Расчет световой и акустической среды в помещении

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики
Р.С. ЗАКИРУЛЛИН
СТРОИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом
государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Оренбург 2009
Методические указания содержат информацию о порядке получения задания на курсовую работу, структуре и правилах оформления работы, порядке выполнения курсовой работы. При- веден также пример выполнения курсовой работы. Методические указания предназначены для выполнения курсовой работы по дисциплине «Строительная физика» для студентов специальности 270109. Указания также можно исполь- зовать при выполнении расчетно-графических заданий (домаш- них заданий, контрольных работ) и разделов курсовых работ и дипломных проектов по светотехнике и акустике студентами специальностей 270102, 270106, 270301 и 270302 всех видов обу- чения.
ББК 38.113я73
© Закируллин Р.С., 2009
© ГОУ ОГУ, 2009
Содержание
Введение ……………………………………………………………………4 1 Задание, структура и правила оформления работы……………..……5 1.1 Задание на выполнение работы……………………………………..…5 1.2 Структура работы………………………………………………………6 1.3 Правила оформления работы…………………………………………..7 2 Порядок выполнения курсовой работы………………………..………..8 2.1 Построение инсоляционного графика, анализ инсоляционного ре-
жима……………………………………………………………………………….….8
2.2 Расчет естественного освещения помещения…………………...……9 2.3 Проектирование искусственного освещения и светоцветовой среды
в помещении…………………………………………………………………….….10
2.4 Расчет уровня шума в помещении……………………….…………..11 2.5 Расчет индекса изоляции шума, времени реверберации и геометри-
ческих отражений…………………………………………………………………..12
3 Пример выполнения курсовой работы……………………………..….14 3.1 Светотехнический расчет помещения……………………….………23 3.2 Акустический расчет помещения………………………………….…42 Список использованных источников……………………………….……55 Приложение А - Варианты расположения зданий на генплане……..…56
3
Введение
В методических указаниях приведена информация о порядке получения
задания на курсовую работу, структуре и правилах оформления работы, поряд- ке выполнения курсовой работы. Приведен пример выполнения курсовой рабо- ты.
Целью разработки методических указаний является обеспечение воз-
можности самостоятельного выполнения курсовой работы по строительной фи- зике на тему «Расчет световой и акустической среды в помещении» студентами специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция». В связи с тем, что мето- дика расчетов световой и акустической среды при выполнении расчетно- графических заданий, контрольных и домашних работ по архитектурной и строительной физике, разделов дипломных проектов по архитектурной физике аналогична, указания также могут быть полезны для студентов всех архитек- турных и строительных специальностей, изучающих строительную и архитек- турную физику.
При выполнении расчетно-графических заданий (домашних заданий,
контрольных работ) по темам «Светотехнический расчет помещения» и «Аку- стический расчет помещения» студентам специальностей 270102, 270106, 270301 и 270302 необходимо пользоваться соответствующими разделами на- стоящих методических указаний. Порядок получения задания, перечень и поря- док выполняемых работ аналогичны соответствующим разделам курсовой ра- боты.
При выполнении разделов дипломных проектов по архитектурной фи-
зике студентам специальностей 270301 и 270302 необходимо также пользовать- ся соответствующими разделами настоящих методических указаний в зависи- мости от вида светотехнического или акустического расчета (задание на ди- пломное проектирование по разделу «Архитектурная физика» выдается кон- сультантом соответствующего раздела после подготовки студентом архитек- турной части проекта на основе предоставленных чертежей генплана, планов типовых этажей и фасадов проектируемого объекта). Перечень и порядок вы- полнения раздела дипломного проекта «Архитектурная физика» устанавливает- ся консультантом индивидуально для каждого студента в зависимости от вида проектируемого объекта и его местонахождения.
Основной задачей разработки методических указаний является расши-
рение возможностей для более квалифицированного использования студентами литературы по архитектурной и строительной физике и нормативных данных.
4
1 Задание, структура и правила оформления работы
1.1 Задание на выполнение работы Для получения задания на выполнение курсовой работы студент дол-
жен подготовить следующие материалы на листах формата А4:
- заполненный бланк задания; - ксерокопию плана типового этажа и фасада строящегося здания; - генпланы территории застройки для 1 и 2 разделов. Пример оформления бланка задания на курсовую работу приведен в
разделе 3 настоящих методических указаний. Перед получением задания сту- дент заполняет на бланке выбранный район строительства или реконструкции, этажность выбранного объекта строительства, номер группы, Ф.И.О.
Для 1 раздела курсовой работы «Светотехнический расчет помещения»
район строительства или реконструкции (населенный пункт – предпочтительно областной или республиканский центр в странах бывшего СССР, кроме городов Оренбург, Ташкент и Москва) выбирается каждым студентом учебной группы индивидуально и не повторяется в данной группе. Для 2 раздела «Акустический расчет помещения» для всех вариантов районом реконструкции является г. Оренбург. Номера вариантов курсовой работы совпадают с номерами в списке студенческой группы в алфавитном порядке.
План типового этажа и фасад строящегося жилого здания ксерокопи-
руются из каталога [1] или других аналогичных каталогов зданий (выбираются каждым студентом учебной группы индивидуально и не повторяются в данной группе, пример приведен в разделе 3). Этажность строящегося здания от 3 до 10 этажей, предпочтителен выбор зданий в форме параллелепипеда (с плоской крышей). Этаж расчетного помещения и расчетная точка М указываются пре- подавателем при выдаче задания.
Генплан для 1 раздела вычерчивается в масштабе 1:500 каждым студен-
том учебной группы индивидуально (участок строительства считается горизон- тальным), указывается расположение двух зданий – выбранного объекта строи- тельства и здания окружающей застройки этажностью от 3 до 10 этажей (этаж- ность двух зданий должна быть разной). Направление севера и расчетная точка А на территории застройки указываются преподавателем при выдаче задания. Пример оформления генплана для 1 раздела курсовой работы приведен в разде- ле 3 методических указаний. Некоторые варианты расположения зданий на генплане к 1 разделу приведены в приложении А (здания не должны быть па- раллельны или перпендикулярны друг к другу). Сплошные толстые линии на всех рисунках, приведенных в методических указаниях, относятся к строяще- муся зданию, штриховые – к зданию окружающей застройки. Для облегчения чтения расчетных рисунков при выполнении курсовой работы вместо сплош- ных толстых линий применяются красные линии, штриховых – зеленые. Ли- нии, касающиеся расчетного помещения, в схемах выделяются синим цветом. Вспомогательные тонкие линии выполняются черным цветом.
5
Генплан в масштабе 1:500 для 2 раздела с привязкой строящегося зда-
ния выдается преподавателем. Расчетная точка В находится на расстоянии 2 м от внешней поверхности ограждения по середине окна расчетного помещения (расчетным помещением для 2 раздела является то же помещение с расчетной точкой М, что и в 1 разделе), указывается на генплане студентом. Пример оформления генплана для 2 раздела курсовой работы приведен в разделе 3.
1.2 Структура работы Курсовая работа содержит: - титульный лист; - задание (к заданию прилагаются генпланы для 1 и 2 разделов, план
типового этажа и фасад строящегося здания с указанием расчетных точек А, В, М и расчетных точек источников шума, а также направления севера);
- аннотацию; - содержание; - введение; - основную часть; - список использованных источников. Основная часть курсовой работы состоит из двух разделов. 1.2.1 Содержание раздела «Светотехнический расчет помещения». 1.2.1.1 Построение инсоляционного графика, анализ инсоляционного
режима.
1.2.1.1.1 Определение географических координат района строительства
и разницы между солнечным и декретным временем для летнего периода.
1.2.1.1.2 Построение инсоляционного графика для дней равноденствия
на выбранной широте для солнечного времени.
1.2.1.1.3 Определение продолжительности инсоляции в расчетной точке
А на генплане застройки.
1.2.1.1.4 Построение теней с учетом окружающей застройки и проекти-
руемого здания и определение границ территории застройки, где инсоляция территории ниже нормативных требований.
1.2.1.1.5 Определение с помощью инсоляционного графика зоны инсо-
ляции на поверхности пола расчетного помещения.
