Джерела та література: 2, 3, 6.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 25 из 35Следующая ⇒

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 , тобто площа проекції dS на освітлювану поверхню. Таким чином

.

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 – площа півсфери на горизонтальну поверхню; але R =1, отже .

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