Иваницкая Б.А._СТРбвд_2003б_ОСКТАиС_Лабораторная работа №4. Лабораторная работа 4 по дисциплине (учебному курсу) Основы строительной климатологии, теплотехники, акустики и светотехники
 Скачать 1.37 Mb.
|
|
М  ИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тольяттинский государственный университет» Архитектурно-строительный институт (наименование института полностью) Центр архитектурных, конструктивных решений и организации строительства (наименование кафедры/департамента/центра1 полностью) 08.03.01 Строительство (код и наименование направления подготовки, специальности) Промышленное и гражданское строительство (направленность (профиль) / специализация) ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 по дисциплине (учебному курсу) «Основы строительной климатологии, теплотехники, акустики и светотехники» (наименование дисциплины (учебного курса) Вариант ____ (при наличии)
Тольятти 2023 Лабораторная работа № 4 Исследование естественной освещённости помещения Цель работы: 1. определение при помощи приборов коэффициента естественной освещённости в точках характерного разреза помещения; 2. оценка освещения помещения путем сопоставления фактических значений к.е.о. с нормируемыми; 3. сравнение полученных значений к.е.о. Краткие теоретические сведения Естественное освещение предусматривают преимущественно в помещениях с постоянным пребыванием людей. Уровень освещённости естественным светом зависит от времени суток и года, состояния атмосферы и пр. Естественное освещение подразделяют на боковое, верхнее и комбинированное. Боковое освещение применяют, как правило, в многоэтажных зданиях, а также в одноэтажных при отношении глубины помещений к высоте окон над условной рабочей поверхностью не более 8, а верхнее и комбинированное – в одноэтажных многопролетных зданиях. Освещенность, создаваемая естественным светом, – величина непостоянная, поэтому трудно определить величину естественной освещенности помещений в абсолютных единицах. В силу этого освещенность в зданиях нормируют относительной величиной – коэффициентом естественной освещенности (к.е.о.). К.е.о. обозначают буквой «е». Он выражает отношение естественной освещенности, создаваемой светом неба в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения Ев, к значению наружной горизонтальной освещенности Ен, создаваемой в это время суток и года светом полностью открытого небосвода (т. е. в точке, незатененной окружающими зданиями); выражают к.е.о. в %  где  – естественная освещенность, создаваемая светом неба в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения, лк; – наружная горизонтальная освещенность, создаваемая в это время суток и года светом полностью открытого небосвода (т. е. в точке, незатененной окружающими зданиями), лк.Нормативное значение к.е.о., eN для зданий, располагаемых в различных районах (таблица 1 [2]), следует определять по формуле  где  – номер группы обеспеченности естественным светом по табл. таблица 1 [2]; – значение к.е.о. по приложению Л [1]; – коэффициент светового климата, таблица 2 [2].Под световым климатом понимают совокупность условий естественной освещенности в той или иной местности за период более 10 лет. При одностороннем боковом естественном освещении минимальное значение к.е.о. нормируется в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности. Характерный разрез помещения – это поперечный разрез посередине, когда секущая плоскость перпендикулярна плоскости остекления световых проемов. Освещенность помещения естественным светом характеризуют к.е.о. ряда точек характерного разреза помещений, взятых на условной рабочей поверхности. За условную рабочую поверхность принимают горизонтальную плоскость на высоте 0,8 м от пола. Расстояния между расчетными точками выбирают равными 1-3 м, при этом первую и последнюю точки размещают на расстоянии 1 м от стены. Размеры световых проемов определяют в соответствии с нормированными значениями к.е.о., площади проемов могут отличаться на 5-10 % от требуемых по расчету. Определение к.е.о. при боковом освещении Значение к.е.о. в заданной точке определяют по формуле  где  – «геометрический» к.е.о.; – коэффициент учета неравномерной яркости облачного неба (таблица Б.1 [2]); – общий коэффициент светопропускания; – коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и от подстилающего слоя, прилегающего к зданию (таблица Б.4, Б.5 [2]); – коэффициент запаса, учитывающий снижение к.е.о. вследствие загрязнения стекол и отражающих поверхностей помещения (по таблице 4.3 СП 52.13330.2016).