CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN ÁNH SÁNG MẶT TRỜI - Tài Liệu Text

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (33 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Kiến trúc - Xây dựng

CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN ÁNH SÁNG MẶT TRỜI

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.29 MB, 33 trang )

PHẦN II: CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊNCHƯƠNG 5: ÁNH SÁNG MẶT TRỜII. HỆ SỐ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN (e)Nguồn sáng tự nhiên là mặt trời. Ánh sáng (bức xạ) mặt trời tới trên mặt đấtgồm 2 thành phần:- Bức xạ trực tiếp: những tia sáng xun suốt qua khí quyển truyền thẳngxuống mặt đất, tạo nên đơ rọi trực tiếp ( E tt)- Bức xạ khuếch tán ( tản xạ) của vòm trời là do các hạt lơ lửng trong khíquyển hấp thu và tản xạ những tia sáng của mặt trời xuống mặt đất, tạonên độ rọi khuếch tán (Ekt)Như vậy, độ rọi tồn phần trên 1 điểm bất kì ngồi nhà : Eng = Ett + Ekt (lux)Eng phụ thuộc nhiều yếu tố: độ cao mặt trời, tình hình phản xạ của mặt đất,được trong suốt của khí quyển ( độ mây của bầu trời, )ĐỘ RỌI NGOÀI NHÀMMEMẶT TRỜIMẶT ĐẤTKHÍ QUYỂNEttEktTính toán chiếu sáng tự nhiên, bỏ qua ánh sáng trực tiếp ( do ánh sáng trựctiếp không ổn định)Eng = EktCó nhiều nhân tố ảnh hưởng đến độ rọi ngoài nhà và thay đổi theo thời gian,nên khi đưa vào tính toán chỉ có thể đặc trưng bằng một hệ số tổng hợp gọi là hệ sốquang khí hậu.Hệ số quang khí hậu đại diện cho tác dụng hỗn hợp của các nhân tố ảnhhưởng đến độ rọi ngoài nhà.Eng =Ekt thay đổi theo thời gian nên độ rọi tại điểm M ( EM) trong phòng cũngthay đổi theo thời gian. Do đó cần phải quy định một độ rọi tối thiểu trong phòng,giá trị này là do các của lấy sáng mang vào.Độ rọi trong nhà thay đổi có tính chu kì. Tùy thuộc vào điều kiện khí hậu và tỉlệ giữa độ sáng của vật quan sát - độ sáng của bối cảnh địa phương nên đánh giá độrọi trong phòng tính bằng lux là không hợp lý.Xác định tiêu chuần chiếu sáng tự nhiên, ta dùng hệ số bách phân không thứnguyên ( hệ số chiếu sáng tự nhiên- HSCSTN)HSCSTN là số phần trăm của tỉ số giữa giá trị độ rọi tại điểm tính toán M(EM)eM = EM . 100% / EngTa có:EM = eM . Eng /100EM, Eng xác định cùng thời điểmII. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HỌC KIẾN TRÚC1. Định luật hình chiếu góc khốiXét mặt phẳng làm việc ( MLV) nằm ngang. Lấy điểm cần tìm độ rọi (M) làm tâm, dựng bán cầu bán kính r bằng 1 đơn vị.Độ chói B phân bố đều. Độ rọi tại M là do phần diện tích ∆S quacửa lấy ánh sáng. ∆S khá bé, như nguồn sángđiểmCường độ sáng ∆I do ∆S phát ra, ta có:EM = (∆I/ r2).cos  Vì r = 149,5.106 = 1 đơn vị thiên văn EM = ∆I.cos  = (B.S).cos  Vì ∆S.cos = ∆ là hình chiếu của ∆S lên (MLV)EM = B. ∆Độ rọi tại M do mặt S rọi sáng EM = B.  ( hình)Diện tích hình chiếu bán cầu:∑ = . r2là diên tích hình tròn lớn có bán kính r =1Eng = B. ∑ = B. eM = EM/Eng = B/ B = /hay: eM = (/). 100% Ý nghĩa: định luật giúp xác định giá trị tương đối của độ rọi tại điểm bất kìtrên MLV, lấy ánh sáng bằng cửa bên hay cửa mái.Giá trị độ rọi trên mặt phẳng đứng ngoài trên bằng ½ giá trị độ rọi trên mặtphẳng ngang ngoài trời ( khá đúng với bề mặt có hệ số phản xạ (ρ) bé )Eng . đứng = B. ∑ = B. /2 = 0.5.B. : hình chiếu của màng trời S tạo độ rọi tại M xuống MLV.: hình chiếu của diện tích toàn vòm trời ( mặt bán cầu) xuống ML2. Định luật gần đúng của kĩ thuật chiếu sáng.r2 /2Độ rọi EM tại điểm M bât kì trên mặt làm việc trong phòng do nhiều lớp cửalấy ánh sáng gây ra, kích thước các lớp của khác nha, nếu sử dụng kính cửa khácnhau thì độ chói các cửa cũng khác nhau.Cửa có cùng góc khối, nhìn từ M, cùng một loại kính thì độ chói (B) của cáclớp cửa đều bằng nhau: B1 = B2 = … = Bn = constÝ nghĩa: định luật giúp đơn giản tính toán chiếu sáng tự nhiên. Dùng phươngpháp mô hình để nghiên cứu tình hình phân bố độ rọi trong phòng.III. HỆ SỐ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN MẶT CẦU BÁN CẦU, ĐỘ RỌITRỤTrong giá trị của e chưa xét tới sự phân bố ánh sáng và bóng đổ trên chi tiếtcủa ánh sáng.