Расчет естественного освещения

Цель работы - ознакомление с принципами нормирования, методами определения эффективности и расчета производственного освещения, а также приобретение навыков измерения и исследования освещенности на рабочем месте с учетом оценки влияния отраженного света и положения рабочей поверхности.

1.1Общие сведения:

Нормальные условия работы в производственных помещениях могут быть обеспечены лишь при правильном спроектированном и достаточном освещении рабочих мест, проходов и проездов.

Во всех производственных помещениях с постоянным пребыванием в них людей для работы в дневное время следует предусматривать естественное освещение как наиболее экономичное и совершенное с точки зрения санитарно-гигиенических требований по сравнению с искусственным освещением.

В производственных условиях естественное освещение на рабочих поверхностях создается диффузным светом части небосвода, видимого черезсветопроем, и светом, отраженным от внутренних поверхностей помещения и от противостоящих зданий. При этом различают три системы естественного освещения: боковое, верхнее и комбинированное.

-Боковое осуществляется через окна в наружных стенах здания или светопрозрачные ограждающие конструкции.

-Верхнее через световые фонари в перекрытиях, зенитные купола.

-Комбинированное (совокупность верхнего и бокового освещения) -через окна и световые фонари.

Требуемый уровень освещения рабочих мест определяется степенью точности зрительных работ. Правилами установлено восемь разрядов зрительных работ (в зависимости от размера объекта различения). Объект развлечения- это рассматриваемый предмет, отдельная его часть или различаемый дефект.

Светотехнические величины, определяющие показатели производственного освещения, основаны на оценке ощущений, возникающих от воздействия светового излучения на глаза.

К количественным показателям относятся: световой поток (Ф, лм), сила света (I, кд), освещенность (Е, лк), коэффициент отражения (р), яркость (В,кд/м²)

Для количественной оценки освещения важной светотехнической характеристикой является освещенность (Е)- это плотность светового потока на освещаемой поверхности

, (1.1)

где Ф- световой поток, характеризующий мощность световой энергии (лм), равномерно распределенный по площади dS (м²).

Величина естественной освещенности значительно изменяется, что обуславливается временем года, временем суток, метеорологическими факторами, отражающими свойствами зеленого покрова. Поэтому естественное освещениепринято характеризовать не абсолютным значением освещенности ‚а относительной величиной -коэффициентом естественной освещенности (КЕО или е), который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке помещения (Е_вн) к одновременной освещенности точки, находящейся на горизонтальной плоскости вне помещения (Е_нар), создаваемой рассеянным светом всего небосвода:

(1.2)

Достаточность естественного освещения в помещениях регламентируется СНиП 23-05-95. Нормированное значение коэффициента естественной освещенности с учетом характера зрительной работы, системы освещения, района расположения здания на территории России, ориентации здания относительно сторон света определяется по формуле

(1.3)

где е_н - табличное значение; m_N- коэффициент светового климата, определяется в зависимости от номера группы административного района и ориентации световых проемов по сторонам горизонта; световых проемов для Пензенского района при ориентации С, С-В, С-3, З, В - m_N= О,9, для Ю- В, Ю- З, Ю - m_N = 0,85.

Расчет естественного освещения

Расчет естественного освещения в основном сводится к определению коэффициента естественной освещенности по следующим формулам:

- при боковом освещении

(1.6)

где - геометрический коэффициент естественной освещенности при боковом освещении;

q- коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба (определяется по табл. 1.2 в зависимости от угла Q между горизонтом и линией, соединяющей рабочую точку и середину светового проема);

- геометрический КЕО в расчетной точке от противостоящего здания;

R- коэффициент, учитывающий относительную яркость противостоящего здания (определяется по табл. 1.3);

- общий коэффициент светопропускания;

r₁- коэффициент влияния отраженного света от стен и потолка при боковом освещении;

К₃- коэффициент запаса (К₃= 1,2- 1,5);

При расчете учитывается общий коэффициент светопропускания

(1.9)

где -соответственно, коэффициенты, учитывающие потери света в материале остекления, переплетах светопроемов, в несущих конструкциях, солнцезащитных устройствах, в защитной сетке, устанавливаемой год фонарями; принимаемый равным 0,9 (табл. 1.5, 1.6,1.7)

Геометрические коэффициенты естественной освещенности определяются методом А.М. Данилюка. Этот метод заключается в следующем: полусферу небосвода условно разбивают на 10 тыс. участков равной световой активности и определяют, какое количество участков небосвода видно из расчетной точки помещения через световой проем, т.е. графически определяют, какая часть светового потока от всей полусферы небосвода непосредственно попадает и ванную точку.

Графический метод расчета освещенности основан на законе телесного угла. Согласно закону телесного угла КЕО определяется как отношение проекции на горизонтальную плоскость видимого из данной точки через световой проем телесного угла по всей горизонтальной проекции небосвода, т. е к площади круга при радиусе равном единицы.

Математическая интерпретация

(1.10)

Для построения графика I по методу А. М. Данилюка проводится полуокружность любого диаметра, которая делится на 100 частей, точки деления проектируются на окружность и точки пересечения проекции с окружностью соединяются радиусами с центром окружности. Построенный таким образом график Iслужит для подсчета количества лучей (участков небосвода), видимых через световой проем по высоте (n₁). Для подсчета числа лучейn₁ графикI накладывают на поперечный разрез помещения, совмещая полюс графика 0 с расчетной точкой М, в которой определяется КЕО, а основание графика- с условной рабочей плоскостью. Подсчитывают количество лучей графика прошедших через световой проем.

