CC BY
48
Проектирование естественного освещения зданий
строительные науки с использованием пространственных характеристик
благоприятная среда светового поля
жизнедеятельности человека А.К. Соловьев
МГСУ
I. Расчеты пространственных характеристик светового поля при естественном освещении
Математические выражения пространственных характеристик светового поля разработаны классиками светотехники П.Муном и Д.Спенсер, А.А.Гер-шуном, В.Фоком [1]. В то же время приложение этих методов к задачам строительного характера, т.е. к расчету пространственных характеристик естественной световой среды в помещении, требует использования параметров этих помещений, определяемых по планам и разрезам здания. В МГСУ в разное время проводились работы по созданию точного и приближенного методов расчета пространственных характеристик с использованием геометрических параметров, принимаемых по планам и разрезам помещений.
1.1. Расчет прямой составляющей от небосвода средней сферической освещенности
Классическое выражение средней сферической освещенности имеет вид:
Е4п =
1 Г ф, Ф)аОе,ф
4 JQ
(1)
При выражении яркости неба в зависимости только от угловой высоты точки неба над горизонтом и как при пасмурном небе (конхоидальное распределение яркости):
l = lz (a + b cos е)
(1)
где А и В — константы в зависимости от условий подстилающей поверхности, формула (1) может быть записана в виде:
Е4я = 0,25|
3,25^ (a + B cos е)е,ф , здесь dеф = sin ed)dp .
п
в "
E4п = 0,25
,25] ]lz(a + Bcose)sinеоеоф (2)
o í
arccos
I
cos Ф
С2
ctga+cos2 ф
Расчетная схема представлена на рис. 1. Сначала вычисляется интеграл по и. Решение второго интеграла производится с заменой переменной:
sin е ое = -d(cos е)
Соответственно изменятся и пределы интегрирования. Если cosе = x , то
X = cos ф/ -\jcfg2
-2a + cos2 ф ;
Рисунок 1. Расчетная схема для определения «плоской» горизонтальной освещенности и пространственных характеристик естественного освещения.
В результате получаем формулу:
E4п = 0|25Z.z
B • в - в cos a ' arctg(cos a • tgP) +
+ a arcsin(sin a • sin в)
(3)
Подставив в формулу (3) значения А = 0,333 и В = 0,666, соответствующие пасмурному небу МКО, получим формулу для расчета Е^ в условиях пасмурного неба:
1
Е4п = 12 LZ [в " COS a ' arCtg(COS a ' ,дв) +
+ arcsin(sin a • sin в)]
(4)
Следует отметить, что эту формулу можно использовать для расчета средней сферической освещенности при светопроеме, находящемся по отношению к расчетной точке, как показано на рисунке 1, т.е. когда горизонтальная плоскость расчетной точки находится на уровне нижней грани окна, а вертикальная плоскость точки проходит через боковую сторону окна.
П а П
При а = — и р = — с умножением результата на 4 получим формулу для расчета Е^ от всего небосвода при кругосимметричном распределении яркости по нему:
EH = + 2a)
4
При равноярком небе А = 1 и В = 0.
(5)
Х2 =
благоприятная среда жизнедеятельности человека
h
e4п = '
2
(6)
Следует отметить, что формула (6) совпадает с формулой, полученной проф. В. В. Мешковым [4]. При А = 1/3 и В = 2/3, что соответствует пасмурному небу МКО:
H
= '
3
(7)
Расчетная схема к определению средней сферической освещенности от любого прямоугольного светопроема предложена в книге В.В. Мешкова и М.М. Епанешникова [4], рисунок 2.
