6)

Ь

Л

1

1

Пг г

,1

" [,—,(1

Рис. 4.13. Приемы освеще­ния классов и аудиторий

А — одностороннее освеще­ние при небольшой глубине помещения; б — двусторон­нее освещение глубокого клас­са; в — варианты совмещен­ного освещения; I — светя­щийся карниз; 2 — искусст­венное окно; 3 — второй свет

Ния; при ооязательнои защите от сверхнормативного солнца солнцеза­щитными средствами (жалюзи, марки­зы и др.).

Существенное влияние на освеще­ние помещений оказывает форма зда­ния. На рис. 4.14 показано уменьше­ние освещенности (в плоскости окна) в зданиях различной формы.

Изменение минимального КЕО в помещении в зависимости от его про­порций приводится на рис. 4.15. Ход кривой изменения КЕО свидетельству­ет о том, что наибольшая освещен­ность обеспечивается при одной и той же площади окон в помещениях с наи­меньшей глубиной заложения В/А при наибольшем отношении длины поме­щения I (размер по фасаду) к его глу­бине В.

Значительное влияние на мини­мальное значение КЕО в помещении

/77?/7

100

1 ?80

II во § §

О Щ

1§ 20

О

М

1 V

Лг

Рис — 4А4. Уменьшение от­носительной естественной освещенности помещения при усложнении формы здания (затеняющее дейст­вие выступающих частей корпуса)

Рис* 4Л5- Изменение ми — нимального КЕО в поме­щении в зависимости от его пропорций (В — глу­бина, И — высота от ра­бочей поверхности до пе­ремычки, I — длина)

В! И = 2,5, ИВ = 1; III — В! Н =

Г ив ® м

Глава 4. Архитектурное освещение 87


Оказывают форма окна, конструкция переплета, сорт стекла, а также ар­хитектурные детали (лоджии, пило­ны, балконы, солнцезащитные устрой­ства) и другие факторы (см. п. 4.5).

4.2. Световой климат

Совокупность ресурсов при­родной световой энергии, характерная для того или иного района, получила название светового климата данного района. На территории нашей страны световой климат изменяется в очень больших пределах как по широте, так и по долготе.

Основные компоненты естествен­ной освещенности на открытой мест­ности — прямой солнечный свет Ес, рассеянный (диффузный) свет неба Ен и отраженный от земли свет Ез.

Суммарная (общая) освещенность Е0 в ясный день при полностью от­крытом горизонте

= ?с + ?н + Е3. (4.1)

Солнечное излучение, падающее на землю, претерпевает изменения вследствие его отражения, рассеяния и поглощения атмосферой и подстила­ющим слоем земной поверхности.

Солнце представляет собой огром­ный шар радиусом 696000 км. Среднее

Ло» град………………………. 0 5 10 20

М………………………………… 27 10,4 5,6 3,2

Расстояние от Земли до Солнца, рав­ное большой полуоси эллипса земной орбиты, составляет приблизительно 149,6’106 км; это расстояние принима­ется за единицу (астрономическая еди­ница). Основными характеристиками, которые определяют излучательную способность Солнца, служат солнечные постоянные — световая и тепловая.

Световая солнечная постоянная Ее представляет собой освещенность плоскости, расположенной перпенди­кулярно солнечным лучам и удален­ной от Солнца на расстояние, равное астрономической единице. Прибли­женное значение солнечной световой постоянной на границе атмосферы со­ставляет 135000—137000 лк. Соответ­ствующая этой освещенности средняя яркость Солнца » 2’109 кд/м.

При заданном коэффициенте про­пускания света атмосферой та> кото­рый зависит от высоты стояния Сол­нца и прозрачности воздуха р, осве­щенность от Солнца на горизонталь­ной поверхности Ес определяется по формуле

Ее — Д^зт Ао, (4.2)

Где Ее — освещенность от Солнца на плоскости, перпендикулярной направлению солнечных лу­чей.;

Ее « (Е?/Д2)РМ, (4.3)

Где Л — расстояние от Солнца в заданный момент; определяется по астрономическим таблицам («1); М — воздушная масса, которую необходимо пре­одолеть солнечным лучам при прохождении через атмосферу; Ло — высота стояния Солнца над гори­зонтом.

Значения М изменяются в зависи­мости от Ь0: 90° (зенит) до 0° (гори­зонт) соответственно от 1 до 26,96; они определяются по таблице Бемпо — рада:

30 40 50 60 70 80 90 2 1,6 1,3 1.2 1,1 1,015 1

Средняя освещенность поверхно­сти, перпендикулярной лучам Солнца, определяется по табл. 4.6.

