Естественное освещение наиболее благоприятно для зрения, поскольку солнечный свет необходим для нормальной жизнедеятельности человека. Видимые лучи солнечного спектра (400-760 мкм) обеспечивают функцию зрения, определяют естественный биоритм организма, положительно влияют на эмоции, интенсивность обменных процессов; ультрафиолетовый спектр (290-400 мкм) - стимулирует процессы обмена веществ, кроветворения, регенерации тканей и обладает антирахитическим (синтез витамина D) и бактерицидным действием.

Все помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение.

Естественное освещение помещений создается за счет прямого, рассеянного и отраженного солнечного света. Оно может быть боковым, верхним, комбинированным. Боковое освещение - через световые проемы в наружных стенах, верхнее - через световые проемы в покрытии и фонари, а комбинированное - в наружных стенах и в покрытиях.

Наиболее гигиенично боковое освещение, проникающее через окна, поскольку верхний свет при одной и той же площади остекления создает меньшую освещенность помещения; кроме того, световые проемы и фонари, расположенные в потолке, менее удобны для уборки и требуют специальных приспособлений для этой цели. Возможно использовать вторичное освещение, т.е. освещение через застекленные перегородки из соседнего помещения, оборудованного окнами. Однако оно не отвечает гигиеническим требованиям и допускается только в таких помещениях как коридоры, гардеробы, санузлы, душевые, подсобные помещения, моечные отделения.

Проектирование естественного освещения зданий должно базироваться на детальном изучении технологических или иных процессов, выполняемых в помещении, а также на светоклиматических особенностях территории. При этом учитывают:

Характеристику зрительной работы; местонахождение здания на карте светового климата;

Требуемую равномерность естественного освещения;

Расположение оборудования;

Желательное направление падения светового потока на рабочую поверхность;

Продолжительность использования естественного освещения в течение суток;

Необходимость защиты от слепящего действия прямого солнечного света.

В качестве гигиенических показателей естественной освещенности помещений применяют:

Коэффициент естественной освещенности (КЕО) - отношение естественной освещенности внутри помещения в контрольных точках замера (не менее 5) к освещенности снаружи здания (%). Существует две группы методов определения КЕО - инструментальные и расчетные.

В помещениях с боковым освещением нормируется минимальное значение коэффициента, а в помещениях с верхним и комбинированным освещением - среднее. Например, КЕО в торговых залах при боковом освещении должен быть равен 0,4-0,5 %, при верхнем - 2 %.

Для предприятий общественного питания при проектировании бокового естественного освещения КЕО должен быть: для залов, буфетов - 0,4-0,5 %; горячих, холодных, кондитерских, доготовочных и заготовочных цехов - 0,8-1 %; моечных кухонной и столовой посуды - 0,4-0,5 %.

Световой коэффициент - отношение площади застекленной поверхности окон к площади пола. В производственных, торговых и административных помещениях он должен составлять не менее -1:8, в бытовых - 1:10.

Однако этот коэффициент не учитывает климатические условия, архитектурные особенности здания и прочие факторы, влияющие на интенсивность освещения. Так, интенсивность естественного освещения во многом зависит от устройства и расположения окон, ориентации их по сторонам света, затененности окон близлежащими зданиями, зелеными насаждениями.

Угол падения - угол, образованный двумя линиями, одна из которых проходит от рабочего места к верхнему краю остекленной части оконного проема, другая - горизонтально от рабочего места к окну. Угол падения уменьшается по мере удаления от окна. Считается, что для нормальной освещенности естественным светом угол падения должен быть не менее 27о. Чем выше окно, тем больше угол падения.

Угол отверстия - угол, образованный двумя линиями, одна из которых соединяет рабочее место с верхним краем окна, другая - с наивысшей точкой затемняющего свет объекта, расположенного перед окном (противостоящее здание, дерево и т.п.). При таком затемнении освещенность в помещении может оказаться неудовлетворительной, хотя угол падения и световой коэффициент вполне достаточны. Угол отверстия должен быть не менее 5о.

Освещенность помещений находится в прямой зависимости от числа, формы и размера окон, а также от качества и чистоты стекол.

Загрязненные стекла при двойном остеклении снижают естественную освещенность до 50-70 %, гладкое стекло задерживает 6-10 % света, матовое - 60, замерзшее - до 80%.

На освещенность помещений влияет цвет стен: белый отражает до 80 % солнечных лучей, серый и желтый - 40 %, а синий и зеленый - 10-17 %.

Для лучшего использования поступающего в помещение светового потока стены, потолки, и оборудование должны быть окрашены в светлые тона. Особенно важна светлая окраска оконных переплетов, потолков, верхних частей стен, которые обеспечивают максимум отраженных световых лучей.

Резко снижает естественную освещенность помещений загромождение световых проемов. Поэтому на предприятиях запрещается заставлять окна оборудованием, продукцией, тарой как внутри, так и вне здания, а также заменять стекла фанерой, картоном и др.

В складских помещениях освещение обычно не предусматривается, а в некоторых случаях нежелательно (например, в кладовых для хранения овощей), и не допускается (в холодильных камерах). Однако для хранения муки, крупы, макаронных изделий, пищеконцентратов, сухофруктов целесообразно естественное освещение.