E(ABCD) E(AEFN) +E(DIGH)+E(BGHE)+E(HICF)' (8)
Для ленточных светопроемов при в] = —
2
в2 = 2 при любом конхоидальном небе расчет средней сферической освещенности можно вести по формуле:
E4п = '
4
Я(<
cos а — cos а-
2
+ 2A-
180
' (9)
При равноярком небе (А = 1, В = 0) формула упрощается:
E =
L Лтг —
п а0 — а*
(10)
2 180
При пасмурном небе МКО (А=1 /3, В=2/3):
£ = L
t— Л-гт
п J cos а, — cos а2
+ -
а 2 — а,
1 I' (11)
E = ^
Е4п _
4
B ■ n1 + 2и_а2 — а1 100
180
— ■ К4п ' (12) 100
его изменения при средней сферической освещенности, равный отношению Е4п по точной формуле, полученной по уравнению (3) и по методу Мешкова—Епанешникова к значению, полученному по формуле (12)'
Расчеты по этим формулам показали, что коэффициент К4п в зависимости от угла раскрытия светопроема из данной точки на плане помещения изменяется незначительно и при в от 0° до 100° составляет примерно 0,8' При в = 120° К4п = 0,9' При больших углах значение К4п быстро растет до 1,4 при в =160°' На практике такие углы раскрытия окна практически не встречаются' Ошибка, наибольшая при низком расположении светопроемов в стенах (обычные ленточные окна), составляет не более 4%'
1.2. Расчет прямой составляющей средней полусферической освещенности
Аналогично по выведенной в МГСУ аспирантом Чан Динь Баком точной формуле для расчета средней полусферической освещенности от любого прямоугольного светопроема, используя привычный для России метод расчета естественного освещения по графикам А'М' Данилюка и предполагая, что ограничение светопроема по ширине можно учитывать с помощью коэффициента n2, можно также записать инженерную формулу для расчета средней полусферической освещенности для любого прямоугольного светопроема'
6 ^ 2 180 Первое слагаемое в круглых скобках представляет собой количество лучей по графику А'М' Да-нилюка №1, проходящих через окно в расчетную точку' Используя привычный для России графический метод Данилюка, можно предложить простую формулу, по которой можно с помощью графиков Данилюка №1 и №2 и с помощью транспортира, имея план и разрез помещения, определить величину средней сферической освещенности при естественном освещении:
E2п =
2B ,
+--^sin а( cos а, — sin а2 cos а2
3п
Т „ n 5B
3A ■—— +-+ -
100 3
180
— ■ К2п ' (13) 100 2п
Здесь ni =
cos а — cos а-j
2
■ 100
Здесь n и n2 — количество лучей по графикам Данилюка №1 и №2, проходящих через светопро-ем в расчетную точку'
cos а2 — cos а, ___
п =-2-1 ■ 100 '
1 2
K — поправочный коэффициент к n для учета
Значения К2п по своему физическому смыслу аналогичны значениям К и имеют те же значения.
4п
Закономерность изменения К2п в зависимости от угла раскрытия светопроема в плане — такая же. Однако при углах до 100° отклонение результатов, полученных по этой формуле, от результатов по точной формуле — еще меньше, чем при расчете Е4п.
1.3. Расчет прямой составляющей модуля светового вектора
В черном помещении при расположении источника света, в данном случае — светопроема (рис.1) по одну сторону освещаемой плоскости проекция светового вектора на нормаль равна освещенности:
71
71
п
и
71
2
71
а-, - а
2
+
4
п
благоприятная среда жизнедеятельности человека
е =
f Фф)ьОе,
JQ
е,Ф .
Она может быть разложена на три составляющих, характеризующих освещенности плоскостей горизонтальной, вертикальной, параллельной све-топроему и вертикальной, перпендикулярной све-топроему:
е = E
х yoz
е = E =
x xoz
е = E
x xoy
f ф)СОЗ JQ
f ¿(е, ф)соз ЦгоОе,(
JQ
f ¿(е, ф)соз Ц^оОе,
Q
(горизонтальная освещенность) Расчетная схема приведена на рис. 2.
cos = sin 6 cos ф cos |у = sin 6 sin ф cos = cos 6 Выражения интегралов, составляющих светового вектора для светопроема, имеющего прямоугольную форму, нижняя грань которого находится в горизонтальной плоскости, в которой находится расчетная точка, а одна вертикальная грань находится в вертикальной плоскости, проходящей через расчетную точку, как показано на рис. 1, были выведены аспирантом МГСУ (теперь к.т.н.) Чан Динь Бак [3] для небосвода с конхоидальным распределением яркости.
