Файл: Суханов И.С. Лучистая энергия солнца и архитектура (на примере Средней Азии).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 77

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Специальная серия наблюдений проведена для выявления влияния инсоляции на условия внутреннего светового режима при зенитных фо­ нарях. При этом освещенности измерялись параллельно на макетах помещений с зенитными проемами без заполнения и с проемами, за­ крытыми полупрозрачными куполами сначала при затенении проемов от прямых лучей солнца небольшими экранами, а затем при инсоляции При этом экраны не убирались, чтобы не менять степень закрытия не­ босвода, а менялось их положение таким образом, чтобы тени падали рядом с проемами. По результатам этих наблюдений на рис. ПО построе­ ны графики. Сопоставление их показывает, что несмотря на сравнительно

низкий

коэффициент

светопропускания (0,5), купола

снижают

освещен­

ность только на 4—8°/о, Это можно объяснить тем, что наружная

площадь

плафонов

значительно

больше площади самого

проема и

поэтому

купол получает больше

рас­

 

 

 

сеянной световой энергии от -

 

 

 

небосвода.

Световой

поток,

вооѴ

 

 

прошедший

через

полупроз­

 

 

 

 

 

рачный

купол,

частично

 

 

 

ослабляется,

но лучи, имею­

 

 

 

щие направление,

близкое к

 

 

 

горизонтальному, отражают­

 

 

 

ся от внутренней

поверхно­

 

 

 

сти купола и попадают в

 

 

 

помещение.

 

Распределение

 

 

 

освещенности

при

 

куполах

 

 

 

в течение дня более равно­

 

 

 

мерное,

чем

при

 

проемах

 

 

 

без заполнения.

 

 

 

 

 

 

Фотометрические изме­ рения, проведенные при ин­ соляции светопроемов, по­ казали, что прямые лучи солнца резко увеличивают освещенность, особенно в часы, близкие к полудню, когда она возрастает более чем в два раза. Увеличение освещенности на макете с незаполненными проемами можно объяснить влиянием отраженного света от инсолируемых зон помещения. При зенитных фонарях из

і2

14

Время

дня

Рис. Пи. Освещенность в помещении с зенитны­ ми фонарями по данным фотометрических из­ мерений:

/—при проемах без

заполнения, экранированных от лучей

солнца; 2—при куполах из

полупрозрачного

материала, за­

тененных экранами;

3—при

проемах

без заполнения

лучи

солнца проникают внутрь; 4—при

куполах,

освещенных

л у ­

чами солнца; S—освещенность

по

расчетным данным.

 

189


полупрозрачного материала рост освещенности связан с увеличением яркости внутренней поверхности куполов.

На рис. ПО нанесена кривая, полученная расчетным путем для ус­ ловий наружного освещения, соответствующих тем, которые наблюда­ лись во время фотометрических измерений. Хорошее совпадение эк­ спериментальных и расчетных данных говорит о том, что исходные по­ ложения, на которых базируется предложенная методика расчета ос­ вещенности помещений с учетом инсоляционной составляющей, оказа­ лись правильными.

Приведенный материал свидетельствует о возможности и практи­ ческой целесообразности учета прямых лучей солнца при расчете ес­ тественного освещения помещений с зенитными фонарями из полупроз­ рачных материалов.

§ 3. Солнцезащита и естественное освещение

Инсоляция оказывает большое влияние на естественное осве­ щение помещений и на условия зрительного восприятия в них. Под вли­ янием прямых солнечных лучей освещенность в помещении значительно возрастает, но при этом может резко ухудшиться качество освещения. Прямые и отраженные лучи солнца, попадая в глаза, вызывают слепимость и изменяют нормальное состояние функций зрения. Солнцеза­ щитные устройства играют не только теплотехническую роль, устраняя чрезмерную инсоляцию и смягчая летний микроклимат, но и являются важным светотехническим фактором, снижающим слепимость, перерас­ пределяющим световой поток и способствующим созданию равномер­ ного рассеянного освещения по всей глубине помещений.

