ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО И СОВМЕЩЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ТИПОВЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО И СОВМЕЩЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ТИПОВЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

ОСНОВНЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

4.1. Проектирование естественного и совмещенного освещения предприятий машиностроения должно осуществляться с учетом особенностей технологии. Краткая характеристика технологического процесса, зрительных работ и требования к освещению даны в табл. 36.
4.2. При выборе конструктивного решения и количества слоев остекления в зависимости от климата месторасположения зданий и характера внутренней среды производственных помещений рекомендуется руководствоваться табл. 37.
4.3. Для верхнего естественного освещения помещений с нормальным температурно-влажностным режимом (табл. 37) следует применять зенитные фонари.
Выбор типоразмеров унифицированных зенитных фонарей рекомендуется производить в зависимости от разряда зрительной работы и высоты производственных помещений согласно табл. 38.
4.4. При проектировании зданий, располагаемых в III и IV строительно-климатических районах (со среднемесячной температурой наружного воздуха за июль месяц выше +21°С) в зенитных фонарях следует предусматривать солнцезащиту.
4.5. Выбор площади и расположения зенитных фонарей в покрытии здания производится по преобладающему в помещении разряду зрительной работы с учетом:
а) результатов технико-экономического расчета освещения согласно п. 3.7;
б) возможности сохранения равноценных условий освещения при изменении расположения технологического оборудования, перепланировке помещения и т.п.
4.6. В целях сокращения теплопотерь через боковые светопрозрачные ограждения в производственных помещениях с зенитными фонарями площадь окон в крайних пролетах (если технологический процесс и оборудование не предъявляют специальных требований к боковому освещению) рекомендуется выбирать, как правило, минимальной, исходя из требований зрительной связи с наружным пространством, которая обеспечивается окнами высотой не более 1,8 м и шириной до 4,8 м, располагаемыми в ряд.
4.7. В том случае, если значения КЕО в помещениях меньше значений, указанных в табл. 16, 17, 18, нормированное значение освещенности от искусственного освещения повышается на одну ступень по шкале освещенностей согласно СНиП II-4-79.
Для экономии электроэнергии освещенность от искусственного освещения целесообразно повышать на одну ступень только в зоне расположения технологического оборудования и рабочих мест, исключая проходы и проезды.
4.8. Выбор источников света и светильников при проектировании совмещенного освещения рекомендуется производить в зависимости от разряда зрительной работы, особенностей технологии и высоты производственных помещений согласно табл. 39. Ряды светильников рекомендуется располагать параллельно световым проемам в наружных стенах или параллельно расположению технологического оборудования.
4.9. Отделку потолков, стен, перегородок и других поверхностей помещений, а также технологического оборудования следует осуществлять, как правило, материалами с высокими коэффициентами отражения, обеспечивающими повышение освещенности рабочих мест за счет отраженного света. Основным поверхностям интерьера следует придавать матовую фактуру, а коэффициент отражения поверхностей принимать в следующих пределах:
0,6-0,8 - для верхней зоны интерьера - потолков, открытых ферм, балок, ригелей, участков стен и перегородок в межферменном пространстве, подъемно-транспортных средств, мостовых кранов и т.п.;
0,4-0,7 - для средней зоны интерьеров - стен, перегородок, колонн, антресолей, этажерок, ворот, дверей и т.п.;
0,3-0,5 - для производственного оборудования - станков, машин, аппаратов, приборов, средств внутрицехового транспорта и т.п.;
0,2-0,45 - для нижней зоны интерьера - полов, цокольных участков стен и перегородок, фундаментов машин и аппаратов.
Пример проектирования совмещенного освещения производственного здания. Требуется определить наиболее экономичную систему совмещенного освещения здания машиностроительного предприятия с естественным освещением через зенитные фонари, расположенного в Смоленской области.

Исходные данные
1. Климатические условия района строительства:
строительно-климатический район IIв
территориальный район I
географическая широта -54,5° с. ш.
географическая долгота -32,5° в. д.
