Промышленное здание

 

6.    Расчет  естественной освещенности

 

Расчёт естественной освещённости помещений производится отдельно от бокового и верхнего освещения  и результаты суммируются.

Здание каркасно-панельное, шаг колонн высокой части здания (пролет «А») 6м, низкой (пролет «Б») – 12 м, высота панелей стен 1,2 м; 1,5 м; 1,8 м. Торцевые стены глухие. По продольным осям пролета «А» в осях Б-Г устроены свето-аэрационные фонари шириной 6м и длиной 42 м. Остекление окон одинарное (переплёты металлические) в пролете «А» высотой 6,3м; в пролете «Б» - высотой 1,2 м; остекление фонаря одинарное.

Здание расположено  в г. Минск, пояс светового климата 4 (прилож. Д [1]) и предназначено для размещения в нём главного корпуса завода арматурных изделий. По зрительному условию работы, выполняемому в помещении, здание относится к пятому  разряду (малой точности).

Нормативное значение К.Е.О. находим по формуле

e_N=е_н·m_N,

где е_н - нормируемое значение К.Е.О., в %, при рассеянном свете от небосвода, определяемое с учетом характера зрительной работы (по таблицам 1 и 2 [1]; е_н=3%;

m_N - коэффициент светового климата, определяемый по таблице 4[1], m_N=1,0;

N- номер группы административных районов стран СНГ.

e_N=3,0·1,0=3,0 %.

Предварительно находим  ориентировочную площадь световых проёмов. Условно принимаем, что 2/3 освещённости создаётся боковым освещением и 1/3 верхним. Это позволит нам в формулах при определении площади окон и площади светопроёма фонаря принимать вместо S_п соответственно (1/3)S_п и (2/3)S_п.

где е_н - нормируемое значение К.Е.О. при боковом освещении, в %, (по таблицам 1 и 2 [1], е_н =1,0%;

e_N=1,0·1,0=1,0 %.

В высокой части здания:

S_пола=54×72=3888 м²;

S_{потолка}=S_пола=3888 м²;

S_стен=2×72×9,6+2×54×9,6-2×54×6,3=1738,8 м².

В низкой части здания:

S_пола=11,7×72=842,4 м²;

S_{потолка}=S_пола=842,4 м²;

S_стен=72×3,6+72×4,2+12×4,2×2-60×1,2=590,4 м².

 

Значение световой характеристики окон η₀ принимаем по таблице 26[2], в зависимости от отношения длины помещения L_п к его глубине В и от отношения глубины помещения В к его высоте от уровня рабочей поверхности до верха окон h₁. Принимаем условную рабочую поверхность на высоте 1,0 м от уровня пола помещения.

L_п/В=54/72=0,75;          L_п/В=72/12=6;     

В/h₁=72/8=9;                  В/h₁=12/2,6=4,6;

η₀=47,0;                           η₀=9,6.    

Значение общего коэффициента светопропускания проёма находим из выражения:

где τ₁- коэффициент светопропускания материала, учитывающий вид светопропускающего материала по таблице 28[2]; τ₁=0,9; 

τ₂- коэффициент светопропускания материала, учитывающий потери света в переплетах светопроема,  по таблице 28[2]; τ₂=0,9;

τ₃- коэффициент, учитываюжий потери света в несущих конструкциях, по  таблице 28[2]; для железобетонных ферм τ₃=0,8; для железобетонных балок высотой 900мм τ₃=0,8;

τ₄- коэффициент, учитывающий потери света в солнце защитных устройствах принимается по таблице 29[2]; τ₄=1; 

τ₅- коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устраиваемой под фонарями, принимаемый равным; τ₅=1;

Для бокового освещения:

в высокой части здания:

τ₀=0,9·0,9·0,8·1·1=0,648.

в низкой части здания

τ₀=0,9·0,9·0,8·1·1=0,648.

Значение коэффициента r₁ принимаем по таблице 30[2], в зависимости от отношения глубины помещения В к высоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна h₁, от отношения длины помещения L_п к его глубине В и от отношения расстояния L расчётной точки от наружной стены к глубине помещения, а также от величины средневзвешенного коэффициента отражения ρ_ср потолка, стен и пола. В предварительном расчете принимаем отношение L/B=0.5. Для определения значения ρ_ср примем окраску стен в бледно-желтый цвет (ρ₁=0,6), потолок - белый (ρ₂=0,6), пол - бетонный (ρ₃=0,15).

В высокой части здания:

 r₁=2,15.

В низкой части здания:

 r₁=1,80.

