CC BY
20
Учет ресурсов светового климата при расчете естественного освещения мансардных помещений через окна типа «VELUX»
Гукетлов Х.М.
ГукетловХазрет Мухамедович / Guketlov HazretMuhamedovich - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры
архитектурного проектирования Кабардино-Балкарский государственный университет, г. Нальчик
Аннотация: в данной работе установлена функциональная зависимость суммарной наружной естественной освещенности на наклонных плоскостях от времени суток, а также определено количество освещения при ясном небе МКО в годовом цикле для города Нальчика. На основании полученных значений количества освещения были найдены их соотношения относительно ориентации световых проемов, что позволит более полно использовать природные световые ресурсы при проектировании естественного освещения помещений через окна типа Velux.
Abstract: in this paper, the functional dependence of the total outdoor natural light on inclined planes on time of day, as well as determined the amount of coverage under a clear sky in the annual cycle of the ICE for the city of Nalchik. On the basis of the obtained values of the quantity of light were found their ratio relative to the orientation of skylights that will allow better use of natural lighting resources in the design of natural lighting through the windows type Velux.
Ключевые слова: мансардное помещение, ясное небо МКО, окно типа VELUX, количество естественного освещения.
Keywords: mansard room, the clear sky of ICL, the window of Velux type, number of natural lighting.
Особенность окон типа «VELUX» заключается в том, что они размещаются в плоскости кровли, угол наклона которых может составлять от 10 и более градусов.
В существующих нормах проектирования естественного и искусственного освещения [1] учет ресурсов светового климата осуществляется только для оконных проемов расположенных в вертикальной или горизонтальной плоскости. В связи с этим, применение этих норм для наклонно расположенных оконных проемов приводит в некоторых случаях к необоснованному завышению, а в некоторых случаях занижению их площади.
Оптимальные для различных климатических условий площади световых проемов можно определить на основе данных о количестве освещения, обеспечивающие постоянный годовой уровень производительности зрительной работы.
Годовое количество естественного освещения при ясном небе на наклонной плоскости, выражается зависимостью
Н = Г(01, Ф2, Ф3) (1)
где Ф1 - функция, учитывающая географическую широту рассматриваемого района, Ф2 - функция, учитывающая распределения яркости по небосводу,
Ф - функция, учитывающая ориентацию и угол наклона освещаемой плоскости,
В данной работе была поставлена задача установления функциональной зависимости суммарной наружной освещенности на наклонной плоскости от времени суток, а также определение количества освещения при ясном небе МКО в годовом цикле для города Нальчика.
Для расчета количества освещения была разработана математическая модель светового режим в годовом цикле, которая описывается следующим уравнением:
12
Н=£ N ^е; * (2)
'=1 ;='н
где Ni - количество дней в месяце;
Ея - суммарная наружная освещенность на наклонной плоскости, определяется согласно [2] -время начала и конца работы;
At - интервал времени, в течение которого освещенность принимается постоянной; На основе уравнения (2) были составлены алгоритм и программа расчета количества освещения в годовом цикле. Результаты машинного расчета приводятся в таблице 1.
Для получения графической зависимости освещенности на наклонной плоскости от времени суток была произведена полиномиальная аппроксимация расчетных данных с помощью процедуры «polyfit (x,y,n)»
системы МаЬАВ. Где п - порядок аппроксимирующего полинома. Для порядка аппроксимирующего полинома п = 4 зависимость аппроксимируется параболой четвертой степени.
Е(*) = аАг4 + а*3 + а*2 + а* + а (3)
На основании этой зависимости были построены графики, показывающие изменение освещенности на различно ориентированных наклонных поверхностях в течение суток.
а. б.
хЮ4 Х104
Время суток, час Время суток, час
Рис.1 Кривые среднего за месяц суточного хода наружной суммарной освещенности на наклонной поверхности ориентированной на Север для г. Нальчика в (1,И,Ш,1У, У,У1) месяцы года. а — угол наклона поверхности 10°; б — угол наклона поверхности 70°
а. б.
