсфери, рівній одиниці (R =1), маємо:
Але
Інтегруючи при рівномірному розподілі яскравості ділянки небозводу, отримаємо:
тобто освітленість у будь-якій точці приміщення дорівнює твору яскравості ділянки неба, видимого з цієї точки через вікно, на проекцію цієї ділянки неба на освітлювану поверхню. Уявимо тепер, що точка горизонтальної поверхні знаходиться на відкритому місці і освітлюється всією півсферою з рівномірною розподіленою яскравістю. В цьому випадку
де Користуючись формулою, маємо:
тобто значення к.п.о. в будь-якій точці поверхні визначається відношенням проекції на освітлювану поверхню видимої з цієї точки приміщення ділянки неба до величини π (рівною 3,14). Це відношення є геометричним виразом коефіцієнта природної освітленості. Практичне значення цього закону дуже велике: користуючись ним, можна визначити відносну світлову активність різних світлопрорізів і порівнювати освітленості, створювані одним і тим же світлопрорізом, розташованим по-різному відносно робочої площини (рис. 15.1). На основі цього закону розроблені графічні способи розрахунку природного освітлення (зокрема, графіки Данилюка), що набули широкого поширення в проектній практиці.
Рисунок 15.1 – Визначення відносної світлової активності світлопрорізів за допомогою закону проекції тілесного кута при розташуванні точки на горизонтальній (а) і вертикальній (б) площині
Другий закон – закон світлотехнічної подібності. Суть цього закону з'ясовується із схеми на рис. 15.2. Освітленість у точці М приміщення створюється через вікна, що мають яскравість L 1, L 2. Різна яскравість може створюватися, наприклад, застосуванням різних сортів скла (віконного, листового, контрастного, матованого та ін.). Проте при різних розмірах вікон (І і ІІ) освітленість у точці М створюється одним і тим же тілесним кутом, вершина якого співпадає з точкою М.
Рисунок 1 5.2 – Схема до закону світлотехнічної подібності |
, 
.
.
.
, тобто площа проекції dS на освітлювану поверхню. Таким чином
.
, 
,
– площа півсфери на горизонтальну поверхню; але R =1, отже 
.
,
Із закону проекції тілесного кута виходить, що освітленість у точці М залишається постійною за умови, якщо L 1= L 2= Ln =const. Отже, освітленість у будь-якій точці приміщення залежить не від абсолютних, а від відносних розмірів приміщення.
Велике практичне значення цього закону полягає передусім у тому, що він дозволяє вирішувати завдання природного освітлення, користуючись методом моделювання, тобто оцінювати умови освітлення приміщень на моделях. Для цього моделі виготовляються в масштабі не менше ніж в 1/20. При цьому ретельно дотримуються всі геометричні та світлотехнічні параметри (обробка та ін.) інтер'єру. Основними компонентами денної освітленості на відкритій місцевості є:
· сонячне світло Ес;
· розсіяне (дифузне) світло неба Eн;
· відбите світло від землі Ез.
В загальному випадку сумарна освітленість в ясний день на відкритому місці виражається так:
|
|
Світлова сонячна постійна 
є освітленістю площини, розташованої перпендикулярно променям сонця і віддаленою від сонця на відстань, рівну астрономічній одиниці Δ. Наближене значення сонячної світлової постійної на межі атмосфери 135000…137000 лк. Відповідна цій освітленості середня яскравість сонця складає 2.109кд/м2.
При заданому коефіцієнті пропускання світла атмосферою 
, який залежить від висоти стояння сонця і прозорості повітря р, освітленість від сонця на горизонтальній поверхні 
визначається за формулою:
де 
– освітленість від сонця на площині, перпендикулярній напряму сонячного потоку;
де Δ – відстань від сонця в заданий момент; визначається за астрономічними таблицями; М – так звана повітряна маса, яку потрібно здолати сонячним променям при проходженні через атмосферу.
На основі результатів розрахунків зовнішньої освітленості, проведених для найбільш великих міст і промислових районів, побудована карта світлокліматичного районування. Критерієм при її складанні було прийнято середню за рік кількість зовнішнього дифузного освітлення (середня освітленість) на горизонтальній поверхні протягом 1год. за період використання в приміщенні природного світла, тобто
,
де 
– середня освітленість – критерій районування, лк; Е – зовнішня освітленість горизонтальної поверхні, лк; 
– критична зовнішня освітленість, лк; Т – тривалість використання природного освітлення, визначувана різницею часу настання критичної освітленості вранці і ввечері, год. Критичною зовнішньою освітленістю називається освітленість, спостережувана в моменти виключення (вранці) і включення (увечері) штучного освітлення в приміщенні, тобто
,
де 
– освітленість при штучному освітленні приміщення (за ДБН ІІ - А. 9-71); е – нормоване значення к.п.о. (за ДБН П-А.8-72).
Зовнішня освітленість залежить від яскравості неба, величина якої в різних ділянках неба різна. Знання закономірної зміни яскравості хмарного і ясного неба має велике утилітарне та естетичне значення, допомагаючи архітекторові вибрати орієнтацію будівлі за сторонами світла і намітити пластичне рішення фасадів будівлі.
Розподіл яскравості хмарного неба враховується коефіцієнтом q, значення якого визначається за формулою, рекомендованою МКО:
,
а саме:
,
де 
– яскравість ділянки неба, видимого із заданої точки приміщення М під кутом θ, утвореним з горизонтальною лінією, проведеною з точки до середини світлопрорізу; 
– яскравість у зенітній частині неба. У районах з переважаючим упродовж року (не менше 6 місяців у році) сніговим покривом формула набуває вигляду:
|
|
.
Знаючи яскравість неба, неважко визначити яскравість засклених поверхонь, спостережуваних з точки М. Для цього користуються формулою:
де 
- яскравість заскленої поверхні вікна; 
– яскравість ділянки неба, спостережуваного з точки М; 
– коефіцієнт пропускання скла; 
- коефіцієнт пропускання забрудненого шару на склі.
Істотну роль при рішенні архітектурних завдань, таких, як вибір об'ємної композиції, пластики фасадів, ритму і метра розчленовувань, а також фактури обробних матеріалів, грає контрастність освітлення, яка враховується в її динамічності протягом дня і сезонів року.
У загальному випадку контрастність освітлення виражається відношенням:
,
де E с – сумарна освітленість; E н – освітленість від неба; E з – освітленість від землі.
Критерієм оцінки контрасту світлотіні, спостережуваної при сонячному і дифузному освітленні будівель і деталей, служить коефіцієнт контрасту, визначуваний з виразу:
,
де 
, і 
– відповідно яскравість поверхні, освітленої прямим світлом сонця (чи неба) і затіненим.
Вимірами встановлено, що в середньому контраст світлотіні в літнє півріччя коливається в межах: у південних районах 0,7…0,8; у центральних 0,6…0,5; у північних – 0,3…0,4. Ці показники контрасту потрібно мати на увазі при проектуванні освітлювальних установок в інтер'єрах громадських і виробничих будівель.
Для забезпечення необхідного біологічного ефекту гігієністами встановлена мінімальна добова доза еритемної опроміненості, рівна 12 мер/год·м2, при мінімальній еритемній опроміненості, рівній 1,5 мер/м2. Природна еритемна опроміненість розраховується подібно до видимої радіації від розсіяного (дифузного) світла неба.