Độ nhìn phụ thuộc vào tỉ lệ phân bố và bóng đổ trên vật quan sát do ánh sángtới gây raDo đó, đánh giá độ nhìn đối với các vật phẩm không gian bằng giá trị của hệsố chiếu sáng tự nhiên e là thiếu chính xác.Độ rọi mặt cầu bán vầu, độ rọi trụ là những độ rọi không gian đánh giá chínhxác độ nhìn khi quan sát vật từ các phía. Đọ rọi không gian được dùng làm tiêuchuẩn đánh giá độ nhìn.1. Đặc trưng của độ rọi không gianLà độ rọi trung bình mặt cầu, về giá trị , bằngmật độ quang thông trung bình trên mặt cầu.Độ rọi trung bình trên mặt cầu:E4p = ∫ ω=4 p E.dω/ 4p Cường độ sáng trung bình trên mặt cầu, bằng: I4p = ∫ ω=4p I.dω/ 4p Độ rọi trung bình mặt cầu(E4p) phụ thuộc mật độ không gian của quangthông trong trường sáng, biểu thị mức độ đầy đủ ánh sáng trong không gian.Trường hợp bán cầu trên bức xạ ánh sáng rọi vào điểm quan sát, khi đó sửdụng độ rọi trung bình mặt bán cầu:E2p = ∫ ω=2p E.dω/ 2pDùng độ rọi trung bình mặt bán cầu E2pcó thể đánh giá tình hình chiếu sáng khá chínhxác chiếu sáng những chi tiết không gian trênmặt bằng lớn, chẳng hạn chi tiết trang trí trên mặtđứng kiến trúc, những vật phẩm trưng bày trongphòng triển lãm, những chi tiết sản xuất trên mặtphẳng làm việc trong nhà xưởng.HSCSTN mặt bán cầu e2p bằng:e2p = (E2p/ Eng2p ). 100HSCSTN mặt bán cầu e4p bằng:e4p = (E4p/ Eng4p ). 100Từ độ chói B của bầu trời, có thể dẫn tới mốiquan hệ giữa e, e2p và , e4p như sau:e4p=ω/2p và e2p = 2. e4p /3 + e/3Sử dụng hệ số chiếu sáng mặt bán cầu e2p là đểđánh giá lượng và chất ánh sáng lâý vào phòng qua hệthống cửa bên, cửa mái khá chính xác, không cầnphân biệt dùng 2 tiêu chuẩn ( 2 giá trị của e) cho cửabên và cửa mái.Để đánh giá chất lượng chiếu sáng tự nhiên, dùng “ hệ số độ chói” trong ngàythay cho giá trị “ hệ số chiếu sáng tự nhiên” e.Hệ số độ chói trong ngày = độ rọi tại điểm đang xét trong phòng/ độ chóitrung bình của mảng trời nhìn thấy từ điểm tính toán qua cửa lấy ánh sáng.2. Độ rọi nửa hình trụCó thể thừa nhận vật quan sát không gian như một nửa hình trụ tròn đặt thẳngđứng trên mặt phẳng làm việc, xác định độ rọi trên mặt cong nửa hình trụ tròn.a. Độ rọi trên mặt congĐộ rọi thẳng đứng trên phương nhìn hợp với phương về chân đèn l gócu , bằng:Eđ = I(sinγcosu)/r2Mặt trụ cong thẳng đứng, cao l, bán kính , nguyên tố diện tích dS theohướng quan sát bất kì có giá trị không đổi, bằng nửa chu vi mặt trụ: dS =p.ρ.lNửa mặt trụ nhìn tới nguồn là một hình chữ nhật cao. Do đó, đọ rọi trên nửa mặt trụ, bằng: Etr = Isinγ(1 + cosu)/r2pNếu là mặt cầu bán kính bằng ρ , nguyên tố diện tích dS nhìn thấy trênmọi hướng quan sát bằng 2pρ2. mặt cầu nhìn tới nguồn thừa nhận bằng nửahình tròn pρ2/2, δ là góc hợp bởi phương nhìn và tia sáng tới.Ebc = Ipρ2 (1 + cosδ)/(r2..2.2pρ2)Etr = I (1 + cosδ)/(4r2)Độ rọi nửa mặt trụ luôn luôn dương với góc u trong phạm vi từ -p đếnp, do đó đủ để thích nghi tri giác nhìn.