VI — восток
^111 Ч 4 \ .V \
Чч V IV
/ ч'
N
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Время суток, час
I 4
VI восток
'■К
^11
<г -IV
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Время суток, час
Рис. 2 Кривые среднего за месяц суточного хода наружной суммарной освещенности на наклонной поверхности ориентированной на Восток для г. Нальчика в (1,И,Ш,1У, У, У1) месяцы года. а — угол наклона поверхности 10°; б — угол наклона поверхности 70°
а. б.
юг
¿У* .VI
-1М ч > у
/' / / \\
/// 11 —ч \\
У/ у '7 — — /ТЧ / 4 \ \ О \ \
/ //
юг
У -III
V/ V VI"
//А II ___-.1 Л\
г
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Время суток, час
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
суток, час
Рис. 3 Кривые среднего за месяц суточного хода наружной суммарной освещенности на наклонной поверхности ориентированной на Юг для г. Нальчика в (1,И,Ш,1У, У,У1) месяцы года. а — угол наклона поверхности 10°; б — угол наклона поверхности 70°
Характер изменения кривых четко показывает, что освещенности для различно ориентированных поверхностей незначительно отличаются при малых углах наклона и существенно отличаются при больших углах наклона.
Таблица 1
Значения количества освещения в годовом цикле
Ориентации Количество освещения в годовом цикле, люкс
световых Угол наклона световых проемов, градус
проемов по 10 20 30 40 50 60 70
сторонам
горизонта
С 5833308 4946390 3927387 2849860 1872824 1263493 933336
СВ, СЗ 3928488 3389943 2558219 2203332 1511680 1152168 1024654
ЮВ 6862982 6869400 5883870 4661834 3194791 2132440 1415214
Ю 7142739 7344873 6322229 5055149 3467162 2280636 1443001
В 6397877 6024855 5040279 3902494 2659811 1806769 1271849
На основании полученных значений количества освещения (табл.1) были найдены их соотношения.
Таблица 2
Соотношения количества освещения относительно СВ и СЗ ориентации световых проемов
Ориентации Угол наклона световых проемов, градус
световых
проемов по сторонам
10 20 30 40 50 60 70
горизонта
С 1,5 1,5 1,54 1,3 1,24 1,1 0,91
СВ, СЗ 1 1 1 1 1 1 1
ЮВ 1,75 2,0 2,3 2,1 2,11 1,85 1,38
Ю 1,81 2,2 2,47 2,29 2,3 1,97 1,4
В 1,6 1,77 1,97 1,8 1,75 1,57 1,24
Таблица 3
Соотношения количества освещения относительно световых проемов расположенных под углом 10°.
Ориентации Количество освещения в годовом цикле, люкс
световых Угол наклона световых проемов, °С
проемов по 10 20 30 40 50 60 70
сторонам
горизонта
С 1 1.18 1.49 2.04 3.1 4.6 6.25
СВ, СЗ 1 1.16 1.54 1.78 2.6 3.4 3.83
ЮВ 1 1.0 1.16 1.47 2.15 3.22 4.85
Ю 1 0.97 1.13 1.41 2.06 3.13 4.95
В 1 1.06 1.27 1.64 2.41 3.54 5.03
Использование соотношений, представленных в табл. 2 и 3, при расчете естественного освещения мансардных помещений, позволит более полно использовать ресурсы природной световой энергии места строительства и тем самым находить оптимальные размеры наклонно расположенных световых проемов типа «VELUX».
Литература
1. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. М., 1995, 35 с.
2. Гукетлов Х.М., Шухов Р.С. Расчет естественного освещения помещений через мансардные окна VELUX при ясном небе МКО. Вестник КБГУ.- Серия технические науки. Вып.5. Нальчик КБГУ, 2003 стр.93-94.
