Системы естественного освещения являются идеальным вариантом практически для любых зданий и сооружений. Ведь в отличии от искусственного света естественный не имеет мерцаний, обеспечивает полную светопередачу, комфортен для глаз и конечно же является совершенно бесплатным.

Да и вообще приятный, согревающий луч света всегда наполняет комнату особой атмосферой. Поэтому не удивительно что с древних времен люди стараются в своих зданиях обеспечить максимум естественного света.

За время своего развития человечество придумало немало способов обеспечить свое жилище солнечными лучами. Но все эти способы условно можно разделить на три способа.

Итак:

• Наиболее часто применяемым является боковое освещение . В данном случае свет струится через проем в стене и падает на человека сбоку. Откуда пошло и название.

Боковое освещение достаточно просто реализуемо и обеспечивает качественную освещенность внутри дома. В то же время в широких залах, когда стены противоположные от окна расположены далеко, солнечный свет далеко не всегда достает во все уголки комнаты. Для этого увеличивают высоту оконных проемов, но такой выход не всегда возможен.

• Более интересным для таких помещений является верхнее освещение . В этом случае свет падает из проемов в крыше и струится на человека сверху.

Такой вид освещения является практически идеальным. Ведь при правильном планировании можно обеспечить освещенность любого уголка дома.

Но как вы понимаете он возможен только при одноэтажном планировании. Да и теплопотери у такого вида естественного освещения на порядок выше. Ведь теплый воздух всегда поднимается вверх, а там холодные окна.

• Именно поэтому существует освещение естественное комбинированное. Оно позволяет взять лучшее из первых двух видов. Ведь комбинированным называется освещение, при котором свет на человека падает как сверху, так и снизу.

Но как вы понимаете такой вид освещения так же возможен только в одноэтажном здании или на верхних этажах многоэтажных зданий. Но вот стоимость таких оконных систем является не маловажным ограничивающим фактором их применения.

Методы правильного планирования естественного освещения

Но зная виды естественного освещения мы не на шаг не приблизились к раскрытию вопроса как организовать правильное освещение у себя дома? Для ответа на него давайте мы шаг за шагом разберем основные этапы планирования.

Нормы естественного освещения зданий

Для того чтоб правильно спланировать освещение мы прежде всего должны ответить на вопрос, а какое оно должно быть? Ответ на этот вопрос нам дает СНиП 23 – 05 – 95 который устанавливает нормы КЕО для промышленных, жилых и общественных зданий.

• КЕО – это коэффициент естественного освещения. Он является соотношением между уровнем естественного освещения в определенной точке дома и освещенностью вне помещения.
• Оптимальность данного параметра рассчитана научно-исследовательскими институтами и сведена в таблицу, которая стала нормой при проектировании. Но дабы пользоваться этой таблицей нам необходимо знать нашу широту.

• Из уроков БЖД и географии вы должны помнить, что чем южнее, тем интенсивность солнечного потока выше. Поэтому вся территория нашей страны была разделена на пять зон светового климата, каждая из которых имеет два подвида.
• Зная нашу зону светового климата, мы наконец можем определить необходимый нам КЕО. Для жилых зданий он составляет от 0,2 до 0,5. Причем чем южнее, тем КЕО меньше.
• Это связано опять-таки с географией. Ведь чем южнее, тем освещенность вне помещения выше. А КЕО это отношение освещенности вне помещения и внутри его. Соответственно для создания одинакового уровня освещенности для домов на юге и севере последним придётся приложить больше усилий.

• Чтоб двигаться дальше, нам необходимо узнать, а где эта точка в доме для которой мы будем определять уровень освещенности? Ответ на этот вопрос нам дают п.5.4 – 5.6 СНиП 23 – 05 -95.
• Согласно им, при двухсторонем боковом освещении жилых помещений нормируемой точкой является центр комнаты. При одностороннем боковом освещении нормируемой точкой является плоскость в метре от стены противоположной окну. В остальных помещениях нормируемой точкой является центр помещения.

Обратите внимание! Для одно-, двух- и трехкомнатных квартир такой расчет делается для одной жилой комнаты. В четырехкомнатной квартире такой расчет делается для двух комнат.

