Исследование естественного освещения в производственном помещении

 

4.2.1. Теоретическое определение КЕО

Очень часто на стадии проектирования производственного здания для правильной расстановки оборудования и размещения рабочих мест с различной степенью зрительного напряжения необходимо аналитически определять КЕО.

Световой поток, падающий на расчетную точку М производст- венного помещения, включает прямой диффузионный свет части не- босвода, видимого через световой проем, а также свет, отраженный от внутренних поверхностей помещения и от противостоящих зда- ний.

В соответствии с СП 23-102–2003 «Естественное освещение жи- лых и общественных зданий» [2] при боковом освещении КЕО опре- деляется (без учета отражения света от фасадов противостоящих зданий):

e б= б i i 0 0, (4.2)

ε q r τ

 

р

K з

где εб i – геометрический КЕО в расчетной точке при боковом осве- щении, учитывающий прямой свет неба, определяемый по формуле (4.3);

qi – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость i -го участка облачного неба, можно принять qi = 1;

r 0 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зда- нию, принимаемый по таблицам СП 23-102–2003 [2], в ра- боте принять r 0 = 1,06;

K з – коэффициент запаса, определяемый по таблице СНиП 23-05–95 [1], в работе принять K з = 1,2;

τ 0 – общий коэффициент светопропускания, в работе принять

τ 0 = 0,432.

Геометрический коэффициент КЕО εб i определяют методом архи- тектора А.М. Данилюка. Метод имеет следующие допущения: не учитывается остекление светового проема, не учитывается влияние отраженного света, яркость неба во всех точках считается одинако- вой. Полусферу небосвода условно разбивают на 100 меридианов и 100 пересекающих их параллелей. В результате на полусфере обра- зуется 10 000 площадок равномерного светового потока. Каждая из этих площадок создает освещенность в 10 000 раз меньшую, чем ос- вещенность всей полусферы небосвода. Таким образом, если через световой проем здания видна одна площадка небосвода, то создавае- мая ею освещенность будет равна 0,0001 освещенности открытого места, а εб i = 0,01 %, если будет видно K площадок, то εб i = K ·0,01 %. В соответствии с этим, геометрический коэффициент естественной освещенности, учитывающий прямой свет небосвода в какой-либо точке помещения при боковом освещении, определяется по формуле

εб i = 0, 01 n 1 n 2, (4.3)

где n 1 – число лучей по графику I, проходящих от неба через свето- вые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе поме- щения (рис. 4.3);

п 2– число лучей по графику II, проходящих от неба через свето- вые проемы в расчетную точку на плане помещения (рис. 4.4).

Количество видимых через световые проемы участков небосвода определяют при помощи двух графиков, представляющих собой про- екцию пучка лучей, соединяющих центр полусферы небосвода с уча- стками равной световой активности (по высоте светового проема гра- фик I, по ширине – график II).

При боковом освещении необходимо выполнить схемы поперечно- го разреза и плана помещения. При верхнем и комбинированном ос- вещении – дополнительно продольный разрез помещения. Все схемы должны быть обязательно выполнены в одном масштабе. Наиболее распространенный масштаб для жилых зданий – 1:100, для больше- размерных помещений общественных и промышленных зданий – от 1:200 до 1:400. Масштаб должен быть таким, чтобы рассматриваемое помещение не выходило за границы графиков А.М. Данилюка.

 

n 1

 

Рис. 4.3. Определение количества лучей n 1, проходящих через световые проемы в стене при боковом освещении, по графику I

n 2

 

30 II С

 

I

Номер окружности пографику I

 

 

Рис. 4.4. Определение количества лучей n 2, проходящих через световые проемы в стене при боковом освещении, по графику II

Определение КЕО сводится к наложению графиков I и II на попе- речный разрез и план помещения соответственно, к подсчету числа лучей, пропускаемых световым проемом по его высоте и ширине и последующему расчету по формулам (4.2) и (4.3).

Определение КЕО, без учета противостоящих зданий, следует производить в следующей последовательности:

1) график I накладывают на поперечный разрез помещения таким образом, чтобы его полюс (центр) 0 совместился с расчетной точкой М, а нижняя линия графика – со следом рабочей поверхности (см. рис. 4.3);

2) по графику I подсчитывают число лучей, проходящих через по- перечный разрез светового проема от неба n 1в расчетную точку М;

3) отмечают номера полуокружностей на графике I, совпадающих

с серединой С 1 участка светового проема, через который из расчет- ной точки видно небо;

4) график II накладывают на план помещения таким образом, что- бы его вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру концентрической полуокружности (п. 3), проходили через точку С 1 (см. рис. 4.4);

5) подсчитывают число лучей п 2 по графику II, проходящих от не- ба через световой проем на плане помещения в расчетную точку М;

6) определяют значение геометрического КЕО εб i, учитывающего прямой свет от неба, по формуле (4.3);

7) определяют значение угла θ, под которым видна середина уча- стка неба из расчетной точки на поперечном разрезе помещения;

8) по значению угла θ и заданным параметрам помещения и ок- ружающей застройки в соответствии с приложением СП 23-102–2003 [2] определяют значения коэффициентов qi, r 0, τ0 и K з, подставляют в формулу (4.2) и вычисляют значение КЕО в расчетной точке поме- щения.

 

4.2.2. Экспериментальное определение КЕО

При проведении инструментальных замеров используется люкс- метр Ю116 (рис. 4.5), предназначенный для измерения освещенно- сти, создаваемой источниками света и естественным светом.