Геометрический коэффициент e определяют по формуле  где  – количество лучей по графику I Данилюка, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения; – количество лучей по графику II Данилюка, проходящих от неба, через световые проемы в расчетную точку на плане помещений.Смысл геометрического к.е.о. заключается в следующем. Свет небосвода представляется как излучение 100×100 = 10000 равноярких источников света. Световой проем вырезает в полусфере небосвода участки площадью  Геометрический к.е.о. есть отношение участка площадью N к общей площади небосвода 104, выраженный в %  Коэффициент q определяется по приложению (таблица Б.1 [2]) с учетом значений угла θ, который составляет с условной рабочей поверхностью луч, проходящий через середину светового проема. Угол θ определяет положение светового проема к горизонту. Общий коэффициент светопропускания τ0 определяют по формуле  где  – коэффициент светопропускания материала (таблица Б.7, [2]); – коэффициент учета потерь света в переплетах светопроема (таблица Б.7, [2]); – коэффициент учета потерь света в переплетах светопроема в несущих конструкциях (таблица Б.8, [2]), (при боковом освещении = 1); – коэффициент учета потерь света в солнцезащитных устройствах (таблица Б.8, [2]); – коэффициент учета потерь света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями (при боковом освещении = 1).Коэффициент r0 зависит от коэффициента ср и отношений    где  – ширина помещения, м; – его глубина, м; – высота светового проема, м; – расстояние от внешней поверхности светового проема до i-той расчетной точки, м.Средневзвешенный коэффициент отражения определяют по формуле  где  – коэффициенты отражения пола, стен и потолка; – площади пола, стен и потолка.Приборы и оборудование: люксметры, экран для наружного фотоэлемента люксметра, рулетка. Область применения: люксметр – специальный прибор для измерения величины естественной освещенности, создаваемой различными источниками, при проведении исследований, применяется как в бытовой, так и в производственной деятельности, то есть практически во всех областях человеческой деятельности; экран для наружного фотоэлемента люксметра – устройство, которое преобразует световую энергию в энергию электрического тока, величина которого прямо пропорциональна освещенности фотоэлемента, применяется в люксметрах; рулетка – измерительный инструмент, предназначенный для измерения линейной длины, применяется как в бытовой, так и производственной деятельности, то есть практически во всех областях человеческой деятельности. Принцип действия прибора: Люксметр Ю-116 предназначен для измерения освещенности, создаваемой лампами накаливания и естественным светом. Люксметр состоит из измерителя люксметра и отдельного фотоэлемента с насадками. Принцип действия прибора заключается в преобразовании светового потока в электрическую энергию. Для уменьшения угловой погрешности применяется насадка на фотоэлемент, состоящая из белой светорассеивающей полусферы и непрозрачного кольца. Эта насадка, обозначенная буквой К, применяется совместно с одной из трех других насадок, имеющих обозначение М, Р, Т. Каждая из этих трех насадок совместно с насадкой К образует три поглотителя с общим номинальным коэффициентом ослабления 10, 100, 1000 и применяется для расширения диапазонов измерений фактических показателей естественной освещенности. Порядок выполнения работы: 1. Скачаем на телефон, планшет приложение «ЛЮКСМЕТР» или аналогичные приложения для измерения освещенности (по необходимости выполним калибровку). 2. Намечаем 6 расчетных точек – точки, в которых будут производиться замеры. В жилых помещениях расчетные точки принимаем на уровне пола, для рабочих кабинетов принимаем на уровне стола – 0,8 м. Согласно методике выберем время для замеров (лучше всего подойдет пасмурный день, но при ясном небе так же производят замеры). Освещенность на наружной открытой горизонтальной площадке и в точках помещения измеряем одновременно. При измерениях наружной освещенности необходимо следить, чтобы прямые солнечные лучи не попадали на фотоэлемент, в противном случае их следует отсекать специальным затеняющим экраном, диаметр которого должен быть равен двум диаметрам фотоэлемента [2]. При проведении работы можно измерять половину величины наружной освещенности с помощью фотоэлемента люксметра, установленного в специальном держателе за окном. Другая половина величины наружной освещенности экранируется зданием. Отраженный свет от здания отсекается черным экраном. Для получения полной величины наружной освещенности измеренную величину следует умножать на 2. Для проведения работы в ясную