О методике расчета естественного освещения |
![]() |
![]() |
Автор Бахарев Д.В. (выступление на дискуссии по инсоляции и ЕО в журнале «Светотехника» №№1-3 в 2006г.) | |
В статье Н.И.Щепеткова справедливо отмечаются некоторые недостатки норм инсоляции и естественного освещения (ЕО) и методики расчета нормируемых показателей. Не будем касаться здесь вопросов инсоляции - рукопись специальной статьи, посвященной наболевшей проблеме ее обеспечения в российских жилищах, рассматривается сейчас редакцией, и, надеюсь, будет в ближайшее время опубликована (статья «О нормировании и расчете инсоляции» опубликована в «Светотехнике» №1 за 2006 г и помещена на сайте). С эмпирической методикой расчета КЕО в СНиП впервые столкнулся 40 лет назад, будучи аспирантом лаборатории ЕО НИИСФ. Тогда в СНиП П-А.8-62 она выглядела следующим образом:
где: КЕО от неба
где
Далее согласно замечаниям [2], была введена интерполяция значений табл.2 [3], снижающая ошибки в определении коэффициента
"Анализ большого количества экспериментальных данных показал, что
Более точное решение задачи может быть найдено на основе построения и исследования математической модели бокового естественного освещения [6, стр.4]." Далее в [6] приводился алгоритм решения системы алгебраических уравнений освещенности методом итераций и сообщалось, что "по результатам расчета на ЭВМ была составлена таблица значений
Приведенное в [2, рис.1-3] сопоставление значений
Экскурс в историю развития методики расчета СНиП понадобился в связи с ее искажением в [8]. Методика СНиП, содержавшая отмеченные выше грубые ошибки, никогда не давала верных значений КЕО как в малоэтажной уличной, так и в любой другой застройке.
Под искусственным небом радиусом 4,5 м модели зданий с помещениями в пригодном для измерений масштабе не помещаются. Эмпирические коэффициенты СП 23-102-2003 были получены, видимо, "разномасштабным моделированием" [9]. Модель помещения, скажем, в 1/10 натуральной величины затенялась фасадом противостоящего здания в 1/30 натуры. В [9] это нарушение основного принципа моделирования - геометрического подобия модели натуре - представляется как "повышение эффективности экспериментальных исследований естественного освещения с учетом экранирующей застройки".
Нарушение подобия повышает не эффективность, а ошибочность эксперимента, что, собственно, и демонстрируется в [9]. Поле КЕО в помещении есть адекватное оптическое изображение объектов внешней среды (ОВС) [4, 5], поэтому их любое изменение меняет это поле. На рис.1 дано сравнение полей КЕО в натуральной (а) и разномасштабной (б) компьютерных моделях зданий, образующих бесконечную уличную среду. Расчет и визуализация полей выполнены эталонным модулем DOMICILE, разработанным в соавторстве с Л.Н.Орловой для отладки нашего программного комплекса LARA, предназначенного для расчета инсоляции и ЕО в застройке любой конфигурации.
![]() Рис.1. Сравнение результатов расчета КЕО в натуральной (а) и разномасштабной (б) моделях помещения в уличной застройке.
В зависимости от вертикального положения помещения ошибки в эмпирическом определении КЕО в данной модели колеблются от -14% до 41%. Аналогичный характер будут иметь ошибки при смещении помещения от оси здания конечной длины. Построение в [9] модели здания по принципу светотехническое подобия не устраняет этих ошибок, поскольку приводит к изменению пропорций и, следовательно, яркости ОВС.
По этой же причине нельзя использовать светотехническое подобие для сведения конфигураций реальной застройки к схеме №1, как это предписывает раздел В.2 СП 23-102-2003. Как видно на рис.2, участок ABCD перпендикулярного окну фасада 30-метрового корпуса 1, замыкающий телесный угол C'ABCD, можно заменить параллельной окну "условной затеняющей плоскостью", однако ее светимость, эквивалентную светимости участка ABCD, невозможно определить из схемы №1, которая не учитывает влияния остальных ОВС на яркость фасада 1. На схемах СП 23-102-2003 здание, в котором находится расчетное помещение, вообще отсутствует. На рис.2 видно, что изменение только высоты корпусов 3-6 полностью меняет поле яркости в застройке. По методике СП 23-102-2003 это не приводит к соответствующему изменению яркости "условных затеняющих плоскостей" и, следовательно, дает заведомо ошибочную оценку КЕО в помещении.
![]() Рис.2. Поля яркости первого отражения при высоте корпусов: а) 30м; б) корпусов 3, 6 - 10м и корпусов 4, 5 - 15м.
Архитектурно-строительное проектирование уже давно перешло на компьютерные технологии. В ННГАСУ, например, свыше 75% студентов выполняют проекты в программах "Компас", ArchiCAD, AutoCAD и др. На этом фоне рутинная ручная методика расчет ЕО в СП 23-102-2003, предписываемая проектировщикам в обязательном порядке, воспринимается как анахронизм. Список литературы.
|
« О визуализации спектральной модели безоблачного неба и солнца | О достоверности расчета ЕО по методике СП 23-102-2003 » |
---|