Độ rọi trên mặt phẳng không đủ để chomột tri giác nhìn vật phẩm không gian.Một hình hộp hoặc một khối trụ có 2 đọ rọi thẳng đứng vì vậy quan sátthấy một nửa với tỉ lệ sáng tối khác nhau, sẽ tạo một trị giác nhìn nổi khốikhông gian của nó.Trong trường sáng phân bố đều, có thể dễ dàng xác định được trungbình.Mỗi nguồn sáng điểm, đặc trưng bằng cường dộ bức xạ theo phươngtrong không gian chung quan nó:I(C,γ) Với C thay đổi từ 0 đến 2p và từ 0 đến xấp xỉ p/2. Nếu chiều cao treo đèn là h, ta có:Etrtb= I/(3 p3h2)Độ rọi nửa hình trụ có thể đánh giá chính xác độ rõ trên quảng trường,bãi đậu xe, …b. Chỉ số rõ Chỉ số rõ để đánh giá khả năng nhìn rõ vậy quan sát không gian xácđịnh bằng tỉ số giữa Eđ và Etr: Eđ/EtrKhi Eđ /Etr = 0.8 đến 1.3 đảm bảo thỏamãn để nhìn rõ.Chỉ số rõ phụ thuộc vào phương nhìn,tức là phụ thuộc vào vị trí người quan sát:0.8 < p.cosu/ (1 + cosu) = Eđ/ Etr <1.3Tức là 45° < u < 70°Tri giác nhìn tối ưu chỉ giới hạn trong phạm vi của phương nhìn u từ450 đến 700. Tuy nhiên khi bố trí đèn đối xứng qua vật quan sát, vậy quan sátkhông có bóng tối, chỉ số rõ tới ưu trên đây không còn đúng nữa.Khi đó, Eđ = 2Eđl và Etr = 2Etrl Nếu chuyển đèn 1 về đèn 2, tiện nghi quan sẽ dễ thay đổi, giá trị Eđ vàEtr không đổi nhưng trên vật quan sát có bóng tối.IV. QUANG KHÍ HẬU - KHÍ HẬU ÁNH SÁNGÁnh sáng tự nhiên chiếu sáng phòng được lấy từ ánh sáng ngoài nhà qua hệthống cửa lấy sáng.1. Một số khái niệma. Mặt trời- Mặt trời là một hình cầu, đường kính 695.000km. Khoảng cách trungbình từ mặt đất tới mặt trời R = 149,5.106km, bằng bán kính trục lớnquỹ đạo trái đất.- Nhiệt độ bề mặt của mặt trời khoảng 6000oC . Mặt trời không ngừngbức xạ năng lượng vào không gian vũ trụ, phần năng lượng truyềnxuống mặt đất chỉ bằng ½.109 năng lượng bức xạ toàn phần của nó.- Quang phổ của bức xạ Mặt trời rất rộng (từ bước sóng tử ngoại có bướcsóng ngắn đến bức xạ hồng ngoại có bước sóng dài) và không đều. - Vị trí mặt trời: Góc định vị: hoGóc phương vị: Ao- Bức xạ mặt trời có khả năng bức xạ thường xuyên, hằng số chiếu sángEo= 135.000 lux, tương ứng với độ chói trung bình B= 2.109 nít lúcchính ngọ.- Bức xạ nhiệt thường xuyên xuống mặt đất, đặc trưng bằng “hằng sốnhiệt” So. So là năng lượng bức xa trên 1cm2 bề mặt vuông góc vớichùm bức xạ trong khí quyển, trong thời gian 1 phút, với khoảng cáchtrung bình từ điểm tính toán đến mặt trời bằng một đơn vị thiên văn+ Theo đo lường Mỹ: So= 1,938 cal/cm2.phút= 0,135 watt/cm2+ Theo đo lường Châu Âu : So= 1,895 cal/cm2.phút= 0,132 watt/cm2- Lượng bức xạ mặt trời phụ thuộc vào vĩ độ địa lý của địa phương vàthời gian khác nhau trong năm Eo = So Trong đó : So= 1,938 cal/cm2.phút= 0,135 watt/cm2 = đương lượng ánh sáng b. Độ rọi ngoài nhà (Eng)- Ánh sáng mặt trời truyền đến mặt đất gồm: + Ánh sáng trực tiếp : Ett+ Ánh sáng khuếch tán : Ekt+ Ánh sáng phản xạ : Ep- Độ rọi ngoài nhà do mặt trời tạo ra: Eng = Ett + Ekt - Độ rọi tổng cộng ngoài nhà: Ec = Ett + Ekt + E - Khi tính toán chiếu sáng CSTN, độ rọi ngoài nhà: Eng = Ekt- Độ rọi tổng cộng ngoài nhà: Ec = Ett + Ekt + E c. Độ trong suốt của khí quyển (P)- Độ trong suốt của khí quyển phụ thuộc vào hạt lơ lửng, lượng bụi trongkhí quyển thường có giá trị từ 0,5 – 0,9 .Ở những thành phố lớn, trungtâm cộng nghiệp lớn bụi bẩn nhiều P = 0,7. Nó có ảnh hưởng tới độ rọikhuếch tán- Được đánh giá bằng độ trong suốt của không khí: P = QX / QY < 1 (P ≈ 0,5  0,9)Trong đó:T-AOo hoBÑRM.TRÔØITR.ÑAÁTQx: là lượng quang thông sau khi xuyên qua 1km không khí.Qy: là lượng quang thông trước khi xuyên qua 1km không khí.2. Ánh sáng mặt trờia. Ánh sáng trực tiếp từ mặt trời Ánh sáng trực tiếp là bức xạ mặt trời do các tia nắng xuyên qua khí quyểnchiếu trực tiếp xuống mặt đất. Khi xuyên qua khí quyển 1 phần nănglượng của tia bức xạ mặt trời bị khuếch tán và mất hút, nên cường độ củanó giảm đi . Bộ phận năng lượng bức xạ xuyên suốt qua khí quyển (bằng1/(2.109 ) năng lượng bức xạ toàn phần của mặt trời ) truyền xuống mặtđất:- Độ rọi nhận được trên bề mặt vuông góc với chum bức xạ mặt trời(E∟).