916

проемов можно учитывать не только санитарно-гигиенические требования, но и

экономические, так как всякое увеличение площади световых проемов приводит к увеличению эксплуатационных расходов, связанных с дополнительными тепловыми потерями через световые проемы, их ремонт и очистку от пыли. Кроме того, при значительных площадях остекления появляется опасность перегрева помещений в летнее время.

В связи с тем, что практически не представляется установить минимальные значения освещенности внутри помещения в люксах, из-за непостоянства природных условий освещения под открытым небом, освещенность в помещениях выражают не в абсолютных, а в относительных единицах в виде коэффициента естественной

освещенности (КЕО).

Коэффициент естественной освещенности (КЕО) обозначается буквой ( e ) и выражает отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке внутри помещения (М)

видимым участком небосвода через световой проем, к значению наружной горизонтальной освещенности EH , создаваемой в это же время светом всего небосвода. КЕО выражают в

закона:

- закон проекции телесного угла;

- закон светотехнического подобия.

Закон проекции телесного угла показывает, что освещенность ЕМ в какой-либо точке поверхности помещения, создаваемая равномерно светящейся поверхностью неба, прямо пропорциональна яркости неба L и площади проекции на освещаемую поверхность телесного угла, под которым из данной точки виден участок неба (рис. 3.7).

Для пояснения вывода закона проекции телесного угла приняты следующие допущения:

- освещаемая поверхность располагается в помещении горизонтально;

131

-радиус полусферы R принимается равным единице;

-яркость неба во всех точках одинакова;

-не учитываются влияние отраженного света и остекление светового проема.

Для доказательства закона телесного угла из точки M проведем полусферу с радиусом

R 1. Яркость полусферы обозначим через L . На полусфере выделим весьма малый участок полусферы S , который можно принять за точечный источник света.

Рис. 3.7. Схема к закону телесного угла

S – участок неба видимый из точки M ; N – небосвод; ЛГ – линия горизонта; z – зенит; O – центр небосвода, совмещенный с исследуемой точкой M ; L – яркость небосвода, кд/м2;– площадь проекции участка неба, освещающего точку M .

Определим освещенность в точке M , создаваемую в помещении через окно участком

полусферы S , выражая в ней силу света I через яркость L согласно формуле (3.5):

Освещенной в какой-либо точке помещения равна произведению яркости участка неба,

видимого из данной точки через световой проем, на проекцию этого участка неба на

132

т.е. коэффициент естественной освещенности в какой-либо точке горизонтальной поверхности определяется отношением проекции на освещаемую поверхность видимого из данной точки помещения участка небосвода к величине (равной 3,4). Это отношение представляет собой геометрическое выражение КЕО. Оно отличается от КЕО тем, что не учитывает влияние остекления и внутренней отделки помещения, а также неравномерной яркости небосвода.

Практическое значение этого закона заключается в том, что на его основе можно определить относительную световую активность различных световых проемов или одного светового проема, но различно расположенного относительно рабочей поверхности (РП) (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Определение относительной световой активности светопроемов с помощью закона проекции телесного угла при расположении точки на горизонтальной (а) и вертикальной (б)

плоскости

Для доказательства закона светотехнического подобия в центре круга с радиусом R =1

обозначим точку M , из которой проведем телесный угол таким образом, чтобы его граничные стороны проходили через края оконных проемов (в плане) двух зданий. Проведем через точку

M секущую плоскость 1-1 и изобразим разрез 1-1 (рис. 3.9).

Освещенность в точке M двух помещений создается через оконные проемы, обладающие

яркостью L1 и L2 , за счет применения различных видов стекла.

На разрезе 1-1 видно, что при различных размерах световых проемов (1 и П),

освещенность в точке M создается одним и тем же телесным углом, вершина которого находится в точке M . Таким образом, на основании закона проекции телесного угла,

освещенность в точке M остается постоянной при условии, если L1 = L2 = LH = const, и не зависит от размеров световых проемов.

133

Обеспечение светового комфорта достигается за счет рационально выбранных количественных и качественных характеристик естественного и искусственного освещения,

которые контролируются нормами освещения.

Значительную роль при решении задач, связанных с освещением, играет экономическая целесообразность, связанная с учетом эксплуатационных расходов на его содержание, так как всякое излишнее увеличение площади световых проемов приводит к повышению эксплуатационных расходов на отопление, ремонт и очистку остекления. Кроме того, при больших площадях остекления появляется опасность перегрева помещений в летний период время, особенно для южных районов.

Разработка проекта освещения осуществляется следующим образом:

-с учетом особенностей зрительной работы выбирают необходимые нормативные уровни освещенности;

-определяют спектр и динамику освещения, обеспечивающие требуемую цветопередачу

иэмоциональную атмосферу;

-устраняют или ограничивают ослепленность и дискомфорт, возникающие при попадании в глаза прямых или отраженных лучей солнца или источников искусственного света;

-выбирают расположение световых проемов, осветительных приборов и отделочных материалов, которые обеспечивают комфортное распределение яркостей и цвета в пространстве;

-решают задачи, связанные с созданием архитектурного светового образа, который возникает в результате взаимодействия архитектурного объекта и света.

В интерьерах архитектурный световой образ зависит от функционального назначения помещений. В зрительных залах этот образ должен создавать впечатление праздничности и торжественности; в музеях и картинных галереях - ощущение отрешенности от внешнего мира и сосредоточенности; в производственных помещениях - иллюзию естественности световой среды.