При недостаточном естественном освещении допускается комбинированное освещение, при котором одновременно используется естественный и искусственный свет.

Еще по теме Гигиенические требования к естественному освещению:

1. Гигиенические требования к естественному и искусственному освещению аптек, складов мелкооптовой торговли фармацевтической продукции.
2. Гигиенические нормативы микроклимата спортивных помещений различной специализации. Естественное и искусственное освещение спортивных помещений с учетом гигиенических норм.
3. Исследование и гигиеническая оценка условий естественного освещения.
4. Тема 7. Гигиеническая оценка условий естественного и искусственного освещения помещений аптек и предприятий фармацевтической промышленности.
5. Гигиеническая оценка инсоляционного режима, естественного и искусственного освещения (на примере помещений лечебно-профилактических и учебных учреждений)

Введение

Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь естественное освещение.

Естественное освещение -- освещение помещений пря-мым или отраженным светом, проникающим че-рез световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Естественное освещение должно предусматриваться, как правило, в помещениях с постоянным пребыванием людей. Без естествен-ного освещения допускается проектировать от-дельные виды производственных помещений сог-ласно Санитарным нормам проектирования про-мышленных предприятий.

Виды естественного освещения

Различают следующие виды естественного освещения помещений:

· боковое одностороннее -- когда световые проемы расположены в одной из наружных стен помещения,

Рисунок 1 - Боковое одностороннее естественное освещение

· боковое -- световые проемы в двух противо-положных наружных стенах помещения,

Рисунок 2 - Боковое естественное освещение

· верхнее -- когда фонари и световые проемы в покрытии, а также световые проемы в стенах перепада высот здания,

· комбинированное -- световые проемы, предус-мотренные для бокового (верхнее и боковое) и верхнего освещения.

Принцип нормирования естественного освещения

Естественное освещение используется для общего освещения производственных и подсобных помещений. Оно создается лучистой энергией солнца и на организм человека действует наиболее бла-гоприятно. Используя этот вид освещения, следует учитывать ме-теорологические условия и их изменения в течение суток и перио-дов года в данной местности. Это необходимо для того, чтобы знать, какое количество естественного света будет попадать в поме-щение через устраиваемые световые проемы здания: окна -- при боковом освещении, световые фонари верхних перекрытий здания -- при верхнем освещении. При комбинированном естественном осве-щении к верхнему освещению добавляется боковое.

Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь естественное освещение. Установленные расчетом размеры световых проемов допускается изменять на +5, -10%.

Неравномерность естественного освещения помещений производственных и общественных зданий с верхним или верхним и естественным боковым освещением и основных помещений для детей и подростков при боковом освещении не должна превышать 3:1.

Солнцезащитные устройства в общественных и жилых зданиях следует предусматривать в соответствии с главами СНиП по проектированию этих зданий, а также с главами по строительной теплотехнике.

Качество освещения естественным светом характеризуется коэф-фициентом естественной освещенности к ео, который представляет собой отношение освещенности на горизонтальной поверхности внутри помещения к одновременной горизонтальной освещенности снаружи,

где Е в -- горизонтальная освещенность внутри помещения в лк;

Е н -- горизонтальная освещенность снаружи в лк.

При боковом освещении нормируется минимальное значение коэффициента естественной освещенности -- к ео мин, а при верхнем и комбинированном освещении -- среднее его значение -- к ео ср. Способ расчета коэффициента естественной освещенности приведен в Санитарных нормах проектирования промышленных предприя-тий.

С целью создания наиболее благоприятных условий труда уста-новлены нормы естественной освещенности. В тех случаях когда естественная освещенность недостаточна, рабочие поверхности должны дополнительно освещаться искусственным светом. Смешан-ное освещение допускается при условии дополнительного освещения только рабочих поверхностей при общем естественном освещении.

Строительными нормами и правилами (СНиП 23-05-95) коэф-фициенты естественной освещенности производственных помещений установлены в зависимости от характера работы по степени точ-ности.

Для поддержания необходимой освещенности помещений норма-ми предусматривается обязательная очистка окон и световых фона-рей от 3 раз в год до 4 раз в месяц. Кроме того, следует система-тически очищать стены, оборудование и окрашивать их в светлые цвета.

Нормы естественного освещения промышленных зданий, сведенные к нормированию К.Е.О., представлены в СНиП 23-05-95. Для облегчения нормирования освещенности рабочих мест все зрительные работы по степени точности делятся на восемь раз-рядов.

СНиП 23-05-95 устанавливают требуемую величину К.Е.О. в зависимости от точности работ, вида освещения и географиче-ского расположения производства. Территория России делится на пять световых поясов, для ко-торых значения К.Е.О. определяются по формуле:

где N - номер группы административно-территориального района по обеспеченности естественным светом;

Значение коэффициента естественной освещенности, выбираемое по СНиП 23-05-95 в зависимости от характеристики зрительных работ в данном помещении и системы естественного освещения.

Коэффициент светового климата, который находится по таблицам СНиП в зависимости от вида световых проемов, их ориентации по сторонам горизонта и номера группы административного района.