- Độ rọi trên mặt phẳng nằm ngang (En.ng).- Độ rọi trên mặt phẳng thẳng đứng (Etđ).2rPEEmo=⊥ omongnPrEE sinh.2.==>ongnEE sinh. ⊥= )cos(cosh.2aAPrEEomotđ−= Với: m – hệ số khối lượng khí quyển. r – khoảng cách từ điểm tính toán tới mặt trời tại thời điểm khảosát, lấy bằng một đơn vị thiên văn. p – độ trong suốt của khí quyển.b. Ánh sáng khuếch tán từ bầu trời- Bộ phận năng lượng bị hấp thu và phản xạ qua lại nhiều lần giữa cáchạt lơ lửng trong khí quyển ( mây, bụi cát, khói ) nên bị khuếch tán,tạo nên ánh sáng khuếch tán của vòm trời. Do đó, đặc tính và lượngmây có ảnh hưởng lớn tới ánh sáng khuếch tán của bầu trời.- Đặc tính của mây phù thuộc vào loại mây:+ Mây băng kết tinh+ Mây cao: mây cuộn, mây cuộn lớp, mây tầng tích+ Mây thấp: mây lớp, mây mưa, mây tích và mây chớp mưa. Mây cuộn Mây chớp mưa Mây tầng tích Mây tích + Lượng mây đánh giá bằng cấp mây: khi bầu trời quang đãng là cấp0, trời đầy mây là cấp 10. Tình trạng bầu trời biểu thị bằng số ngày trờitrong, nửa trong và đây mây trong một năm thời tiết. - Đặc trưng bằng độ rọi khuếch tán ngoài nhà (Ekt):ozhB2sin138+πTrong đó, Bz - độ chói của bầu trời ở đỉnh đầu.- Khi bầu trời quang đãng, độ rọi trực tiếp và độ roi khuếch tán có quanhệ gần đúng:Ekt = KEttTrong đó, K - hằng số, phụ thuộc vào vĩ độ địa lý của địa phương, biếnthiên trong khoảng 0.1 - 0.2. Khi đó, độ rọi tổng cộng: Ec = PmEosinho(1+K)- Nhận xét: Ánh sáng khuếch tán của bầu trời là nguồn thích hợp trongthiết kế chiếu sáng: + Ít thay đổi trong ngày. + Thiết kế chỉnh sáng, chúng ta có thể tạo ra những kiểu chiếu sángnghệ thuật hay là chiếu sáng đều như ở hành lang, không gian cafe, thưgiản. Ngày trời trong,lượng mây cấp 0 - 2Ngày trời nửa trong,lượng mây cấp 3-7.Ngày trời âm u, lượngmây cấp 8-10c. Sự phân bố độ chói (q) của bầu trời- Thực tế, độ chói của bầu trời phân bố không đều. Sự phân bố độ chóicủa bầu trời có ảnh hưởng rất lớn đối với độ rọi ngoài nhà và trong nhà.Không kể vị trí của mặt trời, độ chói của mặt trời cực đại ở đỉnh đầu vàgiảm dần xuống chân trời. Hệ số độ chói không đều của bầu trời (q):7)sin1(3θθ+==zBBq Trong đó, Bѳ - Độ chói trung bình của mảng trời nhìn thấy từ điểm tínhtoán qua cửa lấy sáng , bằng độ chói tại điểm trung đình của mảng trời đó. BZ - Độ chói ở thiên đỉnh - Góc cao của mảng trời nhìn thấy từ điểm tính toán qua cửalấy sáng bằng góc hợp thành giữa mặt phẳng nằm ngang với đoạn thẳngnối từ điểm tính toán tới tâm lỗ cửa.- Sự phân bố độ chói của bầu trời được ứng dụng trong thiết kế vị trí đặtcửa lấy sáng. Kết quả nghiên cứu cho thấy: + Cửa bên cao và cửa mái cho chất lượng vệ sinh cao. + Đặt cửa lấy sáng ở hướng Đông và Tây sẽ chịu ảnh hưởng lớn nhấtcủa độ chói. Trong trường hợp cần lấy sáng từ hướng Đông và Tây cầnphải có kết cấu bao che bên ngoài (hệ lam, ô văng chắn nắng, cửa chớp…)hoặc bên trong (các loại rèm) + Cửa càng cao thì cường độ tương đối bức xạ tử ngoại (%) càng lớn3. Biểu đồ quang khí hậu – Hệ số quang khí hậu ()a. Biểu đồ quang khí hậu- Trạng thái tổng hợp tạo nên hoàn cảnh ánh sáng tự nhiên của địaphương nào đó gọi là quang khí hậu của địa phương đó. Yếu tố quantrọng nhất của quang khí hậu là độ rọi của ánh sáng khuếch tán (Ekt)ngoài nhà. Trên cơ sở tổng kết, chỉnh lý những số liệu đo đạt trongnhiều năm của các trạm đài khí tượng ở địa phương, thành lập một hợpgiá trị trung bình của độ rọi ngoài nhà biến đổi trong từng giờ, từngngày, từng tháng, từng năm. Để thuận tiện, người ta lập thành biểu đồđể tra. Từ biểu đồ ta có thể biết được giờ nào thì dùng được ánh sáng tựnhiên để chiếu sáng mà không cần ánh sáng nhân tạo. Đánh giá bằng