• Для верхнего и комбинированного освещения нормируемой точкой является плоскость в метре от наиболее затемненных стен. Эта норма относится и к промышленным помещениям.
• Но все что мы привели выше инструкция предписывает применять для жилых и общественных зданий. С производственными все немного сложнее. Дело в том, что производства бывают разные. На одних обрабатываю метровые заготовки, а на других имеют дело с микросхемами.
• Исходя из этого все виды работ разделили на восемь классов в зависимости от разряда зрительной работы. Там, где обрабатывают изделия меньше 0,15 мм отнесли к первой группе, а там, где точность не особенно нужна отнесли восьмой. И вот для промышленных предприятий КЕО выбирают исходя из разряда зрительной работы.

Выбор оконных систем для здания

Естественный свет в наше здание будет проникать через окна. Поэтому зная нормы, которые нам необходимо соблюсти, можно переходить к выбору окон.

• Самой перовой задачей является выбор оконных систем. То есть мы должны определиться какое у нас будет освещение – верхнее, боковое или комбинированное в каждой комнате. Для ответа на этот вопрос нужно учитывать архитектурное строение здания, его географическое расположение, используемые материалы, теплоэффективность дома и конечно не маловажную роль отыграет цена.
• Если вы делаете выбор в пользу верхнего освещения, то вы можете использовать так называемые светоаэрационные или зенитные фонари. Это специальные конструкции, которые зачастую кроме света обеспечивают еще и вентиляцию зданий.
• Светоаэрационные фонари в большинстве случае имеют прямоугольную форму. Это связано с удобством монтажа. В то же время наиболее удачными в плане освещения считается треугольная форма. Но для треугольных фонарей практически не существует надёжных систем поднятия окон для вентиляции.
• Светоаэрационные фонари обычно устанавливают над промышленными зданиями с большим внутренним тепловыделением, либо на зданиях, расположенных в южных широтах как на видео. Это связано с большими тепловыми потерями таких оконных систем.

	Прямоугольные светоаэрационные фонари рекомендованы для применения в II-IV климатической зоне. При это если установка производится на территориях южнее 55° широты, то ориентация фонаря должна быть выполнена на юг и север. Применять такие фонари следует в зданиях с избытком явного тепла выше 23Вт/м 2 , и с уровнем зрительной работы IV-VII разряда.
	Трапециевидные светоаэрационные фонари предназначены для первой климатической зоны. Применяют их для зданий в которых выполняют зрительную работу II- IV класса и имеющие избыток явного тепла выше 23Вт/м 2 .
	Зенитные фонари рекомендуется устанавливать в I- IV климатической зоне. При этом при расположении зданий южнее 55 0 в качестве светопропускных материалов следует применять рассеивающие или теплозащищенные стекла. Применяется для зданий с избытком явного тепла меньше 23Вт/м 2 и для всех классов зрительной работы. Важно отметить, что фонари должны равномерно размещаться по всей площади крыши.
	Зенитный фонарь со светопроводной шахтой может применяться для все климатически зон. Обычно применяется для зданий с кондиционированным воздухом и малым диапазоном перепада температур (например, его вполне можно смонтировать своими руками в жилых зданиях), а также для зон где выполняются работы II-VI класса. Нашли широкое применение в зданиях с подвесными потолками.

• Зенитные фонари в последнее время получают все более широкое распространение как на производстве, так и в жилищном строительстве. Это связано с удобством монтажа таких систем и достаточно комфортной стоимостью. Тепловые потери у таких оконных систем не так велики, что позволяет успешно их применять и в северных широтах.

Обратите внимание! Для исключения вероятности получения человеком травм все горизонтальные и наклонные поверхности вертикального освещения должны иметь специальные сетки. Они необходимы для исключения падения обломков стекла.

• Если вы решили применить освещение помещений естественное бокового типа, то СНиП II-4-79 рекомендует отдавать предпочтение оконным системам стандартного типа. Для таковых систем уже произведены все необходимы расчеты и существуют даже рекомендации. Эти рекомендации вы можете увидеть в таблице ниже.

• Для бокового естественного освещения важным аспектом является затененность оконных систем от прилежащих зданий. Это необходимо учитывать при расчетах.