снеговой район -III
пояс светового климата -III
температура наиболее холодной пятидневки tз.5=-26°С
продолжительность периода со средней суточной температурой
воздуха менее 10°С zотн=210 сут
средняя температура наружного воздуха за отопительный период tз.ср=-2,7°С
продолжительность вентиляционного периода zвн=0
2. Характеристика здания и конструкций:
длина -1071
ширина -336
площадь пола Ап=1071´336=360000 м2
сетка колонн -12´24 м
высота до покрытия -11,2 м
высота до низа ферм -8,4 м
тип зенитного фонаря - 3ФГ - М 3´6 с 2-слойным остеклением конструкции
«Главспецлегконструкция» площадь фонаря в покрытии Аф=18 м2
сметная стоимость 1 м2 глухой части покрытия -С=11,5 руб/м2
сметная стоимость 1 м2 проекции фонаря -Сск=29 руб/м2
3. Условия внутренней среды:
по агрессивности - нормальная;
по пылевыделениям - от 1 до 5 мг/м3
4. Характеристика системы общего искусственного освещения:
светильники общего освещения - ЛСП01-2´80
стоимость светильника - Cap=29 руб.
стоимость монтажа светильника - См=4 руб.
тип ламп - ЛБ-80;
стоимость лампы - Сл=0,9 руб.
5. Тарифы на энергию:
стоимость 1 ГДж тепловой энергии - Цт=2,9 руб/ГДж
стоимость 1 кВт•ч электрической энергии - Цэ=0,015 руб/(кВт•ч)
коэффициент, учитывающий изменение стоимости
тепловой энергии на перспективу Кт=1,2
6. Работа выполняется в две смены.
7. В здании размещаются 13 технологических цехов и отделений, схема размещения которых на плане здания показана на рис. 20.
Решение
1. На основании изучения технологического процесса, задания технологов и отраслевых норм искусственного освещения проводим классификацию технологических операций по разрядам точности зрительных работ:
разряд I - в отделении координатно-расточных станков (9);
IIв - в цехах алюминиевых (10), чугунных (11) и мелких (12) деталей;
IIIб - цехах коленчатых валов (3), автоматном (4) и на участке приспособлений и вспомогательного оборудования (5); механизмов управления (6), пресс-форм (7), сборки двигателей (8);
разряды Va, Vб - в термокузнечном цехе (1) и заготовительном отделении (2);
разряд VIII - на складе внешней кооперации (13).
Относительное распределение площади здания по работам pas-личной точности, %: с разрядом Iв - 4; IIв - 33; Шб - 57; Va и Vб - 3; VIII - 3.
2. Естественное освещение всего здания принимается по преобладающему IIIб разряду работы с нормированным значением КЕО 5%.
В соответствии с п. 3.6 расчет освещения производится для трех вариантов:
1-й вариант - естественное освещение при нормируемом значении КЕО, ен=5%;
2-й - совмещенное освещение при нормируемом значении КЕО, ен=3%;
3-й - совмещенное освещение при минимально-допустимом значении КЕО для II разряда работ ен=2,5%.
3. Расчет естественного освещения проводим в соответствии со СНиП II-4-79.
По исходным данным определяем отношение выходного отверстия фонаря (Аф2=2,75´5,75=15,8 м2) к сумме площадей боковой поверхности (Афб=2,75´5,75´0,8=13,6 м2) и входного отверстия фонаря (Аф1=Аф2). Аф2/(Аф1+Афб)=15,8/(15,8+13,6)=0,54.
4. Определяем индекс помещения iп.е=1071•336/10,4(1071+336)=0,54.
5. По найденным значениям Аф2/(Аф1+Афб) и индексу помещения находим значение световой характеристики зенитных фонарей hф=1,42.
6. Определяем отношение высоты помещения до покрытия к ширине пролета hпbп1=10,4/24=0,42, где bп1=bп-0,8.
7. Определяем средневзвешенное значение коэффициента отражения поверхностей rср=(rптАпт+rстАст+rпАп)/(Апт+Аст+Ап)=0,4
8. По найденным значениям hп/bп1 и rср в СНиП II-4-79 находим значение коэффициента r2, учитывающего повышение КЕО за счет света, отраженного от поверхностей помещения, r2=1,1.
