Определение расчетного значения КЕО в точке №2

Цель работы

Цель работы состоит в следующем:

- расчетным методом определить к.е.о. в характерных точках помещений;

- исследовать в натуральных условиях к.е.о. в тех же точках помещения и сравнить полученные измерениями данные с расчетными и нормативными.

 

Описание и работа прибора

Назначение

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01-721.2019.00.ПЗ

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.

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).

Состав прибора

В состав прибора входят:

- фотометрическая головка,

- блок обработки сигнала.

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.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01.721.2019.00.ПЗ

На задней стенке блока обработки сигналов расположена крышка батарейного отсека.

Внешний вид прибора приведен на рисунке 1.

Рис 1. Внешний вид прибора

1- блок обработки сигналов

2- фотометрическая головка

 

 

Порядок работы с прибором

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.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01-721.2019.00.ПЗ

Убедитесь в работоспособности элемента питания. Если при включении прибора в поле индикатора появится символ, индицирующий разряд батареи, то необходимо произвести замену элементов питания.

Порядок измерений

3.2.1. Включите прибор, повернув переключатель диапазонов.

3.2.2. Определите значение темнового сигнала Е_тс, лк, при всех положениях переключателя, закрыв входное окно фотометрической головки плотным ворсистым черным материалом.

Примечание: Измерение темнового тока актуально при работе в диапазонах «0-20лк» и «0-200лк».

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 Е_изм, лк.

3.2.5. Рассчитайте истинную освещенность Е, лк, по формуле:

Е = Е_изм – Е_тс

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 и поверхности, прилегающей к зданию.

Расчетный коэффициент естественной освещенности (к.е.о.) в точки 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) определяем с помощью рулетки.

На план и разрез наносим 20 точек, для которых производится расчет естественной освещенности. Эти точки располагаются на уровне горизонтальной рабочей поверхности, т.е. на уровне рабочего стола. Первая точка располагается на расстоянии 1м от окна; вторая, третья и последующие –

на равном расстоянии между точками первой и двадцатой; двадцатая – в глубине помещения, на расстоянии 1м от стены. В двадцатой 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 помещений заключается в одновременном замере абсолютной освещенности в данной точке помещения и под открытым небом с последующим вычислением отношения в процентах полученных значений.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01-721.2019.00.ПЗ

Одним из фотоэлементов измеряется освещенность на открытой площадке, а другим одновременно измеряется освещенность точек в помещении.

Если измерения на открытой площадке затруднены, используют непрозрачный вертикальный 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.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01-721.2019.00.ПЗ

Таблица 1. Результаты измерений и расчета коэффициента естественной освещённости.

 

 

 

 

Определение расчетного значения КЕО в точке №2

(1)

Расчет К.Е.О. производим по формуле:

где L – количество участков небосвода, видимых через световой проем из расчетной точки;

ε_бi – геометрический К.Е.О. в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет от i-го участка неба, определяемый по формуле:

(2)

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;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01-721.2019.00.ПЗ

q₁ – коэффициент, учитывающий неравномерную яркость небосвода i-того участка облачного неба МКО, определяемый через θ – угол под которым видна середина участка небосвода [2, табл. Б.1];

М – число участков фасадов зданий противостоящей застройки, видимых через световой проем из расчетной точки.

ε_здj – геометрический К.Е.О. в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий отраженный свет от j-того участка фасада здания противостоящей застройки, определяемый по формуле:

(3)

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;

b_фj – средняя относительная яркость i -го участка фасада противостоящего здания [2, табл. Б.2];

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01-721.2019.00.ПЗ

К_здj – коэффициент, учитывающий изменения внутренней отраженной составляющей К.Е.О. в помещении при наличии противостоящих зданий, определяемый по формуле:

(4)

где К_зд0 – коэффициент, учитывающий изменение внутренней отражающей составляющей К.Е.О. в помещении при полном закрытии небосвода противостоящим зданием [2, табл. Б.6].

(5)

где а_э – расстояние от края здания до условной экранирующей плоскости в плане, м;

l_э – длина условной экранирующей плоскости в разрезе, м;

l_t – расстояние от внутренней поверхности ОК до расчетной точки, м;

z₂ – индекс противостоящего здания в разрезе

(6)

где h_пд – высота подоконника по наружному обмеру, м;

H_р= H_зд – h_пд =5,4м;

r₀ – коэффициент, учитывающий повышение К.Е.О. при боковом освещении за счет света, отраженного от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию [2, табл. Б.4, Б.5];

τ₀ – общий коэффициент пропускания света

(7)

где τ₁ – коэффициент светопропускания материала, определяемый по таблице Б.7 [2] (=0,8 – стеклопакет);

τ₂ – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, принимаемый по таблице Б.7 [2] (=0,85 – металлические спаренные переплеты);

τ₃ – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, принимаемый по таблице Б.8 [2] (=1)

τ₄ – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах по таблице Б.8 (=1);

τ₅ – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке под фонарем (=1);

Кз=1.2 – 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 [1, табл.3].

