Основные величины, единицы, законы. Спектр излучений. Световой поток, сила света, освещенность, яркость.Закон проекции телесного угла.Закон светотехнического подобия.

Оптическая часть электромагнитного спектра лучистой энергии включает области: ультрафиолетового излучения с длиной волны от 1 им до видимого излучения; видимого -- с длиной волны от 380 — 400 им до 760 - 780 им; инфракрасного — с длиной волны от види­мого излучения до 1 мм. Видимое излучение излучение, которое может непосредственно вызывать зрительное ощущение. Человеческий глаз обладает различной чув­ствительностью к моно­хроматическим излуче­ниям разных частот, ко­торые в совокупности характеризуют сложное видимое излучение. От­ношение спектральной чувствительности сред­него человеческого гла­за, чувствительность ко­торого при заданных ус­ловиях имеет установ­ленное при дневном зре­нии значение спектраль­ной чувствительности (ГОСТ 8485) для данно­го монохроматического излучения, к наибольшей спектральной чувстви­тельности глаза называ­ется относительной спек­тральной световой эф­фективностью (рис. 2.1). Основной световой величиной, применяемой в строительной светотехнике, является све­товой поток ф. Единица измерения светового потока — люмен (лм) — световой поток, излучаемый в единичном телесном угле, измеряемом в стерадианах (ср). равномерным источником света силой r 1 канделу (кд). Кандела - эталонная сила света, излучаемая в перпендику­лярном направлении 1/600 000 м² поверхности полного излуча­теля при температуре затвердевания платины 2 042 К и давлении 101 325 Па. Сила света источника в некотором направлении - это отношение светового потока, исходящего от источника и распространяющегося внутри элементарного телесного угла, содержащего заданное направ­ление, к величине этого элементарного угла (пространственная плот­ность светового потока) (рис. 2.2):

где I - сила света источника, кд;

— элементарный пространствен­ный угол, ср.

Яркость — снеговая величина, кото­рая непосредственно воспринимается гла­зом. Она представляет собой поверхност­ную плотность силы спета в заданном на­правлении и определяется отношением силы света к площади проекции светя­щейся поверхности на плоскость, перпен­дикулярную заданному направлению (рис. 2.3):

Для оценки освещения обычно пользуются освещенностью Е. В точке поверхности она представляет собой отношение светового потока dФ, падаюшего на элемент поверхности, содержащей данную точку, к площади этого элемента dA (поверхностная плотность свето­вого потока):

Единица освещенности — люкс (лк). Это освещенность, создава­емая световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на по­верхности площадью 1 м². Так, например, освещенность горизонталь­ной поверхности при лунном освещении - 0,2 лк; освещенность про­езжей части в ночное время — 1 лк.

Значение освещенности при равномерном распределении на по­верхности определяется по формуле

Геометрический КЕО определяется различными методами, одна­ко наибольшее распространение имеет графический метод, разрабо­танный А. М. Данилюком. Этот метод основан па закономерностях проекции телесного угла и светотехнического подобия. Закон проек­ции телесного угла формулируется следующим образом. Освещен­ность £_м в какой-либо точке М поверхности помещения, создаваемая

равномерно светящейся поверхностью неба, прямо пропорциональна

яркости равномерно яркого неба L и плошали о проекции на осве­щаемую поверхность телесного угла О., под которым из данной точки виден участок неба:

Е_м = La.

Для аналитического вывода этого положения примем два допуще­ния: 1) освещаемая поверхность располагается горизонтально; 2) ра­диус полусферы г равен 1 (рис. 2.5).

Тогда освещенность в точке М, со­здаваемая участком dS полусферы, который можно принять за точечный источник света,

1Дг l M Р и и. 2.5. Схема телесного угла

Сила света dl элементарного уча­стка dS

dl =LdS,

откуда

no dS cos α= dσ (площадь проекции на освещаемую поверхность). Таким образом,

Интегрируя при равномерном распределении яркости участка небосвода, получим

где а — площадь проекции участка небосвода на освещаемую по­верхность.

Если точка М горизонтальной поверхности находится па откры­том месте и освещается всей полусферой с равномерно распределен­ной яркостью, то

где πг² - площадь проекции полусферы па горизонтальную повер­хность.

Так как r= 1, Е_М - Ш. Тогда

Уровень рабочей

ПОВЕРХНОСТИ

Пользуясь этим законом, можно определять относительную свето­вую активность различных светопроемов и сопостав­лять освещенности, созда­ваемые одним евстоиро-емом на поверхностях, различно ориентированных относительно горизонта (рнс. 2.6).