Принцип построения графика II. Полусфера небосвода разбивается сферическими поясами на 100 частей, площади проекций которых на горизонтальную плоскость равны между собой. Соединив центр полусферы радиус-векторами с вершинами пересечений плоскостей поясов с вертикальной плоскостью, получим график II.

Для определения числа лучей, пропускаемых светопроемом по его ширине (n₂) график II накладывают на план помещения или при верхнем освещении помещения - на продольный разрез помещения. При этом график II располагают так, чтобы его вертикальная ось была перпендикулярна плоскости светового проема и проходила через точку плана помещения, для которой определяют освещенность. Полюс графика II должен отстоять от плоскости светового проема на расстоянии равном расстоянию расчетной точки М до середины светового проема на поперечном разрезе (СМ).

Для удобства определения расстояния на графике I нанесена сетка концентрических полуокружностей сномерами от 0 до 120, а на графике II–соответственно, сетка параллелей с теми же номерами.

При наложении графика I на поперечный разрез одновременно с подсчетом числа лучей, проходящих через световой проем, находят номер полуокружности проходящей через центр светового проема С. Затем при наложении графика II центральную линию светового проема совмещают с параллелью, номер которой соответствует номеру полуокружности, а ось графика должна проходить через расчетную точку и быть перпендикулярной оси светового проема. Геометрическое значение КЕО в данной точке определяется по формуле

(1.11)

где n₁ -число лучей графика I, проходящих через светопроем на поперечном разрезе помещения;

n₂ -число лучей графика II, проходящих через светопроем на плане помещения.

Требуемый уровень освещения рабочих мест определяется степенью точности зрительных работ. Для студентов из восьми разрядов зрительных работ, установленных правилами, задается тот, который в большей степени соответствует их специализации. Так, для машиностроителей это может быть третий разряд (высокой точности) или четвертый (средней точности). При одностороннем боковом освещении для объекта, расположенного на территории России с учетом района расположения здания, и при выполнении зрительных работ средней точности четвертый разряд находится по табл. 1.1 (коэффициент естественной освещенности, выраженный в процентах, равный l,5 %). Для данной местности определяется е_N по формуле (1.3).

Каждому студенту необходимо оценить освещенность рабочего места путём расчёта коэффициента естественной освещенности при одностороннем боковом освещении для заданного положения «рабочей точки» по формуле (1.6). В этой формуле произведение равно нулю, т.к. в заданных вариантах противостоящих зданий нет (R= 0).

На схеме указаны размеры (в метрах) помещения (высота, длина и глубина); оконного (светового) проёма (проёмом) - высота и ширина; расстояние рабочей точки от светового проёма (наружной стены) и от пола. При расчетах у студентов значения величин 6удут отличаться. Полученная в результате расчёта величина должна быть не менее требуемой, т.е. ≥1,5%

Значения коэффициента q определяют по табл. 1.2 для объекта угловой высоты середины светопроема над рабочей поверхностью (в град.). Угловую высоту измеряют транспортиром или определяют другим способом.

Значение коэффициента r₁ определяют по табл. 1.7 для бокового одностороннего освещения, средневзвешенного коэффициента отражения стен, потолка и пола ρ_ср, принимаемого равным 0,5, 0,4 или 0,3 для отношения длины помещения к глубине при соответствующих значениях:

а) отношение глубины помещения к высоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна (светопроема);

б) отношения расстояния рабочей точки от наружной стены к глубине помещения.

3начения коэффициентов находят из таблицы для соответствия светопропускающего материала, вида оконного переплёта и вида несущей конструкции. Значения коэффициента К₃ выбирают в пределах 1,3- 1,5. Значения коэффициента е^б вычисляют по формуле (1.7). Число лучей n₁и n₂ по этой формуле определяют с помощью графиков I и II Данилюка, соответственно. Если в результате расчета полученное значение коэффициента будет меньше 1,5%, то студент должен предложить способ увеличения освещенности (увеличить размер окон, подобрать другой тип стекла, другой тип переплета и т.д.). Необходимую площадь светопроемов (окон) определяют по формуле. Световую характеристику окна η_о в этой формуле находят из таблицы 1.8. Контроль естественного освещения на рабочих местах осуществляется при выключенном искусственном освещении с помощью люксиметра.

1.2 Расчетная часть:

(коэффициент светового климата, световой проем для Пензенского района при ориентации С, С- В, С- З, З, В);

(табличное значение)

по формуле 1.3 рассчитываем нормированное значение коэффициента естественного освещения

(геометрический коэффициент естественной освещенности при боковом освещении)

(выбираем значение из табл. 1.2); , - т.к. здания нет;

(выбираем значение от 1,2 до 1,5)

(коэффициент влияния отраженного света от стен и потолка при боковом освещении:

(по условию); (выбираем значения по таблице 1.5)

Рассчитываем естественное освещения при боковом освещении:

 

 

Рассчитываем общий коэффициент светопропускания:

(число лучей графика I, проходящих через светопроем на поперечном разрезе помещения);

(число лучей графика II, проходящих через светопроем на плане помещения);

Вывод: В данной работе был выполнен расчет производственного освещения, познакомились с принципами нормирования. Здание спроектировано верно и соответствует требованиям СНиП 23- 05- 95, т.к. 5,37≥ 1,35.