Общий порядок выполнения работы
В учебных целях расчеты КЕО в данной курсовой работе выполняются «вручную», что позволяет ознакомиться со всеми переменными, применяемыми в расчетах, понять и «почувствовать» их роль и влияние на результат. Работа может выполняться как на бумаге (предпочтительно на «миллиметровке») формата А3, так и с применением любых программных продуктов, позволяющих выполнять линейные построения и поддерживающих слои и перемещение объектов – AutoCAD, Archicad, GIMP, Photoshop и др.
Исходные данные для выполнения курсовой работы принимаются по варианту задания, указанному преподавателем. Варианты заданий представлены в Приложении 1 к Руководству. Комментарии к указанным в заданиях параметрам даны в соответствующих разделах настоящего руководства.
По исходным данным выполняются необходимые графические схемы для заданной расчётной точки (далее – РТ) – в центре помещения на высоте 0,8 м от пола. На практике расчётная точка, в которой нормируется КЕО, может располагаться на полу и/или в глубине помещения.
Расчетный КЕО в РТ определяется подстановкой в основную расчётную формулу промежуточных параметров и коэффициентов, найденных с помощью построений и таблиц. Итогом работы являются анализ полученных результатов на соответствие нормам и проработка рекомендаций по улучшению условий естественного освещения в рассматриваемом помещении.
Полученные в ходе расчетов данные, а также требования норм, выводы о соответствии нормам и рекомендации по улучшению условий естественного освещения заносятся в отчетную таблицу (Прил. 2).
|
|
|
Этапы работы подробно рассмотрены ниже.
Графическая часть
Схемы разреза и плана помещения, необходимые для выполнения расчетов, строим на листе «миллиметровки» либо в рабочем поле программы формата А3, ориентация - альбомная. В правом нижнем углу в масштабе 1:50 вычерчивается план помещения с отступом 10 мм от правого и нижнего краёв листа. Над планом – разрез помещения с отступом 10 мм от плана. План и разрез помещения вычерчивают в одном масштабе. Габариты помещения принимаются по расстояниям между внутренними поверхностями стен. Все стены на плане и разрезе изображаются в одну линию, за исключением наружной стены с окном, толщина которой принимается во всех вариантах 0,5 м.
Пример исходных построений показан на Рис. 1. Размерные линии и подписи к ним изображать не требуется.
Рис. 3.1. Исходные построения
Указанную в Задании высоту окна следует откладывать от уровня подоконника.
Высота помещения в расчетах КЕО не участвует и на графической заготовке принимается условно равной 3,0 м (от пола до потолка) либо на 0,2 м выше верха окна.
|
|
|
Расстояние до противостоящего здания принимается между уличными поверхностями стен.
Под высотой противостоящего здания, указанной в Задании, подразумевается расчетная высота превышения парапета здания уровнем пола помещения.
На разрезе и на плане в пределах габаритов окна проводится линия средней оси стены (расстояние до наружного и внутреннего краев – по 0,25 м). Условно можно считать её плоскостью остекления, хотя в действительности это просто линия построения, которая потребуется в дальнейшем.
На плане намечается продольная ось помещения, проходящая через центр помещения перпендикулярно наружной стене. В данной курсовой работе для простоты построений и расчётов окно, а также край противостоящего фасада, видимый из окна, располагаются строго по оси помещения.
Затеняющий фасад в расчетах рассматривается как условная затеняющая плоскость, в данном расчете его боковые стенки не учитываются, поэтому на плане и разрезе его можно изображать одной линией.
Примечание. В большинстве случаев здание конечно смещено с оси. При этом при смещении влево относительно вида из окна в поле зрения попадает угол здания образованный двумя фасадами. Фасад, перпендикулярный плоскости окна, в этом случае, учитывается как условная затеняющая плоскость по соответствующей схеме из СП 367.1325800.2017.
|
|
|
Ширина (длина) противостоящего фасада в графических построениях не участвует, поэтому на плане линию фасада можно оборвать у края листа (рабочего поля).
Балконы и лоджии на графической заготовке не изображаются, их затенение будет учтено в расчетах соответствующими коэффициентами светопропускания.
На разрезе в центре помещения намечается расчетная точка на высоте 0,8 м от пола.