l = lz(a + b cos6)
ех = Eyoz = LZ
B A
— • sin ß + ~asin a • arctg(cos a • tgß) +
A . „
+--sin ß arcsin
2
(
cos ß
■Jcfg2a + cos2 ß
B , sin ß^ cos a --ctga
3 ijcfg2a + cos2 ß
(14)
ey = Exoz = LZ
B (l - cos ß) + — a- —cos ß x
3 v ' 2 2
(
X arcsin
cos ß
^ctg2a + cos2 ß
B
--cos a +
3
B cos ß +--c tga •
3 SI ctg2a + cos2 ß
(15)
ex = Exoy = LZ
--ß +--cos a • arctg(tgß • cos a)
A
B
+--arcsin
3
(
sin ß • sin a
B sin ß- cos a
y¡cfg2a + cos2 ß y 3 <Jctg2a + cos2 ß
(16)
Для любого прямоугольного светопроема, определяемого углами а1, а2, в, и в2, под которыми видны стороны светопроема из расчетной точки на поперечном разрезе и плане помещения, приведенные выше формулы могут быть преобразованы по принципу проф' М'М' Епанешникова'
Для любого ленточного светопроема, как впрочем и для любого светопроема, когда характерный разрез помещения проходит посередине окна,
Ey = 0'
Это в действительности возможно только при кругосимметричном распределении яркости по небосводу, что имеет место только при пасмурном небе МКО или при равноярком небе'
Пользуясь трафиками А'М' Данилюка, величину Е можно определить по формуле:
— 0,01" Lz • Л" n • r¡2 • c+де • q .
(17)
При этом n • ctg6 = n — количество лучей по графику №1, проходящих через окно в расчетную точку на разрезе помещения, повернутом на 90°; n2 — количество лучей по графику №2 при расчете КЕО; q — коэффициент учета неравномерной яркости неба.
Практически ех — Ег • ctgе .
(18)
На вертикальной плоскости, перпендикулярной светопроему, величина освещенности (еу = Ео) равна разности освещенностей от правой и левой частей светопроема, если характерный разрез проходит через светопроем. Если он проходит по центру светопроема, то при кругосимметричном, в том числе конхоидальном распределении яркости по небосводу еу = 0. Если он проходит сбоку от светопроема, то еу зависит от величины полного телесного угла. Раскрытие окна из расчетной точки на плане помещения учитывается модулем разности ве-
—лев —прав -
личин П2
и П2
где rij — количество лучей
е
x
благоприятная среда жизнедеятельности человека
n2 по графику Данилюка №2, повернутом на 90° относительно плоскости светопроема.
Пользоваться привычными графиками A.M. Данилюка для определения е можно только со значительными погрешностями, т.к. учет неравномерной яркости неба с помощью коэффициента q в этом случае дает погрешность от 5 до 40%. При этом ошибка увеличивается по мере уменьшения высоты светопроема над рабочей плоскостью.
Например, при расположении вертикального светопроема нижней гранью на рабочей плоскости ошибка в сторону увеличения значений еу за счет неточности использования коэффициента q составляет 37%. В случае зенитных светопроемов ошибка значительно ниже и находится в пределах погрешностей, допустимых в расчетах естественного освещения (±10%).
При равноярком небе ошибки расчета практически отсутствуют.
Величину проекции светового вектора на плоскость Z (ez = Exoy) можно определить с помощью обычного расчета КЕО по графикам Данилюка.
Рисунок 2. Расчетная схема светового вектора.
Р = 180o - a .
(21)
е = E = L
bz xoy '-z
10000
q
(19)
Азимут светового вектора в — горизонтальный угол, отсчитываемый от проекции направления зрения до проекции светового вектора по часовой стрелке. Если направление зрения противоположно направлению оси X, как это показано на рис.2, то
значение в определяется из выражения:
¡\>
2 -еУ
в = 90° + агееоз
Если направление зрения совпадает с направлением оси X, то:
1
2 - е2
в = 270° + агееоз
В общем случае, если считать направлением начала отсчета направление оси X, перпендикулярной светопроему, азимут светового вектора можно определить по формуле:
Р = 270° + arccos-
2 2
л/ е - е„
V y
- A,
(20)
где А — азимут направления зрения в град., отсчитываемый по часовой стрелке от направления оси X.