Анализ условий естественного освещения помещений при затенении

приводит

к определению

коэффициента

светопропускания

солнцеза­

щитного

устройства

т:сз

как функции

целого ряда

величин,

основные

из которых для

жалюзи отражены в выражении

 

 

 

 

*сэ =f(HJl;

cjd;

7; a; ß; 9; pc 3 ; p3 ;

p„; E„\ Ep;

EB),

 

(70)

где H/l —относительный вынос устройства;

 

 

 

cid

— отношение

ширины планок

к длине;

 

 

 

т — угол наклона

планок к горизонту;

 

 

 

a; ß — относительный

азимут солнца и профильный угол

 

(см. рис.

 

28),

зависящие от ориентации

фасада и

координат

солнца

 

(h;

А).

 

 

 

 

 

 

 

Рсз, Рзі Рвкоэффициенты

отражения

планок устройств, земли

и внут­

ренних поверхностей помещения;

190


Епрв—наружная

прямая, рассеянная

и внутренняя

освещенности

(при

отсутствии

солнцезащитных устройств);

 

Ѳ — угол,

образованный линией, соединяющей точку, для кото­

рой определяется і с з ,

с серединой

окна.

и качествен­

Влияние затеняющих устройств на

количественную

ную стороны естественного освещения помещений изучено лишь для отдельных вариантов солнцезащиты. Вывод точных формул связан с большими трудностями, так как при этом необходим учет множества факторов. Приближенные зависимости можно получить теоретически, делая целый ряд упрощающих допущений [28], или на основе экспери­ ментальных исследований [50]. Однако собранного материала пока не­ достаточно.

Фотометрические исследования, выполненные нами на макетах по­ мещений с боковым односторонним освещением [105], позволили полу­ чить основные характеристики естественного освещения при защите окон некоторыми наиболее распространенными затеняющими устройст­

вами с различными геометрическими

параметрами.

 

 

В моменты, когда на солнцезащитные устройства падают прямые

солнечные лучи, освещенность в помещении в большинстве

случаев

бывает

достаточной. Задача наблюдений — определить

степень

умень­

шения

и характер перераспределения

освещенности в

помещении при

разных типах солнцезащиты в условиях освещения только рассеянным

светом. Измерения

проведены при трех вариантах жалюзийных

экра­

нов, отличающихся

величиной относительного

выноса НИ

(1,72;

1,00;

0). Перья жалюзи

выполнялись из фанеры,

окрашивались

в белый

цвет и

располагалась под углом 45°.

 

 

 

 

Наряду

с этим

велись наблюдения при защите

окон сплошными и

решетчатыми

(состоящими из нескольких наклонно

поставленных

пла­

стинок)

козырьками. Освещенность помещения, как известно, пропор­

циональна проекции на освещаемую плоскость участка полусферы еди­ ничного радиуса, видимого из освещаемой точки через контуры свето­ проемов. В глубине помещения в уровне рабочей плоскости освещен­ ность, как правило, невысока. Чтобы не снижать ее еще больше, козы­ рек желательно располагать несколько выше верхней грани светопрое-

ма таким образом, чтобы угол, под которым из глубины

помещений,

виден небосвод, при наличии козырька, не менялся.

Однако иногда,

по конструктивным или иным соображениям, козырек

приходится рас­

полагать так, что он закрывает часть небосвода. Поэтому

наблюдения

выполнены для козырьков, не уменьшающих указанный угол, и для слу­ чаев, когда они несколько сокращают участок видимого небосвода. Оба типа козырьков испытывались при четырех вариантах относитель­ ного выноса Н\1 (2,50; 2,00; 1,67; 1,45).

При достаточно светлой окраске козырька на его коэффициент

191


светопропускания заметно влияет коэффициент отражения подстилаю­ щей поверхности. Поэтому при исследовании влияния козырьков на ус­ ловия освещения помещений измерения были повторены при двух ва­

риантах

подстилающей поверхности: темной (р = 0,05) и относительно

светлой

(р = 0,25).

Кроме указанных типов солнцезащиты, наблюдения проведены при затенении помещений вертикальными солнцезащитными ребрами свет­ лой окраски при трех значениях относительно выноса в/а (1,72; 1,00; 0).

Измерения освещенности показали, что коэффициенты светопропу­ скания, помимо типа солнцезащиты, относительного выноса устройства, коэффициента отражения поверхности элементов и отражающих свойств подстилающей поверхности, в большой степени отличаются для точек, расположенных на разном расстоянии от окон.