погоду следует выбирать такое время, когда солнце находится в части небосвода, противоположной ориентации светопроема. В этом случае и при ясном небе могут быть получены удовлетворительные результаты, если против окна не имеется светлого здания, освещенного прямыми солнечными лучами [2]. Сделаем замеры Ei в двух разных помещениях с окнами. Далее рассчитаем ei по формуле (1): - для расчетной точки № 1 в жилом помещении № 1  - для расчетной точки № 1 в жилом помещении № 2  Аналогично рассчитываем коэффициент естественной освещенности для остальных расчетных точек в жилых помещениях № 1 и № 2. Занесем полученные результаты Еi и ei в таблицу 1. Таблица 1 Фактические показатели естественной освещенности жилых помещений № 1 и № 2
3. Определяем геометрический к.е.о. Вычерчиваем план и разрез помещений в масштабе 1:50, которые представлены на рисунке 1 и 2.  Рисунок 1 – План и разрез жилого помещения № 1  Рисунок 2 – План и разрез жилого помещения № 2 Определяем количество лучей n1 и n2, падающих через светопроем в помещение, согласно формуле (4). Для этого накладываем график I на поперечный разрез помещения, а его центр совмещаем с заданной расчетной точкой M. Подсчитываем число лучей n1, проходящих через световой проем по его высоте. Затем на разрезе находим центр светопроема. Определяем С – расстояние от расчетной точки M до центра светопроема. Для удобства определения этого расстояния на графике I Данилюка проведены равноудаленные концентрические полуокружности, имеющие нумерацию от 1 до 100. График II накладываем на план помещения так, чтобы его горизонтальная прямая, соответствующая найденному по графику I номеру полуокружности, совпадала с внешней поверхностью стены, а вертикаль 00 графика с перпендикулярной к светопроему прямой, проходящей на плане через расчетную точку M. На этой прямой центр 0 графика II попадает в точку M, расположенную в плане на расстоянии C от стены. После совмещения графика II с планом подсчитываем число лучей n2, проходящих через светопроем по его ширине. Пользуясь разрезом помещения, с помощью транспортира определяем для каждой расчетной точки угол между условной рабочей поверхностью и лучом, соединяющим расчетную точку с центром светового проема. Определяем количество лучей n1 и n2 для всех расчетных точек в жилом помещении № 1 (рисунок 3 и рисунок 4) и в жилом помещении № 2 (рисунок 5 и рисунок 6).  Рисунок 3 – Определение количества лучей n1 для всех расчетных точек в жилом помещении № 1  Рисунок 4 – Определение количества лучей n2 для всех расчетных точек в жилом помещении № 1  Рисунок 5 – Определение количества лучей для всех расчетных точек в жилом помещении № 2 Рисунок 6 – Определение количества лучей для всех расчетных точек в жилом помещении № 2Таким образом, количество лучей n1 = 13,0 и количество лучей n2 = 76,0 для расчетной точки № 1 в жилом помещении № 1 и количество лучей n1 = 13,0 и количество лучей n2 = 72,0 для расчетной точки № 2 в жилом помещении № 2. Следовательно, геометрический коэффициент естественной освещенности будет равен соответственно   Аналогично определяем количество лучей n1 иn2, тем самым рассчитываем геометрический коэффициент естественной освещенности εδi для других расчетных точек в жилых помещениях № 1 и № 2. Занесем полученные результаты n1, n2 и εδi в таблицу 2. 4. Для определения к.е.о., помимо геометрического к.е.о., рассчитываемого по формуле (6) с использованием найденных значений n1 и n2, находим значения коэффициентов e, q, τ0, r0. Эти значения определяем по соответствующим таблицам СП 23-102-2003. Принимаем ρ1 = 0,7 при белой окраске бетонного потолка, ρ2 = 0,5 при светло-зеленой окраске стен, ρ3 = 0,3 при бежевой окраске деревянного пола, τ1 = 0,8 для стекла оконного листового двойного, τ2 = 0,65 для переплетов деревянных двойных раздельных для окон жилых, общественных и вспомогательных зданий, τ3 = 0,9 для стальных ферм, τ4 = 1,0 для убирающихся регулируемых жалюзи и штор (межстекольных, внутренних, наружных), τ5 = 1,0 для защитной сетки, устанавливаемой под фонарями. Средневзвешенный коэффициент отражения определяем по формуле (11): - для жилого помещения № 1  - для жилого помещения № 2  Общий коэффициент светопропускания определяем по формуле (7)  Таким образом, q = 1,117, τ0 = 0,468, r0 = 1,049 для расчетной точки № 1 в жилом помещении № 1 и q = 1,084, τ0 = 0,468, r0 = 1,150 для расчетной точки № 1 в жилом помещении № 2. Принимаем коэффициент запаса Kз = 1,2 для нормальных условий среды при угле наклона светопропускающего материала к горизонту 76-90°. Значение к.е.о. в заданной точке определяем по формуле (3): - для расчетной точки № 1 в жилом помещении № 1  - для расчетной точки № 1 в жилом помещении № 2  На основании полученных значений n1, n2 определяем расчетное значение к.е.о. для каждой заданной точки помещения и заносим их в таблицу 2 и примечание к таблице 2. Таблица 2 Вычисление к.е.о. при боковом освещении жилых помещений № 1 и № 2