Для определения n₁, n′₁, накладывают поперечный разрез помещения на I график Данилюка, совмещая полюс графика 0 с точкой №2, а нижнюю линию графика – с условной рабочей поверхностью.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01-721.2019.00.ПЗ

Необходимо найти номера полуокружностей, проходящих точки С_n.

Для определения n_2,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.

n₁=9,25;

n′₁=1,75;

n₂=52;

n′₂=13,8.

Найдем значения ε_здj и ε_bi по формулам:

ε_б1= 0,01* (n₁*n′₂)=0,01(9,25*13,8)= 1,277 %;

ε_б1= 0,01* (n₂*(n1+n′₁)=0,01(52*(9,25+1,75)= 5,72 %;

ε_зд=0,01* (n′₁*n′₂)=0,01*(1,75*13,8)= 0,242 %;

Далее определим угол Θ, под которым видна середина светового проема освещаемого небом из расчетной точки: Θ₁, Θ₂ =29°.

По таблице Б.1 найдем значение q₁, q₂ с помощью линейной интерполяции:

q₁, q₂, = 0,845 26 – 0,80

29 – х

30 – 0,86

Изм.

Лист

№ докум.№

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01-721.2019.00.ПЗ

Определим значение параметра b_фi по табл. Б2, предварительно определив отношения величин:

ρ_ф= = =0,317,

=0,405, =7,778

b_фj= 0,152

Определим значение К_здj. Предварительно необходимо определить К_зд0 по табл. Б.6, для чего сначала найдем индексы противостоящего здания в плане z₁ и в разрезе z_2,, а также отношение l_т/d_п:

;

;

= =0,215

Так как в СП 23-102-2003 в таблице Б[6] Значение z₂ =0,043 соответствует минимальному значению, то К_зд0=1.

Подставим значение в формулу и найдем :

= 1%

Определим значение r₀ применяю билинейную и линейную интерполяции по таблице Б.4, предварительно определив отношения величин:

, ,

3			1,58		5			1,58				1,21
	0,2	1,20		1,16		0,2	1,34		1,27		3,09	1,21
	0,215		1,21			0,215		1,3				1,3
	0,3	1,46		1,38		0,3	1,77		1,6

 

 

r₀=1,21

 

Определим значение τ₀ . Найдем значения параметров формулы:

τ₁=0,8; τ₂ =0,85;τ₃=1; τ₄=1; τ₅=1.

Получаем: τ₀= 0,68

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01-721.2019.00.ПЗ

Тогда, = 4,07%

По полученным значениям к.е.о. для точек № 1-20 построим кривую распределения к.е.о. (Приложение В).

∆е=е_изм-е_рб = 8,14-4,07 = 4,07

Заключение

Сравнивая полученные экспериментально значения 𝜏_𝑜 и 𝜌₁ с нормативными получим: 𝜏_𝑜=0.73>𝜏_𝑜𝑛=0.64

Пропускание света через окно удовлетворяет требования

СНиП 23-05-95 погрешность составляет:

∆1=0.73−0.640.64×100%=14.1%

Коэффициент отражения отделочного материала 𝜌=0.317 по СНиП 23-102-2003 соответствует серая фасадная краска, светлое дерево, на самом деле это не так. Причиной ошибки может являться не соответствующие условия для проведения опыта, что отображает расхождение экспериментальных значений: ∆2=0.57−0.20.2×100%=185%

- Нормативное КЕО превышает значение экспериментального КЕО:

𝑒_𝑁=1.20%>𝑒_и=1.05%

Это значит, что освещенность помещения не удовлетворяет требованиям СНиП 23-102-2003. Причиной расхождений этих значений может служить несоответствия фактического состояния облачности, данные СНиП приведены с учетом сплошной облачности, при измерениях была переменная облачность.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛР.08.03.01-721.2019.00.ПЗ

Список литературы

1. СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение. – Госстрой Россия:- СПБ.: Полиграфия, 2004. - 82 с.

2. СП 23-101-2003«Естественное освещение жилых и общественных зданий» Свод правил по естественному освещению жилых и общественных зданий – М.: ФГУП ЦПП, 2005. – 87 с. – М.: ФГУП ЦПП, 2005. – 87 с

3. СП 52.13330.2011 “Естественное и искусственное освещение/Госстрой Россия:- СПБ.: Полиграфия, 2013. - 82 с.

4. Горбаченко В.А. Методические указания к лабораторной работе «Определение относительной естественной освещенности помещения с помощью прибора»/ В.А. Горбаченко – Тюмень: ТюмГАСУ, 2007. – 11 с.