Совмещенное освещение. Проектирование совмещенного освещения.

3. СОВМЕЩЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

3.1. Совмещенное освещение помещений производственных и общественных зданий рекомендуется применять в следующих случаях:
а) при технико-экономических преимуществах по сравнению с естественным освещением;
б) в помещениях, в которых выполняются зрительные работы I и II разрядов точности;
в) когда выбранные по условиям технологии и организации производства объемно-планировочные решения зданий не позволяют обеспечить достаточной по нормам естественное освещение помещений;
г) при строительстве зданий в районах СССР с суровыми климатическими условиями (северные строительно-климатические районы), в которых с целью снижения теплопотерь, целесообразно сокращать до минимума площадь световых проемов;
д) в цехах с крупногабаритным оборудованием, затеняющим естественный свет;
е) при повышенных требованиях к интенсивности, качеству и постоянству освещения на рабочих местах, которые трудно или невозможно удовлетворить при одном естественном освещении;
ж) когда по условиям выбора рациональных объемно-планировочных решений общественных зданий и вспомогательных помещений промышленных предприятий предусматриваются помещения большой глубины с боковым освещением.

ВЫБОР ЗНАЧЕНИЙ КЕО И ОСВЕЩЕННОСТИ

3.2. Нормированные значения КЕО при совмещенном освещении в производственных помещениях, расположенных в разных поясах светового климата СССР при верхнем освещении с использованием зенитных и светоаэрационных фонарей, следует принимать по табл. 16, 17, при боковом освещении - по табл. 18 и в некоторых помещениях общественных зданий - по табл. 19.
3.3. При совмещенном освещении производственных помещений с целью уменьшения приведенных и суммарных энергетических затрат на системы освещения допускается снижать расчетные КЕО до значений, указанных в табл. 20. Проектирование совмещенного освещения со значениями КЕО, ниже указанных в табл. 20, не допускается.
3.4. При снижении расчетных значений КЕО согласно п. 3.3. освещенность от системы общего искусственного освещения следует повышать в соответствии с требованиями СНиП II-4-79.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОВМЕЩЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

3.5. Проектирование совмещенного освещения основывается на предварительном изучении объемно-планировочного решения здания, технологических или функциональных процессов, протекающих в помещениях, расположения крупногабаритного оборудования, светоклиматических и климатических особенностей места строительства.
3.6. Проектирование совмещенного освещения целесообразно выполнять в такой последовательности:
а) в соответствии с исходными данными и требованиями СНиП II-4-79 определяется разряд преобладающих в помещении зрительных работ, по разряду зрительной работы устанавливаются нормированные значения КЕО и освещенности от искусственного освещения;
б) определяются характеристики системы естественного освещения и ограждений здания: тип, размеры, заполнение и расположение световых проемов, стоимостные, светотехнические и теплотехнические параметры заполнения световых проемов; стоимостные и теплотехнические параметры глухих ограждений здания;
в) определяются характеристики системы общего искусственного освещения: тип, количество и световой поток источников света; тип и количество светильников, их стоимостные и светотехнические характеристики, время использования искусственного освещения;
г) определяется место расположения здания на карте строительно-климатического районирования территории и устанавливаются основные климатические параметры: средняя температура наиболее холодной пятидневки, средняя температура наружного воздуха за отопительный период; продолжительность отопительного периода; продолжительность вентиляционного периода; среднесуточные значения суммарной солнечной радиации на различно ориентированные поверхности;
д) выполняется расчет приведенных энергетических затрат для следующих трех вариантов расчетных значений КЕО;
первый - расчетное значение КЕО, равное нормированному при естественном освещении (табл. 3);
второй - расчетное значение КЕО, равное нормированному при совмещенном освещении (табл. 16);
третий - расчетное значение КЕО, равное минимальному допустимому значению КЕО (табл. 20);
е) выбирается вариант, обеспечивающий минимум приведенных затрат и удовлетворяющий требованиям СНиП II-4-79. Равноэкономичные (различающиеся не более чем на 5%) по приведенным затратам варианты освещения следует сравнить по суммарным энергозатратам и выбрать наименее энергоемкий.

РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННЫХ ЗАТРАТ НА ОСВЕЩЕНИЕ

3.7. Годовые приведенные затраты на освещение 1 м2 площади производственного помещения Посв, следует определять по формуле
Посв=Пстр+Пот+Пв+Писк, (11)
где Пстр - приведенные затраты (разностные) на сооружение и эксплуатацию светопрозрачных ограждающих конструкций, руб/(м2•год); Пот - приведенные затраты (разностные) на отопление, обусловленные влиянием теплопотерь через фонари и окна на микроклимат помещения, руб/(м2•год); Пв - приведенные затраты (разностные) на вентиляцию, обусловленные влиянием теплопоступлений через фонари и окна на микроклимат помещения, руб/(м2•год); Писк - приведенные затраты на искусственное освещение помещения, руб/(м2•год).