1.2.1.2 Расчет естественного освещения помещения. 1.2.1.2.1 Анализ условий освещения и внешнего окружения. 1.2.1.2.2 Определение нормированного значения коэффициента естест-
венной освещенности (к.е.о.) и ориентировочный анализ естественного осве- щения.
1.2.1.2.3 Проверочный расчет естественного освещения – расчет к.е.о. в
помещении без учета и с учетом затенения окружающей застройкой.
1.2.1.2.4 Построение кривой к.е.о. по результатам расчета и вывод о со-
ответствии естественного освещения нормативным требованиям.
6
1.2.1.2.5 При необходимости - предложение вариантов коррекции не-
удачного проектного решения.
1.2.1.3 Проектирование искусственного освещения и светоцветовой
среды в помещении.
1.2.1.3.1 Разработка подхода к архитектурно-художественному освеще-
нию помещения и выбор светлотных соотношений поверхностей.
1.2.1.3.2 Выбор основных параметров светоцветового решения поме-
щения.
1.2.1.3.3 Определение нормированной освещенности рабочей поверх-
ности.
1.2.1.3.4 Расчет освещенности в расчетной точке, выбор источников
света и осветительных приборов, разработка схемы размещения в помещении.
1.2.1.3.5 Эскиз светоцветовой среды в помещении. 1.2.2 Содержание раздела «Акустический расчет помещения». 1.2.2.1 Расчет уровня шума в помещении. 1.2.2.1.1 Определение допустимых уровней шума в помещении. 1.2.2.1.2 Определение шумовых характеристик транспортных потоков и
других источников внешнего шума в районе строительства.
1.2.2.1.3 Расчет ожидаемого максимального уровня звука от внешних
шумов в расчетных точках В и М, сравнение с допустимым уровнем шума.
1.2.2.1.4 Расчет ожидаемого уровня звука от источников внутреннего
шума.
1.2.2.1.5 Анализ пикового ожидаемого уровня шума в точке М одно-
временно от внешних и внутренних источников.
1.2.2.2 Расчет индекса изоляции шума, времени реверберации и геомет-
рических отражений.
1.2.2.2.1 Определение индекса изоляции воздушного шума для одной из
внутренних стен помещения.
1.2.2.2.2 Расчет времени реверберации заданного помещения. 1.2.2.2.3 Расчет геометрических отражений в заданном помещении от
источника звука относительно места нахождения слушателя.
1.3 Правила оформления работы Курсовая работа оформляется в соответствии с действующими стандар-
тами [2]. Все рисунки и таблицы помещаются в пояснительной записке после первой ссылки в тексте.
Ввиду сложности рисунков и чертежей для чтения (образцы рисунков
приведены в примере выполнения курсовой работы в разделе 3) предпочти- тельно вместо сплошных толстых линий, относящихся к строящемуся зданию, применять красные линии, вместо штриховых толстых линий, относящихся к окружающей застройке, - зеленые линии, вместо сплошных линий, относящих- ся к расчетному помещению, - синие линии. Все вспомогательные линии вы- полняются тонкими черными линиями.
7
2 Порядок выполнения курсовой работы
Для выполнения курсовой работы необходимы следующие материалы и
инструменты: учебник по архитектурной физике /3/, географический атлас (для определения долготы и широты района строительства), ксерокопия фасада и плана типового этажа строящегося здания, листы формата А4, калька формата А4 (2 листа), калькулятор, линейка, треугольник, транспортир, циркуль, каран- даши простые, ручки или фломастеры (синего, зеленого и красного цветов).
В последующих разделах и подразделах методических указаний в скоб-
ках приведены ссылки на примеры выполнения и описание работ в учебной ли- тературе /3/ (для удобства указаны номера страниц, таблиц, формул и рисун- ков), при выполнении каждого пункта предварительно необходимо изучить указанные страницы. В литературе [3] собраны все необходимые табличные и справочные данные для выполнения курсовой работы. Для расширенного изу- чения методов светотехнического и акустического расчетов рекомендуется также литература [4-11].
2.1 Построение инсоляционного графика, анализ инсоляционного
режима
2.1.1 Определяются географические координаты района строительства
и разница между солнечным и декретным временем для летнего периода (с. 213-215 [3]). Для выполнения данного пункта необходимо предварительно оп- ределить долготу и широту населенного пункта (значения долготы и широты округляются до целых градусов), а также часовой пояс по карте часовых поя- сов, приведенной на с. 214 [3]. Обратить внимание, что если город находится восточнее среднего меридиана данного часового пояса, то при нахождении по- ясного времени разницу между местным солнечным и поясным временем необ- ходимо отнимать от 12 ч 00 мин, если западнее - соответственно прибавлять.
2.1.2 Строится инсоляционный график для дней равноденствия на вы-
бранной широте для солнечного времени (с. 215-218 [3]). Инсоляционный гра- фик необходимо построить на прозрачной кальке по первому из двух приве- денных способов [3]. График строится через каждые 5
о положения солнца на
небе, что соответствует 20 мин времени движения солнца по часам.
2.1.3 Определяется продолжительность инсоляции в точке А на генпла-
не застройки за время с 7 до 17 часов (с. 218 [3]). Нормативная продолжитель- ность инсоляции приведена на с. 209-211 [3]. Цена делений горизонталей для генплана приводится с левого края инсоляционного графика (в масштабе 1:500). В этом масштабе на график наносятся высоты строящегося и сущест- вующего зданий (соответствующими цветами). Для определения продолжи- тельности инсоляции необходимо сделать копию генплана для 1 раздела, после приложения инсоляционного графика на копию генплана наносятся проекции 6, 7, 12, 17 и 18-часовых лучей, а также высоты строящегося и существующего зданий (соответствующими цветами). Штриховка затеняющих частей обоих
8
зданий в плане производится теми же цветами. Определенную продолжитель- ность инсоляции необходимо сравнить с нормативной.
2.1.4 Строятся тени с учетом окружающей застройки и проектируемого
здания с помощью инсоляционного графика и определяются границы террито- рии, где инсоляция ниже нормы (с. 218-219, 209-211 [3]). Для построения теней необходимо сделать копию генплана на листе формата А4 (допускается также формат А3), сориентировав генплан таким образом, чтобы уместились тени за максимальное количество часов, т. е. учесть, что тени от зданий будут в север- ном секторе. Тени строятся от обоих зданий через каждый час от 6 до 18 ч без учета наложения теней на фасады зданий. Границы теней обводятся соответст- вующими цветами. Территория, где инсоляция ниже нормы, штрихуется.
2.1.5 С помощью инсоляционного графика определяются зоны инсоля-
ции на поверхности пола расчетного помещения путем построения траектории движения 4-х углов оконного проема по внутренней стороне стены по принци- пу построения теней (с. 218-219 [3]). Строится план расчетного помещения в масштабе 1:50, в том же масштабе на инсоляционном графике наносится цена делений горизонталей (с правого края графика) и указываются высоты низа и верха окна от пола (синими линиями). Аналогично построению теней опреде- ляются световые пятна на поверхности пола через каждый час без учета нало- жения их на стены (строятся световые пятна только для тех часов, когда хотя бы часть их попадает на поверхность пола).
2.2 Расчет естественного освещения помещения 2.2.1 Производится анализ условий естественного освещения (по карте
светоклиматического районирования (с. 90 [3]) определяется световой климат района строительства или реконструкции, рассчитывается ориентация (азимут) фасада расчетного светового проема по сторонам горизонта) и кратко описы- ваются условия внешнего окружения - ландшафт и характер застройки (с. 87-96 [3]).
2.2.2 С учетом пояса светового климата определяется нормированное
значение коэффициента естественной освещенности (к.е.о.) е , % (формула
н
(4.12), с. 108 [3]). Проводится ориентировочный анализ естественного освеще- ния (формула (4.13), с. 110 [3]). Расчетную формулу следует записать в сле- дующем виде:
S o S e К К п н 100τ з о η о 1 r зд , (2.1)
где S - площадь окна (в свету), м 2 ;
о
S - площадь пола помещения, м 2 ;
п
e - нормированное значение к.е.о., %;
н
К - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение в процессе экс-
з
плуатации;
9
- световая характеристика окон;
о
К - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими
зд
зданиями;
- общий коэффициент светопропускания;
о
r - коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при боковом освеще-
1
нии благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилаю- щего слоя, прилегающего к зданию (для расчета данного коэффициента необ- ходимо подобрать материалы для отделки помещения из таблицы 4.28, с. 117 [3] или из таблицы к лабораторной работе № 3 [4]).