Расчеты
Расчеты выполняются по формуле А.1 (Приложение 3).
[A.1]
Часть элементов формулы будет позже определена графически, другие коэффициенты – СN, τ0 и MF и несколько промежуточных коэффициентов, не отраженных в формуле А.1, могут быть определены до начала геометрических построений и расчетов.
4.1. Определение коэффициентов, не требующих дополнительных построений и расчётов.
С N - коэффициент, учитывающий особенности светового климата, принимают по Таблице 5.1 СП 52.13330.2016 (см. Прил. 4). Номер группы административного района, указанный в Таблице 5.1, определяют по Таблице Е.1 СП 52.13330.2016 (см. Прил. 4). Город (регион), для которого выполняются расчеты принимается по индивидуальному заданию (Прил. 1, Таблица 2).
|
|
|
Ориентация проема по сторонам света во всех Вариантах принимается южной.
ρ ф - средневзвешенный коэффициент отражения фасада противостоящего здания определяется по Формуле А.4 (Приложение 3), как среднее арифметическое коэффициентов отражения различных материалов, использованных в отделке. Площадь участков фасада с различной отделкой (в процентах) принимается по индивидуальному заданию (Приложение 1, Таблица 2). Учитывая, что по для затеняющего фасада задано три вида отделки, в Формуле А.4 в числителе будет не два, а три слагаемых. Площадь каждого вида отделки задается в процентах, в этом случае в знаменателе Формулы А.4 должно стоять 100% (площадь всего фасада).
Коэффициенты отражения для различных материалов отделки принимаются по Приложению 5. В данной курсовой работе коэффициент отражения заданного материала следует принимать минимальным из предложенного диапазона.
Коэффициент отражения остекления (прозрачное оконное стекло принимается равным 0,20. В проектной практике для стекол с тонировкой или зеркальным покрытием, а также для видов отделки отсутствующих в Таблице А.3 коэффициент отражения принимается по спецификациям производителя применяемого материала.
ρ ср - средневзвешенный коэффициент отражения внутренних поверхностей. Точное значение коэффициента определяется аналогично средневзвешенному коэффициенту отражения фасада (см выше), как среднее арифметическое коэффициентов отражения материалов пола, стен, оконных проемов и потолка, однако, поскольку в проектной практике цвет и материал внутренней отделки часто не оговаривается (например, квартиры без отделки), нормами предусмотрен коэффициент, общий для конкретного типа помещений. В данной курсовой работе средневзвешенный коэффициент отражения внутренних поверхностей принимается равным 0,5 (значение, оговоренное в нормах для общего случая помещений жилых и общественных зданий).
В реальной проектной практике архитектор имеет право применять любые материалы, однако при согласовании проекта эксперт вправе требовать обеспечения нормы КЕО при средневзвешенном коэффициенте отражения 0,5.
b ф – средняя относительная яркость фасада противостоящего здания определяется по Таблице А.2 (Прил. 3) с учетом средневзвешенного коэффициента отражения фасада и геометрических соотношений расстояния до затеняющего фасада, его ширины и высоты. При несоответствии значений заданных промежуточных параметров значениям, приведенным в таблице, определение коэффициента b ф по Таблице А.2 выполняется интерполяцией.
τ 0 - общий коэффициент светопропускания определяется по формуле А.6 (см. Приложение 3) как произведение нескольких понижающих коэффициентов, характеризующих потери света в заполнении светопроема (стекло, переплёт, солнцезащитные устройства и т.д.). Коэффициенты, используемые в формуле А.6, определяются самостоятельно по Таблицам А.7, А.9 и А.10 (Прил. 3) с учетом параметров заполнения окна исследуемого помещения, принимаемых по индивидуальному заданию (Прил. 1, Таблица 2). Остекление балконов и лоджий в данной курсовой работе принимается как для одного слоя прозрачного стекла в одинарном металлическом переплете.
В данной курсовой работе для указанных в Задании типов стёкла соответствующий коэффициент принимается по Таблице А.7 (Прил. 3) по максимальному значению из предложенного диапазона. Второй и/или третий слои принимаются как прозрачное оконное стекло. В реальной проектной практике светопропускание применяемого типа стекла принимается по спецификации производителя.