Если светопроем ленточный, то при симметричном по широте распределении яркости по небосводу:
Расчет прямой составляющей средней цилиндрической освещенности инженерным методом пока не разработан. Точный математический метод расчета предложен в диссертации Чан Динь Бака. Он выражается громоздкой математической формулой, которая может представлять интерес только в исследовательских целях.
Таким образом, в МГСУ получены расчетные формулы, позволяющие рассчитывать абсолютные величины пространственных характеристик естественного освещения от любых прямоугольных све-топроемов. Однако когда речь идет о естественном освещении, абсолютные величины являются неудобными. Необходимы относительные единицы, связывающие наружные и внутренние параметры освещения.
II. Расчет относительных величин пространственных характеристик светового поля при естественном освещении
Общепринятыми в научных кругах в настоящее время являются такие относительные величины пространственных характеристик естественного освещения, как коэффициент естественной сферической освещенности (КЕСО), коэффициент естественной полусферической освещенности (КЕПО), коэффициент естественной цилиндрической освещенности (КЕЦО) [5]. Они являются отношениями соответствующих пространственных характеристик внутри помещения и одновременных значений этих характеристик под открытым небом. Относительной
n • n
п
е
е
z
благоприятная среда жизнедеятельности человека
величины модуля светового вектора до сих пор никто не предложил. Поэтому условимся называть коэффициентом светового вектора отношение его модуля к одновременной величине горизонтальной наружной освещенности, взятое в %.
E
(21)
H
Аналогично определяются и составляющие коэффициента светового вектора, выражающие его проекции на взаимно-перпендикулярные координатные плоскости XOZ, УОЕ, ХОУ. Практически это означает, что в формулах (14), (15) и (16) появляются вместо произведения I •п коэффициент 3/(3А+2в ).
Следует отметить, что использование величин КЕСО и КЕПО при проектировании естественного освещения имеет существенные недостатки. Во-первых, все светоклиматические данные, имеющиеся в нашей стране, связаны с горизонтальной наружной освещенностью. Во-вторых, при использовании нескольких пространственных характеристик, например, Е4п и | Е |, приходится использовать разные характеристики наружной освещенности. Все это создает значительные трудности в практическом использовании этих характеристик в проектировании. В связи с этим целесообразно ввести новые относительные пространственные характеристики светового поля, отнесенные к одновременной горизонтальной наружной освещенности.
e
ein =
4п
e
e
е2п = ■
2п
e
100%
• 100%
(23)
H
Ez =
Lz • n(3A + 3B) ;
; и умножить на 100%.
III. Учет отраженной составляющей от внутренних поверхностей помещений в расчетах пространственных характеристик светового поля естественного света
Исследованиями влияния внутреннего отражения света на величины пространственных характеристик светового поля при естественном освещении занимались в Ташкенте и Москве. Первым этот вопрос применительно к боковым системам естественного освещения исследовал д. т.н. проф. Х.Н. Нуретдинов [6]. Учитывая неравномерность распределения естественного света в помещении с боковыми светопроемами, он разработал метод «зональных представлений», позволяющий упростить картину внутренних отражений. Проведя расчеты по этому методу, он пришел к выводу, что в первом приближении учет влияния отраженного света можно производить с помощью коэффициента ro , величины которого приведены в СНиП (тогда СНиП П-4-79, таблица 30).
Дальнейшие исследования производились в МИСИ-МГСУ аспирантом из Вьетнама Чан Динь Баком. Его исследования были построены на применении метода математического моделирования с помощью конечных световых элементов. В результате расчетов, выполненных на ЭВМ по специально разработанной программе, были получены следующие значения коэффициентов ro для различных пространственных характеристик светового поля при наиболее распространенных коэффициентах отражения пола, потолка и стен помещения р = 0,3, р = 0,7 и р = 0,5 (см. таблицу 1).
■пол гпот гст 4 —Ч*
Наглядно распределение этих коэффициентов по характерному разрезу помещения представлено на рис.3.