Рассчитанное значение площади окна S сравнивается с проектной
о
площадью окна S , приводится вывод о соответствии нормативным требовани-
пр
ям.
2.2.3 Проводится проверочный расчет естественного освещения на ра-
бочей поверхности помещения – расчет к.е.о. в точке М и точках, удаленных через каждый 1 м в обе стороны по характерному разрезу помещения по оси окна с помощью графиков Данилюка (с. 431-432 [3]), определяются величины к.е.о. в помещении без учета (е
б ) и с учетом (е б ) затенения окружающей за-
р
стройкой (формулы (4.17)-(4.24), с. 110-121 [3]). Для определения величин гео- метрических к.е.о. в помещении без учета затенения окружающей застройкой необходимо сложить количества падающих на расчетные точки прямых лучей и лучей, отраженных от фасада противостоящего здания. Все расчетные данные заносятся в таблицу, пример оформления - таблица 4.27 (с. 114 [3]). В таблицу необходимо добавить данные о суммарном количестве падающих лучей и зна- чениях к.е.о. в помещении без учета затенения окружающей застройкой (е
б ).
Пример оформления таблицы в измененном виде приведен в разделе 3.
2.2.4 По результатам расчета строятся кривые к.е.о. и делается вывод о
соответствии естественного освещения нормативным требованиям (с. 114-116 [3]). Для сравнения на графике приводится также прямая нормативного значе- ния к.е.о.
2.2.5 При необходимости предлагается вариант коррекции неудачного
проектного решения, например, применение интегрального освещения (с. 173- 177 [3]).
2.3 Проектирование искусственного освещения и светоцветовой
среды в помещении
2.3.1 Разрабатывается подход к архитектурно-художественному осве-
щению помещения, исходя от его назначения и характера выполняемых зри- тельных задач, выбираются светлотные соотношения поверхностей в пределах от 1:2:3 до 1:5:10 (с. 158-173 [3]). При выборе светлотных соотношений учиты- ваются материалы, ранее подобранные для отделки помещения в пункте 2.2.2.
2.3.2 По выбранным материалам и цветам отделки помещения описы-
ваются параметры светоцветового решения (цветовые характеристики и цвето- вой контраст) и выбирается прием освещения - «вписывание интерьера в при-
10
роду» или «театральный эффект (с. 266-284 [3]). Выбирается тип источников света - лампы накаливания или люминесцентные лампы (с. 129-158 [3]).
2.3.3 Определяется нормированная освещенность рабочей поверхности
(таблицы 4.13 и 4.14, с. 101-103 [3]).
2.3.4 Разрабатывается схема размещения осветительных приборов в
помещении (для упрощения расчетов рекомендуется применить один светиль- ник над расчетной точкой М), далее рассчитывается световой поток светильни- ка по формуле (4.31), с. 172 [3] или мощность светильника по формуле (4.34), с. 173 [3]. При расчете по методу удельной мощности формулу (4.34) необходимо записать в следующем виде:
WS
N , (2.2)
W л
где N – общее количество источников света во всех светильниках; W – удельная мощность общего равномерного освещения, Вт/м
2 (таб-
лица 4.43, с. 173 [3]);
S – площадь пола помещения, м 2 ;
W – мощность одного источника света, Вт (таблицы 4.30-4.38, с. 131-
л
143 [3]).
По результатам расчета подбираются марки источников света и типы
осветительных приборов (таблицы 4.30-4.39, с. 129-158 [3]) и описываются их характеристики, приводятся схема и кривая распределения силы света светиль- ника.
Рассчитывается освещенность в точке М (формула (4.28), с. 171 [3]) и
сравнивается с нормативным значением освещенности для данного типа поме- щений (таблицы 4.13 и 4.14, с. 101-103 [3]).
2.3.5 Выполняется эскиз светоцветовой среды в помещении с перспек-
тивным видом на окно (наружную стену помещения) и указанием расположе- ния светильников. Потолок, пол и стены раскрашиваются в выбранные цвета.
2.4 Расчет уровня шума в помещении 2.4.1 Определяются допустимые уровни шума в рассчитываемом по-
мещении (таблицы 8.8 и 8.9, с. 314-317 [3]), данные оформляются в виде табли- цы. В зависимости от назначения помещения учитываются необходимые по- правки (с. 313-321 [3]).
2.4.2 Характеризуются транспортные потоки и другие источники внеш-
него шума в районе строительства и определяются их шумовые характеристики (с. 304-311 [3]; с. 328-336 [5]) в виде эквивалентных уровней звука L
, дБА и
Аэкв
максимальных уровней звука L , дБА. Уровни звука от транспортного шума
Амакс
определяются двумя способами. По первому способу (по номограмме, с. 306 [3]) предварительно в реальном местонахождении строящегося объекта опреде- ляются: общее количество автомобилей, проезжающих по расчетной улице в
11
2.4.3 Рассчитывается ожидаемый уровень звука в точке В отдельно от
каждого источника внешнего шума (формула (8.1), с. 347 [3]) с учетом реально- го расстояния (расстояние определяется по теореме Пифагора по разнице высот расчетных точек) и наличия зеленых насаждений и экранов. Затем для опреде- ления суммарного максимального уровня звука в точке В все уровни звука по- следовательно от меньшего к большему попарно складываются по номограмме (с. 291 [3]; с. 268 [5]), т. е. для логарифмического сложения предварительно все найденные уровни звука располагаются в ряд в возрастающей последователь- ности. В первую очередь складываются два наименьших уровня звука, затем к их сумме прибавляется следующий уровень звука и т. д.
2.4.4 Рассчитывается ожидаемый максимальный уровень звука от
внешнего шума в точке М заданного помещения (формула (8.2), с. 347 [3]). Снижение уровня звука наружными ограждениями с оконными проемами в жи- лых помещениях при отсутствии принудительной вентиляции определяется при открытой форточке (таблица 8.20, с. 350 [3]).
2.4.5 Ожидаемый максимальный уровень звука от внешнего шума в
точке М сравнивается с допустимыми эквивалентным и максимальным уровня- ми, в случае превышения предлагаются варианты дополнительного снижения шума от внешних источников (глава 8 [3]).
2.4.6 Характеризуются все возможные источники внутреннего шума в
проектируемом здании относительно рассчитываемого помещения (с. 311-313 [3]). По таблице 8.7 (с. 312 [3]) для расчета выбираются четыре вида источни- ков шума, которые могут в реальных условиях действовать одновременно, и определяется максимальный кратковременный внутренний уровень звука от всех источников шума путем логарифмического сложения по номограмме ана- логично внешним шумам (с. 291 [3]; с. 268 [5]).
2.4.7 Проводится анализ пикового ожидаемого уровня шума от внеш-
них и внутренних источников в точке М помещения, для чего складывается уровень максимального шума от внешних источников с максимальным кратко- временным внутренним уровнем шума по номограмме (с. 291 [3]; с. 268 [5]).
2.5 Расчет индекса изоляции шума, времени реверберации
и геометрических отражений
2.5.1 Определяется индекс изоляции воздушного шума R
, дБ, по гра-
W
фику (с. 353 [3]) для одной из внутренних стен помещения (по выбору студен- та), для чего предварительно рассчитывается поверхностная плотность выбран-
12
ной стены путем умножения ее толщины на объемную плотность материала стены. Найденные значения поверхностной плотности стены и индекса изоля- ции воздушного шума указываются на соответствующем рисунке.
2.5.2 Рассчитывается время реверберации заданного помещения по ме-
тодике, изложенной на с. 385-388 [3], для частот 125, 500 и 2000 Гц. Для каж- дой из этих частот определяются: общая эквивалентная площадь звукопогло- щения, средний коэффициент звукопоглощения и время реверберации. Следует обратить внимание, что время реверберации для частот до и выше 1000 Гц рас- считывается по разным формулам.