9. Определяем общий коэффициент пропускания зенитных фонарей tо=t1t2t3t4t5=0,8•0,9•0,9•1•0,9=0,58.
10. По СНиП II-4-79 определяем, что для горизонтально расположенных светопропускающих элементов в помещениях с выделением пыли от 1 до 5 мг/м3 коэффициент запаса Кз.е=1,8.
11. Значение коэффициента фонаря Кф для штучных световых проемов в плоскости покрытия принимаем по СНиП II-4-79, Кф=1,1.
12. Определяем суммарную площадь фонарей Ас.ф и их количество Nф, для всего здания: Ас.ф=(енКзhфАп)/(100tоr2Кф); Nф=Ас.ф/Аф.
Суммарная площадь фонарей и их количество для трех вариантов составляет:
1-й вариант - Ас.ф1=(5•1,8•1,42•360000)/(100•0,58•1,1•1,1)=65520 м2.
Nф1=65520/15,8=4148 шт.
2-й - Ас.ф2=(3•1,8•1,42•360000)/(100,0,58•1,1•1,1)=39340 м2.
Nф2=39340/15,8=2484 шт.
3-й - Асф3=(2,5•1,8•1,42•360000)/(100•0,58•1,1•1,1)=32863 м2.
Nф3=32863/15,8=2071 шт.
13. После размещения фонарей на плане кровли с учетом строительного решения здания и симметричного заполнения всех рядов имеем количество фонарей в покрытии:
1-й вариант - Nф1=4220 шт., КЕО=5,1%;
2-й - Nф2=2580 шт., КЕО=3,1%;
3-й - Nф3= 2060 шт., КЕО=2,5% .
14. Проводим технико-экономическое сопоставление вариантов освещения в соответствии с пп. 3.7-3.17.
15. Приведенные затраты, руб/(м2•год), связанные с устройством естественного освещения Пстр, рассчитываются по формуле (12), значения коэффициентов принимаем аск=9,4%, а=6% (табл. 21) и Моч=0,92 руб/(м2•год) (табл. 22).
Значения Пстр по вариантам составляют:
1-й вариант - Пстр1=1,06;
2-й - Пстр2=0,65;
3-й - Пстр3=0,52.
16. Приведенные затраты, руб/(м2•год), на систему воздушного отопления Пот, рассчитываются по формуле (13). Предварительно определяются капитальные затраты на систему воздушного отопления по формуле (14) и стоимость энергии, расходуемой на отопление по формулам (15) и (16). В расчетах принимаются следующие значения коэффициентов: Ст=0,0012 руб•ч/кДж (табл. 24); аст=12%; h=0 (табл. 21); Rск=0,31 м2•°С/Вт (табл. 25); Rэк=0,77´1,5=1,15 м2•°С/Вт; t=18+3=21°С; tд=5°С; zот=zотн.
Приведенные затраты на воздушное отопление Пот, руб/м2•год, по вариантам составляют:
1-й вариант - Пот1=(0,12+0,12)0,13+0,74=0,77;
2-й - Пот2=(0,12+0,12)0,08+0,45=0,47;
3-й - Пот3=(0,12+0,12)0,06+0,36=0,38.
Затраты на вентиляцию связанную с естественным освещением помещения, не учитываются, так как средняя суточная температура (в данном районе) не поднимается выше 20°С.
17. Необходимое количество светильников ЛСП01-2´80 с лампами типа ЛБ80 рассчитывается для общего освещения по формуле (42), для каждого помещения в отдельности, принимая значения освещенности Е по табл. 35, а затем суммируется.
Коэффициент использования светового потока светильника ЛСП01-2´80 при средневзвешенном коэффициенте отражения поверхностей rср=0,4 и индексе помещения iп.и=3,7 равен; исв=0,74.
Время использования общего освещения при двухсменной работе и расчетных значениях КЕО в зависимости от нормированной освещенности определяется по табл. 33.
