Солнечный свет , как неисчерпаемый природный ресурс используется человечеством на протяжении всей его истории , начиная с древнейших времен и до наших дней. Он позволяет нам видеть окружающий нас мир , ориентироваться в пространстве и времени , участвует во многих жизненно важных процессах и является неотъемлемой частью существования живого на нашей планете.
Для наших предков солнечный свет был необходим для выживания и развития , поэтому, как единственный вид , обладающий разумом , человек научился использовать этот ресурс в своих целях и открыл для себя источник искусственного освещения – огонь. В процессе своего исторического развития человечество все больше отдалялось от естественной среды , создавая максимально удобные условия для существования , но при этом активно используя природные ресурсы . Солнечное освещение никогда не уходило на задний план , таким образом светопроемы , будь то щели в скале или окна в современном помещении также существовали и изменялись с течением времени и возможностями человека в обустройстве мест обитания и жизнедеятельности.
Важность использования естественных природных ресурсов при освещении зданий
Естественным освещением является освещение земной поверхности излучением , исходящим от солнца. Так как солнечное излучение- это поток энергии в виде волн и частиц , поступающих в атмосферу из космоса и количество этой энергии намного превышает ее используемую часть , то такой вид природных ресурсов является неисчерпаемым. Большинство солнечных лучей , попадая в атмосферу , рассеиваются благодаря многократным отражениям в атмосфере и от земной поверхности , создавая диффузное освещение , которое является наиболее оптимальным для человеческого глаза. Необходимое количество солнечной энергии и радиации нормируется гигиеническими требованиями при проектировании зданий и сооружений.
Естественное освещение ограничено по времени , погодным условиям и световому климату для каждого из участков земной поверхности. В зависимости от назначения здания и видов происходящих в нем процессов, существует необходимость в соблюдении уровня освещения, который устанавливается в прописывается в нормах и правилах . Проектирование зданий , расположение и размер светопроемов должно учитывать все эти факторы для создания оптимальных условий труда и жизнедеятельности человека.
На основе своей работы я предлагаю рассмотреть , как изменяется коэффициент естественного освещения в производственном помещении швейного цеха в зависимости от расположения и геометрических параметров светопроемов.
Виды естественного освещения
Естественное освещение помещений подразделяется на боковое (через световые проемы в наружных стенах), верхнее (через фонари, световые проемы в покрытии, а также через проемы в стенах перепада высот здания), комбинированное – сочетание верхнего и бокового освещения).
В данной работе производится расчет помещения , в котором присутствуют светопроемы с боковых сторон – окна с северной и южной ориентацией , и верхний фонарь . Следовательно , мы рассматриваем пример комбинированного освещения производственного помещения. Так как назначение здания – швейный цех , то по СП 52.13330.2016 Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95* в нем используется совмещенное освещение , при котором одновременно применяется естественное и искусственное освещение в течение полного рабочего дня. Особенностью проектирования данного производственного помещения являются высокие требования к освещению , так как в нем производятся мелкие моторные действия рук работников и существует необходимость комфортного уровня освещения для избегания высокой нагрузки на зрение.
Особенности размещения светопроемов при боковом и верхнем освещении
Для вычисления значения комбинированного освещения производится расчет бокового и верхнего освещения. При расчете бокового КЕО учитываются такие факторы , как административный район (в данной работе номер группы административного района - 2), коэффициент светового климата для данного района и коэффициент , учитывающий ориентацию светопроемов (С -1 ; Ю -1,34)
Рассматривая данную работу можно отметить что окна , выходящие на север в сумме дают меньшее освещение , чем единственный светопроем с южной стороны. Размер окон и их размещение также влияют на КЕО .Сравнивая одновременное освещение одной точки (3) окнами с разной ориентацией и геометрическими параметрами можно увидеть , что сумарное количество лучей , приходящих в эту точку от трех светопроемов с северной стороны , немного превышает количество лучей , приходящих от южного окна (рис. 1). Однако сумма лучей от единственного окна с северной ориентацией , попадающего в характерный разрез , значительно ниже -21.(n2). Такая разница обусловлена разной шириной светопроемов – чем шире окно , тем большее количество лучей оно пропускает. Следовательно , при одинаковой высоте окон , более широкое будет давать большую освещенность (рис.2). Вычисленные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1