При естественном освещении диа­пазон освещеностей и яркостей очень велик. Так, освещенность в полдень ясного дня на открытой горизонталь­ной поверхности может превосходить 100000 лк, в то время как в сумерки пасмурного дня она может равняться нескольким люксам.

88 Часть II. Архитектурная светология

Таблица 4.6. Средняя освещенность поверхности, расположенной перпендикулярно направлению солнечных лучей, лк

Географи­

Характерные дни года

Ческая

Широта,

Град.

22 декабря

[ 22 марта 22 сентября

^ 22 июня

Часы дня

8; 16 |____________ 10; 14

12 ^ 8; 16^10; 14^ 12

^8; 16 I 10; 14 J 12

86000 86700 60400 59400

30 40 50 60

79500 66800 29800 4200

41400 14500

97300 96600 66600 64800

96700 93600 62000 56100

75000 70100 43600 35900

99800 99100 68200 66400

92900 89400 58700 52500

86000 76000 39800 13900

Продолжительность солнечного си­яния в разных пунктах на территории страны определяется по картам кли­матических атласов, которые состав­ляются в результате обобщения мно­голетних измерений, проведенных ме­теорологическими станциями.

На разных стадиях проектирова­ния городов и зданий архитектору не­обходимо знать и учитывать влияние климата. Поэтому в его распоряжении должен быть справочный материал, в частности в виде набора карт, где указаны метеорологические особенности различных районов строительства. При составлении этих карт должно учиты­ваться общеклиматическое районирова­ние территории (СНиП 2.01.01—82).

Наружная освещенность от диф­фузного неба зависит в основном от высоты стояния Солнца и характера облачности. Существенное влияние на освещенность, создаваемую диффуз­ным светом неба, оказывают также прозрачность воздуха и состояние зем­ного покрова. Освещенность от облач­ного неба определяется фотометриче­ским, а также расчетным путем по многолетним средним характеристикам солнечной радиации с помощью так называемого светового эквивалента, который выражает отношение между освещенностью и интенсивностью сол­нечной радиации на данной поверхно­сти. Годовой ход наружной освещен­ности и ультрафиолетовой облученно­сти приведен на рис. 4.16.

Световой эквивалент солнечной радиации зависит от высоты стояния Солнца, характера облачности и ко­эффициента отражения подстилающей поверхности (альбедо). Поэтому сум­марный световой эквивалент опреде­ляется с учетом различных условий облачности для периодов со снежным покровом и без него.

(4.4)

*ср

На основании результатов расчетов наружной освещенности, проведенных для наиболее крупных городов и про­мышленных районов, построена карта светоклиматического районирования нашей страны. Критерием при ее со­ставлении было принято среднее за год количество наружного диффузного ос­вещения (средняя освещенность) на горизонтальной поверхности при от­крытом небосводе в течение 1 ч за период использования в помещении естественного света:

? (Е — Е ) год * кру

I Т ~ год

ГдеЯср — средняя освещенность, лк; Е — наружная освещенность горизонтальной поверхности, лк; Екр — критическая наружная освещенность, лк; Т — продолжительность использования естествен­ного освещения, определяемая разностью времени наступления критической освещенности утром и вечером, ч.

Критической наружной освещен­ностью Екр называется освещенность, наблюдаемая в моменты выключения (утром) и включения (вечером) искус-

Глава 4. Архитектурное освещение 89


РОСТОв-И А-ДОНУ

Л.

11ШП1ЖШШИ1И}

WHI

I л шш г шшшаххгхл

IЛШЖ1 шшшпх пхл

МЕСЯЧНЫЕ СУММЫ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ РАДИАЦИИ

60 50

40

30

20

10 о

И I I Ч И I I I I

¦ ОБЛАСТЬ В УФ-СПЕКТРА

I I I i I I ¦¦! I I

ОБЛАСТЬ А У#-СПЕКТРА

Эр. ч/м2

 

 

/

‘ А

<

Л

 

/

/

Г 1

 

/

И

/I

1 Vj

 

4

Г J

V

71

/

/

Vfv

I SENY

*

/

‘N

V

/

/

Ч

Ч

\

Ч

‘А

/

ТЛШШУЖШШКХ

IЛШШ1ШШЩЖХЛХИ

I лшштшшатш

I ЕШШ1 шшшкхлш

Рис. 4.16. Годовой ход на­ружной освещенности Е и ультрафиолетовой облу­ченности для некоторых городов — Заштрихованные части гистограмм — про­должительность естествен­ного освещения при на­ружной критической осве*

Щенности 5000 лк

Данные о продолжительности (в ч) естественного освещения при Екр = 5000 лк приведены на рис. 4.17.