Для определения соответствия естественной освещенности в производственном помещении требуемым нормам освещенность измеряют при верхнем и комбинированном освещении--в раз-личных точках помещения с последующим усреднением; при бо-ковом-- на наименее освещенных рабочих местах. Одновремен-но измеряют наружную освещенность и определенный расчет-ным путем К.Е.О. сравнивают с нормативным.

Проектирование естественного освещения

1. Проектирование естественного освещения зданий должно базироваться на изучении трудовых процессов, выполняемых в помещениях, а также на светоклиматических особенностях места строительства зданий. При этом должны быть определены следующие параметры:

характеристика и разряд зрительных работ;

группа административного района, в котором предполагается строительство здания;

нормированное значение КЕО с учетом характера зрительных работ и светоклиматических особенностей места расположения зданий;

требуемая равномерность естественного освещения;

продолжительность использования естественного освещения в течение суток для различных месяцев года с учетом назначения помещения, режима работы и светового климата местности;

необходимость защиты помещения от слепящего действия солнечного света.

2. Проектирование естественного освещения здания следует выполнять в следующей последовательности:

определение требований к естественному освещению помещений;

выбор систем освещения;

выбор типов световых проемов и светопропускающих материалов;

выбор средств для ограничения слепящего действия прямого солнечного света;

учет ориентации здания и световых проемов по сторонам горизонта;

выполнение предварительного расчета естественного освещения помещений (определение необходимой площади световых проемов);

уточнение параметров световых проемов и помещений;

выполнение проверочного расчета естественного освещения помещений;

определение помещений, зон и участков, имеющих недостаточное по нормам естественное освещение;

определение требований к дополнительному искусственному освещению помещений, зон и участков с недостаточным естественным освещением;

определение требований к эксплуатации световых проемов;

внесение необходимых корректив в проект естественного освещения и повторный проверочный расчет (при необходимости).

3. Систему естественного освещения здания (боковое, верхнее или комбинированное) следует выбирать с учетом следующих факторов:

назначения и принятого архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения здания;

требований к естественному освещению помещений, вытекающих из особенностей технологии производства и зрительной работы;

климатических и светоклиматических особенностей места строительства;

экономичности естественного освещения (по энергетическим затратам).

4. Верхнее и комбинированное естественное освещение следует применять преимущественно в одноэтажных общественных зданиях большой площади (крытые рынки, стадионы, выставочные павильоны и т. п.).

5. Боковое естественное освещение следует применять в многоэтажных общественных и жилых зданиях, одноэтажных жилых зданиях, а также в одноэтажных общественных зданиях, в которых отношение глубины помещений к высоте верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью не превышает 8.

6. При выборе световых проемов и светопропускающих материалов следует учитывать:

требования к естественному освещению помещений;

назначение, объемно-пространственное и конструктивное решение здания;

ориентацию здания по сторонам горизонта;

климатические и светоклиматические особенности места строительства;

необходимость защиты помещений от инсоляции;

степень загрязнения воздуха.

7. При проектировании бокового естественного освещения следует учитывать затенение, создаваемое противостоящими зданиями.

8. Светопрозрачные заполнения светопроемов в жилых и общественных зданиях выбирают с учетом требований СНиП 23-02.

9. При боковом естественном освещении общественных зданий с повышенными требованиями к постоянству естественного освещения и солнцезащите (например, картинные галереи) световые проемы следует ориентировать на северную четверть горизонта (С-СЗ-С-СВ).

10. Выбор устройств для защиты от слепящего действия прямого солнечного света следует производить с учетом:

ориентации световых проемов по сторонам горизонта;

направления солнечных лучей относительно человека в помещении, имеющего фиксированную линию зрения (ученик за партой, чертежник за чертежной доской и т. п.);

рабочего времени суток и года в зависимости от назначения помещения;

разницы между солнечным временем, по которому построены солнечные карты, и декретным временем, принятым на территории Российской Федерации.

При выборе средств для защиты от слепящего действия прямого солнечного света следует руководствоваться требованиями строительных норм и правил по проектированию жилых и общественных зданий (СНиП 31-01, СНиП 2.08.02).

11. При односменном рабочем (учебном) процессе и при эксплуатации помещений в основном в первую половину дня (например, лекционные аудитории), когда помещения ориентированы на западную четверть горизонта, применение солнцезащитных средств необязательно.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Организация рационального освещения рабочих мест является од­ним из основных вопросов безопасности труда. От правильного устрой­ства освещения во многом зависит производственный травматизм, про­изводительность и качество выполняемых работ.

Существует два вида освещения: естественное и искусственное. При их расчете необходимо руководствоваться строительными нормами и правилами СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освеще­ние».

В методических указаниях даны методики расчета различных видов естественного освещения.

В соответствии с требованиями СНиП 23-05-95 все производст­венные, складские, бытовые и административно-конторские помещения должны иметь, как правило, естественное освещение. Оно не устраива­ется в помещениях, где противопоказано фотохимическое воздействие естественного света по техническим и другим соображениям.

Естественное освещение можно не устраивать: в санитарно-бытовых помещениях; ожидальных здравпунктов; помещениях для личной ги­гиены женщин; коридорах, проходах и переходах производственных, вспомогательных и общественных здании. Естественное освещение мо­жет быть боковое, верхнее, комбинированное и совмещенное.

