Графоаналітичний метод проектування ліхтарних надбудов будівель, через які здійснюється природне освітлення приміщень

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка

Графоаналітичний метод проектування ліхтарних надбудов будівель, через які здійснюється природне освітлення приміщень

Галінська Т.А.

Наведено методику графоаналітичного методу проектування ліхтарних надбудов будівель, через які здійснюється природне освітлення їх приміщень. Проведено аналіз розподілу світлових потоків в приміщеннях будівлі залежно від її висоти та розмірів ліхтарних надбудов.

Постановка проблеми

У введених з 1-го жовтня 2006 року Нормах [1], які замінили норми проектування [2], значна увага приділена проектуванню та розрахунку природного освітлення приміщень будівель, в той же час проектуванню оптимальних розмірів самих світлопрорізів присвячено обмежена інформація. Так на сьогодні проектування освітлення в приміщеннях будівель здійснюється в три етапи:

на попередньому етапі спрощеним методом вирішується задача попереднього знаходження необхідної загальної площі світлових перерізів при заданому нормативному коефіцієнті природного освітлення (КПО) за допомогою графіків, які подаються в нормативних документах [3, 4, 5], чи формули (Л.2), яка наводиться в [1, додаток Л];

на другому етапі світлові прорізи розташовуються в огородженні будівлі на розсуд проектувальника;

на кінцевому етапі виконується перевірний розрахунок природного освітлення в приміщеннях будівлі в розрахункових точках по розрахунковим умовним перерізам перетину умовної робочої поверхні з вертикальними перерізами будівлі. У разі незадовільного, меншого за нормативне, яке потребуєме, значення КПО, необхідно виконати повторне знаходження загальної площі світлових прорізів, їх проектування у зовнішньому огороджені будівлі та перевірні розрахунки освітлення приміщень в розрахункових точках.

В результаті багатостадійності проектування світлопрорізів у більшості випадків частина їх розташовується в неефективних місцях огорожі, що в кінцевому результаті призводить до значних матеріальних та енергетичних витрат. Це пояснюється тим, що на сьогодні діючі нормативні світлотехнічні, теплотехнічні та архітектурно-конструктивні документи, які використовуються при проектуванні систем верхнього природного освітлення, не пов'язані взаємно між собою і недостатньо враховують вимоги до вибору природного освітлення.

На сучасному етапі, коли значна увага приділяється економному використанню теплової та електричної енергії, відсутність методів вирішення цієї задачі ускладнює проектування раціонального верхнього освітлення, призводить у багатьох випадках до вибору далеко не оптимального значення площі світлових прорізів, що в свою чергу знижує ефективність систем природного освітлення. Тому на даному етапі виникла необхідність в розроблені методів проектування природного освітлення приміщень будівель з оптимальними (мінімальними) розмірами світлових прорізів, які б забезпечували потребуємий (нормативний) рівень освітлення на розрахункових умовних площинах.

Аналіз публікацій

На сьогодні діючі [п.2.6, 1] та попередні [п.2.3, 2] норми проектування природного освітлення приміщень будівель пропонують проектувати верхнє освітлення приміщень за нормованим середнім значенням КПО, при цьому першу і останню розрахункові точки умовної робочої площини рекомендують приймати на відстані 1 м від поверхні стін (перегородок) або осі колон. Крім того відповідно п.2.13 [1] та п.2.6 [2] найбільша нерівномірність природного верхнього освітлення на умовній робочій поверхні по умовному перетину її з вертикальним характерним перерізом будівлі не повинна перевищувати значення 3:1, а мінімальне розрахункове значення КПО у кожній його точці не повинно бути меншим за нормоване значення КПО при боковому освітленні для робіт відповідних розрядів. Тому при проектуванні верхнього природного освітлення в приміщеннях будівель за граничними умовами норм в ній виникають зони, в яких розподіл освітлення менший за нормоване середнє значення не зважаючи на те, що в цих зонах у більшості випадків виконуються основні виробничі процеси, які потребують підвищеного рівня освітлення. В результаті чого важливим є питання про отримання оптимальних залежностей між основними конструктивними розмірами будівлі (висотою до низу світлових прорізів, розміром між осями ліхтарів (кроком), довжиною прольоту), розмірами ліхтарів (розмірами світлових прорізів, висотою та шириною ліхтарних надбудов чи бортового елемента), нормативним середнім значенням природного освітлення і мінімальним значенням його нерівномірного розподілу (і=еmin/emax1).