Закономерность свето­технического подобия вид­на на рис. 2.7.

Из рис. 2.7 следует, что если разные окна имеют один и тот же телесный угол ш, то освещенность в какой-либо точке помеще­ния не зависит от абсолют­ных размеров световых проемов.

Рассмотренные зако­номерности лежат в осно­ве расчета геометрическо­го KF.O при помощи гра­фиков Данилюка, которые получены следующим об­разом. Полусфера, в цен­тре которой как бы распо­лагается исследуемое зда­ние, условно разбивается на 10 000 площадок. Они образуются па полусфере системой 100 меридианов и 100 параллелей и имеют равновеликие горизонтальные проекции. Каждая площадка согласно закону проекции телесного угла создает одинаковую освещенность па горизонтальной плоскости. Световая энергия каждой площадки принимается за световой пучок. Число таких пучков и, проникающих к расположенной в помещении точке через светопроемы, является мерой освещенности. Чтобы получить геометрический КЕО в процен­тах, эту величину делят на 10 000 (число площадок) и умножают на 100:

24. Системы природного освещения. Световой климат…

Уровень освещенности помещений должен быть не ниже нормированного, а направление светового потока, падающего на рабочие поверхности наиболее благоприятным. Освещенность должна быть достаточно равномерной и рассеянной, так как частый перевод взгляда из затемненных мест на хорошо освещенные утомляют зрение. На рабочих поверхностях освещение не должно создавать прямую и отраженную блёсткость. Оно должно быть насыщенным и максимально приближенным к солнечному по распределению яркостей, контрасту, светотени и т. п. Освещение должно улучшать архитектурно-художественную композицию и цветовое решение интерьера в помещении, быть экономичным, пожаробезопасным и надежным в эксплуатации. Помещение можно освещать естественным, искусственным или совмещенным освещением. Способ освещения выбирается с учетом специфики объёмно-планировочного и конструктивного решения здания, климатических и светоклиматических особенностей района строительства и экономических возможностей. Естественное освещение предусматривают в помещениях с постоянным пребыванием людей. Уровень освещенности рабочих поверхностей естественным светом не является постоянным и всецело зависит от времени года и суток, состояния атмосферы и т. п. Искусственное освещение целесообразно устраивать в герметизированных зданиях со строго заданными параметрами внутренней среды. Совмещенное освещение предусматривает использование в помещениях в дневное время естественного и искусственного света. Естественное освещение подразделяется на следующие системы:а) боковое естественное освещение — естественное освещение помещения через световые проемы в наружных стенах (рис 1, а); б) верхнее естественное освещение — естественное освещение помещения через проемы в покрытии и фонари, а также через световые проемы в местах перепадов высот смежных пролетов (рис 1, б); в) комбинированное естественное освещение — верхнее естественное освещение при наличии бокового естественного освещения (рис 1, в);

Рис 1. Схемы естественного освещения:

А) боковое; б) верхнее; в) комбинированное.

Выбор системы естественного освещения следует осуществлять в зависимости от назначения помещений и особенностей функционального (технологического) процесса, предопределяющих величину и распределение освещенности, а также светового потока, падающего на рабочие поверхности.

По условиям и характеру освещения рабочей поверхности различают следующие группы помещений: I группа — помещения, в которых производится различение объектов зрительной работы при фиксированном направлении линии зрения на рабочую поверхность (производственные помещения промышленных предприятий, рабочие кабинеты, конструкторские бюро, кабинеты врачей и операционные лечебных учреждений, групповые комнаты детских дошкольных учреждений, классные комнаты, аудитории, лаборатории, читальные залы и т. п.); II группа — помещения, в которых производится различение объектов при нефиксированной линии зрения и обзор окружающего пространства (торговые залы магазинов, залы столовых, выставочные залы, картинные галереи, помещения для длительного пребывания детей, кроме групповых в детских яслях и садах, производственные помещения, в которых ведется только надзор за работой технологического оборудования и т. п.); III группа — помещения, в которых производится обзор окружающего пространства при очень кратковременном, эпизодическом различении объектов (концертные залы, зрительные залы и фойе театров, клубов и кинотеатров, комнаты ожидания, рекреации, актовые залы, вестибюли, гардеробные общественных зданий и т. п.); IV группа — помещения, в которых происходит общая ориентировка в пространстве интерьера (проходы, коридоры, гардеробные производственных зданий, санузлы, закрытые стоянки автомашин и т. п.). Минимальная расчетная освещенность в люксах, создаваемая в помещении естественным светом, определяется при наружной освещенности равной 5000 (критическая освещенность ). Освещенность в помещениях (к. е.о.) нормируется на уровне условной рабочей поверхности, которая в большинстве случаев принимается горизонтальной, расположенной на высоте 0,8 м от уровня пола. В некоторых помещениях за уровень условной рабочей поверхности принимается пол (жилые комнаты, детские сады и ясли и т. п.) или вертикальная плоскость (выставочные залы музеев, экспозиционные залы картинных галерей и т. п.). Освещенность нормируется на рабочей плоскости по характерному разрезу помещения (обычно посредине помещения по оси светопроёмов). В помещениях с односторонним боковым освещением нормируется минимальное значение к. е.о.: емин, в точке расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от светопроёмов, на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола) (рис.2, а). При двустороннем боковом освещении нормируется минимальное значение к. е.о. в точке посередине помещения на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности (или пола) (рис.2, б).