• Для зданий, в которых противолежащая от окна стена находится на значительном расстоянии, достаточно часто монтируют многоярусные оконные системы. Но при этом следует помнить, что высота одного яруса не должна превышать 7,2 метра.
• Очень важным аспектом при выборе оконных систем является их правильна ориентация по сторонам света. Ведь не для кого не секрет, что окна, выходящие на юг, дают значительно больше света. Это следует по максимум использовать в зданиях, строящихся в северных широтах. В то же время для зданий, строящихся в южных широтах, рекомендуется ориентировать окна на север и запад.

• Это позволит не только более рационально использовать световой день, но и сократить затраты. Ведь для зданий в южных широтах для ограничения слепящего действия солнца монтируют специальные светозаграждающие устройства, а при правильной ориентации окон этого можно избежать.

Сочетание норм КЕО и норм освещённости

Но нормы КЕО рассчитаны далеко не для каждого вида здания. Иногда может случиться так, что по нормам КЕО освещенность достаточная, но нормы освещенности рабочего места не соблюдены.

Этот недостаток естественного освещения можно компенсировать путем создания совмещённого освещения, либо увязать через критическую наружную освещенность.

• Критической наружной освещенностью называется естественная освещенность на открытой площадке равная нормируемому значению искусственного освещения. Эта величина позволяет привести КЕО в соответствии с требованиями по искусственному освещению.
• Для этого используется формула Е н =0,01еЕ кр, где Е н – нормируемое значение освещенности, е – выбранный норматив КЕО, а Е кр – наша критическая наружная освещенность.

• Но даже этот способ далеко не всегда позволяет добиться требуемых нормативов. Ведь показатели естественного освещения далеко не всегда позволяют добиться нормируемых значений освещенности рабочего места. В первую очередь это касается зданий, расположенных в северных широтах, где и интенсивность светового потока ниже и тепловые потери не дают возможность установить большое количество окон.

• Специально для нахождения золотой середины существует так называемый расчет приведенных затрат для естественного освещения. Он позволяет определить, что выгоднее для здания создать качественное освещение естественное или ограничится совмещенным, а может и вовсе искусственным освещением.

Вывод

Помещения без естественного освещения далеко не так комфортны, как здания с прямыми лучами солнечного света. Поэтому, при наличии такой возможности, естественный свет обязательно следует создавать для любых зданий и сооружений.

Конечно вопрос естественного освещения значительно более объемен и многогранен, но основные аспекты естественного освещения зданий мы вполне раскрыли, и мы очень надеемся, что это поможет вам в правильном выборе освещения для дома или предприятия.

Читая текст, постарайтесь визуализировать все, что написано. Это поможет вам не запутаться в бесконечных цветах и оттенках, а также поспособствует точнее понять статью. В общем, вперед и с песней! Кстати, у кого что играет? Напишите, пожалуйста, в комментариях – интересно знать, что слушают люди, бороздя просторы интернета.

Рассвет

На рассвете освещение меняется очень быстро. Естественное освещение имеет голубоватый оттенок перед самым восходом. А если небо в это время ясное, может наблюдаться и эффект красного заката. В природе часто встречается сочетание высоких слоистых либо перистых облаков с низко расстилающимся туманом. В таких условиях есть переход солнечного света от направленного снизу вверх до общего более рассеянного света, при котором тени размываются. При отрицательной температуре эффект более выражен.

На рассвете получаются превосходные снимки растений, отрытых пейзажей , водоемов, ориентированных на восток церквей. Зачастую туман расстилается в низинах, у водной глади. Очень эффектно выглядят долинные ландшафты, фотографируемые с высокой точки в восточном направлении. Нередко именно на рассвете снимаются сюжеты с техникой, металлоконструкциями и любыми другими объектами, имеющими глянцевитую блестящую поверхность. При естественном освещении подобные поверхности и отражения от них выглядят просто великолепно.

Фотограф: Слава Степанов.

Качество света в горах определяется местоположением. Если рельеф скрывает восход солнца, получить интересные световые эффекты практически невозможно. Также следует упомянуть, что на рассвете чаще всего наблюдается штиль. Это помогает получить идеальные снимки ровных поверхностей водоемов.

Естественное освещение утром

После восхода свет меняется очень быстро. В теплые месяцы солнце может рассеять туман или дымку, в холодный период – создать их (в результате испарения инея). Могут быть эффектными слабые испарения от водоемов, рек, влажных дорог. Если ночью был дождь, то утром влажные улицы и растения, тусклые в обычных условиях, заблестят множеством ярких искорок.