3.8. Приведенные затраты на изготовление и эксплуатацию фонарей и окон, руб/(м2•год), следует рассчитывать по формуле [2]
Пстр=[g(Сс.к-С)+0,01(ас.кСс.к-аС)+bМоч]Ас.кNс.к/Ап, (12)
где g - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, принимаемый равным 0,12 (для районов Крайнего Севера g=0,08) в соответствии с «Инструкцией по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве» (СН 423-71); Сс.к - сметная стоимость 1 м2 светопрозрачной конструкции (соответственно фонаря или окна), руб/м2, принимаемая данным проекта; С - сметная стоимость 1 м2 ограждающей конструкции (соответственно покрытия или стены), руб/м2, заменяемая светопрозрачной конструкцией и принимаемая по данным проекта; ас.к, а, ас.т - годовые отчисления на амортизацию и текущий ремонт, %, соответственно, светопрозрачных конструкций, покрытия я стен, сантехнических систем (систем отопления и вентиляции), принимаемые по табл. 21; Моч - годовые расходы на очистку остекления светопроемов, руб/(м2•год), принимаемые по табл. 22; Ас.к - площадь светопрозрачной конструкции в покрытии или стене, м2; b - отношение площади светового проема к площади светопрозрачной конструкции в покрытии или стене, отн. ед.; Nс.к - количество светопрозрачных конструкций, шт.
3.9. Приведенные затраты на отопление Пот, руб/(м2•год), компенсирующее разность теплопотерь через фонари и окна по сравнению с такой же площадью покрытия и стен соответственно, следует определять по формуле [2]
Пот=(g+0,01аст)Сот+Мот. (13)
Капитальные затраты на систему отопления Сот, руб/м2, следует определять по формуле
Сот=1,1•3,6Ст(1,3+h)(1/Rc.к-1/Rэк)(t-tз.5)bАс.кNс.к/Ап. (14)
Стоимость тепловой и электрической энергии, расходуемой на отопление, Мот, руб/(м2•год), следует определять по формуле
Мот=wт.от(КтЦт+gэЦэ). (15)
Расход тепловой энергии на отопление wт.от, ГДж(м2•год), при использовании дежурного отопления в нерабочее время следует определять по формуле
wт.от=10-6•1,1•3,6(1,3+h)(1/Rc.к-1/Rэк)[(t-tз.ср)Т+(tд-tз.ср)(8760-T)]zотbAс.кNс.к/365Aп. (16)
В формулах (13)-(16) приняты следующие обозначения: 1,1 - коэффициент, учитывающий бесполезные теплопотери в системах отопления, отн. ед.; 3,6 - коэффициент пересчета единиц, кДж/(Вт•ч); 1,3 - коэффициент, учитывающий потери тепла на нагревание наружного воздуха, поступающего через светопроемы путем инфильтрации, отн. ед.; h - коэффициент, учитывающий добавочные потери тепла светопрозрачными конструкциями, отн. ед., и принимаемый по табл. 2, прил. 5*, СНиП II-33-75*; Ст - удельная стоимость устройства системы отопления, руб•ч/кДж, принимаемая по табл. 24; Rc.к - сопротивление теплопередаче светопрозрачной конструкции, м2•°С/Вт, принимаемое по табл. 25; Rэк - экономически целесообразное сопротивление теплопередаче глухой части покрытия (при расчете теплопотерь через фонари) или стены (при расчете теплопотерь через окна), м2•°С/Вт, определяемое по СНиП II-3-79; tз.5 - средняя температура наиболее холодной пятидневки, °С; tз.ср - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, °С; t - расчетная зимняя температура воздуха внутри помещения в рабочее время, °С, определяемая по п. 3.10 настоящего Пособия; tд - температура воздуха внутри помещения в нерабочее время, °С, определяемая по п. 3.10 настоящего Пособия; Кт - коэффициент, учитывающий изменение стоимости тепловой энергии на перспективу и принимаемый равным 1,2 для производственных зданий; Т - продолжительность рабочего времени за год, принимаемая равной 2150 ч - при работе в одну смену; 4300 ч - при работе в две смены; 6500 ч - при работе в три смены; zот - продолжительность отопительного периода, сут, определяемая по п. 3.11; gэ - удельный расход электроэнергии в системе отопления, (принимаемый равным 7,1 кВт•ч/ГДж в системах воздушного отопления и равным нулю в других системах отопления) [4].