2.5.3 Рассчитываются геометрические отражения в заданном расчетном
помещении от находящегося в нем источника звука (магнитофон, музыкальный центр или радиоприемник – по выбору студента). Места расположения источ- ника звука и слушателя выбираются студентом. Высоты расположения источ- ника и слушателя не должны совпадать, а места расположения должны нахо- диться на расстоянии 0,5 - 1 м от боковых противоположных друг к другу стен помещения и на разных расстояниях от перпендикулярной к ним стены. Стро- ятся геометрические отражения от потолка и одной из боковых стен помещения относительно места нахождения слушателя (с. 388-392 [3]). Допустимость при- менения геометрических отражений определяется по формулам (9.17) и (9.18), с. 389 [3] последовательно для длин волн 2; 1 и 0,5 м. Расчеты для меньших длин волн не производятся, если применение геометрических отражений до- пустимо для длины волны 2 или 1 м.
13
3 Пример выполнения курсовой работы
При выполнении курсовой работы следует обратить внимание, что ну-
мерация разделов, подразделов, формул, таблиц и рисунков в данных методи- ческих указаниях и в курсовой работе не совпадает. Нумерация в курсовой ра- боте и в других видах студенческих работ выполняется в соответствии с требо- ваниями [2].
Пример выполнения обоих разделов курсовой работы приводится для г.
Оренбурга. Приведенный ниже пример также м. б. полезен при выполнении расчетно-графических заданий (домашних заданий, контрольных работ) по строительной физике, разделов курсовых работ и дипломных проектов по све- тотехнике и акустике. При использовании справочных данных, формул, таблиц и рисунков из литературы [3] приводятся соответствующие ссылки с указанием страниц.
14
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Архитектурно-строительный факультет
Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине "Строительная физика"
Расчет световой и акустической среды в помещении
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
Руководитель работы
Закируллин Р.С.
“” 20 г.
Исполнитель
Студент группы .
Иванов И.И.
“” 20 г.
Оренбург 2008
15
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Архитектурно-строительный факультет
Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики
Задание на курсовую работу
Расчет световой и акустической среды в помещении
Перечень выполняемых работ:
по разделу «Светотехнический расчет помещения»: 1) построение инсоляционного графика, анализ инсоляционного
режима;
2) расчет естественного освещения помещения; 3) проектирование искусственного освещения и светоцветовой
среды в помещении;
по разделу «Акустический расчет помещения»: 1) расчет уровня шума в помещении; 2) расчет индекса изоляции шума, времени реверберации и гео-
метрических отражений.
Перечень графического материала: 1) инсоляционный график; 2) расчетные схемы инсоляции, естественного и искусственного
освещения помещения;
3) расчетная таблица коэффициента естественного освещения; 4) расчетные схемы и таблицы уровня шума в помещении; 5) расчетные схемы индекса изоляции шума и геометрических
отражений.
Дата выдачи задания “” 20 г. Руководитель Закируллин Р.С. Исполнитель студент группы Иванов И.И. Срок защиты работы “” 20 г.
16
Рисунок 3.1 – Генплан к 1 разделу (М 1:500)
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
З
17
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
4
Рисунок 3.3 – Фасад и план типового этажа (М 1:300)
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
5
19
Аннотация
Пояснительная записка содержит 40 страниц, в том числе 19 ри-
сунков, 5 таблиц, 4 литературных источника, 1 приложение.
В курсовой работе выполнен расчет световой и акустической
среды в расчетном помещении, находящемся на 2 этаже строящегося 9- этажного жилого здания. Произведены анализ инсоляционного режима, расчет естественного и искусственного освещения помещения, расчет уровня шума в помещении, расчет индекса изоляции шума, времени ре- верберации и геометрических отражений.
Иванов
Закируллин 40
20
Содержание
Введение ……………………..……………………….………………8 3.1 Светотехнический расчет помещения……………….………….9 3.1.1 Построение инсоляционного графика, анализ инсоляционно-
го режима………………………………………………..……………………9
3.1.2 Расчет естественного освещения помещения……………….13 3.1.3 Проектирование искусственного освещения и светоцветовой
среды в помещении……………………………………………………..…..24
3.2 Акустический расч?т помещения……………………..……….28 3.2.1 Расчет уровня шума в помещении……………………..…….28 3.2.2 Расчет индекса изоляции шума, времени реверберации и
геометрических отражений……………………………...…………………34
Список использованных источников……………………...……….40
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
7
21
Введение
Целью курсовой работы является ознакомление с методикой рас-
четов световой и акустической среды в помещении.
В курсовой работе выполняются следующие виды расчетов для
заданного помещения, находящегося на 2 этаже строящегося 9-этажного жилого здания: анализ инсоляционного режима, расчет естественного и искусственного освещения помещения, расчет уровня шума в помеще- нии, расчет индекса изоляции шума, времени реверберации и геометри- ческих отражений. Заданным районом строительства является г. Орен- бург.
План типового этажа и фасад строящегося здания взяты из ката-
лога [1]. Оформление курсовой работы ведется в соответствии с требо- ваниями [2]. Курсовая работа выполняется по методике, изложенной в литературе [3-4].
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
8
22
3.1 Светотехнический расчет помещения 3.1.1 Построение инсоляционного графика, анализ инсоляционно-
го режима.
3.1.1.1 Определяем географические координаты района строи-
тельства: г. Оренбург расположен на 52 о северной широты и 55 о восточ-
ной долготы. По карте часовых поясов (с. 214 [3]) находим, что г. Орен- бург относится к V часовому поясу со средним меридианом 60
о .
Определяем разницу между солнечным и декретным временем
для г. Оренбурга для летнего периода (с. 213-215 [3]).
Разница между долготой г. Оренбурга и средним меридианом ча-
сового пояса: 60 о – 55 о = 5 о .
Разница между местным солнечным и поясным временем для г.
Оренбурга: 5 о х 4 мин = 20 мин.
Учитывая, что г. Оренбург находится западнее среднего меридиа-
на пояса, для определения поясного времени полученную разницу при- бавляем к солнечному полдню: 12 ч 00 мин + 0 ч 20 мин = 12 ч 20 мин.
Декретное время в г. Оренбурге: 12 ч 20 мин + 1 ч = 13 ч 20 мин. С учетом перехода на сезонное летнее время в г. Оренбурге сол-
нечный полдень по часам составляет: 13 ч 20 мин + 1 ч = 14 ч 20 мин.
3.1.1.2 Строим инсоляционный график для дней равноденствия
для широты г. Оренбурга (52 о с. ш.) для солнечного времени. Инсоляци-
онный график строим по первому способу, приведенному на с. 215-216 [3]. Схема построения инсоляционного графика приведена на рисунке 3.4. Инсоляционный график для г. Оренбурга (52
о с. ш.) приведен на ри-
сунке 3.5.
3.1.1.3 Определяем продолжительность инсоляции в точке А за
время с 7 до 17 часов по методике, изложенной на с. 218 [3]. Норматив- ная продолжительность инсоляции для широты г. Оренбурга составляет 2 ч 30 мин в день (с. 209 [3]). Для определения продолжительности ин- соляции совмещаем расчетную точка А на рисунке 3.6 с точкой 0 инсо- ляционного графика и ориентируем график по направлению к северу. Наносим высоты зданий, проекции 6, 7, 12, 17 и 18-часовых лучей, а также характерных для инсоляции лучей солнца. Части зданий в плане, препятствующие инсоляции, заштриховываем. Из рисунка 3.6 видно, что точка А в течение дня инсолируется один раз: с 10 ч 30 мин до 17 ч 00 мин (общая продолжительность инсоляции - 6 ч 30 мин). Продолжи- тельность инсоляции полностью удовлетворяет нормативам.
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
9
23
Рисунок 3.4 – Построение инсоляционного графика
для г. Оренбурга (52 о с. ш.)
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
10
Рисунок 3.5 – Инсоляционный график
для г. Оренбурга (52 о с. ш.)