Боковое естественное освещение - это естественное освещение помещения светом, поступающим через световые проемы в наружных стенах здания.

При одностороннем боковом освещении нормируется значение ко­эффициента естественной освещенности {КЕО) в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены (рис. 1.1а), т. е. наиболее удаленной от све­товых проемов на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола). При боковом освещении учитывается влияние затенения от противостоящих зданий коэффициентом затенения К ЗД (рис. 1.26).

При двустороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке по середине помещения на пересечении верти­кальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабо­чей поверхности (или пола) (рис 1.16).

Верхнее естественное освещение - это естественное освещение помещения светом, проникающим через световые проемы в покрытии здания и фонари, а также через световые проемы в местах перепадов высот смежных зданий.

Рисунок 1.1 - Кривые распределения естественной освещенности: а - при одностороннем боковом освещении; б - двустороннем боковом; 1 - уровень условной рабочей поверхности; 2 - кривая, характеризующая изменение ос­вещенности в плоскости разреза помещения; РТ - точка минимальной освещенности при боковом одностороннем и двустороннем освещении e min .

При верхнем или верхнем и боковом естественном освещении нор­мируется среднее значение КЕО в точках, расположенных на пересече­нии вертикальной плоскости характерного разреза помещения и услов­ной рабочей поверхности (или пола). Первая и последняя точки прини­маются на расстоянии 1 м от поверхности стен или перегородок или от осей рядов колонн (рис. 3.1а).

Допускается деление помещения на зоны с боковым освещением (зоны, примыкающие к наружным стенам с окнами) и зоны с верхним освещением; нормирование и расчет естественного освещения в каждой зоне производятся независимо. При этом учитывается характер зри­тельных работ. Условная рабочая поверхность - условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола.

Совмещенное освещение - это освещение, при котором в светлое время суток одновременно используется естественный и искусственный свет. При этом недостаточное по условиям зрительной работы естест­венное освещение постоянно дополняется искусственным, удовлетво­ряющим специальным требованиям к помещениям (СНиП 23-05-95 по проектированию освещения ) с недостаточным естественным осве­щением.

Рисунок 1.2 - Схема обозначения размеров здания для расчета естественного бокового освещения:

а - схема обозначения размеров для расчета естественного бокового освещения: - ширина помещения;

L PT - расстояние от наружной стены до расчетной точки (РТ);

1 м - расстояние от поверхности стены до расчетной точки (РТ);

В п - глубина помещения; h 1 - высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна;

h 2 - высота от уровня пола до условной рабочей поверхности (0,8 м);

L п - длина помещения; Н- высота помещения; d - толщина стен;

6 - схема для определения коэффициента К ЗД: Нкз- высота расположения карниза

противостоящего здания над подоконником рассматриваемого здания; Lj# - расстояние

между рассматриваемым и противостоящим зданием; М- граница затенения

Нормы минимальной освещенности помещений определяются КЕО, представляющим собой отношение естественной освещенности , создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственно или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности , создаваемой светом полностью открытого небосвода, определяемого в %.

Значения КЕО для помещений, требующих различных условий ос­вещенности, принимают в соответствии со СНиП 23-05-95 , табл. 1,1.

Проектирование естественного освещения зданий должно базиро­ваться на детальном изучении технологических или иных трудовых процессов, выполняемых в помещениях, а также на светоклиматических особенностях места строительства зданий. При этом должны быть опре­делены следующие характеристики:

Характеристика зрительной работы, определяемая в зависимости от наименьшего размера объекта различения, разряда зрительной работы;

Местонахождение здания на карте светового климата;

Нормированное значение КЕО с учетом характеристики зрительной работы и светоклиматических особенностей места расположения зданий;

Требуемая равномерность естественного освещения;

Габаритные размеры и расположение оборудования, возможное за­темнение им рабочих поверхностей;

Желательное направление падения светового потока на рабочую поверхность;

Продолжительность использования естественного освещения в те­чение суток для разных месяцев года с учетом назначения помещения, режима работы и светового климата местности;

Необходимость защиты помещения от слепящего действия прямого солнечного света;

Дополнительные требования к освещению, вытекающие из специ­фики технологического процесса и архитектурных требований к ин­терьеру.

Проектирование естественного освещения осуществляется в опреде­ленной последовательности:

1-й этап - определение требований к естественному освещению по­мещений; определение нормативного значения КЕО по разряду преоб­ладающих в помещении зрительных работ:

Выбор системы освещения;

Выбор типов светового проема и светопропускающего материала;

Выбор средств для ограничения ослепляющего действия прямого солнечного света;

Учет ориентации зданий и световых проемов по сторонам гори­зонта;

2-й этап - выполнение предварительного расчета естественного ос­вещения помещений; т. е. расчет площади остекления Soc:

Уточнение параметров световых проемов и помещении;

3-й этап - выполнение проверочного расчета естественного освеще­ния помещений:

Определение помещений, зон и участков, имеющих недостаточное по нормам естественное освещение;

Определение требований к дополнительному искусственному ос­вещению помещений, зонам и участкам с недостаточным естественным освещением;

4-й этап - внесение необходимых коррективов в проект естественно­го освещения и повторный проверочный расчет (при необходимости).