độrọi giới hạn Eng.gh : tcđghngeEE =. Trong đó, Eđ - độ rọi tiêu chuẩn củaánh sáng nhân tạo (Eđ = 5 - 3000 lux) etc - tiêu chuẩn chiếu sángtự nhiên trong phòng. - Giúp người thiết kế kiến trúc khaithác triệt để: + Khả năng sát trùng, làm sạch môitrường + Khả năng tải nhiệt + Khả năng tạo bóng. Có ý nghĩa lớn: trong thiết kế đối với vùng khí hậu nhiệt đới có nhiềungày nắng trong năm như nước ta; khi thiết kế sân vận động ngoài trời:giải quyết độ nhìn không gian cho những chỗ ngồi xa.b. Hệ số quang khí hậu ()- Có 2 phương pháp quy định độ rọi trong nhà: + Phương pháp thứ nhất: quy định thời gian tận dụng chiếu sáng tựnhiên hoàn toàn giống nhau cho tất cả các phòng. + Phương pháp thứ 2: Mức độ chiếu sáng tự nhiên giống nhau chonhững phòng cùng loại, cùng chức năng sử dụng. - Hệ số chiếu sáng tự nhiên biểu thị lượng ánh sáng ban ngày ngoài trờiđược sử dụng để chiếu sáng trong nhà. Hệ số chiếu sáng tự nhiên tại 1điểm M của mặt phẳng làm việc trong phòng là tỉ số giữa độ rọi ánhsáng tự nhiên tại điểm đó với độ rọi ánh sáng tự nhiên tại mặt phẳngnằm ngang ngoài trời lúc đó: %100.btMEE=ϕEM : độ rọi tại điểm M trong phòng.Ebt : độ rọi ánh sáng tán xạ của bầu trời tạo nên tại mặt phẳng nằmngang ngoài trời . 4. Độ chiếu sáng so sánh Ko- Góc cao mặt trời càng lên cao, độ sáng rõ của bóng càng rõ, giá trị của Kocàng tăng.- Giá trị Ko có ý nghĩa đặc biệt khi nghiên cứu thiết kế đến thẩm mỹ mặtđứng kiến trúc và nội thất. VD: Sử dụng màu, họa tiết, gờ chỉ trang trí…. 121BBBKo−=V. TÍNH CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN1. Độ rọi tổng hợp trong phòng- Việc xác định độ rọi trong phòng liên quan tới một loạt những nhân tốkhác thường, ngẫu nhiên và phức tạp.- Độ rọi trong phòng, trước tiên phụ thuộc vào độ rọi ngoài nhà (Eng). Độrọi ngoài nhà phụ thuộc vĩ độ địa lý địa phương, thời gin, điều kiện khítượng một tháng, một năm,phụ thuộc tình hình ánh sáng trực tiếp (Ett),hướng cửa lấy ánh sáng, ánh sáng phản xạ từ các bề mặt trong phòng, từcác công trình xung quanh, từ mặt đất. Căn cứ vào tỉ lệ giữa độ rọi trựctiếp Ettvà độ rọi khuyếch tán Ekt ngoài nhà có thể nhận đoán độ rọi trongphòng ngày trời nắng.- Có thể thừa nhận gần đúng rằng, độ rọi trên bề mặt được chiếu nắng lớngấp 7 đến 9 lần do độ rọi ánh sáng khuếch tán gây ra.- Nước ta, trên mọi miền lãnh thổ đều có nhiều nắng, giá trị Ett lớn, số ngàynắng trong năm nhiều, nên lưu ý việc chọn hướng nhà,chọn hệ thốngchiếu sáng cho các xưởng sản xuất chính, chọn giải pháp che chắn hợp lí.- Vì rằng độ chói của bầu trời phân bố không đều, cho nên hướng cửa lấyánh sáng khác nhau, ảnh hưởng của độ chói bầu trời khác nhau, và độ rọilấy vào phòng cũng khác nhau.- Ánh sáng phản xạ từ mặt đất, từ các bề mặt của công trình chung quanh,từ các bề mặt trong phòng, làm cho độ rọi trong phòng tăng lên. Lượngtăng này phụ thuộc vào hệ số phản xạ của các bề mặt, vào kích thước vàhình thức cửa lấy sáng.- Tác dụng của ánh sáng phản xạ đặc biệt lớn đối với các kiến trúc côngcộng, nhà văn hóa, nhà ở, còn trong các nhà xưởng sản xuất thì nền nhàthường là màu tối, hoặc các thiết bị che chắn, do đó ánh sáng qua cửa máivào phòng bị mặt nền hấp thụ hết, tác dụng phản xạ không nhiều.- Quang thông F tới 1 điểm nào đó trong phòng bằng tổng những quangthông sau:+ Quang thông khuyếch tán của vòm trời trực tiếp vào phòng: Fkt+ Quang thông phản xạ từ các bề mặt trong phòng: F0+ Quang thông phản xạ từ bề mặt các công trình đối diện: Fđ+ Quang thông phản xạ từ mặt đất: FS- Tương ứng hệ số chiếu sáng tự nhiêntại một điểm nào đó trong phòng,bằng: E = ekt + eO + eđ + ep- Tập hợp này bao gồm nhiều nhân tố ngẫu nhiên và khác thường, do đó, đểđơn giản tính toán quang học, người ta đưa vào những giả thiết sau đây:+ Không xét độ rọi tăng thêm do ánh sáng trực tiếp (Ett) gây ra+ Không tính ảnh hưởng của ánh sáng phản xạ+ Không xét tới đặc điểm quang khí hậu của địa phương.