Как видно из рисунка и таблицы, значения ro для
В этом случае значения пространственных характеристик светового поля, определяемые по формулам (12), (13) , следует разделить на величину наружной горизонтальной освещенности
Введение новых относительных пространственных характеристик, предварительно названных нами условными коэффициентами естественной сферической и полусферической освещенности, позволяет связать наружное освещение и внутреннюю световую среду, ввести понятие о наружной критической освещенности для этих пространственных характеристик, а следовательно, переходить к определению времени использования естественного света и к экономическим расчетам.
---О -----ro 2к Го ГоПО ------ С СНиП / *
/ / ■S
/ /
/ ✓
/ / ✓ / /
/ S /
/ У' V
4 'у. ' /
■ • 5 *
1 4 8 12 I (м)
I II III IV точки
Рисунок 4. Распределение коэффициентов го по характерному разрезу помещения.
ь
=
3
благоприятная среда жизнедеятельности человека
Расчетные точки / В Коэффициент г0 при: рпол = 0,3, рпот = 0,7
Го 4тт 2тт 4тт
СНиП расчет г0 '0 л0
1 0,083 1,050 1,107 1,428 1,225 1,764
II 0,333 1,230 1,271 2,084 1,723 1,976
III 0,667 1,850 1,701 3,804 3,190 3,298
IV 1 2,950 2,177 5,720 4,933 4,782
Примечания.
1. Данные справедливы при отношении глубины помещения В к высоте верха окна над рабочей горизонтальной поверхностью Л0, равном 5 и при ширине окон, отнесенной к глубине помещения
Таблица 1. Значения коэффициента го , учитывающего повыше! благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей по,
0,2 и при ширине простенков между ними, также отнесенной к глубине помещения 0,1.
2. 1/В — расстояние расчетной точки от окна, отнесенное к глубине помещения.
величин пространственных характеристик светового поля цения (по данным Чан Динь Бак). Боковые светопроемы.
г г
характеристики Расстояние от стены, м га - £ 0) о п. характеристики Расстояние от стены, м <0 «" £ 0) о с
Рср 1 6.5 12 а) а X с 5 Щ а и Е а) З' I и о п. Рср 1 6.5 12 а) а. I с 5 щ О. О- и Е 0) I и о с
г 1Л 1,23 1.08 1,14 1.04 1,06 1,02 1,03 г 2.44 3,2 ш 1,95 1.39 1,44 1.33 1,43
0,1 4тт 1.14 1,33 1Л 1.2 1.05 1,1 1,08 0,6 4тт 3.05 4,0 2Л 2,45 1.78 2,06 2 1,4
1,13 1,01 2,25
2тт 1.13 1,29 1.09 1,18 1.05 1,09 1.05 1,08 2тт 2.79 3,87 1.98 2,35 1.73 1,89 1.75 1,9
г 1.21 1,46 1.12 1,21 1.05 1,09 1.04 1,08 г 3.01 3,92 2.03 2,36 1.58 1,64 1.45 1,57
0,2 4тт 1.26 1,68 1.17 1,29 1.08 1,2 1.15 1,2 1,05 0,7 4тт 3.77 5,12 23 3,42 2.35 2,91 2.65 3,1 1,5
2тт 1.24 1,55 1.15 1,26 1.09 1,15 и 1,13 2тт 3.49 4,84 2.38 3,04 2.03 2,37 22 2,35
г 1.36 1,83 1.18 1,28 1.07 1,11 1.07 1,11 г 3.64 4,81 2.45 2,86 ш 1,91 1.56 1,7
0,3 4тт 1.44 2,07 1,28 1,46 1.16 1,3 1.25 1,3 1,1 0,8 4тт 4.93 6,55 3.31 5,24 3.02 4,5 3^4 4,75 1,6
2тт 1.41 1,88 1.25 1,35 1.14 1,22 1.13 1,2 2тт 4.31 6,06 3.04 4,0 2.54 3,15 2.74 3.75
г 1.59 2,2 13 1,51 1.16 1,17 1.15 1,18 г 4.41 5,83 2.95 3,59 2Л 2,34 и 1,85
0,4 4тт 1.87 2,63 1.43 1,66 1.28 1,44 1.35 1,45 1,2 0,9 4тт 6.25 8,53 5.83 6,59 4.05 6,75 4.25 7,00 1,7
2тт 1,74 2,39 1,39 1,59 1,22 1,31 1,26 1,3 2тт 5,47 7,46 3,65 5,02 3,19 4,23 3,05 4,8
г 1,97 2,69 1,48 1,72 1,25 1,27 1,23 1,29 Примечание: 1) г, 4тт2тт- значения коэффициента г,
0,5 4тт 2.38 2.39 1,65 1,9 1,35 1,55 1,55 1,7 1,3 определяемые для горизонтальной, средней сферической и
2тт 2,17 3,05 1,65 1,87 1,41 1,5 1.4 1.5 полусферическои освещенностеи. 2) В числителе — для ркр = 0,053 В знаменателе — для ркр = 0,084
Таблица 2. Средние значения коэффициентов т, зависящие от глубины помещения, полученные Е.М. Завьяловым.