Метою даної статті є проведення аналізу розподілу світлових потоків в приміщеннях будівлі залежно від її висоти та розмірів ліхтарних надбудов та розробка графоаналітичного методу проектування ліхтарних надбудов будівель з оптимальними розмірами світлових прорізів, через які здійснюється природне освітлення приміщень.

графоаналітичний ліхтарна надбудова

Викладення основного матеріалу

Для аналізу розподілу світлових потоків на горизонтальній умовній поверхні та отримання оптимальних залежностей між основними конструктивними розмірами будівлі (висотою до низу світлових прорізів, розміром між осями ліхтарів надбудов, довжиною прольоту), розмірами ліхтарних надбудов (розмірами світлових прорізів, висотою та шириною ліхтарних надбудов), нормативним середнім значенням природного освітлення і мінімальним значенням його нерівномірного розподілу (і=е_min/e_сер1) були прийняті наступні залежності між їх основними розмірами:

залежність між прольотом будівлі, розміром між центральними осями ліхтарних надбудов (L_пр) і висотою (Н) від верха горизонтальної умовної робочої поверхні (площини) до низу бокових світлових прорізів у ліхтарних надбудовах: L_пр/Н;

залежність між шириною ліхтарної надбудови (відносною відстанню між центрами її бокових світлопрорізів) і висотою (Н) від верха горизонтальної умовної робочої поверхні до низу бокових світлових прорізів у ліхтарних надбудовах: В_л/Н;

розрахунок середнього значення КПО виконуємо за формулою, яка запропонована в роботі [6]:

е_сер=h₀₀/(2L_пр)_, (1)

де h₀- розмір бокового світлового прорізу ліхтарної надбудови;

₀- загальний коефіцієнт світлопропускання заповнення прорізів ліхтарних надбудов, який визначається за формулою (Л.3) [1];

нерівномірність освітлення на горизонтальній умовній розрахунковій поверхні (площині) визначаємо за формулою:

і=е_min/e_сер, (2)

де е_min- мінімальне значення КПО в розрахунковій точці умовного перетину умовної горизонтальної розрахункової поверхні (площини) з характерним поперечним розміром будівлі;

е_сер- середнє значення КПО по розрахунковим точкам умовного перетину умовної горизонтальної розрахункової поверхні (площини) з характерним поперечним розміром будівлі, яке визначаємо за формулою (1).

В результаті аналізу розподілу світлових потоків на горизонтальній умовній розрахунковій поверхні (площині) були отримані залежності між відносними до висоти Н величинами (відношеннями В_л/Н, L_пр/Н) та нерівномірністю освітлення. На рис.1 приведений графік залежностей між відношеннями В_л/Н і L_пр/Н для ліхтарних надбудов будівель при зміні нерівномірності освітлення на робочій горизонтальній умовній поверхні в межах від 0,62 до 0,9 (і=0,62…0,9). За допомогою наведеного графіка відносних залежностей маємо можливість виконувати пряму і зворотну задачі проектування в одну стадію для заданого мінімального значення освітлення: знаходження оптимальних розмірів світлових прорізів ліхтарних надбудов для заданого середнього і мінімального значення коефіцієнта природного освітлення (КПО) та розрахунку КПО залежно від заданих конструктивних розмірів світлопрорізів і будівлі.

Приклад 1. Необхідно розробити конструктивне рішення (запроектувати) світлових прорізів та ліхтарної надбудови для промислової трипрольотної будівлі висотою до верха покрівлі Н=10 м, довжиною прольоту L_пр=18 м, в якій виконуються зорові роботи IV розряду. Відповідно [1] в приміщеннях будівлі, де виконуються зорові роботи IV розряду, необхідне середнє значення КПО повинно становити е^н_сер=4%.

Загальний коефіцієнт світлопропускання заповнення прорізів ліхтарних надбудов становить ₀=0,5.

Проектуємо в кожному прольоті будівлі по одній ліхтарній надбудові. Визначаємо розміри (висоту) бокового світлопрорізу ліхтарної надбудови за формулою (1):

h₀=2е_серL_пр/₀=2180,04/0,5=2,88 м.