Расчет КЕО при боковом освещении
№ точки |
Проем |
Кол-во лучей |
εб |
q |
βa |
r1 |
τ0 |
Kз |
eб′ |
eб |
||||||||||||||||||
n1 |
n2 |
|||||||||||||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
||||||||||||||||
1 |
А |
22 |
56 |
12,32 |
1,24 |
1 |
0,06 |
1 |
0,59 |
1,3 |
6,93 |
7,8 |
||||||||||||||||
В |
2 |
23 |
0,46 |
0,67 |
1,34 |
0,94 |
4,6481 |
0,87 |
||||||||||||||||||||
2 |
А |
12 |
49 |
5,88 |
0,94 |
1 |
0,28 |
1,2722 |
3,19 |
3,44 |
||||||||||||||||||
В |
3 |
29 |
0,87 |
0,7 |
1,34 |
0,72 |
0,6702 |
0,25 |
||||||||||||||||||||
3 |
А |
5 |
43 |
2,15 |
0,8 |
1 |
0,5 |
1,8367 |
1,43 |
3,08 |
||||||||||||||||||
В |
5 |
38 |
1,9 |
0,78 |
1,34 |
0,5 |
1,8367 |
1,65 |
||||||||||||||||||||
4 |
А |
3 |
36 |
1,08 |
0,74 |
1 |
0,72 |
0,6702 |
0,24 |
4,8 |
||||||||||||||||||
В |
12 |
54 |
6,48 |
0,91 |
1,34 |
0,28 |
1,2722 |
4,56 |
||||||||||||||||||||
5 |
А |
2 |
30 |
0,6 |
0,68 |
1 |
0,94 |
4,6481 |
0,86 |
13,8 |
||||||||||||||||||
В |
31 |
78 |
24,18 |
0,88 |
1,34 |
0,06 |
1 |
12,94 |
(рис.1)
Верхнее освещение помещений происходит через фонари в перекрытиях. (рис.2)
(рис.2)
Выбор характерного разреза в данном помещении основан на размещении технического оборудования – швейных станков и расположен в геометрическом центре .
По вычисленным данным изменения верхнего КЕО можно сделать следующие выводы : расчетные значения в каждой точке меняются в зависимости от расположения расчетных точек относительно верхнего светопроема (рис. 3). Чем дальше находится точка от геометрического центра характерного разреза , тем меньше значение верхнего КЕО. Вычисленные данные расчета верхнего КЕО приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Расчет КЕО при верхнем освещении
№ точки |
Проем |
Кол-во лучей |
εв |
εср |
r2 |
Kф |
εср(r2 Kф – 1) |
εв+ εср(r2 Kф – 1) |
τ0 |
Kз |
eв |
||||||||||
n3 |
n2 |
||||||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
14 |
|||||||||
1 |
С |
10 |
48 |
4,8 |
11,07 |
1,2880 |
1.1 |
4,61 |
9,41 |
0,53 |
1,5 |
3,32 |
|||||||||
2 |
С |
23 |
57 |
13,11 |
17,72 |
6,26 |
|||||||||||||||
3 |
С |
32 |
61 |
19,52 |
24,13 |
8,53 |
|||||||||||||||
4 |
С |
23 |
57 |
13,11 |
17,72 |
6,26 |
|||||||||||||||
5 |
С |
10 |
48 |
4,8 |
9,41 |
3,32 |
(рис. 3)
(рис.4)
График изменения значения КЕО в расчетных точках при комбинированном освещении показывает, что расположение широкого светопроема , ориентированного на юг дает максимальное значение освещения(рис.4). Однако большая площадь всех окон дает не только избыточное освещение , но и значительные теплопотери в холодное время года , а также нагрев помещения в летний период . В данном случае рекомендуется изменить геометрические параметры светопроемов – уменьшить высоту боковых окон. Так как условия производства требуют умеренного рассеянного освещения , Это позволит обеспечить более комфортный уровень освещения .
Дополнительной защитой от избыточного освещения являются наружные горизонтальные козырьки и жалюзи .
Выбор системы естественного освещения в зависимости от расположения рабочей поверхности.
В данном случае мы рассматриваем горизонтальную рабочую поверхность , для которой необходимо комбинированное естественное освещение , которое обеспечивает всестороннюю освещенность рабочего места. Так как зрительная работа относится к разряду высокой точности для обеспечения необходимого уровня освещения не допускается наличие затемненных участков пространства.
Выводы
Исходя из рассмотренной работы , делаются следующие выводы:
Проектирование светопроемов основывается на требованиях по освещению помещений и их назначению. Это позволяет учесть потребности производства и избежать неблагоприятных факторов таких как переосвещенность , теплопотери через светопроемы , блесткость и др.
В помещениях промышленных предприятий производственных цехов и производства высокой точности рекомендуется использование ленточного остекления для обеспечения равномерного комфортного освещения помещения в течении рабочего дня.
Наиболее эффективным является комбинированное естественное освещение производственного помещения.
2. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий.
3. МГСН 2.06-99. Естественное, искусственное и совмещенное освещение.