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
11
25
Рисунок 3.6 – Определение продолжительности инсоляции (М 1:500)
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
12
26
3.1.1.4 Строим тени с учетом окружающей застройки и проекти-
руемого здания с помощью инсоляционного графика (рисунок 3.7) и оп- ределяем границы территории, где инсоляция ниже нормы (с. 218-219, 209-211 [3]). Тени строим от обоих зданий через каждый час от 6 до 18 ч без учета наложения теней на фасады зданий. Для построения теней по- очередно совмещаем угловые точки обоих зданий на рисунке 3.7 с точ- кой 0 инсоляционного графика и ориентируем график по направлению к югу, отмечаем на линиях соответствующих высот зданий через каждый час проекции угловых точек зданий и обводим области теней. Террито- рию, где инсоляция ниже нормы, заштриховываем (рисунок 3.7).
3.1.1.5 Определяем зоны инсоляции в помещении путем построе-
ния траектории движения 4-х углов оконного проема по внутренней сто- роне стены по принципу построения теней (с. 218-219 [3]). Строим план расчетного помещения в масштабе 1:50 (рисунок 3.8), в том же масштабе на инсоляционном графике (рисунок 3.5) наносим цену делений гори- зонталей и указываем высоты низа и верха окна от пола (соответственно 0,9 и 2,4 м). Определяем световые пятна на поверхности пола через каж- дый час без учета наложения их на стены.
3.1.2 Расчет естественного освещения помещения. 3.1.2.1 По карте светоклиматического районирования (с. 90 [3])
определяем, что г. Оренбург относится к III поясу светового климата и к зоне с неустойчивым снежным покровом. Ландшафт в районе строитель- ства ровный горизонтальный, кроме строящегося здания на территории застройки находится 5-этажное здание. Определяем азимут фасада рас- четного светового проема - 150
о и расстояние от расчетного окна до фа-
сада противостоящего здания - 22 м (указаны на рисунке 3.1).
3.1.2.2 С учетом пояса светового климата определяем нормиро-
ванное значение коэффициента естественной освещенности (к.е.о.) е , %
н
(формула (4.12), с. 108 [3]):
е
I, II, IV, V = е III m C, (3.1)
н н
где е
I, II, IV, V – значение к.е.о. для данного пояса, %;
н
е III - нормированное значение к.е.о. (для жилых комнат по табли-
н
це 4.14, с. 103 [3] е III = 0,5 %);
н
m – коэффициент светового климата (определяем по таблице 4.11,
с. 100 [3], для III пояса m = 1);
C – коэффициент солнечности климата (определяем по таблице
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
1З
27
Рисунок 3.7 – Построение теней (М 1:500)
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
14
Рисунок 3.8 – Определение зоны инсоляции в помещении (М 1:50)
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
15
29
4.12, с. 100 [3], для III пояса независимо от азимута расчетного окна ко- эффициент C = 1).
Таким образом, по формуле (3.1) нормированное значение к.е.о.
равно:
е = е III m C = 0,5 х 1 х 1 = 0,5 %.
н н
Проводим ориентировочный анализ естественного освещения по
формуле (4.13), с. 110 [3]:
S o S e К К п н 100τ з о η о 1 r зд , (3.2)
где S - площадь окна (в свету), м 2 ;
о
S - площадь пола расчетного помещения, м 2 (S = 12,96 м 2 );
п п
e - нормированное значение к.е.о., % (е = 0,5 %);
н н
К - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение в процессе
з
эксплуатации (по таблице 4.15, с. 104 [3] К = 1,2);
з
- световая характеристика (по таблице 4.16, с. 104 [3] = 15);
о о
К - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящи-
зд
ми зданиями (по таблице 4.17, с. 105 [3] К =1,1);
зд
- общий коэффициент светопропускания окна, рассчитывается
о
по формуле (4.13), с. 110 [3]:
τ 0 = τ 1 τ 2 τ 3 τ 4 τ 5 , (3.3)
где τ - коэффициент светопропускания материала (по таблице
1
4.18, с.105 [3] τ =0,8);
1
τ - коэффициент, учитывающий потери света в перепл?тах свето-
2
про?ма (по таблице 4.18, с.105 [3] τ =0,65);
2
τ - коэффициент, учитывающий затенение несущими конструк-
3
циями (по таблице 4.18, с.105 [3] τ =1);
3
τ - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных
4
устройствах (по таблице 4.19, с.105 [3] τ =1);
4
τ - коэффициент, учитывающий затенение защитной сеткой, ус-
5
танавливаемой под фонар?м (с.110 [3] τ =0,9);
5
тогда по формуле (3.3) общий коэффициент светопропускания: τ
= 0,8 х 0,65 х 1 х 1 х 0,9 = 0,46;
0
r - коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при боковом ос-
1
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
16
30
вещении благодаря свету, отраж?нному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, для нахождения r
требуется определить средне-
1
взвешенный коэффициент отражения ρ по формуле (4.16), с.110 [3]:
ср
ρ × S +ρ × S +ρ × S
ρ = ст ст пт пт п п , (3.4)
ср S + S + S
ст пт п
где ρ
– коэффициент отражения стен (по таблице 4.28, с. 117 [3]
ст
для светло-лимонной окраски ρ = 0,5);
ст
ρ – коэффициент отражения потолка (по таблице 4.28, с. 117 [3]
пт
для побелки ρ = 0,75);
пт
ρ – коэффициент отражения пола (по таблице 4.28, с. 117 [3] для
п
паркета светлого (ρ = 0,3);
п
S – площадь стен, определенная без вычета площади окна и две-
ст
ри (S = 2 (L + B) х Н = 2 (3,6 + 3,6) х 2,7 = 38,88 м 2 ;
ст
S – площадь потолка (S = 12,96 м 2 );
пт пт
S – площадь пола (S = 12,96 м 2 );
п п
следовательно коэффициент ρ по формуле (3.4) равен:
ср
0,5 38,88 0,75 12,96 0,3 12,96
ρ = 0,51;
ср 38,88 12,96 12,96
тогда для расчетной точки М по таблице 4.20, с. 106 [3]: r = 1,6.
1
По формуле (3.2) рассчитываем площадь окна, удовлетворяющую
нормативным требованиям:
12,96 0,5 1,2 15 1,1
S 1,74м . 2
0 100 0,46 1,6
По рисунку 3.3 проектная площадь окна составляет: S = 2,7 м 2 ,
пр
т. е. полностью удовлетворяет нормативам.
3.1.2.3 Проводим проверочный расчет естественного освещения
на рабочей поверхности помещения – расчет к.е.о. в точке М и в точках, удаленных через каждый 1 м в обе стороны по разрезу помещения с по- мощью графиков Данилюка (с. 431-432 [3]), определяем величины к.е.о. в помещении без учета (е
б ) и с учетом (е б ) затенения окружающей за-
р
стройкой (формулы (4.17)-(4.24), с. 110-121 [3]). Расчетные схемы для определения количества лучей приведены на рисунках 3.9-3.11. Рисунок 3.9 выполняем на кальке.
Расчет к.е.о. для каждой расчетной точки проводим по формуле
(4.17), с. 110 [3]:
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
17
31
τ
e б (ε q ε R r ) 0 , (3.5)
р б зд 1 K
З
где ε - геометрический к.е.о. в расч?тной точке при боковом ос-
б
вещении, учитывающий прямой свет неба, определяющийся по графи- кам Данилюка;
q - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачно-
го неба (определяем по таблице 4.25, с.108 [3]);
ε - геометрический к.е.о. в расч?тной точке при боковом освеще-
зд
нии, учитывающий свет, отраж?нный от фасада противостоящего зда- ния, определяющийся по графикам Данилюка;
R - коэффициент, учитывающий относительную яркость фасада
противостоящего здания (определяем по таблице 4.26, с.109 [3]).
Геометрический к.е.о. ε , учитывающий прямой свет неба в каж-
б
дой расчетной точке, определяем по формуле (4.22), с.111 [3]:
ε = 0,01 n n , (3.6)
б 1 2
где n
- число лучей по графику Данилюка I, проходящих от неба
1
через световые про?мы в расч?тную точку на поперечном разрезе поме- щения;
n - число лучей по графику Данилюка II, проходящих от неба че-
2
рез световые про?мы в расч?тную точку на плане помещения.