К_зд- коэффициент, учитывающий наличие затеняющих зданий; К_зд=1;

Требуемая площадь окон составляет:

В высокой части здания:

В низкой части здания:

Требуемая площадь светопроёма фонаря определяется по формуле: 

.

e_N=3·1,0=3,0%,

где m_N - коэффициент светового климата, определяемый по таблице 4[1], m_N=1,0 для фонаря;

τ₁=0,9; τ₂=0,75 (одинарные стальные открытые переплеты);

τ₃=0,8; τ₄=1(солнцезащитных устройств нет); τ₅=0,9.

τ₀=0,9·0,75·0,8·1·0,9=0,54.

Значение световой характеристики фонаря η_ф принимаем по таблице 31[2], в зависимости от отношения длины помещения L_п к ширине пролёта L₁ и от отношения высоты помещения H к ширине пролета L:

L_п/L₁=54/18=3,0;  H/L₁=9,6/18=0,53;

η_ф=5,1.

Значение коэффициента r₂ учитывающий повышение КЕО при верхнем освещении за счет светоотражения от внутренних поверхностей помещения определяем по таблице 33[2], в зависимости от средневзвешенного коэффициента отражения потолка, стен и пола, и отношения высоты помещения принимаемой от условной рабочей поверхности до нижней грани остекления фонаря к ширине пролета L:

H_Ф/L=12,5/18= 0,69;  r₂=1,288;

К_ф- коэффициент, учитывающий тип фонаря, принимается по таблице 34[2];  К_ф=1,2;

 

Суммарная площадь всех светопроёмов:

В высокой части здания:

S_общ=S_o+S_ф=874,4+285,1=1159,5м².

В низкой части здания:

S_общ=S_o=69,3м².

Предварительно намечаем площадь окон равна

В высокой части здания:

4,5·54·2+1,8·54·2=680,4 м², фонаря-4·1,865·42=313,3м².

В низкой части здания:

60·1,2=72,0 м².

 

6.1. Расчёт естественной  освещённости от бокового света

 

В соответствии с условиями расположения здания (отсутствие затеняющих зданий) коэффициент естественной освещённости при боковом освещении:

 

по таблице 3) [1]

Определяем  количество «лучей» n₁ проходящих через окно при помощи графика 1[2], а n₂ по ширине окна по графику 2[2].

Угол θ  – угол между горизонтальной прямой, соединяющей рассматриваемую точку с серединой проёма. Определение значений r₁ будем вести в табличной форме.

 Таблица 6- Определение значений r₁.

№ точек	Lп/В	В/h1	l/B	r1
1	1.98	7,6	0,02	1,075
2			0,29	1,25
3			0,54	2,325
4			0,79	3,55
5			1,05	4,6
6	1,98 1,1	7,6 14,3	1,30 4,25	4,6 4,25
7	1,1	14,3	3,2	3,2
8			2,25	2,25
9			1,55	1,55
10			1,20	1,20
11			1,10	1,10

 

Так как мы имеем дело с двусторонним освещением помещения, то расчёт ведем отдельно для левых и правых светопроёмов. Определение КЕО выполняем в табличной форме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7- Определение КЕО от бокового света - е_б

№ точек	№ полуокруж-ности	εб=0,01*n1*n2			Θ лев. прав.	q Табл.35[2]	τ0	r1	еб лев= εб· q·τ0·r1	eб пр	Σеб=eбпр+eбл
		n1	n2	0,01·n1·n2
1	3	34	89	30,26	70	1,23	0,486	1,075	19,45	-	19,45
2	10	15	72	10,8	18	0,69		1,25	4,53	-	4,53
3	19	10	67	6,7	7	0,54		2,325	4,09	-	4,09
4	28	8	58	4,64	5	0,51		3,55	4,08	-	4,08
5	36	6	54	3,24	4,5	0,50		4,6	3,62	-	3,62
6	44 44	3 3	51 33	1,53 0,99	4	0,49 0,48	0,486	4,6 4,25	1,68	0,87	2,55
					3,6		0432
7	35	5	39	1,95		0,50	0,432	3,2	-	1,35	1,35
					4,5
8	27	10	43	4,30		0,52		2,25	-	2,17	2,17
					6
9	19	11	52	5,72		0,56		1,55	-	2,15	2,15
					8,5
10	11	13	61	7,93		0,66		1,20	-	2,71	2,71
					16
11	3	32	65	20,8		1,22		1,10	-	12,06	12,06
					68

 

 

6.2 Расчёт естественного освещения от верхнего света

 

Коэффициенты  естественной освещённости от верхнего света в расчётных точках определены в табличной форме.

Количество «лучей»  n₃, проходящих в расчётную точку через световые проёмы на характерном поперечном разрезе помещения определяем с помощью графика 3[2], а количество «лучей» n₂ проходящие в расчётную точку через световой проём на продольном разрезе помещения с помощью графика 2[2].

