Теоретическая часть. Исследование естественного освещения

Лабораторная работа № 1

Исследование ЕСТЕСТВЕННОГО освещения

ЦЕЛИ РАБОТЫ

Цели лабораторной работы:

- изучение характеристик и принципов нормирования естественного освещения;

- изучение принципа действия, устройства и условий применения люксметра;

- приобретение практических навыков по исследованию естественного освещения.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Информацию об окружающей среде человек получает в основном (до 90 %) через зрительный анализатор. Поэтому полнота и качество информации, поступающей через органы зрения, зависят во многом от освещения. Правильно спроектированное и выполненное освещение способствует обеспечению безопасности человека, сохранению его здоровья, работоспособности и высокопроизводительной деятельности. Неудовлетворительное освещение помещений, мест производства работ может явиться причиной, утомления органов зрения, снижения производительности труда, ухудшения самочувствия работающих и причиной несчастных случаев. Неправильно выполненное освещение может привести к неспособности человека различить условную окраску на электрических кабелях, баллонах, трубопроводах, знаках безопасности и др.

Освещение оценивается количественными (световой поток, сила света, яркость, освещенность) и качественными (фон, контраст объекта с фоном, видимость, показатель ослепленности) показателями.

Световой поток есть мощность лучистой энергии. За единицу светового потока условно принят люмен (лм).

Сила света есть пространственная плотность светового потока:

, (1.1)

где F - световой поток, лм; w - телесный угол, стерадиан.

Сила света измеряется в канделах (кд).

Яркость поверхности (кд/м²) в данном направлении - это отношение силы света, излучаемого поверхностью в этом направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

. (1.2)

Освещенностью называют отношение светового потока к освещаемой поверхности:

. (1.3)

За единицу освещенности принят люкс (лк).

Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается, и может быть светлым, средним и темным в зависимости от коэффициента отражения поверхности.

Контраст объекта различения с фоном определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона.Контраст объекта различения с фоном может быть большим (объект и фон резко различаются по яркости), средним (объект и фон заметно различаются по яркости), малым (объект и фон мало различаются по яркости).

Видимость (V) – характеристика способности человеческого глаза воспринимать объект. Видимость определяется числом пороговых контрастов (К _пор – минимальный различимый контраст) в контрасте объекта с фоном

. (1.4)

В зависимости от источника света различают: естественное, искусственное и совмещенное освещение.

Естественное освещение - освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через проемы в наружных ограждающих конструкциях.

По конструктивному выполнению естественное освещение бывает:

- боковое одностороннее - освещение помещения через световые проемы в наружных стенах;

- боковое двустороннее;

- верхнее - освещение помещения через световые (зенитные) и светоаэрационные фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания;

- комбинированное - сочетание верхнего и бокового освещения.

При оценке естественного освещения используют:

- количественный показатель - коэффициент естественной освещенности (КЕО) - отношение естественной освещенности, созданной в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения (E _вн) светом неба (непосредственно или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности (E _нар), создаваемой светом полностью открытого небосвода, выражается в процентах:

. (1.5)

- качественный показатель - неравномерность освещения (учитывается, поскольку наружная освещенность не постоянна и резко колеблется как по времени года, так и по часам суток); определяют из отношения:

, (1.6)

где КЕО_ср и КЕО_min - среднее и минимальное значения КЕО в помещении.

Гигиенические требования к естественному освещению регламентированы строительными нормами и правилами СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Согласно этому документу, для систем естественного освещения нормируемыми параметрами являются коэффициент неравномерности освещения и КЕО (е_N), определяемый из выражения

, (1.7)

где N - номер группы обеспеченности естественным светом (Приложения, табл. 1.1); е_Н - значение КЕО (Приложения, табл. 1.4); m_N - коэффициент светового климата (в Приложении табл. 1.2 значения m_N приведены в качестве примера для 1-й и 2-й групп административных районов обеспеченности световым климатом).

Полученные по формуле (1.7) значения сле­дует округлять до десятых долей.

Нормативные значения КЕО зависят от разряда и подразряда зрительных работ по точности (СНиП 23-05-95 устанавливают с I по VIII разряды) и конструктивного оформления системы естественного освещения.

В небольших помещениях при односторон­нем боковом естественном освещении нор­мируется минимальное значение КЕО в точ­ке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помеще­ния и условной рабочей поверхности на рас­стоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, а при двустороннем боко­вом освещении — в точке посередине поме­щения. При этом под условной рабочей поверхностью понимают горизонтальную поверхность, расположенную на высоте 0,8 м от пола.

В крупногабаритных производствен­ных помещениях при боковом освещении ми­нимальное значение КЕО нормируется в точ­ке, удаленной от световых проемов:

на 1,5 высоты помещения для работ I—IV разрядов;

на 2 высоты помещения для работ V—VII разрядов;

на 3 высоты помещения для работ VIII разряда.

При верхнем или комбинированном естественном освещении нормируют среднее значение КЕО, определяемое по формуле

, (1.8)

где N – число точек определения (первая и последняя точки выбираются на расстоянии 1 м от поверхности наружных стен и перегородок); e ₁, e ₂ ,…, e_N – значения КЕО при верхнем и комбинированном естественном освещении в точках характерного разреза помещения.

Неравномерность естественного освещения не нормируется для помещений с боковым освещением, для производственных помещений, в которых выполняются работы VII и VIII разрядов.

Для обеспечения нормируемого значения КЕО площадь боковых световых проёмов (S_o) определяют по формуле

, (1.9)

а площадь верхних световых проёмов – по формуле

, (1.10)

где S _o и S _ф – площадь боковых (окон) и верхних (фонарей) световых проёмов соответственно м²; S _п – площадь пола, м²; τ₀ – общий коэффициент светопропускания, определяемый как произведение коэффициентов пропускания стекла (t₁), потерь света в переплётах окна (t₂), его загрязнения (t₃), наличия несущих и солнцезащитных конструкций перед окнами(t₄); r₁ и r₂ – коэффициенты, учитывающие повышение КЕО от отраженного света (значение r₁ ориентировочно допускается принимать в пределах от 1,5 до 3,0; причем большее значение r₁ принимают при боковом одностороннем освещении, меньшее – при боковом двухстороннем; значение r₂ ориентировочно допускается принимать в пределах от 1,1 до 1,4); η₀ и η_ф – световые характеристики окна и фонаря соответственно (ориентировочно допускается принимать η₀ = 8,0 – 15,0, а η_ф = 3,0 – 5,0); K_зд – коэффициент, характеризующий затенение окон от противостоящих зданий, принимаемый в пределах от 1,0 до 1,5; K_з – коэффициент запаса, зависящий от количества чисток остекления и от угла наклона светопропускающего материала к горизонту, принимают по таблице 3 СНиП [1], (K_з = 1,2 – 2,0).

По рассчитанной площади световых проемов определяют их размеры и количество.

Рассчитанные размеры световых проемов допускается изменять в пределах от +5 до -10%.