Люксметр состоит из измерителя люксметра и отдельного фото- элемента с насадками.

 

 

Рис. 4.5. Люксметр Ю116

 

На передней панели измерителя имеются кнопки переключателя и табличка со схемой, связывающей действие кнопок и используемых насадок с диапазонами измерений, которые представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Диапазоны измерений освещенности

 

Диапазон измерений, лк
без насадок с откры- тым фотоэлементом	с насадками
КМ	КР	КТ
5 – 30	50...300	500...3000	5000...30 000
20 – 100	200...1000	2000...10 000	20 000...100 000

КМ, КР, КТ – условные обозначения совместно применяемых на- садок для создания общего номинального коэффициента ослабления 10, 100 и 1000 соответственно.

Шкалы прибора неравномерные, градуированы в люксах: одна шкала имеет 100 делений, вторая – 30 делений.

Отметка «5» шкалы 0–30, отметка «20» – шкалы 0–100, соответст- вующие начальным значениям диапазонов измерений, отмечены точкой.

Для подготовки к измерению прибор устанавливается в горизон- тальное положение. Производится проверка, находится ли стрелка прибора на нулевом делении шкалы, для чего фотоэлемент отсоеди- няется от измерителя люксметра. В случае необходимости с помо- щью корректора стрелку прибора устанавливают на нулевое деление шкалы.

Порядок отсчета значения измеряемой освещенности следующий: против нажатой кнопки определяют выбранное с помощью насадок

(или без насадок) наибольшее значение диапазона измерений. При нажатой правой кнопке, против которой нанесены наибольшие зна- чения диапазонов измерений, кратные 10, следует пользоваться для отсчета показаний шкалой 0–100. При нажатой левой кнопке, против которой нанесены наибольшие значения диапазонов измерений, кратные 30, следует пользоваться шкалой 0–30. Показания прибора в делениях по соответствующей шкале умножаются на коэффициент ослабления, зависящий от применяемых насадок.

Например, на фотоэлементе установлены насадки КР, нажата ле- вая кнопка, стрелка показывает 10 делений по шкале 0–30. Измеряе- мая освещенность равна 10·100 = 1000 лк.

Измерение освещенности необходимо начинать с установки на фотоэлемент насадки КТ.

С целью ускорения поиска диапазона измерений, который соот- ветствует показаниям прибора в пределах 20–100 делений по шкале 0–100 и 5–30 делений по шкале 0–30 поступают следующим образом: последовательно устанавливают насадки КТ, КР, КМ и при каждой насадке нажимают сначала правую кнопку, а затем левую. Если при насадках КМ и нажатой левой кнопке стрелка не доходит до 5 деле- ний по шкале 0–30, измерения проводят без насадок, т.е. открытым фотоэлементом.

При исследовании необходимо следить, чтобы тень от проводя- щего измерения человека не попадала на фотоэлемент.

По окончании измерений фотоэлемент отсоединяют от измерите- ля люксметра; надевают на фотоэлемент насадку и укладывают фо- тоэлемент в крышку футляра.

 

4.2.3. Порядок проведения работы

1. Измерить с помощью люксметра Ю116 освещенность в шести точках помещения (по указанию преподавателя). Данные занести в протокол 4.1.

2. Измерить горизонтальную освещенность с наружной стороны помещения, если такая возможность отсутствует, то определить ее значение по СП 23-102–2003 [2], приведенного в прил. 4.3 в зависи- мости от времени года, суток и облачности.

3. Рассчитать по формуле (4.1) КЕО во всех указанных точках. Ре- зультаты занести в протокол 4.1.

4. Используя график А.М. Данилюка, определить теоретический КЕО во всех указанных точках.

1) Наложить график I на поперечный разрез помещения так, чтобы полюс графика совпадал с точкой М1, заданной на чертеже. Основание графика должно быть параллельно плоскости пола. Под- считать количество лучей n 1, проходящих через оконный проем по его высоте (см. рис. 4.3). Результат занести в протокол 4.1. Опреде- лить номер полуокружности на графике I, проходящей через середи- ну светового проема.

2) Наложить график II на план помещения так, чтобы его осно- вание было параллельно плоскости расположения светового проема, а его вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру полуокружности по графику I, проходили через точку С. Подсчитать число лучей n 2, захватываемых световыми проемами (см. рис. 4.4). Результат занести в протокол 4.1.

5. Повторить п. 4 для точек М2 – М6, последовательно заполняя протокол 4.1.

6. По формулам (4.2) и (4.3) определить значение КЕО, получен- ное теоретическим способом. Результаты занести в протокол 4.1.

7. Построить графическую зависимость КЕО от расстояния по двум методам.

8. Сравнить экспериментальную и теоретическую зависимости КЕО от расстояния и используя СНиП 23-05–95 [1], приведенный в прил. 4.1, установить для наиболее удаленной от световых проемов точки (М6) возможность выполнения следующих работ: измеритель- ные (толщина риски измерительного прибора – 0,15 мм), чертежные (толщина линии – 0,3 мм) и работу на ЭВМ (продолжительность зри- тельной работы – 80 %, размер объекта различения – 0,3 мм)).

9. Сделать выводы.

 

4.2.4. Протоколы Протокол 4.1. Результаты исследования КЕО Наружная освещенность E нар=..... лк

Точка замера	Е вн, лк	КЕО, %	n 1	n 2	КЕО, %
М1
М2
М3
М4
М5
М6