18. Приведенные затраты на общее искусственное освещение Писк определяются в соответствии с п. 3.17, принимая Кз.и=1,5; Z=1,1; пл=2; a=1,2; b=0,037; w=0 (табл. 30); Фл=4960 лм; Рл=80 Вт; Тл=12000 ч (табл. 29), Сз=0,35 руб. Сч=1,1 руб. (табл. 31), пч=4, причем удельная стоимость системы общего освещения Сиск и затраты на амортизацию Ма рассчитываются для суммарного по каждому варианту количества светильников N, а затраты на обслуживание Мо и электроэнергию Мэ, определяются с учетом разного времени использования общего освещения Ти и на участках выполнения работ разной точности.
Приведенные затраты на искусственное освещение, руб/(м2•год), по вариантам составляют:
Писк.1=0,12•2,02+0,25+0,18+0,21=0,89;
Писк.2=0,12•2,43+0,30+0,22+0,30=1,12;
Писк.3=0,12•2,77+0,35+0,26+0,36=1,30.
19. Суммарные приведенные затраты на освещение, руб/м2´год), соответственно составляют:
Посв.1=1,06+0,77+0,89=2,72;
Посв.2=0,65+0,47+1,12=2,24;
Посв.3=0,52+0,38+1,30==2,20.
Разница приведенных затрат 2-го и 3-го вариантов меньше 5%, что позволяет считать их равноэкономичными.
Для окончательного выбора варианта освещения проводится энергетическая оценка вариантов.
20. Расчет годовых энергозатрат выполняем согласно п. 3.19. Расход тепла, ГДж/(м2•год), рассчитанный по формуле (16), составляет:
wт.от.1=0,207;
wт.от.2=0,127;
wт.от.3=0,101.
Расход электроэнергии на воздушное отопление, кВт•ч/(м2•год), в соответствии с формулой (45) составляет:
wэ.от.1=1,47;
wэ.от.2=0,90;
wэ.от.3=0,72.
Расход электроэнергии на общее искусственное освещение кВт•ч/(м2•год) с учетом относительного распределения площади корпуса по разрядам зрительной работы и разного времени использования искусственного освещения в соответствии с формулой (47) составляет:
wэ.и.1=14,2;
wэ.и.2=19,9;
wэ.и.3=24,4.
Суммарные энергозатраты на освещение, кг/(м2•год), в соответствии с формулами (43), (44) и (46) составляют:
wусл.1=41,2•0,207+0,33(1,47+14,2)=13,70;
wусл.2=41,2•0,127+0,33(0,90+19,9)=12,09;
wусл.3=41,2•0,101+0,33(0,72+24,4)=12,45.
ПОМЕЩЕНИЯ С ШАХТНЫМИ ФОНАРЯМИ

4.10. К помещениям с шахтными фонарями рекомендуется относить производственные помещения с межферменным этажом или подвесными потолками, а также читальные, лекционные, выставочные, торговые и обеденные залы с подвесными потолками.
Размещать шахтные фонари следует с учетом конструктивных элементов покрытия, инженерных коммуникаций и инженерного оборудования, размещаемых в межферменном этаже или пространстве подвесного потолка, а также в увязке с расположением светильников и с учетом требований равномерности освещения:
а) в плане квадратные и круглые фонари рекомендуется размещать по углам квадрата, а прямоугольные - по углам прямоугольника с соотношением сторон в поперечном и продольном направлениях, соответствующим соотношению сторон основания светопроводной шахты;
б) в целях обеспечения равномерности освещения размеры выходных отверстий фонарей должны быть не более 0,25-0,5 высоты помещения, а расстояние между крайним рядом фонарей и стеной для светопроема не должно превышать 0,5 расстояния между средними рядами;
в) фонари рекомендуется размещать между фермами покрытия на площади, свободной от инженерных коммуникаций и оборудования.
4.11. Шахтные фонари рекомендуется устраивать на базе типовых решений зенитных фонарей. Верхнее основание светопроводной шахты стыкуется с нижним основанием зенитного фонаря, выходное отверстие светопроводной шахты должно быть на уровне потолка основного помещения.
4.12. Отделку внутренних полостей шахтных фонарей диффузного света выполняют белыми красками по тщательно подготовленной, выровненной грунтовкой поверхности.