Рис. 2. Нормирование естественного освещения:

А) при одностороннем боковом освещении; б) при двухстороннем боковом освещении; в) при верхнем освещении; г) при комбинированном освещении.

Световая среда производственных помещений создается производственным освещением - совокупностью методов получения, распределения и использования световой энергии для обеспечения благоприятных условий видения. Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К основным количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициентотражения. Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели как фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации освещенности, показатель освещенности, спектральный состав света. Естественное освещение - освещение помещения светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. При естественном освещении к-либо точки горизонтальной плоскости, за основу при нормировании принимается манимально допустимая величина коэффициента естественной освещенности. Коэф. естеств. освещ. (КЕО) = Е = EВН/ЕСН×100%, где EВН - освещенность к-либо точки горизонтальной пов-ти, находящейся внутри помещения [лк]; ЕСН - освещенность к-либо точки, находящейся снаружи помещения на расстоянии 1 м от здания [лк]; Системы естественного освещения :Боковое освещение, Верхнее освещение; Комбинированное освещение. Эти величины в соответствии со СНиП II-4-79 нормируются. Для выбора естественного освещения необходимо учитывать следующие факторы: Характеристика зрительной работы; Минимальный размер объекта различения с фоном; Разряд зрительной работы; Система освещения. Для нормирования естественного освещения используется коэффициент естественной освещенности, устанавливаемый в зависимости от точности работ и вида освещения (табл.№1 приложения). Коэффициент естественной освещенности (КЕО) - отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода; выражается в процентах. е = Е вн / Е н * 100, % В небольших помещениях при одностороннем естественном боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов. Нормированные значения КЕО (eN) для зданий, располагаемых в различных районах следует определять по формуле: е n = е н * м n, Где N - номер группы обеспеченности естественным светом по ;

ен - значение КЕО по (в зависимости от разряда зрительной работы);

mN - коэффициент светового климата . Кроме светотехнического метода (определение КЕО) при оценке естественного освещения используется также геометрический, что предусматривает расчет светового коэффициента (СК) и коэффициента заложения (КЗ).

СК - отношение площади застекленной поверхности окон к площади пола.

СК = S окон / S пола . Нормативная величина СК - не менее 1:5 - 1:6 (для учебных помещений).

КЗ - отношение глубины помещения (d) к расстоянию от пола до верхнего края светового отверстия (h). Глубина помещения - расстояние от светонесущей стены к противоположной.

КЗ = d / h Нормативная величина КЗ - не более 2,5.

25. Исочник искусственного освещения и осветительные…

Для освещения помещений производственных или складских зда­ний, как правило, предусматривают газоразрядные лампы низкого и высокого давления (люминесцентные, ДРЛ, металлогалогениые, на­триевые и др.). Освещение помещений жилых, общественных и вспо­могательных зданий осуществляется преимущественно люминесцент­ными лампами и лампами накаливания. Искусственные источники света характеризуются следующими основными параметрами: мощ­ностью лампы при включении се в номинальное (рабочее) напряже­ние (Вт); световым потоком лампы (дм); световой отдачей (основная характеристика экономичности лампы; световая отдача равна отношению светового потока лампы к ее мощности; световая отдача повышается с увеличением мощности лампы); цветностью излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью в бесцветной колбе (определяет­ся температурой тела накала, цветовой температурой ,характе­ризующей цветность свечения, а не степень нагретости лампы; Г,_ш равна температуре полного излучателя (абсолютно черного тела), при которой оно излучает свет того же спектрального состава, что и рас­сматриваемый источник).

Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное. Рабочее проектируется двух систем: общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное.