1. Естесственное освещение помещений:
1.1 Виды освещения помещений.
Естественное освещение, создаваемое природными источниками света, меняется в зависимости от времени суток и года, географических широт местности, состояния атмосферы и т.д.стественное освещение в зданиях осуществляется боковыми окнами, верхними фонарями или теми и другими одновременно. Улучшению естественного освещения помещений способствует рациональная застройка городских кварталов, правильная ориентация зданий, светлая отделка помещений, применение окон со спаренными переплетами. Для защиты помещения от излишнего прямого света солнца применяют козырьки, жалюзи и т.п. В ряде случаев технико-экономического соображения оправдывают сооружение зданий без естественного освещения. Отказ от естественного освещения зданий бывает вызван, например, необходимостью поддержания в помещении постоянной температуры и влажности, особой чистоты или определенного светового режима.К естественному освещению помещений предъявляются следующие основные требования: равномерность; обеспечение требуемой освещенности рабочих поверхностей; устранение направленного прямого и отраженного света, слепящего работающих; обеспечение необходимой яркости окружающего пространства за счет достаточного уровня освещенности и цветовой отделки интерьера.
Искусственное освещение. Существуют обязательные нормы искусственного освещения; основной количественной нормируемой характеристикой служит освещенность, которая устанавливается в пределах от 5 до 5000 лк в зависимости от назначения помещений, условий и рода выполняемой людьми работы.Для искусственного освещения в качестве источников света применяют лампы накаливания и газоразрядные источники света. Экономичные и с большим сроком службы, газоразрядные лампы с успехом (но не полностью) вытесняют лампы накаливания, причем среди них люминесцентные лампы обеспечивают наилучшее качество освещение и могут удовлетворительно имитировать естественное освещение.
Общее освещение во многих случаях дополняется местным освещением рабочих мест, образуя комбинированное освещение. Устройство только местного освещения запрещено. Помимо рабочего освещения, обеспечивающего рациональное освещение производственных и общественных помещений, в ряде случаев требуется устройство аварийного освещения, дающего возможность эвакуировать людей или временно продолжить работу при выходе из строя рабочего освещения.
1.2.Оптимальный световой режим, нормирование естесственного освещения.
В России естественное освещение помещений нормируется. Нормы освещения установлены в зависимости от назначения зданий и отдельных помещений. Основной нормируемой величиной является КЕО, который для различных производственных помещений определен в пределах от 0,25 до 10%.
Освещение нормируется СНБ 2.04.05-98 "Естественное и искусственное освещение" (СНиП II-4-79).
1.3 Понятие расчета естесственного освещения помещений зданий, в т.ч. расчет геометрического к.е.о. Графики к.е.о помещений.
Расчет естесственного освещения. В зависимости от характера функционального процесса, протекающего в здании, района строительства и вида здания применяется боковое освещение через проемы (окна) в наружных стенах, верхнее через проемы в покрытии (фонари) или комбинированное (боковое и верхнее). Боковое, верхнее и комбинированное освещение может быть односторонним и двухсторонним . Освещение может осуществляться также только отраженным светом .
Освещенность в помещении достигается за счет прямого диффузного света небосвода и отраженного света от внутренних поверхностей помещения, противостоящих зданий и поверхности земли, прилегающей к зданию. Для построения кривой освещенности по характерному разрезу помещения определяются значения к. е. о. для ряда точек. Найденные величины к. е. о. откладываются от этих точек в соответствующем масштабе в виде вертикальных отрезков вверх от рабочей поверхности и концы отрезков соединяются кривой .
Характерным разрезом помещения считается поперечный разрез посередине помещения, плоскость которого перпендикулярна к плоскости остекления световых проемов (при боковом освещении) или к продольной оси пролетов помещения (при верхнем освещении). В характерный разрез помещения должны попадать участки, загруженные оборудованием, а также точки рабочей зоны, наиболее удаленные от световых проемов. Рабочей поверхностью условно считают горизонтальную поверхность на высоте 0,8 м от пола— это поверхность стола, верстака, части оборудования (или изделия). В некоторых зданиях (например, музеях) рабочая поверхность может быть наклонной или даже вертикальной. Таким образом, местоположение рабочей поверхности определяется функциональным процессом.
В некоторых случаях, когда необходимо оценить распределение к. е. о. по всей площади рабочей поверхности, строят изолюксы— кривые равной освещенности, данные для которых получают, исследуя необходимое количество поперечных разрезов .
Значение к. е. о. при боковом или верхнем и комбинированном освещении определяют в точках характерного разреза помещения, при этом расчетные точки принимают на равных расстояниях друг от друга, располагая первую и последнюю точки на расстоянии 1 м от стен (или осей средних рядов колонн). Обычно количество точек берется не менее пяти.
Создание оптимального светового режима в помещении в основном обеспечивается выбором соответствующих размеров светопроемов. Наиболее простым, но приближенным способом определения размеров светопроемов является геометрический, при котором площадь проема устанавливается в долях (или %) от площади пола. Этот способ применяется на стадии разработки проектного задания.