За графіком на рис.1 при відношенні L_пр/Н=18/10=1,8 відношення В_л/Н буде становити В_л/Н=0,45 і В_л/Н=1,45. Визначаємо значення ширини ліхтарної надбудови за попередньо отриманими відношеннями В_л/Н при Н=10 м: В_л=4,5 м і В_л=14,5 м.

В результаті проектування отримали конструктивні розміри ліхтарної надбудови, відповідно ширину і висоту В_лh_л=4,53 м, розміри світлопрорізів h₀=2,88 м при нерівномірності освітлення і=0,9.

Приклад 2. Необхідно визначити середнє і мінімальне значення КПО в робочих зонах промислової трипрольотної будівлі висотою до верха покрівлі Н=8,4 м, довжиною прольоту L_пр=18 м, з розмірами ліхтарної надбудови, відповідно шириною і висотою В_лh_л=63 м, розмірами світлопрорізів h₀=2 м, в якій виконуються зорові роботи V розряду. Відповідно [1] в приміщеннях будівлі, де виконуються зорові роботи IV розряду, необхідне середнє значення КПО повинно становити е^н_сер=3%, е^н_min=1%. Загальний коефіцієнт світлопропускання заповнення прорізів ліхтарних надбудов становить ₀=0,5.

Визначаємо за формулою (1) середнє значення КПО на горизонтальній умовній поверхні по лінії умовного її перетину з характерним поперечним розрізом будівлі, який проходить вздовж її прольотів:

е_сер=h₀₀/(2L_пр) =20,5/(218)100%=2,77%, що менше е^н_сер=3%.

За графіком на рис.1 при відношенні В_л/Н=6/8,4=0,714 значення нерівномірності освітлення на умовній горизонтальній робочій поверхні буде становити і=0,8. Визначаємо мінімальне значення КПО на горизонтальній умовній поверхні в розрахунковій точці по лінії умовного її перетину з характерним поперечним розрізом будівлі, який проходить вздовж її прольотів:

е_min=iе_сер=0,82,77=2,21%, що більше е^н_min=1%.

В результаті розрахунку значень КПО встановлено: запроектовані розміри ліхтарної надбудови та світлових прорізів не задовольняють вимогам норм [1], які пред'являються до зорових робіт IV розряду, які необхідно проводити в приміщеннях промислової будівлі.

Висновок. В результаті аналізу величин розподілу світлових потоків в приміщеннях будівлі залежно від її висоти та розмірів ліхтарних надбудов було встановлено наступне: середні розміри ліхтарних надбудов, які найбільш часто застосовуються при їх проектуванні, не завжди є найменш економічними по розподілу світлових потоків на горизонтальній умовній робочій поверхні, див. графік на рис.1. Запропонована методика графоаналітичного методу проектування ліхтарних надбудов будівель, через які здійснюється природне освітлення їх приміщень, дозволяє проектувати в один етап оптимальні розміри світлопрорізів і ліхтарних надбудов, які задовольняють вимоги норм [1], які пред'являються до визначеного (потребуємого) розряду зорових робіт.

Література

1. ДБН В.2.5-28-2006. Природне і штучне освітлення / Мінбуд України.- К.: ДП “Укрархбудінформ”, 2006.- 76 с.

2. СНиП II-4-79*. Естественное и искусственное освещение/ Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1990.- 48 с.

3. Пособие по расчёту и проектированию естественного и совмещённого освещения (к СНиП II-4-79*)/ НИИСФ Госстоя СССР.- М.: Стройиздат, 1985.- 384 с.

4. Рекомендации по проектированию, устройству и эксплуатации светопрозрачных конструкций промышленных зданий / ЦНИИпромзданий.- М.: Стройиздат, 1985.- 64 с.

5. Руководство по применению прямоугольных светопрозрачных и зенитных фонарей в производственных зданиях / ЦНИИпромзданий Госстроя СССР.- М.: Стройиздат, 1981.- 31 с.

6. Бабурин К.Е. Графический расчёт естественного освещения и анализ световых фонарей промышленных зданий / ЦНИПС НКТП - Главстройпром- СССР - М.: ОНТИ, Главная редакция строительной литературы, 1935.- 74 с.

Размещено на Allbest.ru