- Phương pháp tính toán cho phép xác định được kích thước cửa lấy sáng,trong đó đã xét tới hình dáng, vị trí, kết cấu cửa, và đk sử dụng của phòng.- Kết hợp với 2 giai đoạn thiết kế, phương pháp tính toán chia làm 2 bước:+ Giai đoạn thiết kế sơ bộ, áp dụng phương pháp tính gần đúng hoặc dựđoán hình thức và kích thước cửa theo kinh nghiệm.+ Giai đoạn thiết kế kĩ thuật, áp dụng phương pháp kiểm tra cuối cùnghoặc bằng tính toán hoặc bằng biểu đồ.2. Phương pháp gần đúng theo độ rọi E trong phòng - Mặt làm việc được xác định thì đồng thời cũng xác định được các địnhhướng cần thiết khác:+ Hướng ánh sáng tới, bao gồm cả tựnhiên và nhân tạo, đảm bảo quá trìnhchuyển tiếp nhịp nhàng và đều đặn.+ Tổ chức thông thoáng, che nắng,che mưa.+ Mối liên hệ thông thoáng giữatrong và ngoài nhà.+ Tổ chức thểm mỹ mặt đứng kiếntrúc.- Trên cơ sở đó xác định hình dángcửa lấy ánh sáng. Tính toán xác địnhgần đúng kích thước cửa theo độ rọitrung bình trong phòng Etb như sau:Etb = F/ SSTrong đó: F : Quang thông tới trên mặt làm việc qua cửa lấy ánh sáng.SS : diện tích mặt làm việc, bằng diện tích sàn nhà.- Nếu chiều dài phòng là (l), chiều sâu lấy ánh sáng là b. Mặt làm việc nằmngang thì quang thông F xác định bằng tích phân độ rọi E trên mặt làmviệc theo chiều dài (l) và chiều sâu lấy ánh sáng (b) của phòngF = ∫∫ E.dl.db- Nếu cửa là một băng dài trên chiều dọc phòng, thì độ rọi E tại những điểm(1, 2, 3, 4, 5, 6) cách cửa lấy ánh sáng độ sâu b, có thể thừa nhận là khôngđổi, khi đó, ta có:F = ∫ E.dbỞ đây, E là độ rọi trong phòng, trên mặtcắt song song với mặt cửa lấy ánh sáng.- Nếu lấy chiều dọc phòng (l) làm đơn vị (l=1 đơn vị) thì quang thông Ftrong phòng tính với đơn vị chiều dọc, bằng:F = ∫ E.db- Giá trị của tích phân có thể xác định bằng phương pháp đồ giải: trụchoành có giá trị của b, tỉ lệ tùy ý (khoảng cách tới cửa lấy sáng). Tung độ,ghi độ rọi E tương ứng.- Giá trị của quang thông F rọi trên bềmặt làm việc xác định bằng diện tíchgiới hạn giữa đường cong và trụchoành.- Nếu dùng hệ số xuyên sáng tổng hợpđể kể sự tổn thất ánh sáng khi xuyênqua cửa vào phòng. SO là diện tích cửalấy ánh sáng. Độ rọi trên mặt ngoàicửa kính là EO.Ta có: E0= ; Fđ = E0.S0F=E0.S0. = Fđ.Phòng tương đối rộng, có thể thừa nhận rằng, toàn bộ quang thông vàophòng đều rọi trên mặt làm việc nằm ngang, do đó biểu thức tổng quát Etbnhư sau: F= Etb.Ss F= E0.S0. = Etb.SsHay là: Etb = ; m = = So/Ss – Gọi là hệ số diện tích cửa lấy ánh sáng (m)a. Cửa lấy ánh sáng thẳng đứng:E0 = 0.5EngEtb = 0.5 . . Engb. Cửa lấy ánh sáng nằm ngang:Do đó: EO= EngEtb = Eng c. Cửa lấy ánh sáng nghiêng:Hiệu quả lấy ánh sáng của cửa nghiêngbằng trung bình cộng 2 hình thức cửatrên đây:Etb = Etb = = d. Hệ số chiếu sáng tự nhiên trung bình (etb)Tương ứng, hệ số chiếu sáng tự nhiên e của các hình thức cửa bằng: Cửa lấy ánh sáng thẳng đứng:etbm = = 2 Cửa lấy ánh sáng nằm ngang:etb = m =  Cửa lấy ánh sáng nghiêng: etb = m =  Hệ số xuyên sáng tổng hợp τ0:τ0 = τ1 .τ2 .τ3 .