3.10. За расчетную температуру воздуха внутри здания или помещения t, °С, при определении потерь тепла через ограждающие конструкции следует принимать [3]:
1) для помещений высотой до 4 м
t=tp; (17)
2) для помещений высотой свыше 4 м с учетом изменения температуры по высоте при использовании для обогрева:
нагревательных приборов
t=tp+Dt(H-2); (18)
систем воздушного отопления:
а) для вертикальных ограждающих конструкций, расположенных высоте до 4 м от пола, в соответствии с формулой (17);
б) для покрытий и фонарей
t=tр+3; (19)
в) для вертикальных ограждающих конструкций, расположенных выше 4 м от пола
t=tр+1,5. (20)
В формулах (17)-(20);
tр - температура воздуха в рабочей зоне помещения, °С; Dt=0,2-1 °С/м - градиент температуры по высоте в зависимости от теплонапряженности помещения; Н - высота от пола до расчетной точки, м.
Температура воздуха внутри помещения в нерабочее время tд при дежурном отоплении принимается равной 5°С по всему объему, а при работе основной системы отопления - равной температуре воздуха t в рабочее время.
3.11. Продолжительность отопительного периода zот, сут, следует принимать равной [2], [4]:
для помещений с производственными тепловыделениями:
qтехн£23 Вт/м3; (21)
zот=zотн; (22)
для помещений с производственными тепловыделениями:
23zот=(-0,02qтехн+1,46)zотн; (24)
для помещений с производственными тепловыделениями;
qтехн>73 Вт/м3; (25)
zот=0, (26)
где zотн - нормированная продолжительность отопительного периода, сут.
3.12. Годовые приведенные затраты на вентиляцию Пв, руб/(м2•год), в летний период, предназначенную для удаления из помещения избыточных теплопоступлений от проходящей через светопроемы солнечной радиации, следует рассчитывать по формуле [2]:
Пв=(g+0,01ас.т)Св+Мв. (27)
Удельные капитальные затраты на систему вентиляции и адиабатического охлаждения приточного воздуха Св, руб/м2 площади пола, следует рассчитывать по формуле
Св=Lо(Сп.в+Св.в+Са). (28)
Производительность системы вентиляции Lo, м3/ч на 1 м2 площади пола, с учетом средней теплоинерционности помещения, следует рассчитывать по формуле
. (29)
Удельная стоимость электроэнергии на вентиляцию и охлаждение приточного воздуха Mв, руб/(м2•год), следует определять по формуле
Мв=(wэ.в+wэ.х)Цэ. (30)
Удельное количество электроэнергии на вентиляцию wэ.в, кВт•ч/м2, и охлаждение wэ.х, кВт•ч/м2, приточного воздуха следует определять по формулам:
wэ.в=0,72Lo(Nп.в+Nв.в)S(хрк-хрн)zBi; (31)
wэ.х=0,72LoNаS(ххк-ххн)zхi. (32)
В формулах (27)-(32) приняты следующие обозначения:
0,72 - доля рабочих дней за месяц, отн. ед.; Сп.в, Св.в - удельная стоимость систем приточной и вытяжной вентиляции, руб.•ч/м2, принимаемая по табл. 26 [2]: Са - удельная стоимость системы адиабатического охлаждения воздуха, руб•ч/м3, принимаемая по табл. 26; с=1 кДж/кг•°С - удельная теплоемкость воздуха; r=l,2 кг/м3 - плотность воздуха; Nп.в=0,2•10-3 кВт•ч/м3 - удельный расход электроэнергии на приточную вентиляцию; Nв.в=0,1´10-3 кВт•ч/м3 - удельный расход электроэнергии на вытяжную вентиляцию; Nа=0,75•10-4 кВт•ч/м3 - удельный расход электроэнергии на подачу воды в приточные камеры при адиабатическом охлаждении воздуха; tр.А - расчетная летняя температура воздуха в рабочей зоне помещения, °С, определяемая в соответствии с п. 3.13 настоящего Пособия; tпр.А - температура приточного воздуха, °С, определяемая в соответствии с п. 3.13 настоящего Пособия; zBi;- количество дней в месяце со среднесуточной температурой наружного воздуха выше 20°С, сут; zхi - количество дней в месяце с максимальной температурой наружного воздуха выше 28°С, сут; хрн, хрк - время начала и конца работы, ч; ххн, ххк - время начала и конца работы системы охлаждения приточного воздуха, определяемое в соответствии с п. 3.16 настоящего Пособия; qрадмакс - наибольшее значение теплопоступлений в рабочую зону, Вт/м2, от солнечной радиации, прошедшей через светопроемы, определяемое в соответствии с п. 3.14 настоящего Пособия.