Основные проблемы светового кли­мата рассмотрены в работах россий-

Ственного освещения в помещении; она вычисляется по формуле

?кр — Ей/еу

Где Е„ — освещенность при искусственном освеще­нии помещения (по СНиП 11-4—79); е — норми­рованное значение КЕО.

1000

Рис. 4J Ъ Продолжитель­ность использования есте­ственного освещения в Москве в зависимости от выбираемого значения КЕО и при различных ре­жимах работьи Напри­мерг при нормировднной освещенности при искусст­

(4.5)

О «

Л с; о

U

С

III

О

Г

Если иа кривые наружной осве­щенности нанести горизонталь, соот­ветствующую ЕКр (например, 5000 лк), то по точкам пересечения этой горизонтали с кривыми можно определить для различных месяцев го­да продолжительность использования естественного освещения. Расчет про­должительности использования естест­венного освещения в зависимости от выбранного значения КЕО (в процен­тах всего рабочего времени за год) производится по графикам рис. 4.16.

Венном освещении 850 лк и выбираемом значении КЕО = 5% продолжитель­ность использования есте­ственного света в помеще­нии составляет 65% об­щей продолжительности рабочего времени (штрихо­вая линия)

С

Ш

UJ

80 81

I — границы поясов свето­вого климата; 2 — зоны с ус­

Тойчивым снежным покро­вом; 1 — т = 1,2; II — т = 1Д;III — т — 1,0:/К—т = 0,9; V— т = 0(8

О

Г

О

2

О —

*

Ъ х с

I

Л * *

О

Рис. 4.18. Карта светокли- магического районирова­ния страны

Глава 4. Архитектурное освещение 91


Ских ученых Н. Н.Калитина, К. Е.Бабу­рина, Н. М.Гусева, Т. А.Глаголевой, Н. П. Никольской. Действующее в на­стоящее время светоклиматическое районирование территории СНГ (рис. 4.18) основано на данных мно­голетних актинометрических измере­ний.

На карте светоклиматического районирования приводятся значения коэффициентов светового климата т, которые используются при расчетах КЕО и определялись как отношение средней освещенности в Москве Еср к средней освещенности в данном районе Еср. Средняя освещенность в Москве служила эталоном (значение для Мо­сквы принято равным единице), т. е.

Т « ?ср/?ср. (4.6)

Территория на рис. 4.18 делится на пять светоклиматических районов; три северных района разделены на подрайоны восточный и западный. Для восточных подрайонов характерно дли­тельное (6 мес и более в течение года) залегание снежного покрова, оказыва­ющего существенное влияние на рас­пределение яркости неба (заштрихова­но).

Наружная освещенность зависит от яркости неба, значение которой в раз­ных участках неба различно. Знание закономерности изменения яркости об­лачного и ясного неба имеет больше утилитарное и эстетическое значение, помогая архитектору выбрать ориента­цию здания по сторонам горизонта и пластическое решение фасадов здания.

Распределение яркости облачного неба учи­тывается коэффициентом q, значение которого оп­ределяется по формуле, рекомендованной МКО:

Я — ДЬд/Ьг); (4.7)

Ь& = и (0,33 + 0,66 втб),

Где — яркость участка неба, видимого из задан­ной точки помещения М под углом 0, образован­ным горизонталью с линией, проведенной из точки

Te

Te

?

1

Ч

Fr

F^-rH

Г

1 I!

1 |

1

I i

10 20 30 40 50 60 70 80 0е

Рис. 4.19. График для оп­ределения значений коэф­фициентов ^ и ^ учиты­вающих неравномерную яр­кость облачного неба, q — при отсутствии

К середине светопроема С (рис. 4.19); Le — яркость в зенитной части неба.

В районах с устойчивым снежным покровом эта формула приобретает следующий вид:

Lq = Lz (0,6 + 0,4 sin 0). (4.8)

Пример. Требуется определить яркость участ­ка облачного неба, видимого из точки А/ помеще­ния, при условии, что угол д — 45° и высота сто­яния солнца Ао — 40°.

В районах, где большую часть года снеговой покров отсутствует, La $ — Le (0,33 + 0,66 sin 45°). Но sin 45° — 0,71, следовательно, Las — їc (0,33 + 0,66 0,71)-0,8 Z«.

Данные НИИСФ по яркости неба приведены в табл. 4.7.

Определяем яркость неба в пасмурную погоду при отсутствии снега.

Из данных о яркости зенитной части неба име­ем, что при Ао — 40° Lz — 8000 кд/м2; следовательно, Las — 0,8 8000 — 6400 кд/м2.

Зная яркость неба, легко определить яркость остекленных поверхностей, наблюдаемых из точки М. Для этого пользуются формулой



.