τ4Trong đó: τ1, τ2, τ3, τ4 : hệ số xuyến sáng của kính cửa, lớp bụi bẩntrên kính cửa và kết cấu gây tối lỗ cửa (chẳng hạn dầm kèo, ô-vân,balcon, cột, v.v…)3. Hệ số diện tích cửa lấy sáng m: S0/Ss - Hệ số diện tích cửa lấy sáng (m) a. Hệ thống chiếu sáng cửa mái (cửa trên): % Bảng 5-1Số nhịpnhàHệ số phản xạ trung bình(ρtb) của tường, trần, sàntrong phòngGiá trị r2 khi h1/L0 bằng:0,16 0,36 0,66 11 ρtb = 0,5= 0,4= 0,31,51,41,21,61,51,31,71,61,41,91,71,5= 0,5 1,4 1,5 1,6 1,7Trong đó: r2- Hệ số chiếu sáng tự nhiên trung bình tiêu chuẩn củaphòng ( quy phạm quy định etb = etctb)- Hệ số kể tới ánh sáng phản xạ do các bề mặt trongphòng gây ra ( Bảng 5-1)- Hệ số tính năng lấy sáng của cửa trên (Bảng 5-2)2 = 0,4= 0,31,31,21,41,31,51,41,61,5≥ 3= 0,5= 0,4= 0,31,31,21,11,31,21,11,31,21,11,31,21,1b. Hệ thống chiếu sáng cửa bên 100% = % Bảng5-2:Giá trịηcm khitỉlệ Trong đó: r1 K- Hệ số chiếu sáng tự nhiên nhỏ nhất tiêu chuẩn (quyphạm quy định).- Hệ số kể đến ảnh hưởng của ánh sáng phản xạ do cácbề mặt trong phóng gây ra (bảng 5-4).- Hệ số kể đến ảnh hưởng che khuất của công trình đốidiện.- Hệ số tính năng lấy ánh sáng của cửa bên (bảng 5-3).Lcm/h1 bằng:1 2 3Và khi tỉ lệ h1/L0 bằng :0,40,710,40,710,40,7 1Cửa mái 2 phía,Kính thẳng đứng(cửa chữ nhật, chữ M)12≥ 35,25,24,786,14,79,97,54,74,74,74,37,35,64,38,96,94,33,93,93,564,63,57,35,63,5Cửa mái 1 phía,Kính thẳng đứng(cửa răng cưa)12≥ 34,64,64,27,15,44,28,86,74,2443,66,34,73,67,65,83,63,33,335,13,936,34,83Cửa mái 2 phía,Kính nghiêngcửa chữ nhật, chữ M)12≥ 33,73,03,04,33,735,34,333,22,72,73,83,22,74,63,82,72,72,22,23,12,72,23,83,12,2Cửa mái 1 phía,Kính thẳng đứng(cửa răng cưa)12≥ 332,52,53,532,54,23,52,52,72,32,33,22,72,33,93,22,32,31,91,92,72,31,93,32,71,9Cửa trời,lỗ lấy sángSáng trên mặt mái123,53,54,23,85,24,23,23,23,83,54,73,82,52,532,83,83Kính dẻo, kính cốt kẽm≥ 33,53,53,53,23,23,22,52,5 2,5Bảng 5-3L/BB/h10,5 1 1,5 2 3 4 5 6≥ 4321,510,5-9,511,513,016,0--8,510,011,515,0-7,09,511,012,517,0229,011,513,015,019,027,01216182025431519222535-1723263042-2026303545-Bảng 5-4Hệ số phản xạ trung bình của tường, trần, sàn(ρtb)Chiếu sáng 1bên(a)Chiếu sáng 2bên(b)Màu sáng (trắng, hồng nhạt, vàng nhạt) 0,5Màu sáng trung bình (vàng, xanh da trời) 0,4Màu sẫm 0,34322,21,71,2Hệ số phản xạ trung bình của các bề mặt trong phòng được xác định: = ( với ρ1, ρ2, ρ3,…là hệ số phản xạ của các mặt có diện tích S1, S2, S3,…tương ứng). Bảng 5-5LoạiphòngTínhchấtphòngphântántheomứcbụibẩnThí dụloạiphòngVị trícửa sổkínhGiá trị τ0Khungcánh cửagỗ, B.TKhungcánh thép,nhômGạchthủytinhrỗngKính cósóngTấmthủytinh1lớpkính2lớpkính1lớpkính2lớpkínhKínhcócốtKínhθ cócốt1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Phòng thảinhiềubụikhóiXưởngđúc,xưởngsảnxuấtciment,xưởngrèn,khovậtliệurờiCửa thẳng đứng, Cửa nghiêng0,40,30,250,20,50,40,30,250,30,20,30,250,40,30,30,25Phòng thảiít bụikhóiXưởngcánnguội,xưởnggiacôngcơ khí,inCửa thẳng đứng, Cửa nghiêng0,50,40,350,250,60,50,40,30,350,250,40,30,50,40,40,3Kiến trúc nhà công cộng, nhà ởCửa thẳng đứng,Cửa nghiêng0,50,40,350,250,60,50,40,30,350,250,40,30,50,40,40,34. Phương pháp biểu đồ Danhiluka. Nguyên lí lập biểu đồeM = (EM / Eng).100 (%)  eM = (s / p ).100 (%) s – là diện tích hình chiếu trên mặt phẳng nằm ngang của mảng trời nhìnthấy từ điểm tính toán qua cửa lấy sáng.- Lấy điểm tính toán M làm tâm,dựng bán cầu bán kính bằng đơnvị. Điểm M là đỉnh của góc khốinhìn thấy mảng trời chiếu sáng nóqua lỗ cửa.Dùng 100 mặt phẳng tựa trênđường kính X-X của mặt phẳng chântrời song song với mặt cửa chia bầutrời thành 100 dải, sao cho hình chiếucủa chúng lên mặt phẳng chân trời làbằng nhau. Những mặt phẳng này cắt vòm trời thành 100 đường kinh tuyến.- Dùng 100 MP thẳng đứng song song nhau song song Y-Y và vuông gócvới MP lấy AS chia bầu trời thành 100 phần, sao cho hình chiếu lên MPchân trời đều bằng nhau. Những MP này cắt vòm trời thành 100 đường vĩtuyến chia bầu trời thành 10000ds, có hình chiếu lên MP chân trời bằngnhau.