Естественное освещение промышленных зданий.

Часто приходится наблюдать явления, которые связаны с действием источников энергии, расположенных на значительном расстоянии. Так, мы ощущаем энергию Солнца в виде тепла и света, несмотря на то, что оно находится на огромном расстоянии от Земли. В подобных случаях передача энергии происходит посредством лучеиспускания. Такая энергия называется лучистой. Она распространяется в пространстве прямолинейно в виде электромагнитных колебаний, называемых электромагнитными волнами. Для измерения длин волн л видимого участка спектра применяются долевые значения основной единицы длины — метра: 1 микрон (мкм) равен 10^{-6 м; 1 нанометр (нм) равен 10-9 м; 1 ангстрем (А) равен 10-10 м.}

Мощность лучистой энергии называется лучистым потоком, который представляет собой количество лучистой энергии, переносимой в единицу времени. Измеряется он в ваттах (Вт). Человеческий глаз воспринимает лучистую энергию в пределах длин волн от 380 до 760 нм. Этот участок спектра электромагнитных колебаний называется видимым участком спектра. Действуя на глаз, он вызывает ощущение света. Действие отдельных частей видимого участка спектра при определенных соотношениях воспринимается глазом как белый свет. К ним относится излучение дневного рассеянного света неба, солнца и др.

Чувствительность глаза к излучению разных длин волн видимого участка спектра неодинакова. Называется она спектральной чувствительностью глаза. Наибольшую чувствительность нормальный человеческий глаз имеет к желто-зеленому излучению, длина волны которого равна 556 нм. Мощность лучистой энергии, характеризующаяся производимым ею световым ощущением, называется световым потоком. За единицу светового потока принят люмен (лм). Люмен — это световой поток, испускаемый платиновой пластинкой с площадью 0,5305 мм² при температуре затвердевания 2042°К (по Кельвину). Для измерения больших значений светового потока применяется килолюмен, который равен 1000 лм.

Распределение светового потока в пространстве характеризуется его пространственной плотностью, определяемой количеством светового потока, приходящегося на единицу телесного угла. Пространственная плотность светового потока называется силой света. За единицу силы света принята такая пространственная плотность светового потока, когда в пределах телесного угла в 1 ст (стерадиан) равномерно распространяется световой поток в 1 лм. Эта единица света называется свечой (св). Стерадиан — единица измерения телесного угла. Он равен телесному углу, вырезывающему на поверхности сферы радиусом R площадь, численно равную квадрату радиуса данной сферы r².

Поверхностная плотность падающего светового потока называется освещенностью. Ее характеризует количество светового потока, приходящегося на единицу поверхности. Если падающий световой поток равномерно распределяется на поверхности, то освещенность Е равна

где F_пад — световой поток в лм;S — площадь поверхности, на которую падает световой поток.Освещенность, создаваемая равномерно распределенным световым потоком в 1 лм на поверхности в 1 м², называется люксом (лк). Люкс принимают за единицу освещенности. Освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света получает каждый элемент поверхности.

Отношение силы света, излучаемого в рассматриваемом направлении, к площади светящей плоскости называется яркостью. Измеряя силу света в свечах и проекции светящей поверхности в квадратных метрах, получаем яркость, выраженную в свечах на 1 м². Эта единица называется нитом (нт). Яркостью в 1 нт обладает равномерно светящаяся плоская поверхность, излучающая в перпендикулярном к ней направлении свет силой в 1 св с 1 м².

Таким образом, основными световыми величинами являются световой поток, сила света, освещенность и яркость.

Достоинства и недостатки естественного освещения. Общие положения освещения

На железнодорожном транспорте и в транспортном строительстве особое значение в обеспечении безопасности движения поездов и создании здоровых, высокопроизводительных условий труда имеет освещение, в немалой степени – естественное освещение. Четкая видимость и различение сигналов (светофоров, семафоров и др.), показаний приборов на пультах управления возможны только при достаточной освещенности рассматриваемого предмета, правильном размещении источников света по отношению к освещаемому объекту и объектов по отношению к глазу работающего.

Приспособление глаза к различным уровням яркости, находящимся в поле зрения, называется адаптацией. Адаптация позволяет людям хорошо ориентироваться на ярком свету и в условиях почти полной темноты. Время, необходимое глазу для переадаптации от одного уровня яркости к другому, неодинаково. Адаптация к большим яркостям (световая адаптация) протекает быстро, в противоположность адаптации к малым яркостям (темновая адаптация), которая требует большего времени.

Предмет может быть обнаружен при наличии некоторой разницы в яркости наблюдаемого предмета и фона, на котором он рассматривается. Чем больше контраст, тем лучше виден предмет на фоне. Способность глаза ощущать наименьшие контрасты называется контрастной чувствительностью. Чем меньше воспринимаемый глазом контраст, тем выше его контрастная чувствительность. С увеличением яркости фона повышается и контрастная чувствительность. Однако следует отметить, что увеличение контрастной чувствительности происходит только до определенного значения яркости фона, после чего она постепенно снижается.

Точность зрительной работы определяется также разрешающей силой нормального глаза, которая равна единице. Чувствительность глаза к различению мелких деталей будет тем больше, чем меньше разрешающая сила глаза.

Различают следующие виды естественного освещения помещений:

боковое одностороннее — когда световые проемы расположены в одной из наружных стен помещения,

 

Рисунок 1 - Боковое одностороннее естественное освещение

боковое — световые проемы в двух противоположных наружных стенах помещения,

 

Рисунок 2 - Боковое естественное освещение

 

верхнее — когда фонари и световые проемы в покрытии, а также световые проемы в стенах перепада высот здания,

комбинированное — световые проемы, предусмотренные для бокового (верхнее и боковое) и верхнего освещения.

Принцип нормирования естественного освещения

Естественное освещение используется для общего освещения производственных и подсобных помещений. Оно создается лучистой энергией солнца и на организм человека действует наиболее благоприятно. Используя этот вид освещения, следует учитывать метеорологические условия и их изменения в течение суток и периодов года в данной местности. Это необходимо для того, чтобы знать, какое количество естественного света будет попадать в помещение через устраиваемые световые проемы здания: окна — при боковом освещении, световые фонари верхних перекрытий здания — при верхнем освещении. При комбинированном естественном освещении к верхнему освещению добавляется боковое.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь естественное освещение. Установленные расчетом размеры световых проемов допускается изменять на +5, -10%.

Для поддержания необходимой освещенности помещений нормами предусматривается обязательная очистка окон и световых фонарей от 3 раз в год до 4 раз в месяц. Кроме того, следует систематически очищать стены, оборудование и окрашивать их в светлые цвета.

Выполнить поперечный разрез двухпролетного одноэтажного здания со светоаэрационными фонарями. Пролет цеха 30 м, высота цеха 12м, длина цеха 120м. Обозначьте ширину и высоту фонарей, расстояние между ними.