4.13. Светопроводные шахты направленного света конструктивно выполняются следующим образом:
а) стенки шахты из листовой стали с антикоррозионным покрытием облицовываются алюминиевой технической фольгой толщиной не менее 0,2 мм и крепятся по контуру алюминиевыми накладками и самонарезающими винтами;
б) стенки шахты из асбоцементных листов обклеиваются алюминиевой фольгой толщиной 0,05-0,08 мм. Для наклеивания фольги целесообразно использовать каучуковые клеи типов 88-Н, 88-НП и 78-БУС. Асбоцементные листы с наклеенной фольгой крепятся к каркасу шахты с помощью алюминиевых фасонных профилей и самонарезающих винтов;
в) каркас шахты из алюминиевого профиля облицовывается листами алюминиевой технической фольги толщиной 0,5 мм, которые крепятся болтами после предварительного натяжения.
4.14. Выбор шахтных фонарей в зависимости от назначения зданий, высоты помещения и разряда зрительной работы рекомендуется производить согласно табл. 41.
4.15. В производственных зданиях с кондиционированным режимом выходное основание светопроводной шахты рекомендуется заполнять армированным стеклом.
4.16. При расположении зданий в III и IV климатических районах в шахтных фонарях, у которых iф³0,5 необходимо применять солнцезащитные устройства.
4.17. Суммарная площадь шахтных фонарей в зданиях не должна превышать, как правило, 20% освещаемой площади пола.
Пример расчета естественного освещения помещения с шахтными фонарями. Определить значения КЕО в точках характерного разреза в производственном цехе с шахтными фонарями.
1. Исходные данные. Цех размером в плане 18´18 м; высота цеха от условной рабочей поверхности до подвесного потолка 10 м; шахтные фонари направленного света размером в плане l,5´15 м и высотой hф=3,8 м.
2. Средневзвешенный коэффициент диффузного отражения потолка, стен и пола rср=0,4; коэффициент направленного отражения стенок фонаря rн=0,7; световой проем фонаря заполнен двойным листовым стеклом по металлическим переплетам.
РАБОЧИЕ КАБИНЕТЫ ЗДАНИЙ УПРАВЛЕНИЯ

4.18. Освещение рабочих кабинетов должно проектироваться на основе следующих требований:
а) создания необходимых условий освещения на рабочих столах, расположенных в глубине помещения при выполнении разнообразных зрительных работ (чтение типографского и машинописного текстов, светокопий и рукописных материалов, различение деталей графических материалов и дефектов типографского текста);
б) обеспечения зрительной связи с наружным пространством;
в) защита помещений от слепящего и теплового действия инсоляции;
г) благоприятное распределение яркостей в поле зрения.
4.19. Боковое естественное освещение рабочих кабинетов должно осуществляться отдельными световыми проемами (одно окно на каждый кабинет). С целью снижения необходимой площади световых проемов высота подоконника над уровнем пола должна приниматься не менее 1 м.
4.20. При расположении здания в I-III поясах светового климата нормированное значение КЕО принимается:
при глубине рабочих кабинетов свыше 5м - по табл. 19, менее 5м - табл. 5.
4.21. Для обеспечения зрительного контакта с наружным пространством заполнение световых проемов должно, как правило, выполняться светопрозрачным оконным стеклом.
4.22. Для ограничения слепящего действия солнечной радиации в рабочих кабинетах необходимо предусматривать шторы и легкие регулируемые жалюзи. При проектировании зданий управления для II и IV строительно-климатических районов следует предусматривать оборудование световых проемов, ориентированных на сектор горизонта в пределах 200-290°, солнцезащитными устройствами.
4.23. В помещениях коэффициенты отражения поверхностей должны быть не менее:
потолка и верхних частей стен ........ 0,8
нижних частей стен ........………….. 0,5
пола .................……………………... 0,25
мебели ................…………………… 0,3
Пример расчета естественного освещения рабочего кабинета. Требуется определить необходимую площадь окна в рабочих кабинетах здания управления, располагаемого в Москве.
Исходные данные. Глубина помещений 5,9 м, высота 3 м, длина 3 м, площадь 17,7 м2. Заполнение световых проемов двойным остеклением по спаренным алюминиевым переплетам; толщина наружных стен 0,35 м. Коэффициенты отражения потолка r1=0,7; стен r2=0,4; пола r3=0,25. Затенение противостоящими зданиями отсутствует.
