Цель работы
Цель:
- расчетным методом определить к.е.о. в характерных точках помещения;
- исследовать в натурных условиях к.е.о. в тех же точках помещения и сравнить полученные измерениями данные с расчетными и нормативными.
Описание и работа прибора
2.1 Назначение
Прибор предназначен для измерения освещенности, создаваемой различными источниками, произвольно пространственно расположенными, в лк.
Условия эксплуатации прибора:
- температура окружающего воздуха от 0°С до 40°С;
- относительная влажность окружающего воздуха до 85% при температуре 25°С;
- атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа.
2.2 Технические характеристики
2.2.1 Диапазон измерений освещенности……………………….от 1 до 200000 лк.
2.2.2 Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения освещенности…………………………………………………………………...±6 %.
2.2.3 Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности измерения освещенности, вызванные пространственной характеристикой фотометрической головки люксметра при углах 5, 15, 30, 60 град. соответственно……………….………………………….. ±0,5; ±1,0; ±5,0; ±15,0 %.
2.2.4 Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности измерения освещенности, вызванные изменением температуры окружающего воздуха……………………………………………………… ±3 % на каждые 10 °С.
2.2.5 Время непрерывной работы прибора…………………………...не менее 8 ч.
2.2.6 Питание прибора- 9,0+0,6-2,0 В (батарея типа «Крона» ТУ 16-729.060-91).
2.2.7 Ток потребления……………………………………………...не более 1,5 мА.
2.2.8 Габаритные размеры прибора, мм, не более:
- измерительного блока…………………………………не более 155х77х40 мм;
- фотометрической головки………………………………..не более d 36х21 мм.
2.2.9 Масса прибора с источником питания……………………….не более 0,4 кг.
2.2.10 Средняя наработка на отказ……………...не менее 2000 часов (при P=0,8).
2.3 Состав прибора
В состав прибора входят:
- фотометрическая головка,
- блок обработки сигнала.
2.4 Устройство и принцип работы
Принцип работы прибора заключается в преобразовании фотоприемным устройством излучения в электрический сигнал с последующей цифровой индикацией числовых значений освещенности в лк.
Конструктивно прибор состоит из фотометрической головки и блока обработки сигналов, связанных между собой многожильным гибким кабелем.
Органы управления режимами работы и жидкокристаллический индикатор расположены на блоке обработки сигналов. Отсчетным устройством прибора является жидкокристаллический индикатор, на табло которого при измерениях индицируются числа от 0 до 1999.
На задней стенке блока обработки сигналов расположена крышка батарейного отсека
Порядок работы с прибором
3.1 Подготовка к работе
До начала работы с прибором внимательно ознакомьтесь с назначением прибора, его техническими данными и характеристиками, устройством и принципом действия, а также с методикой проведения измерений.
Убедитесь в работоспособности элемента питания. Если при включении прибора в поле индикатора появится символ, индицирующий разряд батареи, то необходимо произвести замену элементов питания.
3.2 Порядок измерений
3.2.1 Включите прибор, повернув переключатель диапазонов.
3.2.2 Определите значение темнового сигнала Етс, лк, при всех положениях переключателя, закрыв входное окно фотометрической головки плотным ворсистым черным материалом.
3.2.3 Расположите фотометрическую головку прибора параллельно плоскости измеряемого объекта. Проследите за тем, чтобы на окно фотоприемника не падала тень от оператора, производящего измерения, а также тень от временно находящихся посторонних предметов.
3.2.4 Считайте с цифрового индикатора измеренное значение освещенности Еизм, лк.
3.2.5 Рассчитайте истинную освещенность Е, лк, по формуле:
Е = Еизм – Етс.
3.2.6 В случае появления на индикаторе символа «1», означающего перегрузку по входному сигналу, переключите прибор на следующий диапазон измерения.
3.2.7 Выключите прибор, повернув переключатель в положение «ВЫКЛ».
Содержание и методика выполнения работы
Естественная освещенность в помещении осуществляется за счет прямого диффузионного света небосвода и отраженного света от внутренних поверхностей помещения, противостоящих зданий и поверхности земли, прилегающей к зданию.
Расчетный коэффициент естественной освещенности (к.е.о.) в точке помещения с боковым светом следует осуществлять по СНиП 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение» или методическому указанию по расчету естественной освещенности.
Для использования графиков А.М. Данилюка при расчете к.е.о. необходимо вычертить в одинаковом масштабе план помещения и разрез по окну. Размеры этого помещения и светопроемов (геометрические параметры) студенты определяют с помощью рулетки или дальномера.
На план и разрез наносят точки, для которых производится расчет естественой освещенности. Эти точки располагаются на уровне горизонтальной рабочей плоскости, т.е. на уровне рабочего стола. Первая точка располагается на расстоянии 1 м от окна; следующие – на равном расстоянии между первой и последней точкой; последняя – в глубине помещения, на расстоянии 0,5 – 1 м от стены. В последней точке наиболее неблагоприятные условия освещенности.
Расчет к.е.о. удобно проводить в табличной форме.