MF - коэффициент эксплуатации (коэффициент запаса) определяется по Таблице 4.3 СП 52.13330.2016 (Приложение 6) в зависимости от характера внутренней среды и угла наклона остекления. В данной курсовой работе коэффициент эксплуатации принимается, исходя из назначения расчетного помещения – жилая комната, офис или учебный класс.
Внимание! Стандартная ошибка. В курсовых работах коэффициент эксплуатации часто принимается неверно из-за невнимательности при определении угла наклона остекления .
Полученные значения указанных коэффициентов заносятся в Отчетную таблицу (Приложение 2).
4.2. Расчеты геометрических КЕО неба и здания
Основой расчета КЕО является определение в расчетной точке Геометрических КЕО неба и здания. Геометрический КЕО определяется подсчетом лучей по Графикам I и II (см. Приложение 7), накладываемым на характерный разрез помещения (График I) и на план (График II). Графики следует распечатать на кальке при работе на бумаге, либо, при работе в компьютерных программах использовать графики как отдельные файлы (слои, блоки), в том числе в формате DWG.
Ранее на разрезе графической заготовки были построены лучи, исходящие из расчетной точки через края светопроема и к верху затеняющего фасада. Края проема в этом случае определяются «в свету» - низ как внутренний край подоконника, верхний как уличная кромка верха окна.
Если представить вид из окна (из расчётной точки) мы поймём, что правая половина окна полностью занята небом (это видно на плане, где затеняющий фасад доходит только до оси помещения и окна), хотя на разрезе боковой сектор неба не просматривается (будем считать, что линия разреза прошла по зданию а не по открытому участку окна). Схема вида из окна представлена на Рис. 4.1.
Рис. 4.1. Схема вида из окна из расчётной точки
Для учета непрямоугольного участка открытого неба его следует разделить на два прямоугольных сектора – верхний и боковой.
Составляющая КЕО в расчётной точке от каждого из участка неба и здания характеризуется геометрическим КЕО, определяемым по формуле А.9 СП 52.13330.2016:
0,01 × n1 × n2 [A.9], где
n1 и n2 – число лучей Графиков I и II соответственно, определяемых в соответствующих секторах на плане и разрезе.
4.2.1. Определение числа лучей по Графику I
График I накладывают на поперечный разрез помещения таким образом, чтобы его полюс «О» (центр) совместился с расчетной точкой. Основание Графика I всегда располагается горизонтально (параллельно горизонту) – см. Рис. 4.2.
Рис. 4.2. Определение числа лучей по Графику I
По Графику I подсчитывают число лучей, проходящих через поперечный разрез светового проема в РТ от сектора открытого небосвода (n1н) и число лучей от сектора затеняющего фасада (n1зд). Число лучей определяют в пределах построенных ранее лучей низа окна, верха окна и верха здания. Если какой-либо из построенных на разрезе лучей не совпадает с границей луча Графика, следует учитывать часть луча Графика, попадающего в сектор, в десятых долях (см. Рис. 4.2).
Внимание. Расположенные у основания Графика I пунктирные линии показывают десятые доли последнего 50-го луча .
Внимание. В случае если уровень подоконника ниже уровня РТ, часть светопроёма, попадающая ниже основания графика, в расчётах не участвует. График не наклоняют к краю проёма и не смещают с расчётной точки.
Число лучей n 1н или/и n 1зд заносится в Отчетную таблицу (Приложение 2).
4.2.2. Построение среднего луча сектора неба или/и сектора здания
В пределах каждого из секторов (неба и/или здания) намечается средний луч. Средний луч не является биссектрисой, поскольку угловой «раствор» лучей Графика I уменьшается от горизонта к зениту. Средний луч проходит так, чтобы выше и ниже него располагалась половина от общего числа лучей соответствующего сектора (неба или здания) – см. Рис. 4.3.