Геометрический к.е.о. ε , учитывающий свет, отраж?нный от про-
зд
тивостоящего здания, определяем по формуле (4.23), с.111 [3]:
ε = 0,01 n n, (3.7)
зд 1 2
где
n- число лучей по графику Данилюка I, проходящих от фаса-
1
да противостоящего здания через световой про?м в расч?тную точку на поперечном разрезе помещения;
n- число лучей по графику Данилюка II, проходящих от фасада
2
противостоящего здания через световой про?м в расч?тную точку на плане помещения.
Общие количества лучей по графикам Данилюка I и II определяем
по формулам:
n = n + n ; (3.8)
1общ 1 1
n = n + n . (3.9)
2общ 2 2
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
18
32
Рисунок 3.9 – Разрез и план помещения (М 1:50)
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
19
33
Рисунок 3.10 – Разрез территории (М 1:200)
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
20
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
21
35
При вычислении по формуле (3.5) значений к.е.о. е б в помещении
без учета затенения окружающей застройкой учитываем, что ε = 0, а
зд
геометрический к.е.о. ε вычисляем по формуле:
б
ε = 0,01 n n . (3.10)
б 1общ 2общ
Для вычисления значения коэффициента q по таблице 4.25, с. 108
[3] определяем угловую высоту середины светопро?ма над рабочей по- верхностью.
Для вычисления значения коэффициента R определяем индекс
противостоящего здания в плане z и разрезе z по формулам (из таблицы
1 2
4.26, с.109 [3]):
l l
z з ; (3.11)
1 ( P l a )
H l
z , (3.12)
2 ( P l h )
1
где l – длина противостоящего здания (l = 35,8 м);
з з
l – расстояние расчетных точек 1, М и 2 в помещении от внешней
поверхности наружной стены, м;
Р – удаление противостоящего здания (Р= 22 м); а – ширина окна в плане (а= 1,8 м); Н – высота противостоящего здания (Н= 15 м); h
– высота верхней грани окна над условной рабочей поверхно-
1
стью (h = 1,6 м).
1
Значения параметров для всех расчетных точек, подобранные по
указанным выше таблицам [3] и рассчитанные по формулам (3.5)-(3.12) сведены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Значения параметров для расчета к.е.о.
№ точки 1 М 2
Число прямых лучей по графику I, n 23 9 2
1
Число прямых лучей по графику II, n 25 13 4
2
Геометрический к.е.о. от прямых лучей, ε 5,75 1,17 0,08
б
Число отраженных лучей по графику I, n 4 4 4
1
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
22
36
Продолжение таблицы 3.1
№ точки 1 М 2
Число отраженных лучей по графику II, n 59 40 34
2
Геометрический к.е.о. от отраженных лучей, ε 2,36 1,60 1,36
зд
Общее количество лучей по графику I, n 27 13 6
1общ
Общее количество лучей по графику II, n 84 53 38
2общ
Угловая высота середины светопро?ма над ра- бочей поверхностью, θ , град. 49 26 17
Коэффициент неравномерности яркости неба, q 1,07 0,90 0,83
Коэффициент относительной яркости фасада, R 0,20 0,24 0,24
Средневзвешенный коэффициент отражения, ρ 0,51 0,51 0,51
ср
Расстояние расч?тной точки от внешней поверхности наружной стены, l, м 0,8 1,8 2,8
Индекс противостоящего здания в разрезе, z 0,70 1,50 2,25
1
Индекс противостоящего здания на плане, z 0,33 0,70 1,06
2
Отношение длины помещения к его глубине, l 1 1 1
/B
п
Отношение глубины помещения к его высоте от уровня условной рабочей поверхности, B/h 2,25 2,25 2,25
1
Коэффициент светопропускания, τ 0,46 0,46 0,46
о
Отношение расстояния расчетной точки от внешней поверхности наружной стены к глубине помещения, l 0,22 0,50 0,78
/B
Коэффициент повышения к.е.о. при боковом освещении, 1,20 1,60 2,25
r
1
Коэффициент запаса, учитывающий загрязне- ние в процессе эксплуатации, К 1,2 1,2 1,2
з
Величина к.е.о. в помещении без учета затенения окружающей застройкой, е 22,68 6,89 2,28
б
Величина к.е.о. в помещении с учетом затенения окружающей застройкой, е 3,11 0,90 0,35
б
р
Нормированное значение к.е.о., е 0,5 0,5 0,5
н
3.1.2.4 По результатам расчетов строим кривые к.е.о. и прямую
нормированного к.е.о. (рисунок 3.12). По характеру кривых к.е.о. делаем
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
23
37
а) б)
а – кривая к.е.о. без учета противостоящего здания;
б – кривая к.е.о. с учетом противостоящего здания
Рисунок 3.12 – Кривые к.е.о.
вывод, что естественное освещение в помещении полностью удовлетво- ряет нормативам только при отсутствии противостоящего здания (рису- нок 3.12, а). В реальной ситуации, при учете противостоящего здания, кривая к.е.о. ниже нормативной прямой около точки 2, т.е. в этой зоне требования нормативов не соблюдаются.
3.1.2.5 В зоне помещения около расчетной точки 2 требуется при-
менение интегрального освещения.
3.1.3 Проектирование искусственного освещения и светоцветовой
среды в помещении.
3.1.3.1 Расчетное помещение является жилой комнатой, поэтому
светлотные соотношения поверхностей выбираем в значениях 1:2:3. Эти соотношения соответствуют выбранным ранее материалам и цветам от- делки помещения: светлый паркет для пола, светло-лимонная окраска для стен и побелка для потолка.
3.1.3.2 Выбранные материалы и цвета отделки помещения увели-
чивают количество отраженного света и обеспечивают мягкий цветовой контраст. Выбираем прием освещения «вписывание интерьера в приро-
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
24
38
ду», как наиболее подходящий для жилого помещения. В качестве типа источников света выбираем лампы накаливания, имеющие больший спектр излучения в желтой области, т. е. в области теплых цветов.
3.1.3.3 Определяем нормированную освещенность рабочей по-
верхности, по таблице 4.14, с. 103 [3] для жилых комнат она составляет 100 лк.
3.1.3.4 Разрабатываем схему размещения осветительных приборов
в расчетном помещении – учитывая небольшую площадь комнаты при- меняем один светильник в центре потолка, т. е. над расчетной точкой М. Искусственное освещение рассчитываем по методу удельной мощности, т. е. по формуле (4.34), с. 173 [3] определяем количество ламп в светиль- нике:
WS
N , (3.12)
W л
где N – общее количество источников света во всех светильниках; W – удельная мощность общего равномерного освещения, Вт/м
2
(по таблице 4.43, с. 173 [3] для светильника с лампой накаливания при равномерном светораспределении W = 40 Вт/м
2 );
S – площадь пола помещения, м 2 (S = 12,96 м 2 );
W – мощность одного источника света, Вт (по таблице 4.31, с. 134
л
[3] для биспиральной криптоновой лампы БК220-100: W = 100 Вт).
л
Тогда по формуле (3.12) общее количество источников света в од-
ном светильнике:
40 12,96
N 5,2.
100
Для дальнейших расчетов берем один светильник с пятью лампа-
ми накаливания.
Для выбранной лампы БК220-100 световой поток составляет 1450
лм (по таблице 4.31, с. 134 [3]), т.е. общий световой поток для пяти ламп равен 1450 х 5 = 7250 лм.
По таблице 4.39, с. 147 [3] выбираем светильник рассеянного све-
та с лампами накаливания, схема распределения света, схема светильни- ка и кривая светораспределения приведены на рисунке 3.13.
Рассчитываем освещенность в точке М на горизонтальной поверх-
ности от светильника по формуле (4.28), с. 171 [3]:
E
= (I /Н 2 ) cos 3 α, (3.13)
г α р
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
25
39
где I - сила света светильника по направлению к точке, в которой
α
определяется освещенность, кд;
Н - расчетная высота подвеса светильника над уровнем горизон-
р
тальной плоскости, м (Н = 1,7 м);
р
α – угол между оптической осью светильника и направлением к
расчетной точке (α = 0 о ).