5. Определив по карте поясов светового климата, к которому из них относится заданный географический пункт – город Москва (номер группы административных районов N = 1), по таблице 5.1 СП 52.13330.2016 – коэффициент m = 1,0 для жилого помещения № 1 (ориентация световых проемов на восток) и коэффициент m = 1,0 для жилого помещения № 2 (ориентация световых проемов на юг), по формуле (2) находим значения нормированного к.е.о. помещения здания, расположенного в соответствующем поясе светового климата: - для жилого помещения № 1  - для жилого помещения № 2  Расчетное значение к.е.о. в наихудшей точке не должно быть меньше нормативного значения к.е.о., назначаемого в зависимости от характера вспомогательной работы. 6. Затем, выбрав масштаб и восстановив на разрезе помещения перпендикуляры из каждой точки, откладываем на них вычисленные значения естественной освещенности и строим кривые распределения естественной освещенности по глубине помещения (рисунок 7 и рисунок 8).  Рисунок 7 – Кривые распределения естественной освещенности по глубине жилого помещения № 1 eδр, eδф, eδн – расчетное, фактическое и нормативное значения к.е.о.  Рисунок 8 – Кривые распределения естественной освещенности по глубине жилого помещения № 2 eδр, eδф, eδн – расчетное, фактическое и нормативное значения к.е.о. 7. При вычерчивании кривых фактической освещенности нанесем линию нормативной освещенности для исследуемых точек и по этим результатам сделаем вывод. Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы определили при помощи приборов коэффициент естественной освещенности в точках характерного разреза помещения № 1 и помещения № 2. С этой целью оценили освещение помещения путем сопоставления фактических значений к.е.о. с нормируемыми. Кроме того, убедились в том, что фактические значения к.е.о. во всех точках помещения № 1 и помещения № 2 больше нормируемых. Далее, рассчитали расчетные значения к.е.о. и построили кривые распределения естественной освещенности по глубине помещения. Наконец, сравнивая расчетные значения к.е.о. с фактическими значениями к.е.о., можно сказать, что расчетные значения к.е.о. несколько меньше фактических значений к.е.о., но все же удовлетворяют нормативным значениям к.е.о. Контрольные вопросы 1. Светотехнические величины и единицы, используемые в строительной светотехнике. Светотехническими величинами и единицами, используемыми в строительной светотехнике, являются: световой поток – физическая величина, характеризующая количество световой мощности в соответствующем потоке излучения, где под световой мощностью понимается световая энергия, переносимая излучением через некоторую поверхность за единицу времени; единица измерения – люмен (лм); сила света – физическая величина, одна из основных световых фотометрических величин, характеризующая величину световой энергии, переносимой в некотором направлении в единицу времени; единица времени – кандела (кд); освещенность – физическая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади; единица измерения – люкс (лк); яркость – физическая величина, характеризующая световой поток, посылаемый в данном направлении, деленный на малый телесный угол вблизи этого направлению и на проекцию площади источника на плоскость, перпендикулярно оси наблюдения; единица измерения – кандела на квадратный метр (кд/м2); светимость – физическая величина, представляющая собой световой поток излучения, испускаемого с малого участка светящейся поверхности единичной площади; единица измерения – люмен на квадратный метр (лм/м2). 2. Технико-экономическое и гигиеническое значения естественного освещения помещений. Гигиеническое значение естественного освещения помещений: профилактика близорукости, ранней дальнозоркости; повышение работоспособности; повышение производительности и качества труда; профилактика травматизма. Технико-экономическое значение естественного освещения помещений: экономия электрической энергии; экономия денежных средств на электрическую энергию; определение архитектурного облика помещения. 