Пользуясь этим приближенным методом расчета естественного освещения по заданным требованиям к естественному освещению помещения, определяют предварительные размеры проемов. На стадии технического проекта и рабочих чертежей пользуются светотехническим методом расчета, проверяя полученные предварительные размеры и устанавливая их окончательно.
Геометрический к. е. о. определяется различными методами. Однако наибольшее распространение имеет графический метод, разработанный А. М. Данилюком. Этот метод основан на закономерностях проекции телесного угла и светотехнического подобия. Если расположить на горизонтальной плоскости в центре полусферы точку и эту полусферу принять за небосвод равномерной яркости, а солнечный и отраженный свет не учитывать, то освещенность этой точки можно считать равной 1, или 100%.
Для определения освещенности в помещении здание как бы располагается под полусферой. Исследуемая точка совмещается с центром полусферы. Световой проем проектируется на полусферу, а с нее — на горизонтальную плоскость . Тогда, согласно закону телесного угла и светотехнического подобия, отношение площади проекции светового проема к проекции полусферы даст искомое значение геометрического коэффициента естественной освещенности .
Полусфера условно разбивается на 10 тыс. площадок (100Х100), каждая из которых, согласно закону телесного угла, создает одинаковую освещенность на горизонтальной плоскости. Световая энергия каждой площадки принимается за световой пучок. Число таких пучков, проникающих к расположенной в помещении точке через светопроемы, является мерилом освещенности. Чтобы получить геометрический коэффициент естественной освещенности в %, эту величину делят на 10 тыс. и умножают на 100.
Площадки на полусфере образуются системой 100 меридианов и 100 параллелей, имеющих равновеликие горизонтальные проекции. Точки пересечения полученной таким образом сетки соединяются радиусами с центром полусферы . Разрез сферы по оси У —т. е. вертикальная проекция системы радиусов, дает график 1, а по оси X — Xt т. е. горизонтальная проекция, — график 2.
Для подсчета числа световых пучков, достигших исследуемой точки в помещении, график 1 совмещают с разрезом помещения или здания, а график 2 — с планом (при боковом освещении) или с продольным разрезом (при верхнем освещении) и подсчитывают количество лучей, проходящих через светопроемы к исследуемой точке.
Графический метод А. М. Данилюка благодаря высокой точности и простоте расчетов получил большое распространение и в настоящее время принят во всех странах, объединяемых Советом Экономической Взаимопомощи, при расчетах естественного освещения.
Преимущество метода А. М. Данилюка состоит в том, что масштаб чертежей не имеет значения. Однако необходимо учитывать, что поперечный разрез, план или продольный разрез должны быть в одном масштабе. При разном масштабе (например, масштаб разреза 1:100, а масштаб плана 1:200), используя график 2, необходимо брать номер параллели, вдвое меньший номера полуокружности.
Аналогично определяется геометрический к. е. о. на любой наклонной и вертикальной рабочих поверхностях. В этих случаях основание графика / при определении значения Л] следует совмещать на поперечном разрезе со следом условной рабочей поверхности, а полюс графика / — точку О с точкой М, в которой определяется геометрический к. е. о. При наклонных и вертикальных рабочих поверхностях расчет ведут только при помощи графиков 1 и 2. Если светопроемы имеют круглую, полукруглую, овальную либо другую, не прямоугольную форму, при расчете геометрического к. е. о. по графикам А. М. Данилюка их заменяют на проемы прямоугольной формы одинаковой плошали
КЕО (коэффициент естественной освещенности).КЕО является величиной постоянной и в упрощенном виде представляет собой процентное отношение освещенности определенной точки помещения к одновременной освещенности точки, находящейся на горизонтальной плоскости вне помещения и освещенной рассеянным светом всего небосвода
1.4. Инсоляция. Ее положительное и отрицательное влияние.
Инсоля́ция – (in-sol, in - внутрь, solis – солнце) - облучение поверхностей солнечным светом (солнечной радиацией). Инсоля́цией называют облучение поверхности, пространства параллельным пучком лучей, поступающих с направления, в котором виден в данный момент времени центр солнечного диска.Различают геометрические (пространственно-временные) и энергетические методы расчета инсоляции.
Геометрические методы отвечают на вопросы: куда, с какого направления и какой площади сечения, в какое время дня и года и на протяжении какого времени поступает (или не поступает) поток солнечных лучей.
Энергетические методы определяют плотность потока, создаваемую им облученность и экспозицию в лучистых или эффективных (световых, эритемных, бактерицидных и др.) единицах измерения.
Разработка методов, не выходящих за рамки классических разделов математики и физики, в основном была завершена в 70 гг. 20-го столетия. В настоящее время созданы алгоритмы и компьютерные программы, позволяющие рассчитывать любые характеристики инсоляции и вызываемых ею фотохимических и биологических эффектов.
Литературный обзор развития методологии расчета инсоляции от Витрувия (1 в. н. э.) до конца прошлого столетия дан в [3][4][5]. За исключением методов косоугольного и центрального проецирования все упоминаемые в нем ручные методы и приборы расчета инсоляции представляют сейчас лишь исторический интерес. Жесткая конкуренция на рынке проектных услуг заставила проектировщиков в кратчайшие сроки освоить компьютерные методы архитектурно-строительного проектирования.