С увеличением дистанции пейзаж размывается и светлеет. Это можно использовать для передачи 3-го измерения. В указанный период суток цвет освещения изменяется от теплого ярко-желтого с золотистыми нотками до тепловато-нейтрального тона. На снимках, сделанных утром, человеческая кожа выглядит очень ровной. Дело в том, что ночью наша кожа стягивается, и наутро лицо кажется посвежевшим - главное как следует умыться.

Фотограф: Мария Килина.

Спустя час, как солнце взошло, создается идеальное для фотосъемки освещение. Профессиональные фотографы нередко встают задолго до рассвета, чтобы успеть подготовиться к сессии и «поймать» оптимальный свет. Прогноз погоды практически не имеет значения, ведь утреннюю погоду сложно предсказать.

Есть и другие причины подняться пораньше и заблаговременно добраться до места съемки. Вы сможете самостоятельно проследить изменения погоды и, ориентируясь на положение солнца, понять, в какое время будет оптимальное естественное освещение для фотосъемки конкретных сюжетов. Желательно вести соответствующие записи. Также не забывайте, что результаты наблюдений будут справедливыми только для конкретного времени года .

Полдень

Время и продолжительность идеального света зависит от широты местности и сезона. В северных регионах, где солнце не заходит, но и не поднимается слишком высоко, такой свет наблюдается большую часть ночи и весь день. В умеренных широтах подходящий свет сохраняется на протяжении нескольких часов. Но не стоит забывать, что при этом положение светила изменяется. Зимой оно может быть низко весь день (об этом я подробно ).

Максимальная яркость наблюдается в течение четырех часов в самой середине дня. Жарким летом тоже есть 4 идеальных для фотосъемки часа. Два из них – после полудня, и еще два – утром. Между ними - мертвый период. В это время существует очень большая вероятность получить на фото пересветы.

Фотограф: Овчинникова Елена.

В экваториальных и тропических регионах естественное освещение в полдень не подходит для фотосъемки. Солнце расположено высоко над головой и создает назойливый, ослепляющий свет, который делает невыразительными окружающие пейзажи.

Репортажную съемку людей можно проводить только с использованием заполняющего света посредством прямого дополнительного освещения либо отражателей. Рекомендуется применять свет, имеющий цветовую температуру примерно 5,2 тыс. Кельвин.

Полуденный свет в таких регионах можно использовать только для съемки каньонов и ущелий, густо покрытых растительностью. В другое время суток в подобные уголки солнечный свет не попадает. Наличие прямых лучей помогает фотографу получить яркие контрастные снимки.

Послеполуденное время и вечер

При дневном нагревании воздух впитывает влагу от воды или земли. Поэтому во 2-й половине суток наблюдаются изменения спектрального состава (цвета) естественного освещения, которые не всегда присутствуют утром. Теплый воздух впитывает больше влаги. Охлаждаясь при движении светила к закату, он теряет способность удерживать влагу. Последняя конденсируется в невидимые мельчайшие капли, которые остаются в виде взвеси. При резком похолодании получается туман. Особенно это характерно морским регионам.

Обычно туман очень слаб и визуально заметен по наличию легкой дымки, которая может «приглушить» свет. По этой причине послеобеденное время в летнюю пору может показаться унылым и сумрачным, даже если ярко светит солнце. На снимках это выражается «придавленными» цветами и тонами. Ближе к вечеру ситуация улучшается, поскольку солнечные лучи начинают пробивать себе путь сквозь дымку, состоящую из пылевых и водных частиц, и раскрывают воздушную перспективу.

Фотограф: Мария Килина.

Во 2-й половине летнего дня воздух в городе может выглядеть серым. Если посмотреть на город с самолета, можно заметить пелену голубоватой легкой дымки вокруг него. Следует учитывать, что пыль и влага рассеивают лучи естественного освещения. При высоко расположенном солнце красные лучи поглощаются, а синие – рассеиваются, повышая цветовую температуру. На снимках появляется холодная металлическая синева, выглядящая малопривлекательно.