Рис. 4.3. Построение средних лучей секторов неба и здания
4.2.3. Положение расчетной точки на плане помещения
Расчетные точки не проецируются с разреза на план непосредственно, поскольку положение Графика II на плане лишь отражает его наклонное пространственное положение – по среднему лучу соответствующего сектора (см. поясняющую схему на Рис. 4.4). Поэтому положение точки наложения Графика II на плане задаётся расстоянием от расчетной точки на разрезе до пересечения среднего луча со средней осью стены (линия построения в границах проёма, описанная ранее в п. 3). Чтобы избежать дополнительных построений автором этого метода, Алексеем Михайловичем Данилюком, был предложен следующий способ:
- на Графике I, установленном центром в расчетную точку, находим номер полуокружности, проходящей через точку пересечения среднего луча (неба или/и здания) с линией остекления (см. Рис. 4.5.1 и 4.5.2 - разрезы). Нумерация полуокружностей дана под линией основания Графика I.
Найденный номер (номера) полуокружности для сектора неба (N неба) и/или сектора здания (N здания) заносятся в Отчетную таблицу (Приложение 2);
- График II накладывают на план помещения таким образом, чтобы его основание было параллельно стене помещения дальней от окна, а вертикальная ось (нулевой луч) совпадала с осью помещения. При этом горизонталь (одна из линий, параллельных основанию Графика), номер которой соответствует номеру полуокружности, найденному ранее, совпадала с линией остекления (см. Рис. 4.5.1 и 4.5.2 - планы). На плане на оси помещения отмечаем точку, соответствующую положению центра Графика. Поскольку в нашем случае на разрезе из расчетной точки над зданием просматривался сектор неба, на плане должно появиться две точки приложения Графика II – для здания (и сектора неба сбоку от здания в правой половине окна) и для сектора неба над зданием. При этом номер горизонтали (и соответствующей ему полуокружности) для сектора неба будет больше, чем для сектора здания, а значит основание Графика II для неба над зданием будет располагаться дальше чем для сектора здания.
Примечание. При значительном удаления от окна и низком расположении проема, расстояние на плане межу расчетными точками для неба и для здания может быть практически неразличимым на чертеже. В этом случае оно имеет сугубо теоретическое значение.
Рис. 4.4. Схема А.М. Данилюка определения геометрического КЕО. Из материалов 1-й Всесоюзной конференции по естественному освещению. 1931 г.
Рис. 4.5.1. Определение положения РТ1 на плане помещения
и подсчет лучей сектора неба по Графику II
Рис. 4.5.1. Определение положения РТ1 на плане помещения
и подсчет лучей сектора неба по Графику II
Смещение графика может также определяться любым другим способом
4.2.4. Определение числа лучей по Графику II и определение геометрического КЕО секторов
Для удобства подсчета лучей по Графику II на плане помещения предварительно проводят лучи из расчетной точки через внешние края проема, а также промежуточный луч к видимому краю противостоящего фасада – в нашем случае он совпадает с осью помещения.
Совместив центр Графика II с отмеченной на плане расчетной точкой для сектора неба над зданием, подсчитываем число лучей в пределах наружных краев светопроема (с точностью до десятых долей луча). Заносим значение в отчётную таблицу.
Совместив центр Графика II с отмеченной на плане расчетной точкой для сектора здания, подсчитываем число лучей в пределах левого края светопроема и луча к краю противостоящего фасада. Заносим значение в отчётную таблицу.
Сектор здания занимает на плане половину ширины окна. Вторую половину занимает сектор неба, не видимый на разрезе. Поэтому в нашем случае число лучей сектора здания будет равно числу лучей бокового сектора неба (записываем в отчётную таблицу).
Примечание. В реальной жизни схема затенения редко бывает симметричной и число лучей бокового сектора неба и сектора здания не равны. Кроме того, при подвижке затеняющего здания влево от оси помещения из расчётной точки будет просматриваться также и боковой фасад. В этом случае боковой фасад учитывается как отдельная затеняющая плоскость. каждый из фасадов считается как отдельная
В итоге мы имеем схему с числом лучей по обоим графикам по всем трём секторам (Рис. 4.6). Число лучей верхнего сектора n 2н_в определяется в габаритах окна, но точки для подсчета n2н_в и n2зд различны, поскольку средний луч неба проходит выше среднего луча здания. Число лучей бокового сектора на разрезе (n1н_бок.) равно n1зд, а на плане положение Графика II при подсчете лучей бокового сектора (n2н_бок) совпадает с положением при подсчете n2зд, поскольку на разрезе сектор здания и боковой сектор неба имеют общий средний луч.