- Lấy MP nửa vòng tròn đi qua trục Y-Y, nối tâm với giao điểm giữa đườngtròn với các kinh tuyến, ta có biểu đồ Danhiluk I- Lấy MP nửa vòng tròn đi qua trục X-X, nối tâm với giao điểm giữa đườngtròn với các vĩ tuyến, ta có biều đồ Danhiluk II.Vậy diện tích mảng trời nhìn qua lỗ cửa là s = (e1. e2)dsTrong đó:e1 : Số ô bị cắt do các kinh tuyến chứa trong giới hạn chiều cao cửa – xácđịnh trên biểu đồ Danhiluk Ie2 : Số ô bị cắt do các vĩ tuyến chứa trong giới hạn chiều rộng cửa – xácđịnh trên biểu đồ Danhiluk IIHình chiếu toàn vòm trời trên mặt phẳng chân trời (bán kính r = đơn vị),bằng: = 10000σ = πeM = 100 = 100 = Nếu có nhiều cửa lấy sáng, thì:EM = b. Cách sử dụng biểu đồ- Vẽ mặt cắt đứng và mặt cắt ngang của phòng qua tâm cửa lấy sáng trêngiấy can, theo tỉ lệ như nhau.- Đặt tâm O của biểu đồ Danhiluk I trùng với điểm tính tốn M trên mặtlàm việc, trục góc của biểu đồ trùng với mặt làm việc. Đọc số ơ giớihạn bởi các tia trong chiều cao cửa, số ơ đó chính là giá trị e1. Ghi lạikhoảng cách , trong đó C là tâm cửa, đại diện tâm của mảng trời nhìnthấy qua cửa lấy sáng. - Đặt mặt tâm O của biểuđồ Danhiluk II trên vếtmặt cắt ngang, trục gốccủa biểu đồ song songvới trục dọc của cửa lấyánh sáng, cách tâm cửamột đoạn bằng . Đọc sốơ giới hạn bởi các tianằm trong phạm vichiều rộng cửa, đóchính là e2.Ta có eM = (%)VD: Dựa vào 2 hình trênta có e1 = 4, e2 = 8  eM = = 3,2 %Ưu điểm của phương phápbiểu đồ Danhiluk là biểu đồÁP DỤNG BIỂU ĐỒ ĐA-NHI-LÚC 1 CHO M.CẮT > e Ce =41TRỤC GỐCMOCOMLV BIỂU ĐỒ1ÁP DỤNG BIỂU ĐỒ ĐA-NHI-LÚC 2 CHO M.BẰNG > TRỤC GỐC BIỂU ĐỒCMOOCe =82e 2tỉ lệ tùy ý, tỉ lệ bản vẽ tùy ý, chỉ cần mặt bằng và mặt cắt cùng tỉ lệ và đặt lọtđược trong biểu đồ.Trường hợp MB khác tỉ lệ với mặt cắt phải nhân hệ số cho OCNếu cửa hình tròn thì thay thế bằng cửa “tương đương” hình vuông có cạnhbằng 0,885d, với d là đường kính cửa. Cửa hình elip thì thay bằng hình chữnhật có chiều dài bằng 0,885a, chiều ngang bằng 0,885b, với a, b là 2 trục củaelip.5. Xác định giá trị hệ số chiếu sáng tự nhiên thực tế Giá trị e được xác định được từ biểu đồ Danhiluk chưa xét tới các yếu tốảnh hưởng đối với độ rọi trong phòng :- Khả năng chiếu sáng của cửa - Tác dụng tăng them độ rọi cho ánh sáng phản xạ.- Ảnh hưởng do độ chói B của bầu trời phân bố không đều.Do đó, giá trị e tính được từ biểu đồ còn có thêm 1 số hệ hiệu chình xácđịnh bằng thực nghiệm .a. Chiếu sáng bằng hệ thống cửa bên ( eb)eb = ekt + e0 + eđ + Trong đó:ekt: Hệ số chiếu sáng tự nhiên doánh sáng khuếch tán củamảng trời nhìn thấy từ điểmtính toán M qua cửa rọi vàophòng.Công thức tính ekt : ekt= e0 : Hệ số chiếu sáng tự nhiên tăng thêm do tác dụng phản xạ ánh sáng củacác bề mặt trong phòng gây ra.Công thức tính e0: e0 = ektmin .( r1- 1 )Trong đó ekt min = min- Lượng ánh sáng tăng thêm do tác dụng phản xạ của các bề mặt trongphòng e0 thừa nhận là phân bố đều. Thực tế thì những vị trí gần mặtphản xạ, giá trị của e0 lớn hơn những vị trí ở xa, nhưng chênh lệchkhông nhiều, cho nên để đơn giản tính toán, thừa nhận là phân bố đều.

Tài liệu liên quan

Cây xanh tích lũy ánh sáng mặt trời
- 16
- 1
- 4
Mô phỏng một chiều hoạt động của một pin mặt trời thế hệ mới loại màng mỏng với lớp hấp thụ CIGS (Cu- In1-x-GaxSe2)
- 56
- 1
- 5
Tiết 10 Bài 8 sự vận động tự quay xung quanh mặt trời
- 21
- 1
- 2
8 lầm tưởng về da và ánh nắng mặt trời
- 6
- 500
- 1
Tài liệu Sinh Tố D và Ánh Sáng Mặt Trời ppt
- 3
- 369
- 0
Tài liệu Sinh to D va anh sang mat troi ppt
- 3
- 315
- 0
Tài liệu Dùng ánh sáng mặt trời tách kẽm và sản xuất hydro doc
- 2
- 431
- 0
Ánh sáng mặt trời pdf
- 32
- 1
- 0
DƯỚI TÁC DỤNG CỦA ÁNH SÁNG MẶT TRỜI BẦU KHÍ QUYỂN THAY ĐỔI NHƯ THẾ NÀO? potx
- 5
- 1
- 0
Hệ thống panel hướng ánh sáng mặt trời
- 91
- 564
- 3