В этих же точках производят измерения к.е.о. Методика измерений к.е.о. точек в помещении заключается в одновременном замере абсолютной освещенности (в лк) в данной точке помещения и под открытым небом с последующим вычислением отношения в процентах полученных значений. Одним из фотоэлементов измеряется освещенность на открытой площадке, а другим одновременно измеряется освещенность точек в помещении.
Если измерения на открытой площадке затруднены, исползуют непрозрачный вртикальный экран, с помощью которого отсекается ½ полусферы небосвода. При использовании такого экрана фотоэлемент достаточно выдвинуть через проем в стене до ее наружной грани, при этом выше проема не должно быть затеняющих конструкций: карнизов, балконов и т.п. Для получения полного значения наружной освещенности результаты замеров, выполненные с применением экрана, удваиваются.
Проводить замеры освещенности нужно при отсутствии облучения помещений и фотоэлемента прямыми лучами солнца. Необходимо следить, чтобы во время замеров на фотоэлемент не падала тень от близко расположенных людей, а также случайных предметов.
Результаты измерений фиксируются в графах 2 и 3 таблицы 1.
| Условия измерения (дата и время замеров, ориентация светопроемов, облачность) | Место замера освещенности | Отсчеты по шкале люксметра | К.е.о. по данным измерений
ен= 
| Расчетное значение к.е.о. по СНиП еб | Расхождение между ен и еб Δе=ен-еб | ||
| Е1 | Е2 | Еср= 
| |||||
| На открытом месте Ен | |||||||
| 3,87 | |||||||
| 1206,5 | 3,63 | ||||||
| 3,49 | |||||||
| 1228,5 | 2,75 | ||||||
| 2,46 | |||||||
| 4,3 | |||||||
| 1231,5 | 1,91 | ||||||
| 1,66 | |||||||
| 1217,5 | 1,48 | ||||||
| 1207,5 | 1,37 | ||||||
| 1236,5 | 0,83 | ||||||
| 1212,5 | 0,85 | ||||||
| 1256,5 | 0,72 | ||||||
| 0,74 | |||||||
| 0,66 | |||||||
| 1164,5 | 0,61 | ||||||
| 1118,5 | 0,55 | ||||||
| 0,5 | |||||||
| 1087,5 | 0,48 | ||||||
| 1053,5 | 0,4 | ||||||
| 998,5 | 0,37 | ||||||
| 1055,5 | 0,31 | ||||||
| 0,34 | |||||||
| 1075,5 | 0,28 | ||||||
| 0,3 | |||||||
| В точке помещения Ев | |||||||
| 3,87 | |||||||
| 87,5 | 3,63 | ||||||
| 3,49 | |||||||
| 67,5 | 2,75 | ||||||
| 60,5 | 2,46 | ||||||
| 52,5 | 4,3 | ||||||
| 1,91 | |||||||
| 40,5 | 1,91 | ||||||
| 1,66 | |||||||
| 1,48 | |||||||
| 22,5 | 1,37 | ||||||
| 20,5 | 0,83 | ||||||
| 18,2 | 17,9 | 18,05 | 0,85 | ||||
| 17,6 | 16,9 | 17,25 | 0,72 | ||||
| 14,5 | 16,3 | 15,4 | 0,74 | ||||
| 14,4 | 14,0 | 14,2 | 0,66 | ||||
| 12,5 | 11,9 | 12,2 | 0,61 | ||||
| 10,9 | 10,9 | 10,9 | 0,55 | ||||
| 10,9 | 10,0 | 10,45 | 0,5 | ||||
| 8,4 | 8,4 | 8,4 | 0,48 | ||||
| 7,4 | 7,3 | 7,35 | 0,4 | ||||
| 6,7 | 6,5 | 6,6 | 0,37 | ||||
| 6,5 | 6,9 | 6,7 | 0,31 | ||||
| 6,2 | 5,8 | 6,0 | 0,34 | ||||
| 6,0 | 5,7 | 5,85 | 0,28 |
Полученные экспериментальные и расчетные средние результаты необходимо сравнить с нормативными значениями и сделать соответствующие выводы.
При разнице >10% в значениях экспериментальных (лабораторных) и расчетных данных необходимо определить причину расхождения и дать соответствующие рекомендации.
Основные светотехнические фактические параметры помещения:
τ0 – коэффициент светопропускания оконного проема в помещении;
ρ - коэффициент отражения света поверхностями помещения.
Коэффициент светопропускания оконного проема τ0 легко определить экспериментально, путем замеров освещенности в какой-либо точке помещения при закрытых и открытых окнах, воспользовавшись следующей формулой:
,
где Езакр.ок – освещенность, в лк, в точке помещения при закрытых окнах;
Езакр.ок – освещенность, в лк, в точке помещения при открытых окнах;
Для определения коэффициента отражения света поверхностями ограждений ρ, необходимо расположить фотоэлемент люксметра параллельно стене, противоположной окну (на расстоянии 25 см от поверхности ограждния) и замерить отраженный от поверхности стены свет (Еотр). Расположив фотоэлемент в плоскости стены, можно определить падающий свет (Епад). Тогда ρ определяем по формуле:
.