благоприятная среда жизнедеятельности человека
горизонтальном освещенности и других пространственных характеристик значительно отличаются от тех значений, которые рекомендованы в СНиП. Причем это отличие меньше вблизи окна вследствие малого влияния отражения от освещенной прямым светом вертикальной поверхности задней стены. По мере приближения к задней стене различия увеличиваются, что объясняется большим влиянием отражения от этой поверхности на величины пространственных характеристик, чем на величину горизонтальной освещенности.
Данные, полученные аспирантом Чан Динь Баком, говорят о том, что значения по таблицам в СП нельзя применить для пространственных характеристик светового поля, тем более, что и для горизонтальной освещенности в значениях го имеются значительные расхождения. Т.е. влияние отраженного света в помещениях с боковыми светопроемами на величины пространственных характеристик светового поля требует дополнительного специального изучения.
Исследованиями влияния отраженного света на величину пространственных характеристик при верхнем естественном освещении занимался бывший аспирант кафедры архитектуры МИСИ, кандидат
технических наук Е.М. Завьялов. Работа проводилась тем же методом математического моделирования с использованием метода конечных световых элементов. Расчетная схема, использованная в работе, приведена на рис. 4.
Поверхности помещения разбиты на элементарные участки. При этом принято допущение о том, что яркость в пределах элементарных участков постоянна, а излучение света подчиняется закону Ламберта.
В результате исследований 22 вариантов геометрических параметров модели с различными сочетаниями коэффициентов отражения внутренних поверхностей, а также прилегающей к фонарям-надстройкам кровли путем расчетов на ЭВМ по специально разработанной программе [2] к.т.н. Е.М. Завьялов получил обширный расчетный материал, позволивший определить коэффициенты, учитывающие повышение значений пространственных характеристик светового поля за счет отраженного света. Полученные данные сравнивались со значениями по СП.
Как видно из таблицы, с увеличением рср степень влияния отраженного светового потока на пространственные характеристики увеличивается гораздо быстрее по сравнению с горизонтальной осве-
16 15 14 13 12
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Х(1)
10 20 3 0 =
-JV +
9" Т9 9" >
8 18 2 8 +
+
нн -7 7-
6 16 2 6, >
5 15 2 5 +
II
4" Т4 "2 4"J >
3 13 2 3 +
+
1 2 12 1 ?- —
А >
+
1 11 2 1
1 2 3456789 10 11 12 1314 1516171819 20 'Y(j)
расчетная точка
Z(k)^ I II III IV
> +
10 9, \ 8 J ,7 6 5 4> iiCtiii V 3 i г2 1
II + IV 1 +11+ IV 1 + IV 1 +111+ IV I+III
Рисунок 4. Модель здания расчета отраженной составляющей освещенности в заданных точках (а) и прямой освещенности плоскости фонаря (б): I, II, III, IV - светопроемы и их зоны действия (а).
благоприятная среда жизнедеятельности человека
щенностью. При малых значениях рср (наиболее часто встречающихся в практике рср = 0,3 — 0,5) отношение г 4п/г г равно 1,16—1,4 при темной кровле (гкр = 0,05) и 1,21-1,38 при гкр = 0,84. Наибольшее отклонение г от значений в СП наблюдается в точках, расположенных у стен, при любых значениях. Влияние подстилающего слоя кровли обеспечивает увеличение пространственных рср (см. таблицу 2.) характеристик при ркр = 0,84 до 35%. Оно учитывается, по традиции, коэффициентом Кф , хотя в СНиП этот параметр не зависит от рср.