Решение
1. Поскольку глубина помещения dп свыше 5 м, по табл. 19 находим, что нормированное значение КЕО равно 0,6%.
2. Производим предварительный расчет естественного освещения: по исходной глубине помещения dп=5,9 м и высоте верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью h01=1,9 м определяем, что dп/h01=3,1.
3. На рис. 7 на соответствующей кривой находим точку с ординатой 0,6, по абсциссе этой точки определяем, что необходимая относительная площадь светового проема Aо/Ап=21,5%.
4. Площадь светового проема Aо определяем по формуле 0,215´Ап=3,81 м2. Следовательно, ширина светового проема bс.п при его высоте 1,8 м составляет bс.п=3,81/1,8=2,12 м.
Принимаем оконный блок размером 1,8´2,1 м.
5. Производим проверочный расчет КЕО в точке М (рис. 23) в соответствии со СНиП II-4-79 по формуле
ер=eбqr1tо/Кз.
Поскольку противостоящих зданий нет, e39/R=0.
6. Накладываем график I для расчета коэффициента естественной освещенности методом А.М. Данилюка на поперечный разрез помещения (рис. 23), совмещая полюс графика I - 0 с точкой М, а нижнюю линию с условной рабочей поверхностью; подсчитываем количество лучей по графику I, проходящих через поперечный разрез светового проема, п1=2,96.
7. Отмечаем, что через точку С на разрезе помещения (рис. 23) проходит концентрическая полуокружность 26 графика I.
8. Накладываем график II для расчета методом А.М. Данилюка на план помещения (рис. 23) таким образом, чтобы его вертикальная ось и горизонталь 26 проходили через точку С; подсчитываем по графику II количество лучей, проходящих от неба через световой проем, n2=24.
9. Определяем значение геометрического КЕО по формуле eб=0,01п1п2=0,01•2,96•24=0,71.
10. На поперечном разрезе помещения (М 1:50) (рис. 24) определяем, что середина участка неба, видимого из расчетной точки М через световой проем, находится под углом q=11°; по значению угла q по СНиП II-4-79 линейной интерполяцией находим коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО, q=0,59.
11. По размерам помещения и светового проема находим, что dп/h01=3,1; lп/dп=0,51.
12. Находим площади поверхностей потолка Апт, стен Аст и пола Ап и определяем средневзвешенный коэффициент отражения rср по формуле
rср=(r1Апт+r2Аст+r3Ап)/(Апт+Аст+Ап)=0,41.
13. По найденным значениям dп/h01; lj/dп; lп/dп в СНиП II-4-79 линейной интерполяцией находим, что r1=2,55.
14. Для спаренного алюминиевого переплета с двойным остеклением находим общий коэффициент светопропускания tо по формуле to=t1´t2=0,68.
15. По СНиП II-4-79 находим, что коэффициент запаса для окон общественных зданий Кз=1,2.
16. Определяем КЕО в точке М, подставляя значения коэффициентов eo, q, r1, tо и Кз в формулу еб=0,71•0,59•2,55•0,68/1,2=0,6%.
Следовательно, выбранные размеры светового проема обеспечивают требования норм по совмещенному освещению рабочего кабинета.

ЖИЛЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ

4.24. Для обеспечения естественного освещения жилых помещений, отвечающего требованиям СНиП II-4-79, отношение глубины помещения dп к высоте верхней грани светового проема над полом h01 (рис. 24), не должно, как правило, превышать 2,5. При этом прямой свет от неба должен проникать не менее чем на половину глубины помещения, считая по характерному разрезу помещения, на уровне пола.
4.25. Нормированные значения КЕО в жилых зданиях, располагаемых в разных поясах светового климата, следует принимать по табл. 5.
При разработке типовых проектов жилых зданий, предназначенных для расположения в I, II, IV и V поясах светового климата, ориентация которых по сторонам горизонта неизвестна, нормированное значение КЕО следует определять по СНиП II-4-79, при этом коэффициент солнечности климата С следует принимать по табл. 43.