Средний геометрический коэффициент естественной освещённости ε_ср находим из соотношения:

ε_ср=(1/100)*N*[(n₃*n₂)₁+(n₃*n₂)₂+…+(n₃*n₂)_N-1+(n₃*n₂)_N]

Значение коэффициента r₂ учитывающего повышение КЕО при верхнем освещении за счёт света отражённого от внутренних поверхностей помещения, определено в предварительном расчёте и равно 1,288.

Значение К_ф принимаем по таблице 34[2]. Оно равно для прямоугольных фонарей с двусторонним остеклением 1,2

ε_ср=(1/7)·[0,27+0,31+0,78+1,35+3,04+2,54+0,45]=1,25.

ε_ср·(r₂·К_ф-1)=1,25·(1,115·1,2-1)=0,42.

 

Таблица 8- КЕО при верхнем освещении

№ п/п	№ полу- окружности	εб=0,01·n3·n2						Σ	τ0	εв+ εср·(r2·Кф-1)	ев=[εв+εср·(r2·Кф-1)·τ0
		от левых проёмов			от правых проёмов
		n3	n2	0,01·n3·n2	n3	n2	0,01·n3·n2
1	-	-	-	-	-	-	-	-	0,54	-	-
2	47	-	-	-	1	27	0,27	0,27		0,69	0,37
3	39	-	-	-	1	31	0,31	0,31		0,73	0,39
4	32	-	-	-	2	39	0,78	0,78		1,20	0,65
5	24	-	-	-	3	45	1,35	1,35		1,77	0,95
6	17 16	2	52	1,04	4	50	2,00	3,04		3,46	1,87
7	16 17	3	50	1,50	2	52	1,04	2,54		2,96	1,60
8	24	1	45	0,45	-	-	-	0,45		0,87	0,47
9	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-
10	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-
11	-	-	-	-	-	-	-	-		-	-

Значение коэффициента естественной освещённости при комбинированном освещении находим по формуле:

е_к=е_б+е_в

Таблица 9- Значение КЕО при комбинированном освещении

№ точек	еб	ев	ек
1	19,45	-	19,45
2	4,53	0,37	4,90
3	4,09	0,39	4,48
4	4,08	0,65	4,73
5	3,62	0,95	4,57
6	2,55	1,87	4,42
7	1,35	1,60	2,95
8	2,17	0,47	2,64
9	2,15	-	2,15
10	2,71	-	2,71
11	12,06	-	12,06

 

Среднее значение КЕО  в пределах рабочей зоны помещения  при комбинированном освещении находится по формуле:

е_ср=(1/(N-1))*[(e₁/2)+e₂+…+e_N-1+(e_N/2)]=(1/(11-1))*[19,45/2+4,90+4,48+

+4,73+4,57+4,42+2,95+2,64+2,15+2,71+12,06/2]=4,93 %.

Нормируемое значение к.е.о. %.

Фактическая освещённость превышает нормативную более чем на 10%, что недопустимо, т.к. излишнее остекление ведет к увеличению как первоначальной (строительной) стоимости, так и стоимости эксплуатации здания.

Учитывая большой удельный вес бокового освещения, уменьшаем  площадь окон. Понижаем высоту оконных  проемов до 3,6 м в высокой части здания вместо 4,8 м и низкой части здания вместо 3 м, глухие простенки проектируем шириной 1,8 м вместо 1,2 м.

Перерасчет ведем в  табличной форме (таблица 10).

Таблица 10 – перерасчет КЕО от бокового света - е_б

№ точек	№ полуокруж-ности	εб=0,01·n1·n2			Θ лев. прав.	q Табл.35[2]	τ0	r1	еб лев= εб· q·τ0·r1	eб пр	Σеб=eбпр+eбл
		n1	n2	0,01·n1·n2
1	2	23	33	7,59	65	1,20	0,486	1,075	4,76	-	4,76
2	10	12	70	8,40	14,2	0,64		1,25	3,26	-	3,26
3	18	10	67	6,70	7,6	0,54		2,325	4,09	-	4,09
4	27	6	58	3,48	5,2	0,51		3,55	3,06	-	3,06
5	36	5	51	2,55	4,0	0,49		4,6	2,79	-	2,79
6	44 44	3 3	49 27	1,47 0,81	3,2	0,48 0,48	0,486	4,6 4,25	1,58	0,71	2,29
					3,2		0,432
7	36	5	31	1,55		0,49	0,432	3,2	-	1,05	1,05
					4,0
8	27	6	38	2,28		0,51		2,25	-	1,13	1,13
					5,2
9	18	10	47	4,70		0,54		1,55	-	1,70	1,70
					7,6
10	10	12	60	7,20		0,64		1,20	-	2,39	2,39
					14,2
11	2	23	53	12,19		1,20		1,10	-	6,95	6,95
					65