3.13. При расчетной летней температуре воздуха tA не более 27°С (параметры А) для удаления радиационных теплоизбытков предусматривается общеобменная вентиляция с механическим побуждением. При определении производительности системы общеобменной вентиляции по формуле (29) расчетная разность температур (tр.A-tпр.А) принимается равной 3 или 5°С в зависимости от теплонапряженности помещения [3].
При расчетной летней температуре воздуха tА свыше 27°С для удаления теплоизбытков и обеспечения допустимых норм температуры в рабочей зоне предусматривается система вентиляции с испарительным (адиабатическим) охлаждением приточного воздуха. Температура воздуха в рабочей зоне помещения tр.А принимается равной 28°С, а температура приточного воздуха tпр.А определяется с помощью i-d-диаграммы по исходным параметрам А наружного воздуха [3], обработанного до относительной влажности j=90%.
3.14. Наибольшее значение радиационных теплопоступлений в рабочую зону qрадмакс Вт/м2 площади помещения, определяется максимальным значением суммарной солнечной радиации, падающей на плоскость светопроема в течение суток, и в зависимости от вида светопрозрачной конструкции рассчитывается по формулам:
для зенитных фонарей
; (33)
для прямоугольных фонарей
; (34)
для окон
; (35)
где , - наибольшее значение прямой солнечной радиации в июле при безоблачном небе соответственно на горизонтальную и вертикальную поверхности разной ориентации, Вт/м2, определяемое по СНиП 2.01.1-82; , - наибольшее значение рассеянной солнечной радиации в июле при безоблачном небе соответственно на горизонтальную и вертикальные поверхности разной ориентации, Вт/м2, определяемое по СНиП 2.01.01-82; tе - коэффициент пропускания солнечной радиации светопрозрачным заполнением светопроемов, отн. ед., принимаемый по табл. 25; t2 - коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, отн. ед., определяемый по табл. 28 СНиП II-4-79; t3 - коэффициент, учитывающий снижение теплопоступлений за счет загрязнения стекла, отн. ед., принимаемый по табл. 5 Приложения 12* СНиП II-33-75*; bс.з - коэффициент теплопропускания солнцезащитных устройств, отн. ед (п. 8, СНиП II-3-79); x - коэффициент, определяющий долю теплоизбытков помещения, влияющих на температуру воздуха в рабочей зоне, и принимаемый по рис. 19 [4].
3.15. Продолжительность периода работы системы вентиляции zв и системы охлаждения приточного воздуха zх для каждого месяца определяется по кривой среднесуточных температур, построенной по данным среднемесячных температур наружного воздуха, с учетом значений средней суточной амплитуды температуры наружного воздуха, приведенных в СНиП 2.01.01-82.
3.16. Для каждого месяца время начала ххн конца ххк работы системы охлаждения приточного воздуха при постоянном воздухообмене Lo определяется моментами времени, когда температура воздуха внутри помещения достигает 25°С, которая под действием теплопоступлений от солнечной радиации описывается следующими зависимостями:
для зенитных фонарей
; (36)
для прямоугольных фонарей
;(37)
для окон
, (38)
где Dхрад - продолжительность поступления прямой солнечной радиации, принимаемая равной 8 ч для В и З ориентации светопроемов, 10 ч - для ЮВ, ЮЗ и Ю ориентации, 16 ч - для зенитных фонарей; Qcp.г, Qcp.в - среднее количество тепла, Вт/м2, поступающее от суммарной солнечной радиации, соответственно, на горизонтальную и вертикальную поверхности разной ориентации (табл. 27); fг, fв - доля прямой солнечной радиации в суммарной на горизонтальную и вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, отн. ед., принимаемые по табл. 27; Dх - время до момента наступления максимума прямой солнечной радиации, ч, отсчитываемое относительно полудня и определяемое в соответствии с табл. 28.