3. Освещенность и КЕО. Принципы их экспериментального определения и расчета. Освещенность – отношение величины падающего светового потока Φ к площади освещаемой поверхности S, определяется по формуле  КЕО (коэффициент естественной освещенности) – отношение освещенности Ев в конкретной исследуемой точке помещения к одновременной освещенности Ен наружной точки, расположенной на горизонтальной плоскости, освещенной рассеянным светом небосвода, определяем по формуле (1). Освещенность определяют экспериментально при помощи специального прибора – люксметра, а расчет естественного освещения производится путем определения КЕО в различных точках характерного разреза помещения, тем самым определяют количество лучей n1 и n2, падающих через светопроем в помещение. 4. Нормирование освещенности помещений. Нормирование освещенности помещений регламентируется нормативными документами, такими как СП 52.13330.2016 и СП 23-102-2003, при этом фактический и расчетный коэффициенты естественной освещенности не должны быть меньше нормативных. В том случае, если данные показатели меньше нормативных, применяют искусственное освещение с целью доведения до нормы освещенности помещений. 5. Факторы, влияющие на КЕО помещений. Факторы, влияющие не КЕО помещений: географическое положение местности, ее климат; время года и время суток; наличие объектов, которые затеняют помещения; предназначение помещения; ориентация и количество окон; неравномерная яркость облачного неба; свет, отраженный от поверхностей помещения и от подстилающего слоя, прилегающего к зданию; светопропускание материала; потери света в переплетах светопроема; потери света в переплетах светопроема в несущих конструкциях; потери света в солнцезащитных устройствах; потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями; отражение пола, стен и потолка. 6. Рациональные приемы размещения световых проемов и принципы определения их размеров на стадии проектирования зданий? Световые проемы целесообразно размещать на южную сторону, так как именно с той стороны больше всего поступает солнечного света, следовательно, уровень освещенности также будет больше. Размеры световых проемов должны устанавливаться исходя из размеров помещения, а именно, чем больше площадь помещения, тем больше световой проем и, наоборот, чем меньше площадь помещения, тем меньше световой проем. 7. В каких единицах выражается коэффициент естественной освещенности? Коэффициент естественной освещенности выражается в процентах. 8. От чего зависит величина нормируемого к.е.о. в помещении? Величина нормируемого к.е.о. в помещении зависит от номера группы административных районов, световых проемов и ориентации световых проемов по сторонам горизонта. 9. При каком состоянии небосвода необходимо проводить измерения к.е.о. в натурных условиях? Измерения к.е.о. в натурных условиях необходимо проводить в пасмурный день, но при ясном небе так же производят замеры, при этому в ясную погоду следует выбирать такое время, когда солнце находится в части небосвода, противоположной ориентации светопроема. 10. Какие приборы применяются для измерения освещенности и в чем заключаются принципы их работы? Для измерения освещенности применяются следующие приборы: люксметр Ю-116 – предназначен для измерения освещенности, создаваемой лампами накаливания и естественным светом, источники которого расположены произвольно относительно светоприемника люксметра; пульсметр-люксметр «Аргус-07» – предназначен для измерения освещенности, создаваемой естественным светом и различными источниками искусственного освещения в диапазоне от 1,0 до 20000 лк в спектральном диапазоне от 380 до 800 нм и коэффициента пульсации излучения искусственного освещения; пульсметр-люксметр ТКА-пульс – предназначен для измерения коэффициента пульсации и освещенности и видимой области спектра, создаваемой искусственными или естественными источниками, расположенными произвольно относительно приемника; люксметр-яркомер «Аргус-12» – предназначен для измерения освещенности, создаваемой естественным светом и различными источниками искусственного освещения в диапазоне от 0,1 до 200000 лк и яркости самосветящихся объектов в диапазоне 1…200000 кд/м2 в спектральном диапазоне от 0,38 до 0,80 мкм; люксметр-яркомер ТКА-ПК – предназначен для измерения освещенности в видимой области спектра и яркости накладным методом телевизионных кинескопов, дисплейных экранов и самосветящихся протяженных объектов. Принцип работы всех люксметров заключается в преобразовании светового потока в электрическую энергию. Список использованных источников СП 52.13330.2016 Естественное и искусственное освещение. СП 23-102-2003 Естественное освещение жилых и общественных зданий. 1 Оставить нужное | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||