Рисунок 3.13 - Схема распределения света, схема светильника
и кривая светораспределения
Силу света определяем по формуле: I
= Ф/?, (3.14)
α
где Ф – световой поток, лм (для пяти ламп Ф =7250 лм); ? – телесный угол светильника (для сферического светильника
определяем как полный телесный угол):
? =
S / r 2 = 4πr²/ r 2 = 4х3,14х1 2 /1 2 =12,56 ср. (3.15)
Тогда по формуле (3.14) сила света равна:
I = 7250/12,56 = 577 кд.
α
По формуле (3.13) находим освещенность расчетной точки М:
E = (577/1,7 2 ) cos 3 0 = 200 лк.
г
Освещенность полностью удовлетворяет нормативным требова-
ниям, составляющим 100 лк.
3.1.3.5 Выполняем эскиз светоцветовой среды в помещении (ри-
сунок 3.14).
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
26
40
Рисунок 3.14 - Эскиз светоцветовой среды
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
3.2 Акустический расч?т помещения
3.2.1 Расчет уровня шума в помещении. 3.2.1.1 Определяем допустимые уровни шума в рассчитываемом
помещении по таблице 8.9, с. 316 [3]. Поправки к допустимым уровням шума для жилых помещений не предусмотрены. Данные представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Допустимые уровни шума в помещениях
Помещения или территории Жилые комнаты
Время суток с 7 до 23 с 23 до 7
ч. ч.
Уровни звукового дав- 63 63 55
ления L, дБ, в октавных 125 52 44
полосах со среднегео- 250 45 35
метрическими частота- 500 39 29
ми, Гц 1000 35 25
2000 32 22
4000 30 20
8000 28 18
Уровни звука L и эквивалентные 40 30
A
уровни звука L , дБА
Aэкв
Максимальные уровни звука L , 55 45
Aмакс
дБА.
3.2.1.2 Характеризуем транспортные потоки и другие источники
внешнего шума в районе строительства (точки 1-4 на рисунке 3.2) и оп- ределяем их шумовые характеристики виде эквивалентных уровней зву- ка L, дБА.
Характеризуем транспортные потоки по ул. Кирова двумя спосо-
бами (расчетная точка 1 на рисунке 3.2).
По первому способу уровень звука определяем по номограмме (с.
306, [3]).
Ул. Кирова является улицей с 4 полосами для движения в обоих
направлениях, продольный уклон - 0?. Поправки к L по таблицам 8.1 и
Aэкв
8.2, с. 307 [3] соответственно равны 1 и 0 дБА.
Общее количество проезжающих по ул. Кирова автомобилей за 1
час составляет 900 шт.
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
28
42
Доля грузовых автомобилей составляет 10 %. Средняя скорость автомобилей - 30 км/ч. По этим данным с помощью номограммы (рисунок 3.15) опреде-
ляем шумовую характеристику транспортного потока с учетом поправок:
L = 66,5 + 1 + 0 = 67,5 дБА.
Aэкв
Рисунок 3.15 – Определение шумовой характеристики
автомобильного транспорта
По второму способу уровень звука определяем по таблице 8.3, с.
307, [3]. Для ул. Кирова, являющейся магистральной улицей регулируе- мого движения с 4-мя полосами движения в обоих направлениях уровень звука составляет 76 дБА.
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
29
43
Из двух полученных значений уровня звука от транспортного шу-
ма для дальнейших расч?тов выбираем наибольшее – 76 дБА.
Характеризуем другие источники внешнего шума. В районе строительства находится три магазина (расчетные точки
2-4 на рисунке 3.2). По таблице 8.6, с. 310 [3] эквивалентные уровни зву- ка составляют:
– для точки 2 (магазин овощи-фрукты) - 62 дБА; – для точки 3 (книжный магазин) - 67 дБА; – для точки 4 (молочный магазин) - 68 дБА. 3.2.1.3 Рассчитываем ожидаемый уровень звука в точке В отдель-
но от каждого источника внешнего шума и находим суммарный уровень шума в точке В, последовательно сложив все уровни звука по номограм- ме (рисунок 7.5, с. 291 [3]). Расч?т ожидаемых уровней звука производим по формуле (8.1), с. 347 [3]:
L
= L – ΔL – ΔL – ΔL (3.16)
Aтер Aэкв Aрас зел экр,
где L – расчетный уровень звука от источника шума, дБА;
Aэкв
ΔL – снижение уровня звука над поверхностью земли за счет
Aрас
расстояния от источника шума до расчетной точки, дБА;
ΔL – снижение уровня звука зелеными насаждениями, дБА;
зел
ΔL – снижение уровня звука экранирующими шум сооружения-
экр
ми, дБА.
Для расчета снижения уровня звука за счет расстояния определяем
расстояния от расчетных точек 1-4 до проекции точки В на горизонталь- ную плоскость (по рисунку 3.2):
– для точки 1 – 12,5 м; – для точки 2 – 26 м; – для точки 3 – 40,5 м; – для точки 4 – 36 м. Высоты от расчетных точек до середины светопроема расчетного
помещения на 2 этаже (до точки В) составляют:
– для точки 1 (от поверхности земли) – 4,5 м; – для точек 2-4 – 3,5 м. Реальные расстояния от точки В до расчетных точек источников
шума определяем по теореме Пифагора как гипотенузу прямоугольного треугольника, катетами которого являются расстояния от источников шума до проекции точки В на горизонтальную плоскость и высоты от ра-
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
30
44
счетных точек до середины светопроема рассчитываемого помещения (до точки В):
– для точки 1 – 13,3 м; – для точки 2 – 26,2 м; – для точки 3 – 40,7 м; – для точки 4 – 36,2 м. По графику (рисунок 8.24, с. 347 [3]) определяем снижение уровня
звука в зависимости от расстояния между источником шума и расч?тной точкой В (данные приведены на рисунке 3.16):
– для точки 1 – 3 дБА; – для точки 2 – 10 дБА; – для точки 3 – 13,5 дБА; – для точки 4 – 13 дБА.
Рисунок 3.16 - Определение снижения уровня звука
Зеленых насаждений и экранирующих сооружений между расчет-
ной точкой В и источниками шума 1-4 нет, поэтому значения ΔL и
зел
ΔL принимаем равными нулю. Тогда по формуле (3.16) ожидаемые
экр
уровни звука в точке В отдельно от каждого источника внешнего шума равны:
L = 76 – 3 – 0 – 0 = 73 дБА;
Aтер1
L = 62 – 10 – 0 – 0 = 52 дБА;
Aтер2
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
31
45
L = 67 – 13,5 – 0 – 0 = 53,5 дБА;
Aтер3
L = 68 – 13 – 0 – 0 = 55 дБА.
Aтер4
Расчетные данные уровней звука от внешних источников шума
сводим в таблицу 3.3.
Таблица 3.3 - Уровни звука от внешних источников шума
№ расчетной точки 1 2 3 4
Расстояние по горизонтали, м 12,5 26 40,5 36
Расстояние по вертикали, м 4,5 3,5 3,5 3,5
Реальное расстояние до точки В, м 13,3 26,2 40,7 63,2
Эквивалентный уровень звука, L 76 62 67 68
, дБА
Aэкв
Снижение шума за счет расстояния, 4 9 14 13
L , дБА
A рас
Снижение шума зелеными насаж- дениями, 0 0 0 0
L, дБА
зел
Снижение шума за счет экранов, 0 0 0 0
L, дБА
экр
Ожидаемый уровень звука в точке В, L 73,0 52,0 53,5 55,0
, дБА
Aтер
Для нахождения суммарного уровня шума в точке В последова-
тельно от меньшего к большему попарно складываем все ожидаемые уровни звука по номограмме (рисунок 7.5, с. 291 [3]). Указанная номо- грамма приведена на рисунке 3.17. Уровни звука располагаем в возрас- тающей последовательности: 52,0; 53,5; 55,0 и 73,0 дБА. В результате последовательного логарифмического сложения получаем суммарный уровень звука в точке В:
53,5 – 52,0 = 1,5 дБА => 53,5 + 2,3 = 55,8 дБА; 55,8 – 55,0 = 0,8 дБА => 55,8 + 2,6 = 58,4 дБА;
73,0 – 58,4 = 14,6 дБА => 73,0 + 0,1 = 73,1 дБА.