Влияние инсоляции на жизнь и деятельность человека может быть как положительным (дополнительный обогрев и освещение помещений в холодное время года; бактерицидное действие), так и отрицательным (перегрев помещений летом, дискомфортное освещение, блескость; разрушающее действие солнечных лучей).
2. Строительная акустика.
1. Основные понятия (звук, шум, звуковое давление, хар-ки шума)
Звук, в широком смысле — упругие волны, распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания; в узком смысле — субъективное восприятие этих колебаний специальными органами чувств животных или человека.
Шум — совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум — это всякий неблагоприятный воспринимаемый звук
Звуково́е давле́ние — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения — паскаль (Па).
Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, связанное с интенсивностью звука.
Характеристкики шума: 1. Звуковое давление р определяет силовое воздействие звуковой волны (волны сжатия/расширения) в заданной точке пространства на мембрану уха или заменяющий ее микрофон. Это силовая характеристика выбранной точки звукового поля. Звуковое давление р применяется для измерения шума от работы вентилятора в конкретной точке, например на рабочем месте или в месте отдыха. Кроме того, звуковое давление используется для измерения корпусного шума вентилятора (звуковое давление в определенной точке свободного пространства на некотором фиксированном расстоянии от поверхности корпуса вентилятора), а также для характеристики шума на выходе в свободном пространстве, окружающем крышный вентилятор (на некотором фиксированном расстоянии). Термин «свободное пространство» означает отсутствие вокруг измеряемого объекта (вентилятора) каких-либо посторонних источников шума или отражающих поверхностей, которые могут исказить результаты измерений. Фактически те или иные помехи при реальных измерениях всегда имеют место, и поэтому необходимо пользоваться соответствующими ГОСТ, в которых установлены требуемые условия измерений и оценка возникающих при этом помех.
2. Интенсивность звука I характеризует перенос энергии при распространении звуковой волны, т. е. плотность потока звуковой мощности W. Эта физическая величина связана со звуковым давлением в общем случае сложными уравнениями акустики. В простейшем случае плоской звуковой волны в свободном пространстве (которое моделируется для некоторого частотного диапазона в измерительных заглушённых камерах при испытаниях вентиляторов) интенсивность звука I связана со звуковым давлением р формулой, которая играет большую роль в акустических измерениях:
I = p2 / p*c
где р2 — средний квадрат звукового давления; р — плотность воздуха (при нормальных атмосферных условиях — 1,2 кг/м3); с — скорость звука (при нормальных атмосферных условиях — 344 м/с).
3. Звуковая мощность W определяет энергию звуковой волны, проходящими в единицу времени через заданную поверхность.
Звуковая мощность W используется для характеристики шума вентилятора, распространяющегося по воздуховодам системы, на входе/выходе воздуховодов или вентилятора. Следует иметь в виду, что в большинстве случаев, например в воздуховодах, при сильных отражениях звука, при резонансах звуковое давление не является характеристикой источника шума и поэтому используется звуковая мощность. Кроме того, шум, излучаемый из какого-либо отверстия вентиляционной системы, входного или выходного отверстий вентилятора, в общем случае имеет диаграмму направленности, т. е. излучается неравномерно по направлению.
Так как человеческое ухо чувствительно к звуку в очень широком диапазоне громкое гей, то в акустике принято использовать логарифмическую шкалу — шкалу в децибелах, позволяющую охватить широкий диапазон громкостей и наиболее приближенную к характеристике чувствительности уха. Значение параметра в децибелах пропорционально логарифму отношения соответствующей величины к пороговому значению.
Уровень звукового давления, дБ,
LP = 10 lg (p2/p02)
где p0 = 2*10-5 Па — пороговое значение звукового давления.
Именно эту величину — звуковое давление, выраженное в децибелах, — показывают стандартные шумомеры.
Интенсивность звука
Li = 10 lg (I/I0)
Здесь Li — уровень интенсивности звука, дБ; I0 = 10-12 Вт/м2 — пороговое значение интенсивности звука.
Звуковая мощность
LW = 10 lg (W/W0)
Здесь LW – уровень звуковой мощности, дБ; W0 = 10-12 Вт — пороговое значение звуковой мощности.
Поскольку для воздуха при нормальных условиях р с = 400 Па*c/v, то уровни звукового давления и интенсивности в плоской волне LP = Li, а уровень звуковой мощности LW = LP+10 lg S
Из формул следует, что если звуковые давления отличаются в два раза, то разница уровней звукового давления равна 6 дБ, в три раза — 10 дБ. А если звуковые мощности отличаются в два раза, то разница уровней звуковой мощности равна 3 дБ.
Для сферической волны с радиусом распространения R справедливо соотношение W = I*(4?R2) и, следовательно, если мощность источника шума известна, то можно определить интенсивность на требуемом расстоянии R. Если расстояние велико, то звуковую волну можно считать плоской и уровни звукового давления примерно равны уровням интенсивности:
LP = Li = LW – 10 lg (4?R2) = LW – 20 lg R – 11