Министерство образования и науки Астраханской области
Государственное автономное образовательное учреждение
Астраханской области высшего профессионального образования
«Астраханский инженерно-строительный институт»
(ГАОУ АО ВПО «АИСИ»)
Кафедра ФиМИТ
Определение коэффициента естественной освещенности боковым светом графоаналитическим методом
методические рекомендации к выполнению лабораторной работы
Астрахань 2015
Утверждено к печати на заседании кафедры ФиМИТ АИСИ
Протокол №__ от «__ » __ 2015 г.
Составитель: Соболева В.В. – старший преподаватель кафедры «Физика и математика, информационные технологии» ГАОУ АО ВПО «Астраханский инженерно-строительный институт»
Лабораторная работа № 2
Определение коэффициента естественной освещенности боковым светом графоаналитическим методом
Цель работы:
1) ознакомиться с действием и устройством люксметра;
2) произвести замеры естественной освещенности боковым светом в лаборатории;
3) произвести расчет естественной освещенности в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение»;
4) уточнить нормативные данные в соответствии со СНиП «Естественное и искусственное освещение»;
5) сравнить полученные результаты с приведенными в нормативной литературе значениями и сделать вывод.
Приборы и оборудование:
1. Люксметр, набор тарированных светофильтров.
2. Рулетка.
3. План и поперечный разрез помещения, выполненные на кальке (или другой прозрачной основе).
4. Транспортир.
5. Графики Данилюка I и II.
6. СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» для определения нормативных показателей естественной освещенности боковым светом в лаборатории.
Краткая теория
В соответствии со СНиП 23-05–95 «Естественное и искусственное освещение» помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение. Естественное освещение помещений подразделяется на:
· боковое (через световые проемы в наружных стенах);
· верхнее (через фонари, световые проемы в покрытии, а также через проемы в стенах перепада высот здания);
· комбинированное – сочетание верхнего и бокового освещения.
Проектирование естественного освещения зданий должно базироваться на изучении трудовых процессов, выполняемых в помещениях, а также на светоклиматических особенностях места строительства зданий. При этом должны быть определены следующие параметры:
· характеристика и разряд зрительных работ;
· группа административного района, в котором предполагается строительство здания;
· нормированное значение КЕО с учетом характера зрительных работ и светоклиматических особенностей места расположения зданий;
· требуемая равномерность естественного освещения;
· продолжительность использования естественного освещения в течение суток для различных месяцев года с учетом назначения помещения, режима работы и светового климата местности;
· необходимость защиты помещения от слепящего действия солнечного света.
Освещенность в точке поверхности определяется отношением светового потока d F, падающего на элемент поверхности, содержащий данную точку, к площади этого элемента dS:
(1)
Единица освещенности – люкс (лк), т. е. освещенность, создаваемая световым потоком в 1 люмен (лм), равномерно распределенным на поверхности площадью 1 м2.
Естественная освещенность создается прямым солнечным светом, рассеянным (диффузным) светом неба и светом, отраженным от фасадов противостоящих зданий, земли и внутренних поверхностей помещения. В отличие от искусственной освещенности она изменяется в зависимости от погоды, времени года и дня, как по уровню, так и по спектральному составу, поэтому для оценки естественной освещенности в помещениях абсолютные величины освещенности (люксы) применять нецелесообразно. Переменное по характеру естественное освещение принято характеризовать относительной величиной – коэффициентом естественной освещенности.
Коэффициент естественной освещенности (КЕО) – это выраженное в процентах отношение естественной освещенности E вн в какой-либо точке на рабочей поверхности внутри помещения к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности E нар, создаваемой рассеянным светом полностью открытого небосвода:
(2)
Прямой солнечный свет при определении E вн и E нар не принимают во внимание. Таким образом, КЕО показывает, какую долю освещенность в данной точке помещения составляет от одновременной освещенности горизонтальной поверхности на открытом месте при диффузном свете неба.
Геометрический КЕО ε, %, отличается от расчетного (действительного) КЕО e, %, тем, что учитывает только диффузный свет неба и не учитывает реальные условия освещения: неравномерную яркость небосвода, влияние остекления оконных проемов, усиление освещенности отраженным светом. Геометрический КЕО рекомендуется определять с помощью графиков Данилюка.
Расчет геометрического КЕО может производиться по графикам A.M. Данилюка, разработанным в СССР еще в 30-х годах XX века. Этот метод расчета является «инженерным», т.е. пригодным для практических расчетов, так как он позволяет использовать в расчетах основные строительные чертежи: разрезы и планы зданий.