РАСЧЕТ БОКОВОГО ОДНОСТОРОННЕГО ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

В большинстве случаев естественное освещение промышленных и административно-конторских помещений осуществляется боковым од­носторонним освещением (рис. 1.1а; рис. 1.2а).

Методика расчета естественного бокового освещения может быть сведена к следующему.

1.1.Определяется разряд зрительной работы и нормативное значе­ние коэффициента естественной освещенности .

Разряд зрительной работы определяется в зависимости от величины наименьшего размера объекта различения (по заданию) и в соответст­вии с этим по СНиП 23-05-95 (табл. 1.1) устанавливается нормативная величина коэффициента естественной освещенности , %.

Объект различения - это рассматриваемый предмет, отдельные его части или дефект, который требуется различить в процессе работы.

1.2. Рассчитывается необходимая площадь остекления Soc:

где - нормированное значение КЕО для зданий, располагаемых в раз­личных районах;

Световая характеристика окна;

Коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящи­ми зданиями;

- площадь пола, м 2 ;

Общий коэффициент светопропускания;

Коэффициент, учитывающий отражение света от поверхностей в помещении.

Значения параметров, входящих в формулу (1.1), определяются по формулам, таблицам и графикам в определенной последовательности.

Нормированное значение КЕО e N для зданий, располагаемых в раз­личных районах, следует определять по формуле

e N =e H -m N (%), (1.2)

где - значение КЕО, %, определяется по табл. 1.1;

m N - коэффициент светового климата (табл. 1.2), принимается с уче­том группы административных районов по ресурсам светового климата (табл. 1.3).

Полученное по формуле (1.2) значение КЕО округлить до десятых долей.

1,5%; m N = 1,1

где - длина помещения (по заданию прил. 1);

Глубина помещения, м, при боковом одностороннем освещении равная +d, (рис. 1.2а);

Ширина помещения (по заданию прил. 1);

d- толщина стен (по заданию прил. 1);

- высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна, м (прил. 1).

Зная величины отношений (1.3), по табл. 1.4 находят значение све­товой характеристики окна

Для вычисления коэффициента , учитывающего затемнение окон соседним зданием (рис. 1.26), необходимо определить отношение

где - расстояние между рассматриваемым и противостоящим здани­ем, м;

Высота расположения карниза противостоящего здания над подоконником рассматриваемого окна, м.

В зависимости от значения по табл. 1.5 находят коэффициент

Общий коэффициент светопропускания определяют по выражению

где - коэффициент светопропускания материала (табл. 1.6);

Коэффициент, учитывающий потери света в оконных переплетах световых проемов (табл. 1.7);

Коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструк­циях, при боковом естественном освещении = 1;

- коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (табл. 1.8).

При определении коэффициента учитывающего отражение света от поверхностей в помещении, необходимо вычислить:

а) средневзвешенный коэффициент отражения света от стен, потолка и пола:

где - площади стен, потолка, пола, м 2 , определяют по формулам:

где - ширина, длина и высота стен помещения соответственно (по заданию прил. 1).

Естественное освещение используется в дневное время суток. Оно обеспечивает хорошую освещенность, равномерность; вследствие высокой диффузности (рассеивания) благоприятно действует на зрение и экономично. Помимо этого солнечный свет оказывает биологически оздоровляющее и тонизирующее воздействие на человека.

Первичным источником естественного (дневного) света является Солнце, излучающее в мировое пространство мощный поток световой энергии. Эта энергия достигает поверхности Земли в виде прямого или рассеянного (диффузного) света. В светотехнических расчетах естественного освещения помещений учитывается только диффузный свет.

Величина естественной наружной освещенности имеет большие колебания как по временам года, так и по часам суток. Значительные колебания величин естественной освещенности в течение дня зависят не только от времени суток, но и от перемены облачности.

Таким образом, источники естественного света обладают особенностями, которые создают резко изменяющиеся условия освещения. Задача проектирования естественного освещения помещений сводится к рациональному использованию имеющихся в данном районе природных световых ресурсов.

Естественное освещение помещений осуществляется через световые проемы и может быть выполнено в виде бокового, верхнего или комбинированного.

Боковое - осуществляется через окна в наружных стенах здания; верхнее - через световые фонари, располагаемые в перекрытиях и имеющие различные формы и размеры; комбинированное - через окна и световые фонари.

При естественном освещении распределение освещенности по помещению в зависимости от вида освещения характеризуется кривыми, показанными на рис. 36, а-г.

Рис. 36. Схема распределения коэффициентов естественной освещенности в помещениях в зависимости от расположения световых проемов :

а - одностороннем - боковом; б - двустороннем - боковом; в - верхнем; г - комбинированном (боковом и верхнем)

Кривые естественной освещенности помещений надо учитывать при расстановке оборудования, с тем чтобы оно не затеняло рабочих мест, наиболее удаленных от световых проемов.