3.17. Приведенные затраты для установок внутреннего искусственного освещения Писк, руб/(м2•год), определяются отдельно для светильников каждого типа или мощности ламп по формуле (39), 1 затем суммируются:
Писк=0,12Сиск+Миск. (39)
Удельные капитальные затраты Сиск, руб/м2, для светильников каждого типа рассчитываются по формуле
Сиск=(Слпл+Cap+См+w+10-3aРлСм.спл)Ncв/Aп. (40)
Удельные эксплуатационные расходы Миск, руб/(м2•год), для светильников каждого типа рассчитываются по формуле
Миск=[плТи(Сл+Сз)/Тл+10-3a(1+b)РлплТиЦэ+0,1(Cap+Cм+w)+10-4aРлплCм.c+пчСч]Ncв/Ап. (41)
Количество светильников Nсв, шт., одного типа в установке общего освещения рассчитывается на основе метода коэффициента использования [1] по формуле
Nсв=ЕКз.иАпz/плФлисв. (42)
В формулах (39)-(42) приняты следующие обозначения:
Кз.и - коэффициент запаса при искусственном освещении; z - коэффициент, учитывающий неравномерность освещенности и принимаемый равным 1,15 для светильников с лампами накаливания, ДРЛ и ДРИ и 1,1 - для светильников с люминесцентными лампами [1]; Фл - световой поток лампы, принимаемый по табл. 29; пл - количество ламп в одном светильнике, шт.; Pл - мощность лампы, Вт, принимаемая по табл. 29; исв - коэффициент использования светового потока светильника [1]; a - коэффициент, учитывающий потери энергии в пускорегулирующих аппаратах газоразрядных ламп, принимаемый по табл. 30; b - коэффициент, учитывающий потери в сетях, принимаемый по табл. 30; w - составляющая стоимости статических конденсаторов, устанавливаемых для повышения коэффициента мощности, руб., принимаемая по табл. 30 [11]; Сл - стоимость одной лампы, руб.; Cap - стоимость арматуры одного осветительного прибора, руб.; См - стоимость монтажа одного светильника, руб.; См.с - стоимость монтажа электрической части осветительной установки на 1 кВт установленной мощности ламп и потерь в ПРА, руб/кВт, ориентировочно принимаемая 100 руб/кВт; Сч, Сз - стоимость соответственно одной чистки светильника и индивидуальной замены лампы, руб., принимается по табл. 31 [11]; пч - количество чисток светильников в год; Тл - срок службы лампы, ч, принимаемый по табл. 29; Ти - продолжительность работы установки общего искусственного освещения за год, ч, принимаемая по табл. 32-34; Е - уровень освещенности, лк, определяемый по п. 3.18.
3.18. Освещенность от светильников общего искусственного освещения в зависимости от системы освещения и расчетного значения КЕО в помещении следует принимать по табл. 35.
3.19. Суммарные энергозатраты, переведенные в условное топливо, wусл, кг/м2 площади помещения, характеризуют работу систем естественного wуслест и искусственного wуслиск освещения помещения в целом и определяются по формуле
wусл=wуслест+wуслиск. (43)
3.20. Суммарные затраты тепловой и электрической энергии, характеризующие систему естественного освещения и переведенные в условное топливо wуслест, кг/м2, слагаются из энергозатрат на отопление, вентиляцию и холодоснабжение, компенсирующих повышенные теплопотери помещения в холодный период года и избыточные теплопоступления от солнечной радиации в теплый период года через светопрозрачные конструкции, и определяются по формуле
wуслест=А1wт.от+А2(wэ.от+wэ.в+wэ.х), (44)
где A1=41,2 кг/ГДж и А2=0,33 кг/(кВт•ч) - удельный расход условного топлива на электростанциях общего использования на 1 ГДж тепловой энергии и на 1 кВт•ч электроэнергии [18]; wт.от - удельный годовой расход тепловой энергии, обусловленный теплопотерями через фонари и окна, ГДж/(м2•год), и определяемый по формуле (16); wэ.от - удельный годовой расход электроэнергии на отопление, кВт•ч/(м2•год), принимаемый равным [4]:
wэ.от=7,1wт.от (45)
для систем воздушного отопления и равным нулю для других систем отопления; wэ.в - удельный годовой расход электроэнергии в системе вентиляции, обусловленный избыточными теплопоступлениями солнечной радиации через фонари и окна, кВт•ч/(м2•год), и определяемый по формуле (31); wэ.х - удельный годовой расход электроэнергии в системе охлаждения приточного воздуха, кВт•ч/(м2•год), определяемый по формуле (32).
3.21. Энергозатраты на искусственное освещение, переведенные в условное топливо, wуслиск, кг/м2, рекомендуется определять по формуле
wуслиск=А2wэ.и, (46)
где wэ.и - удельный годовой расход электроэнергии на искусственное освещение, кВт•ч/(м2•год), определяемый по формуле
wэ.и=10-3ЕКз.иzaРл(1+b)Ти/Флисв. (47)
В формуле (47) обозначения те же, что и в формулах (39)-(42).