Примерами достигнутой гармонии архитектуры и света служат древнегречские и древнеримские сооружения. В греческой архитектуре солнечный свет использовался как средство выражения тектоники храма. С помощью света и тени утверждалась его структура и,

прежде всего, его конструктивная и пластическая основа.

Большой интерес представляет световая организация пространства древнерусских соборов и церквей, в которых самой светлой частью интерьера является среднекрестие - центр композиции. Этим создавалось распределение яркостей и направление света, которое ассоциировалось с «божественным» светом, льющимся сверху.

135

В современной архитектуре выразительность объекта достигается сочетанием естественного и искусственного света, применением современных светотехнических и строительных материалов и конструкций, оригинальных оптических систем и новых архитектурных форм.

3.6. Выбор систем естественного освещения помещений и световых проемов

Использование естественного дневного света для освещения помещений является одним из важных факторов, определяющих качество среды и способствующих улучшению санитарно-

гигиенических условий жизнедеятельности человека.

Естественное освещение проектируется, как правило, в помещениях с постоянным пребыванием людей. При выборе систем естественного освещения особенно важны два показателя - уровень освещенности и качество освещения помещений.

Для производственных помещений необходимый уровень освещенности определяется характером и точностью производимой зрительной работы, а для общественных помещений

(зрительные залы, фойе, вокзалы и т.д.) - в основном эстетическими и психологическими требованиями.

Качество естественного освещения определяется такими показателями, как распределение яркости в окружающем человека пространстве, неравномерность освещения,

спектральный состав света, направление и тенеобразующие свойства света.

Для внутренних интерьеров помещений применяют три системы естественного освещения: боковое, верхнее и комбинированное (рис. 3.10).

Система бокового освещения подразделяется на одно-, двух-, трехстороннее и круговое.

Верхнее освещение может быть образовано различными устройствами - от полностью светопропускающих покрытий до отдельных точечных фонарей и световых шахт. Система комбинированного освещения представляет собой сочетание бокового и верхнего освещения.

Выбор вида естественного освещения зависит от технологического процесса, условий зрительной работы, объемно-планировочного и конструктивного решения здания, а также светоклиматических особенностей места строительства и экономических факторов.

Боковое освещение естественным светом следует применять в многоэтажных жилых,

общественных и производственных зданиях, а также в одноэтажных жилых, общественных и производственных зданиях, в которых отношение глубины помещений dп к высоте верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью h01 не превышает 8 (dп/ h01≥8).

136

В качестве примера при выборе типа и расположения оконных проемов на рис. 3.11

приведена классификация оконных заполнений и их относительная световая активность.

Рис. 3.11. Классификация приемов бокового освещения через окна (а) и типы окон (б): 1,2 - большая и средняя неравномерность освещения; 3- равномерное

освещение (показано кривой КЕО)

Из приведенных приемов бокового освещения (см. рис. 3.11) видно, что применение вертикальных и квадратных световых проемов не обеспечивает равномерную освещенность помещений и только ленточное (горизонтальное) остекление позволяет получить равномерное освещение. Однако ленточное остекление ограничено в применении. Его рекомендуют применять в не отапливаемых зданиях или в зданиях с большими тепловыделениями.

Для верхнего освещения помещений зданий используются световые фонари,

классификация которых и их расположение на крыше зданий приведено на рис. 3.12.

При выборе типа световых проемов и их расположения в помещении необходимо руководствоваться данными об их относительной активности, пропорциях, расстоянии друг от друга с целью обеспечения в помещении нормированной неравномерности освещения.

Примеры относительной световой активности различных типов фонарей при их площади, составляющей 10% площади пола, приведены на рис. 3.13.

Данные о световой активности окон и фонарей приведены соответственно в табл. 3.3 и

3.4.

138

Для устранения затенения от соседних фонарей расстояния между осями смежных

фонарей целесообразно принимать:

-для П-образных - 4 hф или не менее полуторной суммы высот этих фонарей;

-для трапециевидных - 3 hф или не менее суммы их высот;

-для зенитных - 2,5 hф или не менее суммы их высот,

где hф - высота фонаря от уровня кровли до карниза фонаря.

Рекомендуемое отношение ширины двухсторонних трапециевидных и П-образных фонарей с вертикальным остеклением к ширине пролета должно находится в пределах 0,4-0,6.

При фонарном освещении помещений большое значение имеет высота освещаемого помещения. Из данных табл. 3.5 видно, что в многопролетных зданиях высота помещения не оказывает значительное влияние на значение среднего КЕО, а в однопролетных - с увеличением отношения высоты к ширине пролета происходит снижение величины среднего КЕО почти в 2

раза.

Таблица 3.5 Изменение среднего КЕО в зависимости от высоты помещения

Примечание: 1. За 100% принято среднее значение КЕО в трехпролетном помещении при отношении помещения к ширине пролета 0,7. 2. При двух пролетах среднее значение КЕО берется по интерполяции.

По характеру распределения прошедшего в помещение светового потока окна и фонари делятся на три вида (рис. 3.14):

- характеризующиеся четкой направленностью светового потока, который выделяет формы рассматриваемого объекта, благодаря образующимися собственной и падающей теням

(рис. 3.14, а);

- создающие в помещениях бестеневое освещение благодаря двустороннему или многостороннему освещению объектов помещения или применяющие в световых проемах светорассеивающие материалы из молочного стекла, пленки, решетки и т.п.

(рис. 3.14, б);

140