Естественное освещение в помещении определяется коэффициентом естественной освещенности (КЕО) - е, представляющим собой выраженное в процентах отношение освещенности какой-либо точки помещения к точке на горизонтальной плоскости вне помещения, освещенной рассеянным светом всего небосвода, в тот же самый момент времени:

где Е вн - освещенность точки внутри помещения; Е нар - освещенность точки вне помещения.

Точка для замера освещенности внутри помещения определяется: при боковом освещении - на линии пересечения вертикальной плоскости характерного разреза помещения (оси оконного проема и т. п.) и горизонтальной плоскости, находящейся на высоте 1,0 м от пола и на расстоянии, наиболее удаленном от светового проема; при верхнем освещении или комбинированном (боковом и верхнем) - на линии пересечения вертикальной плоскости характерного разреза помещения и горизонтальной плоскости на высоте 0,8 м от пола.

Коэффициент естественной освещенности устанавливается нормами и при боковом освещении определяется как минимальный - е мин, а при верхнем и комбинированном как средний - е ср.

Значения коэффициентов естественной освещенности для средней полосы европейской части СССР, установленные СНиП II-A.8-72, приведены в табл. 6.

Таблица 6

Под понятием объекта различения подразумевается рассматриваемый предмет, отдельная его часть или различимый дефект (например, нить ткани, точка, риска, трещина, линия, образующая букву и т. п.), которые необходимо учитывать в процессе работы.

При определении необходимой естественной освещенности рабочих мест в производственных помещениях, помимо коэффициента естественной освещенности, надлежит учитывать глубину помещения, площади пола, окон и фонарей, затемнение соседними зданиями, затенения окон противостоящими зданиями и др. Учет влияния этих факторов производится поправочными коэффициентами приложения 2 СНиП II-А.8-72.

Воспользовавшись данным приложением, можно определить площадь световых проемов (окон или фонарей) по следующим формулам в зависимости от вида освещения помещения:

при боковом освещении

где m - коэффициент светового климата (без учета прямого солнечного света), определяемый в зависимости от района расположения здания; с - коэффициент солнечности климата (с учетом прямого солнечного света). Нормированное значение e н является минимально допустимым.

Территория СССР по световому климату разделена на V поясов (I -самый северный, V - самый южный):

Солнечность климата - характеристика, учитывающая пояс светового климата и световой поток, проникающий через светопроемы в помещение в течение года благодаря прямому солнечному свету, вероятности солнечного сияния, ориентации световых проемов по сторонам горизонта и их архитектурно-конструктивного решения.

Коэффициент солнечности с колеблется в пределах от 0,65 до 1.

Задачей расчета естественного освещения является определение отношения общей площади застекленных проемов окон и фонарей к площади пола (S ф /S п). Минимальные значения этого отношения приведены в табл. 7.

Таблица 7

Указанные в табл. 7 величины определены исходя из условия, что очистка стекол в помещении, а также покраска стен и потолков производятся регулярно в следующие сроки. При незначительном выделении пыли, дыма и копоти - не реже двух раз в год; покраска - не реже одного раза в три года. При значительных выделениях пыли, дыма и копоти - не реже четырех раз в год; покраска - не реже одного раза в год.

Загрязненные стекла световых проемов (окон и фонарей) могут в пять-семь раз снизить освещенность помещений.

9.1 Технико-экономическая оценка различных вариантов естественного и совмещенного освещения помещений должна производиться для всего года или отдельных его сезонов. Продолжительность использования естественного освещения следует определять промежуточным временем между моментами выключения (утром) и включения (вечером) искусственного освещения, когда естественная освещенность становится равной нормированному значению освещенности от установки искусственного освещения.

В помещениях жилых и общественных зданий, в которых расчетное значение КЕО составляет 80 % и менее нормированного значения КЕО, нормы искусственной освещенности повышают на одну ступень по шкале освещенности.

9.2 Расчет естественной освещенности в помещениях следует производить в зависимости от групп административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации и рассматриваемого периода года:

а) при расположении зданий в 1-й, 3-й и 4-й группах административных районов для всех месяцев года - по облачному году;

б) при расположении зданий во 2-й и 5-й группах административных районов для зимней половины года (ноябрь, декабрь, январь, февраль, март, апрель) - по облачному небу, для летней половины года (май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь) - по безоблачному небу.

9.3 Среднюю естественную освещенность в помещении при верхнем освещении от облачного неба в какой-либо момент времени суток определяют по формуле

где е ср - среднее значение КЕО; определяют по формуле (Б.8) приложения Б;

Наружная горизонтальная освещенность при сплошной облачности; принимают по таблице В.1 приложения В.

Примечание - Значения наружной освещенности в приложении Г приведены для местного среднего солнечного времени Т М . Переход от местного декретного времени к местному среднему солнечному производят по формуле

T M = T Д – N + l - 1, (14)

где T Д - местное декретное время;

N - номер часового пояса (рисунок 25);

l - географическая долгота пункта, выраженная в часовой мере (15° = 1 ч).

9.4 Значение естественной освещенности в заданной точке А при боковом освещении в условиях сплошной облачности определяют по формуле

где - расчетное значение КЕО в точке А помещения при боковом освещении; определяют по формуле (Б.1) приложения Б;

Наружная освещенность на горизонтальной поверхности при облачном небе.

