Расчет коэффициента освещенности: практическое руководство

Расчет коэффициента освещенности

Доступ к естественному свету — одна из основных человеческих потребностей. Продолжительное нахождение исключительно при искусственном освещении негативно влияет на здоровье, концентрацию и общее психоэмоциональное состояние. По этой причине во всех типах зданий — будь то жилые комплексы, административные учреждения или производственные объекты — важно создавать условия, при которых уровень солнечного света будет оптимальным. Хотя рост оконных проемов очевидно увеличивает долю световых потоков внутри помещения, точная оценка требует применения специальных расчетных показателей.

Понятие коэффициента естественной освещенности (КЕО)

Главным инструментом для определения необходимого уровня дневного освещения в помещении считается коэффициент освещенности, точнее, его подвид — коэффициент естественной освещенности (КЕО). Этот индекс выражается в процентах, рассчитываемых как отношение фактической освещенности на определенной внутренней точке помещения к наружной горизонтальной освещенности, замеренной под открытым небом. По сути, КЕО иллюстрирует долю солнечного света, которая доходит до конкретного места внутри здания.

Значение коэффициента освещенности всегда изменяется под влиянием ряда факторов:

• Географическая широта и долгота: В южных регионах солнечная радиация значительно выше, чем в северных.
• Климатические параметры: Переменное количество солнечных и облачных дней в году напрямую отражается на уровне освещенности внутри помещений.
• Снеговой покров: Светлые снежные поверхности сильно увеличивают отражение и могут заметно повысить коэффициент освещенности зимой.

В расчетах всегда используют понятие условной рабочей поверхности — это воображаемая плоскость, где человек выполняет основные зрительные операции. Высота и ориентация этой поверхности зависят от назначения пространства: для кабинета — это стол, а для аудитории черчения — хорда кульмана.

Существуют специально утвержденные нормативы КЕО для разного рода помещений. В таблицах свода правил СП «Естественное и искусственное освещение» приведены значения для обозначения минимально допустимых коэффициентов освещенности. Например:

• Комнаты жилых зданий и кухни: потребуется соблюдать КЕО в пределах 0,5–0,75 %;
• Образовательные аудитории и учебные классы: норматив увеличивается до 1,25–1,5 %;
• Медицинские операционные: коэффициент освещенности должен составлять не менее 2 %.

В архитектуре широко применяется и понятие световой коэффициент — отношение итоговой площади остекленных участков к площади пола. Этот индекс помогает еще на ранней стадии понять, достаточно ли в помещении окон. В жилых пространствах показатель составляет примерно 1/8–1/10, а для классов, мастерских или других помещений с повышенными требованиями допустимо значение 1/4–1/5.

Регламентация и инструментальный контроль КЕО

Порядок проверки КЕО зависит от того, каким образом в конкретном помещении организовано естественное освещение:

• Одиночное боковое освещение: (застекленные проемы расположены вдоль одной из стен) - расчетная точка, в которой определяется фактический коэффициент освещенности, располагается на расстоянии одного метра от самой дальней от окон стены на уровне условной рабочей поверхности по оси характерного вертикального сечения.
• Двустороннее освещение: (остекление в противоположных или смежных стенах) - минимальное расчетное значение КЕО должно подтверждаться в геометрическом центре комнаты, прямо на пересечении рабочей плоскости и вертикальной оси разреза.

Как производят расчет искусственного освещения

Невозможно обеспечить уют и продуктивность исключительно за счет естественного света. Искусственное освещение становится главным решением для помещений со слабым дневным светом, либо полностью без окон (кладовые, коридоры, туалеты), а также в темное время суток. Задача светотехнического расчета — выбрать такие источники искусственного света, которые обеспечат требуемый уровень коэффициента освещенности по всей площади.

В светотехнике используются следующие основные параметры:

• Световой поток (лм): общая суммарная мощность света, излучаемая лампой;
• Сила света (кд): интенсивность светового потока в данном направлении;
• Освещенность (лк): количество света, поступающего на единицу площади (1 люкс равен 1 люмену на квадратный метр);
• Яркость (кд/м²): уровень чувствительности глаза к освещению светящейся поверхности.

К этим количественным показателям добавляют качественные параметры:

• Коэффициент пульсации: указывает на мерцание потока, способное утомлять глаза;
• Показатель ослепленности: оценивает дискомфорт от прямого воздействия источников света;
• Отражательная способность и контраст: определяют, насколько фон помогает различать объекты — светлый фон, если отражение >0,4, средний (0,2–0,4), темный (ниже 0,2).

Базовые методы расчета искусственной освещенности

Существует три популярных методики светотехнического расчета:

1. Метод удельной мощности: применяют при предварительной оценке — быстро позволяет подсчитать приблизительную мощность требуемых светильников из расчета на квадратный метр (или другую единицу площади).
2. Метод коэффициента использования светового потока: идеален для равномерного распределения освещения — соотношение поступившего и полезного светового потока помогает рассчитать, сколько ламп или приборов понадобится для данной площади при известных световых характеристиках.
3. Точечный метод: предназначен для более точного расчета освещенности в отдельных участках, с учетом высоты и расположения каждого прибора и всех характеристик его светораспределения.

Способ зависит от задач: при планировании всего объекта достаточно приблизительного метода, при проектировании отдельных рабочих зон необходим расчет по точкам.

Грамотно проведенный расчет коэффициента освещенности учитывает огромное множество параметров: специфику помещения, материалы отделки, интенсивность и тип зрительной деятельности. Комплексное моделирование световой среды позволяет обеспечить высокий комфорт, повысить трудоспособность, избежать зрительного напряжения и сформировать правильный климат в жилых и рабочих пространствам.