Вышесказанное частично объясняет, чем отличается послеобеденный свет от утреннего. Существуют и другие факторы, например, характерная ориентация строительных и прочих конструкций в различных местах. Те же сады располагают так, чтобы максимально улавливать солнечный свет. Деревья и растения обретают окончательную форму, которая зависит от особенности попадания на них солнечных лучей. Но в целом утренний свет более предпочтительное, чем послеобеденное.

Закат

На закате создается специфическое естественное освещение, характерное низкому положению светила, когда атмосфера позволяет пропускать красное длинноволновое излучение и отражает коротковолновое синее. Днем часть красных лучей поглощалась дымкой, а синие – рассеивались. Теперь ситуация обратная. Верхняя часть неба остается синей, поскольку изменился угол ее освещения. В результате появляются классные цветовые сочетания и плавные градиенты тонов.

Закат может стать как и источником света, так и объектом самой съемки. В данном случае мы рассмотрим только качество излучения, характерного для этого времени суток. На закате солнечные лучи пробиваются сквозь дымку либо легкие облака. Их окраска постепенно теплеет (снижается цветовая температура).

Многие фотографы считают подобное состояние атмосферы наиболее благоприятным для передачи естественного освещения в вечернее время и интересным в контексте цветовой гаммы. Если возникнет необходимость внести коррективы, это можно сделать посредством применения голубых светофильтров.

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.

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.

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).

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).

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

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.

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.

При проектировании бокового естественного освещения следует учитывать затенение, создаваемое противостоящими зданиями. Учет затенения производят в соответствии с разделом настоящего Свода правил.

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).

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.

В отдельных случаях, например при проведении экспертиз, возникает необходимость в объективной оценке естественного освещения помещений на основе измерений КЕО с помощью люксметров. Современные фотометрические приборы в качестве датчика имеют кремниевые фотоэлементы, снабженные желтыми и зелеными светофильтрами, корригирующими их спектральную чувствительность соответственно спектральной чувствительности человеческого глаза, а также специальными насадками косинусной коррекции. Коррекция спектральной чувствительности и по косинусу может производиться также с помощью ЭВМ. Селеновые фотоэлементы применяются реже, так как они недолговечны, требуют постоянной градуировки на фотометрической скамье.

Их чувствительность зависит от температуры воздуха. Учитывая, что все расчеты и нормы КЕО имеют в качестве основного допущения пасмурное небо МКО, измерения КЕО могут производиться только при сплошной десятибалльной облачности. Однако могут быть исключения, например в случае измерения КЕО при наличии световодов или светонаправляющих устройств. При этом величина КЕО становится условной. А при измерении наружной освещенности необходимо экранировать прямой свет солнца.

При расчетах эффективности таких устройств в качестве величины наружной освещенности следует принимать суммарную освещенность от прямого солнца и неба (Eq).

Для измерения КЕО заготавливается журнал натурных измерений, в котором указываются место, время и погодные условия во время измерений, приборы, коэффициент пропорциональности между показаниями люксметров (в случае некачественных приборов), геометрические параметры помещения и светопроемов, коэффициенты отражения внутренних и прилегающих наружных поверхностей, вид заполнения проема и его загрязнение. Коэффициент запаса определяется путем деления показаний люксметра при положении датчика в вертикальной плоскости снаружи стекла и внутри за стеклом. Коэффициенты отражения поверхностей измеряются с помощью рефлексометра. Кроме этих данных журнал должен содержать таблицы для записи результатов измерений. Результаты измерений внутри помещения обычно в пяти точках на рабочей поверхности, заранее размеченных по характерному разрезу, синхронизируются по времени с результатами измерений наружной освещенности, производящихся на открытой незатененной площадке, желательно на крыше здания. Для этого наружная освещенность измеряется ежеминутно. Около каждого результата записывается время измерения. Внутренняя освещенность в намеченных точках измеряется в это же время. Время каждого измерения также записывается. При заполнении журнала измерений в графе «наружная освещенность» выбирается результат, совпадающий по времени с результатом измерения внутренней освещенности в данной точке. Измерение в каждой точке для исключения случайных ошибок следует проводить не менее двух раз. Полученные результаты необходимо усреднить.

КЕО в процентах определяется делением показания внутреннего люксметра на показание наружного люксметра и умножается на 100. При наличии «тарировочного» коэффициента к между показаниями внутреннего определять по формуле

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