Расчет естественной освещенности в заданной точке М помещения от окон при безоблачном небе следует производить:

а) при отсутствии солнцезащитных средств в светопроемах и противостоящих зданий по формуле

; (16)

б) при затенении окон противостоящими зданиями по формуле

в) при наличии солнцезащитных средств в светопроемах по формуле

, (18)

где e б i - геометрический КЕО, определяемый по формуле (Б.9);

b б - коэффициент относительной яркости участка неба, видимого через светопроем; принимают по таблице 11;

Наружная освещенность на вертикальной поверхности, создаваемая рассеянным светом безоблачного неба; принимают в зависимости от ориентации поверхности фасада здания и времени суток по таблице В.3 приложения В;

Рисунок 25 - Карта часовых поясов

b ф i - средняя относительная яркость фасадов противостоящих зданий; определяют по таблице Б.2 приложения Б;

Определяют по формуле (Б.5);

r ф - средневзвешенный коэффициент отражения фасадов противостоящих зданий; принимают по таблице Б.3 приложения Б;

Наружная суммарная освещенность на вертикальной поверхности, создаваемая рассеянным светом неба, прямым светом солнца и светом, отраженным от земной поверхности; принимают по таблице В.4 приложения В.

Расчет средней естественной освещенности в помещении от безоблачного неба при верхнем освещении в зависимости от типа светового проема производят:

а) при световых проемах в плоскости покрытия, имеющих заполнение из светорассеивающих материалов, по формуле

; (19)

б) при световых проемах в плоскости покрытия, имеющих заполнение из светопрозрачных материалов, по формуле

; (20)

в) при фонарях шед по формуле

; (21)

г) при прямоугольных фонарях по формуле

где t о - см. формулу (Б.1);

r 2 и k ф - см. формулу (Б.2);

e ср - см. формулу (Б.7);

Суммарная наружная освещенность на горизонтальной поверхности, создаваемая безоблачным небом и прямым светом солнца; принимают по таблице В.3 приложения В;

Наружная освещенность на горизонтальной поверхности, создаваемая безоблачным небом; принимают по таблице В.3 приложения В;

b B - коэффициент относительной яркости участков безоблачного неба, видимых через светопроемы; принимают по таблице 12;

См. формулу (16);

И - наружная освещенность на двух противоположных сторонах вертикальной поверхности; принимают по таблице В.4 приложения В.

Примечания

1 Прямой солнечный свет в расчетах освещенности учитывают при наличии в световых проемах солнцезащитных средств или светорассеивающих материалов; в остальных случаях прямой солнечный свет не учитывают.

2 Значения расчетных коэффициентов в таблицах 11 и 12 приведены для местного среднего солнечного времени.

Таблица 11

Ориентация светопроемов	Значение коэффициента b б
Время суток, ч
В		3,1		1,9	1,4	1,25	1,2	1,3	1,4	1,55	1,7	1,8	1,9	1,95	1,85
ЮВ	1,05	1,1	1,45	2,5	2,6	1,9	1,5	1,3	1,25	1,3	1,35	1,45	1,6	1,85	1,9
Ю	1,5	1,35	1,1	1,2	1,3	1,5	1,7	1,85	1,7	1,5	1,3	1,2	1,1	1,35	1,5
ЮЗ	1,9	1,85	1,6	1,45	1,35	1,3	1,25	1,3	1,5	1,9	2,6	2,5	1,45	1,1	1,05
З	1,85	1,95	1,9	1,8	1,7	1,55	1,4	1,3	1,2	1,25	1,4	1,9		3,1
СЗ	1,3	1,5	1,7	1,75	1,75	1,7	1,6	1,5	1,4	1,3	1,25	1,25	1,3	1,9	2,9
С	1,2	1,2	1,3	1,45	1,5	1,6	1,6	1,65	1,6	1,6	1,5	1,45	1,3	1,2	1,2
СВ	2,9	1,9	1,3	1,25	1,25	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,75	1,75	1,7	1,5	1,3

Таблица 12

Тип светового проема	Значение коэффициента b B
Время суток, ч
Прямоугольный фонарь	1,3	1,42	1,52	1,54	1,42	1,23	1,15	1,14	1,15	1,23	1,42	1,54	1,52	1,42	1,3
В плоскости покрытия	0,7	0,85	0,95	1,05	1,1	1,14	1,16	1,17	1,16	1,14	1,1	1,05	0,95	0,85	0,7
Шед (ориентированный на СЗ, С, СВ)		1,17	1,13	1,04	0,95	0,9	0,85	0,8	0,85	0,9	0,95	1,04	1,13	1,17

Примеры расчета времени использования естественного освещения в помещениях

Пример 1

Требуется определить, как изменится продолжительность использования естественного освещения в марте за средние сутки в рабочей комнате с верхним естественным освещением через зенитные фонари и с системой общего люминесцентного освещения, если уменьшить запроектированную площадь зенитных фонарей в два раза и перейти на совмещенное освещение.

Рабочая комната расположена в Москве, точность зрительных работ, выполняемых в ней, соответствует Б-1 разряду норм по приложению И СНиП 23-05.

Первоначально запроектированная площадь фонарей обеспечивала среднее значение КЕО в рабочей комнате, равное 5 %; при уменьшении площади фонарей в два раза среднее значение КЕО составляет 2,5 %. Работа выполняется в две смены с 7 до 21 ч по местному времени.

Решение

1 В соответствии с таблицей 1 перечня административных районов по ресурсам светового климата Российской Федерации Москва расположена в первой группе и, следовательно, расчет естественной освещенности в помещении выполняют для условий облачного неба.

2 Из таблицы В.1 приложения В выписывают в таблицу 13 значение наружной горизонтальной освещенности при сплошной облачности для разных часов дня в марте.

Таблица 13

Время суток (местное солнечное время)	Наружная горизонтальная освещенность , лк	Средняя естественная освещенность в помещении E ср , лк
при КЕО = 5 %	при КЕО = 2,5 %
	-	-	-
	-	-	-
	-	-	-

3 Последовательно подставляя значение в формулу (13), определяют для соответствующих моментов времени значения средней освещенности внутри помещения Е cp . Результаты расчета записывают в таблицу 13.

4 По найденным значениям Е cp строят график (рисунок 26) изменения естественной освещенности в помещении в течение рабочего дня при КЕО = 5 % и 2,5 %.

5 В приложении И СНиП 23-05 находят, что для рабочей комнаты, расположенной в Москве, нормированное значение КЕО для Б-1 разряда работ равно 3 %.

1 - изменение естественной освещенности в помещении при КЕО, равном 5 %; 2 - то же, 2,5 %; А - точка, соответствующая времени выключения искусственного освещения утром;

Б - точка, соответствующая времени включения искусственного освещения вечером

Рисунок 26 - График изменения естественной освещенности в помещении в течение рабочего дня

Нормированная освещенность равна 300 лк. При уменьшении площади фонарей в два раза среднее расчетное значение КЕО составляет 0,5 нормированного значения КЕО; в этом случае в рабочей комнате нормированное значение освещенности от искусственного освещения необходимо повысить на одну ступень, т. е. вместо 300 лк следует принять 400 лк.

6 На ординате графика рисунка 26 находят точку, соответствующую освещенности 300 лк, через которую проводят горизонталь до пересечения с кривой в первой и второй половине дня. Точки А и Б пересечения с кривой проектируют на ось абсцисс. Точка а на оси абсцисс соответствует времени t a = 8 ч 20 мин, точка б - t б = 15 ч 45 мин.

Время использования естественного освещения в рабочей комнате при среднем КЕО, равном 3 %, определяют как разность t б - t а = 7 ч 25 мин.

7 Из рисунка 26 следует, что горизонталь, соответствующая освещенности 400 лк, не пересекается с кривой изменения естественной освещенности при среднем КЕО = 2,5 %, это означает, что время использования естественного освещения в рабочей комнате с уменьшенной в два раза площадью фонарей равно нулю, т. е. в течение всего рабочего времени в рабочей комнате должно работать постоянное дополнительное искусственное освещение.

Пример 2

Требуется определить естественную освещенность и продолжительность использования естественного освещения в течение дня в сентябре при сплошной облачности в трех точках А, Б и В (рисунок 27) характерного разреза школьного класса на уровне парт (0,8 м от пола). Точки расположены на следующих расстояниях от наружной стены с окнами: А - 1,5 м, Б - 3 м и В - 4,5 м. Расчетное значение КЕО в точке А е А = 4,5 %, в точке Б е Б = 2,3, в точке В е В = 1,6 %. Нормированная освещенность в классной комнате от установки искусственного освещения равна 300 лк. Школа расположена в Белгороде (50° с. ш.) и работает в одну смену с 8 до 14 ч (местное солнечное время).

Решение

1 Из таблицы В.1 приложения В выписывают значения наружной освещенности в течение дня для сентября. Последовательно подставляя значения в формулу (15), получают значения естественной освещенности в заданных точках Е гА , Е гБ , Е гВ . Результаты расчета записывают в таблицу 14.

А , Б , В - Расчетные точки

Рисунок 27 - Схематический поперечный разрез школьного класса

Примечание - Учитывая, что в таблице В.1 приложения В для 50° с. ш. наружная освещенность не приведена, находят требуемое значение наружной освещенности методом линейной интерполяции.

Таблица 14

2 По данным таблицы 14 строят график рисунка 28, для этого проводят горизонталь через точку оси ординат, которой соответствует освещенность 300 лк, до пересечения с кривыми освещенности Е гА , Е гБ , Е гВ (кривые 1 , 2 , 3 ).

3 Проектируют точки пересечения горизонтали с кривыми на ось абсцисс; время использования естественного освещения в точке А определяют из соотношения:

t 2 - t 1 = 14 ч 00 мин - 8 ч 20 мин = 5 ч 40 мин.

Из рисунка 28 следует, что в точках Б и В при сплошной облачности осенью необходимо иметь постоянное дополнительное искусственное освещение, так как в течение всего дня на втором и третьем рядах парт естественная освещенность ниже нормированного значения.

1 - в точке А ; 2 - в точке Б ; 3 - в точке В

Рисунок 28 - График изменения естественной освещенности в трех расчетных точках школьного класса в течение рабочего дня