Рис.1. Схема к расчету геометрического КЕО по методу А.М. Данилюка
На рис. 1 изображена полусфера небосвода, разделенная на 10 000 элементарных участков с помощью 100 параллелей и 100 меридианов. Проекции участков на горизонтальную плоскость равны между собой, т.е. каждый участок посылает в центр полусферы 1/10 000 часть освещенности от всего небосвода. Границы участков соединены с центром полусферы радиусами. Если поместить под такую полусферу модель помещения, то по количеству лучей, образованных этими радиусами, проходящих через окно в расчетную точку, можно определить величину геометрического КЕО.
Однако в архитектурно-строительном проектировании основными документами являются планы и разрезы. Поэтому A.M. Данилюк спроектировал систему радиусов на вертикальную и горизонтальную плоскость, получив, таким образом, графики № 1 и № 2.
Методика выполнения работы
1. Ознакомиться с теоретическими данными и последовательностью выполнения лабораторной работы.
2. Выполнить обмеры помещения рулеткой.
3. Выполнить план и поперечный разрез помещения лаборатории схематично на прозрачной основе (кальке). Нанести оконные проемы и условную рабочую поверхность (поверхность, на которой выполняется максимальное число трудовых операций; для лаборатории это 0,8 м). Полученные план и разрез должны быть выполнены с размерами, как показано на рисунке 2.
Рис.2
4. Нанести расчетные точки (минимум пять). Выставить их номера на плане и разрезе. Обозначить и подписать плоскость оконных проемов на плане.
5. На разрезе помещения отметить середину С светового проема, через который из расчетной точки видно небо (точка С расположена в плоскости наружного стекла светового проема). Для этого поделить пополам активную высоту светового проема, через которую лучи от неба проходят в расчетную точку, и поставить точку С (см. рис. 3).
Если точка S расположена в наружной плоскости окна, то она сохраняет свое положение неизменным для всех расчетных точек.
 |
6. Совместить график I с разрезом помещения так, чтобы полюс (центр) графика 0 совпадал с первой расчетной точкой, а его основание – с рабочей поверхностью или плоскостью пола (рис.3).
7. Сосчитать и записать число лучей n1 по графику I, проходящих через световой проем от небосвода в первую расчетную точку.
8. Определить и записать номер полуокружности на графике I, проходящей через середину светового проема – точку С (или вблизи нее): например, точка S проходит через полуокружность 12 (рис.3).
9. Совместить график II с планом помещения так, чтобы горизонталь, номер которой соответствует номеру полуокружности (определенному по графику I), совпадала с плоскостью наружного стекла светового проема (с плоскостью, в которой расположена точка С), полюс (центр) 0 графика был расположен со стороны помещения, а ось графика совпадала с осью помещения, на которой расположены расчетные точки (рис. 4).
10. Сосчитать и записать число лучей n2 по графику II, которые попадают в помещение через световой проем, на плане помещения. Если световых проемов несколько, то n2 определяется суммой лучей, попадающих через все световые проемы.
 |
11. Вычислить значение геометрического КЕО, %, в первой расчетной точке
e = 0,01× n1 × n2 . (1)
Аналогичным образом определить значения геометрического КЕО (см. пп. 5–10) в остальных расчетных точках.
12. Полученные в результате расчетов данные необходимо представить в виде графика в удобном масштабе. На график расчетного КЕО нанести нормативный.
13. Выполнить замеры естественной освещенности в расчетных точках люксметром.
Контрольные вопросы
1. Что такое КЕО. Единицы измерения.
2. Каким прибором измеряют освещенность в помещении. Единицы измерения. Точность измерений и от чего она зависит.
3. Учитывается ли геометрия проемов при расчете естественного освещения.
4. Что такое коэффициент запаса и от чего он зависит.
5. Принцип расчета и последовательность пользования графиками Данилюка.
Литература
1. Лицкевич В.К. Архитектурная физика/В.К. Лицкевич, Л.И. Макриненко. – М.: Архитектура – С, 2007. – 448с.
2. Гинзберг Л.А. Основы строительной светотехники и расчет естественного и искусственного освещения: учебн.пособие/Л.А. Гинзбург, И.Н. Мальцева. – Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2012. – 83с.
3. Соловьев А.К. Физика среды. Учебник/А.К. Соловьев - М.: Издательство АСВ, 2008. - 344 с.