Рис. 4.6. Схема подсчёта числа лучей по секторам неба и здания
Используя полученные значения, по формуле А.9 (см. п. 4.2) находим геометрический КЕО для каждого сектора. Результаты заносим в таблицу.
4.2.5. Схемы возможного расположения секторов неба и здания (справочный материал)
В данной курсовой работе все варианты расчитываются по Схеме, показанной на Рис. 4.1 и 4.6
Однако, в зависимости от размеров помещения, расположения окна и габаритов противостоящего фасада возможно несколько вариантов положения секторов неба и здания в границах светопроема. О расположении секторов неба и здания можно судить по положению луча, проходящего из РТ к верху противостоящего фасада (на разрезе) и к его краю (на плане). Как важный справочный материал, рассмотрим возможные варианты отдельно.
Схема 1. Здание не просматривается из расчетной точки на разрезе и на плане. В этом случае сектор неба совпадает с границами светопроема. Затенение зданием отсутствует (Рис. 4.С1). Число лучей по Графикам I и II определяется в границах всего проема. Расчетная точка на плане – одна, а формула А.1 упрощается до вида:
ерб=CN εбн q(γ) ro τ0 МF
(исключено слагаемое внутри скобок, учитывающая затенение зданием)
Рис. 4.С1. Схема 1 распределения секторов неба и здания.
Схема 2. Сектор неба не просматривается ни на разрезе, ни на плане помещения. В этом случае из расчетной точки видно только противостоящий фасад, полностью перекрывающий небо (Рис. 4.С2). Число лучей по Графикам I и II, как и по Варианту 1, определяется в границах всего проема, а из формулы А.1 исключается первое слагаемое внутри скобок, учитывающее свет неба.
Рис. 4.С2. Схема 2 распределения секторов неба и здания.
Схема 3. Сектор неба не просматривается на разрезе, но присутствует на плане. Это означает, что затеняющий фасад перекрывает левую часть окна, сектор неба просматривается в правой части окна (Рис. 4.С3). На разрезе мы должны представить себе одновременно и здание, и расположенный за ним сектор открытого неба. В этом случае число лучей на разрезе определяется в габаритах окна, и n1зд равно n1н, а подсчет лучей n2н и n2зд на плане выполняется в одной точке, поскольку сектор неба и сектор здания имеют общий средний луч, совпадающий со средним лучом всего проема.
Рис. 4.С3. Схема 3 распределения секторов неба и здания
Схема 4. Сектор неба просматривается на разрезе, но его нет на плане. Это означает, что затеняющий фасад перекрывает нижнюю часть окна, а сектор неба располагается в верхней части (Рис. 4.С4). Число лучей сектора здания n2зд и сектора неба n2н определяются в пределах внешних границ светопроема, но центр Графика II при подсчете лучей на плане помещается в разные точки.
Рис. 5.С4. Схема 4 распределения секторов неба и здания
4.2.6. Определение геометрического КЕО неба и здания
Для каждого сектора (здания, неба над зданием и неба сбоку от здания) определяется значение геометрического КЕО По формуле А.9, приведенной в п. 4.2. Значения заносятся в Отчетную таблицу (Приложение 2).
4.2.7. Коэффициент q (γ) , учитывающий неравномерную яркость видимого участка неба
На разрезе следует определить угловую высоту среднего луча сектора неба в градусах – угол γ. В нашем случае имеется два сектора неба – верхний и боковой – угол γ определяется для каждого сектора, при этом для бокового сектора неба средний луч на разрезе будет совпадать со средним лучом сектора здания (см. Рис. 4.5.1).
По значению угла γ определяется значение коэффициента q(γ), учитывающего неравномерную яркость участка неба, просматриваемого из расчетной точки (Приложение 3, Таблица А.1). При значениях γ ,не совпадающих с табличными, коэффициент q(γ) определяется интерполяцией между двумя ближайшими значениями.
Полученные значения угла γ и коэффициента q(γ) заносятся в Отчетную таблицу (Приложение 2).
В этом и некоторых других случаях методика расчёта КЕО допускает использовать не средний луч Графика I, а луч, проходящий из основания графика через середину соответствующего участка просматриваемого в окне из расчётной точки, однако эта замена не упрощает, а усложняет построения, в то же время несколько снижая точность расчётов.
Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 99; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!