По данным фотометрических наблюдений построены графики, ха­

рактеризующие

уменьшение освещенности в точках,

находящихся

на

разной глубине. На

этих чертежах по осп абсцисс отложены углы

в ,

под которыми

виден

центр светопроема из каждой точки помещения.

Величина этого

угла

характеризует расстояние точки

от светопроема.

По оси ординат даны значения коэффициента пропускания света солн­ цезащитным устройством, представляющим собой отношение освещен­ ности в данной точке помещения при защищенных окнах к освещен­ ности при отсутствии средств затенения.

Измерения, выполненные на разных макетах, показали, что вели­ чина коэффициента пропускания света солнцезащитными устройствами для точек, расположенных в плоскости характерного разреза при оди­

наковой

глубине

заложения, практически

мало

зависит от

формы

и

размеров

помещения, а также от площади

светопроемов.

 

 

Рис.

111, а

иллюстрирует перераспределение

светового

потока

в

помещении с жалюзийными экранами трех вариантов при освещении рассеянным светом облачного небосвода и при безоблачном небе. Гра­ фики показывают, что коэффициент светопропускания жалюзийного эк­ рана достаточно резко изменяется для точек, находящихся на различ­ ной глубине. Причем, величина коэффициента возрастает с уменьше­

нием угла, под которым

из освещаемой точки виден центр светопроема,

т. е. при удалении точки

от окон. Следовательно, жалюзийные экраны

способствуют выравниванию освещенности по глубине помещения. Из графиков видно также, что коэффициент светопропускания при облач­

ном небосводе примерно в 1,5 раза ниже, чем

при безоблачном небе.

Это объясняется влиянием света, отраженного

от окружающих поверх­

ностей, освещаемых при безоблачном небе не только рассеянным све­ том небосвода, но и прямыми лучами солнца. Расположение перьев жа­ люзийного экрана под углом 45° практически не препятствует проник­ новению в помещение светового потока, отраженного от земли.

192


Эти же наблюдения позволяют заключить, что стационарные жалюзийные экраны нецелесообразно применять для солнцезащиты поме­ щений, которые относятся по условиям зрительной работы к высоким

разрядам, так как при пасмурной

погоде в точках, наиболее

удаленных

от окон, особенно

при малом отношении

Н/1 коэффициенты

светопро-

пускания имеют низкие значения.

 

 

 

 

На рис. 111, б приведена зависимость

коэффициентов пропускания

от относительного

выноса и угла

Ѳ для случая, когда

окна

затеняют­

ся вертикальными

солнцезащитными устройствами.

 

 

Графики на рис. 112 характеризуют уменьшение и

перераспределе­

на

0.70

0.60\

 

 

 

 

 

050

 

 

 

 

 

0,10

 

 

 

 

 

Q301

 

 

 

 

 

0,20

 

 

 

 

 

0,10

 

 

 

 

 

О

 

'

'

'

î î—

0,50

 

 

 

 

 

0,50

 

 

 

 

 

ЦЮ\

 

 

 

 

 

0,30

 

 

 

 

 

ого

 

 

 

 

 

о/оto

20

30

о /і

40

SO аГ

 

У

г

в,

град.

Рис. 111. Зависимость коэффи­ циента светопропускаиия жа­ люзи т с з (а) при облачном (пунктир) и безоблачном (сплошные линии) небосводе и вертикальной солнцезащите (б) при ясном небе от угла Ѳ и относительного выноса затеня­ ющих элементов:

= 1,00; 3,3'—И/1

fo/aj=0.

1 3 — 8 3 1

го за 40 so во ю го

50 SO

Уго/t Ѳ, град.

Рис. 112. Зависимость коэффициента светопро­ пускаиия козырька от угла Ѳ и относительного выноса:

а —сплошной козырек, не изменяющий угла, под которым ви­ де н небосвод из удаленных точек, темная подстилающая по­

верхность; б"—то же , но подстилающая

поверхность светлая;

в—то ж е , что и б, но при решетчатом

козырьке;

г—то же ,

что и б, но козырек частично закрывает небосвод

(1—H/J—

= 2,50; 2 - H / f - 2 , C 0 ; 3 - Н / / = 1 , 6 7

; 4 - Н / / = 1 , 4 5 ) .

 

 

193