Полученные экспериментальные значения τ0 и ρ сравниваются со значениями, взятыми по таблицам СНиП.
Следует отметить, что иногда расхождения между расчетными и экспериментальными значениями к.е.о. объясняются несоответствием фактического состояния облачности предпосылкам теории А.М. Данилюка.
Дело в том, что данные, определенные по графикам А.М. Данилюка точнее всего соответствуют сплошной области небосвода.
Учитывая эти обстоятельства, можно сделать окончательный вывод о причинах расхождения расчетных и экспериментальных значений к.е.о.
Определение расчетного значения к.е.о. в точке №1
5.1 Исходные данные для проверочного расчета
Архитектурно-строительные:
- глубина помещения dп =
- ширина помещения bп =
- высота помещения hп =
- толщина наружной стены dок =
- высота подоконника от уровня земли до низа оконного проема hпд =
- ширина оконного проема по наружному обмеру bo =
- высота оконного проема по наружному обмеру ho =
- высота от уровня рабочей поверхности до верха окна по наружной грани ho1 =
Светотехнические:
- переплеты металлические двойные раздельные;
- стеклопакет;
- средневзвешенный коэффициент отражения внутренних поверхностей помещения rср = (п.5.10 СНиП 23-05-95*);
- коэффициент запаса kз = (т.3 СНиП 23-05-95*).
В качестве противостоящего здания выступает здание информационно-библиотечного корпуса, расположенное параллельно исследуемому помещению.
Архитектурно-строительные и светотехнические параметры противостоящего здания:
- высота здания до карниза Нзд=17,5 м;
- расчетная высота здания Hр= м;
- расстояние между зданиями l=18,0 м;
- длина торца здания a=42 м;
- облицовка фасада – двойная (синее остекление, бежевая фасадная панель);
- средневзвешенный коэффициент фасада ρф= (т. Б.3 СП 23-102-2003).
5.2 Проверочный расчет
Расчет к.е.о. производим по формуле:
,
где l – количество участков небосвода, видимых через световой проем из расчетной точки;
εбi – геометрический к.е.о. в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет от i-го участка неба, определяемый по формуле:
 ,
|
где n1 – количество лучей, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на разрезе помещения;
n2 – количество лучей, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на плане помещения;
qi – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость небосвода i-того участка небосвода, определяемый через θ – угол под которым видна середина участка небосвода (определяем по т. Б.1 СП 23-102-2003);
М – число участков фасадов зданий противостоящей застройки, видимых через световой проем из расчетной точки;
εздj – геометрический к.е.о. в расчетной точке, учитывающий отраженный свет от j-того участка фасада здания противостоящего здания, определяемый по формуле:
 ,
|
где n′1 – количество лучей, проходящих от противостоящего здания через световые проемы в расчетную точку на разрезе помещения;
n′2 – количество лучей, проходящих от противостоящего здания через световые проемы в расчетную точку на плане помещения;
bфi – средняя относительная яркость i -го участка фасада противостоящего здания (т. Б.2 СП 23-102-2003);
Кздj – коэффициент, учитывающий изменения внутренней отраженной составляющей к.е.о. в помещении при наличии противостоящих зданий, определяемый по формуле:
 ,
|
где Кзд0 – коэффициент, учитывающий изменение внутренней отражающей составляющей к.е.о. при полном закрытии небосвода противостоящим зданием (т. Б.6 СП 23-102-2003).
 ,
|
где аэ – расстояние от края здания до условной экранирующей плоскости в плане, м;
lэ – длина условной экранирующей плоскости в разрезе, м;
lt - расстояние от внутренней поверхности ОК до расчетной точки, м;
z2 – индекс противостоящего здания в разрезе
 ,
|
где hпд - высота подоконника по наружному обмеру, м;
Hр= Hзд – hпд =18,7-11,3 =7,4 м;
r0 – коэффициент, учитывающий к.е.о. за счет света, отраженного от внутренних поверхностей помещения и света, отраженного от подстилающей поверхности земли (т. Б.4 СП 23-102-2003);
τ0 - общий коэффициент пропускания света
|
где τ1 – коэффициент, учитывающий потери света через материал принимаемый по таблице Б.7 СП 23-102-2003;
τ2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах принимаемый по таблице Б.7;
τ3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях по таблице Б.8;
τ4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах по таблице Б.8;
τ5 – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке под фонарем.
Кз – расчетный коэффициент, учитывающий снижение к.е.о. и освещенности в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещения (т.3 СНиП 23-05-95*).
Для определения n1, n′1, накладывают поперечный разрез помещения на I график Данилюка, совмещая полюс графика 0 с точкой №14, а нижнюю линию графика – с условной рабочей поверхностью.
Необходимо найти номера полуокружностей, проходящих точки Сn.
Для определения n2, n′2 накладывают план помещения на II график Данилюка таким образом, чтобы вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру полуокружности, проходили через середину окна.