Достоверность результатов работы подтверждена экспериментальными и натурными измерениями. Однако из результатов работы нельзя судить о том, как влияют отдельные поверхности помещения на величину отраженной составляющей. В то же время, как показали расчеты для горизонтальной освещенности, отраженная составляющая в значительной степени зависит от того, какие коэффициенты отражения имеют пол, потолок и стены помещения. Естественно предположить, что для пространственных характеристик это может иметь также большое значение. Изучение этого вопроса требует дальнейших исследований.
Заключение
Использование пространственных характеристик светового поля для проектирования естественного освещения дает значительный эффект в производственных зданиях. Тенеобразование может значительно улучшить видимость объемного объекта различения даже при малом и среднем контрасте объекта с фоном. В работах, изложенных кратко в данной статье, представлена методика определения требуемых значений пространственных характеристик. При этом цилиндрическая освещенность не рассматривалась, т.к. она в большей степени характеризует насыщенность светом помещения в целом и больше подходит для нормирования в общественных зданиях.
В Московском государственном строительном университете ведутся также работы по разработке методов расчета пространственных характеристик естественного освещения в помещениях. В первом приближении такие расчеты уже можно проводить. При этом, как этого и требуют проектировщики, проведена попытка создать простые «инженерные» методы расчета, которые можно было бы вести традиционными методами, например с помощью графиков Данилюка. Конечно, требуется дальнейшая отработка этих методов. В особенности необходимо совершенствование учета отраженного света, который даже при расчете КЕО по СП еще далек от совершенства. При этом необходимо исполь-
зовать современные возможности, представляемые вычислительной техникой.
Следует отметить, что сами по себе методы нормирования и расчета еще недостаточны для создания полной методики проектирования систем естественного освещения зданий по пространственным характеристикам светового поля. В первом приближении такую методику предложил бывший аспирант кафедры архитектуры МГСУ, а теперь кандидат технических наук В.А.Егорченков. В опубликованной в журнале «Промышленное строительство» статье [7] он совместно с автором на примере проектирования естественного освещения цеха электролампового завода показал, что создание требуемой величины средней сферической освещенности (E4p), требуемого контраста ( m ) и требуемого значения угловой высоты светового вектора (и) требует комплексной оценки. Такой критерий предлагается в статье. Однако введение новых относительных пространственных характеристик светового поля для естественного освещения зданий позволяет подойти к этому вопросу по-новому, в том числе и оценить экономию энергии на освещение, возмещение теплопотерь через светоп-роемы и ликвидацию теплопоступлений через све-топроемы зимой и в летнее время.
Список литературы
1. Гершун А. А. Световое поле. — В кн.: Избран-
ные труды по фотометрии и светотехнике. — М.: Физматгиз, 1958. С. 223-397.
2. Завьялов Е.М. Совершенствование систем есте-
ственного освещения производственных зданий метизной промышленности (на основе пространственных характеристик светового поля). — Дис. канд.техн.наук. — М. 1989. 245с.
3. Чан Динь Бак. Пространственная оценка есте-
ственного освещения в промышленных зданиях с боковыми светопроемами. — Дис.канд.техн. наук. — М. 1988. 146с.
4. Мешков В.В., Епанешников М.М. Осветительные
установки. Учебное пособие для вузов. — М.: Энергия. 1972. 360с.
5. Дроздов В.А., Гусев Н.М. Строительная физика,
современное состояние и перспективы развития. — М.: Стройиздат. 1982.
6. Нуретдинов Х.Н. Расчет показателей естествен-
ного освещения помещений на основе зональных представлений. / / Гелиотехника. №4. 1977.
7. Егорченков В. А., Соловьев А.К. Проектирова-
ние систем естественного освещения промышленных зданий с использованием пространственных характеристик световой среды. / / Промышленное строительство. 1983. №7. С. 17-19.