Таким образом, суммарный уровень звука от внешних источников
шума в точке В составляет: L = 73,1 дБА.
Aтер
3.2.1.4 Рассчитываем ожидаемый максимальный уровень звука
L , дБА, от внешних источников шума в точке М расчетного помеще-
Aпом
ния (по формуле (8.2), с. 347 [3]):
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
32
46
L = L – R , (3.17)
Aпом Aтер Aoк
где R – снижение уровня звука конструкцией окна, дБА (по таб-
Aok
лице 8.20, с. 350 [3] при открытой форточке R =10 дБА).
Aoк
Тогда по формуле (3.17) ожидаемый максимальный уровень звука
от внешних источников шума в точке М равен:
L = 73,1 – 10 = 63,1 дБА.
Aпом
Рисунок 3.17 – Номограмма для логарифмического
суммирования уровней звука
3.2.1.5 Рассчитанный уровень звука в точке М (63,1 дБА) значи-
тельно превышает допустимые нормативные значения (таблица 3.2) как эквивалентного уровня звука (40 дБА), так и максимального уровня зву- ка (55 дБА). В таких случаях рекомендуется применение специальных шумозащитных оконных конструкций.
3.2.1.6 Характеризуем источники внутреннего шума в расчетном
помещении. Эквивалентные уровни звука бытовых шумов приведены в таблице 8.7, с. 312 [3]. Выбираем по таблице четыре вида одновременно действующих шумов и определяем их эквивалентные уровни звука:
– радиомузыка – 83 дБА; – наполнение ванны – 45 дБА; – детский плач – 78 дБА; – разговоры людей – 66 дБА. Максимальный кратковременный внутренний уровень шума опре-
деляем путем сложения по номограмме (рисунок 3.17) эквивалентных уровней звука. Уровни звука располагаем в возрастающей последова- тельности: 45; 66; 78 и 83 дБА. В результате последовательного лога- рифмического сложения получаем максимальный кратковременный уро-
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
33
47
уровень звука в точке М:
66,0 – 45,0 = 21,0 дБА => 66,0 + 0,0 = 66,0 дБА; 78,0 – 66,0 = 12,0 дБА => 78,0 + 0,3 = 78,3 дБА;
83,0 – 78,3 = 4,7 дБА => 83,0 + 1,3 = 84,3 дБА.
Таким образом, максимальный уровень звука от выбранных внут-
ренних источников шума в точке М составляет: L = 84,3 дБА.
Мвнут
3.2.1.7. Проводим анализ пикового ожидаемого уровня шума од-
новременно от внешних и внутренних источников в точке М помещения, сложив ожидаемый уровень шума от внешних источников с максималь- ным кратковременным внутренним уровнем шума по номограмме (ри- сунок 3.17):
84,3 – 63,1 = 21,2 дБА => 84,3 + 0,0 = 84,3 дБА.
Рассчитанный пиковый уровень звука в точке М также значитель-
но превышает допустимые нормативные значения (таблица 3.2).
3.2.2 Расчет индекса изоляции шума, времени реверберации и
геометрических отражений.
3.2.2.1 Определяем индекс изоляции воздушного шума R , дБА,
W
по графику (рисунок 8.29, с. 353 [3]) для внутренней стены расчетного помещения. Материал стены – керамзитобетон плотностью 1000 кг/м
3 и
толщиной 0,2 м, т.е. поверхностная плотность равна (рисунок 3.18):
m = 1000 х 0,2=200 кг/м 2 .
По рисунку 3.18 определяем индекс изоляции воздушного шума
материалом стены: R = 43,5 дБ.
W
Рисунок 3.18 – Определение индекса изоляции воздушного шума
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
34
48
3.2.2.2 Рассчитываем время реверберации расчетного помещения
для частот 125, 500, 2000 Гц.
Определяем воздушный объем помещения:
V= 3,6 х 3,6 х 2,7 = 35 м 3 .
Определяем общую площадь внутренних поверхностей, склады-
вая площади пола, потолка и стен:
S = 12,96 + 12,96 + 38,88 = 64,8 м 2 .
общ
Общую эквивалентную площадь звукопоглощения А , м 2 , для
общ
соответствующих частот определяем по формуле (9.11), с. 386 [3]:
А
= Σ α х S + Σ А + х S , (3.18)
общ доб общ
где Σ α х S – сумма произведений площадей отдельных поверхно-
стей S, м 2 , на их коэффициент звукопоглощения α для данной частоты
(определяем по таблице III.1а, с. 434 [3], учитывая, что выбранные отде- лочные материалы для стен и потолка относятся к клеевым краскам, по- крытие пола – паркет);
Σ А – сумма ЭПЗ слушателей и кресел, м 2 (определяем по таблице
III.1в, с. 436 [3], для двух слушателей в мягких креслах с пористым за- полнителем);
α – коэффициент добавочного звукопоглощения, в среднем
доб
может быть принят 0,09 на частоте 125 Гц и 0,05 на частотах 500-4000 Гц (с. 386, [3]).
Расчетные значения перечисленных параметров и коэффициентов
сводим в таблицу 3.4.
Рассчитываем средний коэффициент звукопоглощения внутрен-
ней поверхности комнаты на данной частоте (формула (9.12), с. 386 [3]):
А
α общ . (3.19)
S
общ
Время реверберации комнаты Т, с, на частотах до 1000 Гц нахо-
дим по формуле Эйринга (формула (9.13), с. 386 [3]):
0,163 V
Т , (3.20)
S
общ
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
35
49
где φ( ) - функция среднего коэффициента звукопоглощения α
(определяем по таблице (III.2, с. 437 [3]).
На частотах выше 1000 Гц время реверберации вычисляем по
формуле (9.14), с. 386 [3]:
0,163 V
Т , (3.21)
S 4 m V
общ
где m - коэффициент учитывающий поглощение звука в воздухе,
определяем по таблице III.3, с. 437 [3] (при относительной влажности воздуха 50 %: m=0,0024).
Рассчитанные по формулам (3.19)-(3.21) значения параметров за-
носим в таблицу 3.4.
Таблица 3.4 – Расчет времени реверберации
Параметр Частота, Гц
125 500 2000
Коэффициент звукопоглощения стен и потолка, α 0,02 0,02 0,04
Коэффициент звукопоглощения пола, α 0,04 0,07 0,06
Сумма, Σ α х S, м 2 1,56 1,94 2,85
Сумма ЭПЗ слушателей и кресел, Σ А, м 2 0,8 1,2 1,5
Коэффициент добавочного звукопоглощения, α 0,09 0,05 0,05
доб
Общая ЭПЗ, А , м 2 8,2 6,4 7,6
общ
Средний коэффициент звукопоглощения, α 0,13 0,10 0,12
Функция среднего коэффициента звукопоглощения, φ( ) 0,14 0,10 0,13
Время реверберации, Т, с 0,63 0,88 0,65
3.2.2.3 Рассчитываем геометрические отражения в заданном по-
мещении от находящегося в нем источника звука – музыкального центра (точка Q на рисунке 3.19), строим геометрические отражения от потолка и от одной из стен помещения относительно места нахождения слушате- ля (точка М на рисунке 3.19) по методике, приведенной на с. 388-392 [3].
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
36
50
План и разрез помещения, а также схемы отражения от потолка и стены приведены на рисунке 3.19. Безразмерные величины u и v для расчетов геометрических отражений определяем по формулам (9.17), с. 389 [3]:
2 1 1
u a cos ( ) ; (3.22)
R R
O
2 1 1
b ( ) , (3.23)
R R
O
где a и b – половины сторон отражающих прямоугольников, м
(определяем по рисунку 3.19);
γ – углы падения и отражения, град; λ – длина звуковой волны, м; R
– расстояния от источника до точек отражения О, м;
О
R – расстояния от точек отражения О до слушателя, м. При расчете в формулы (3.22) и (3.23) подставляем истинные зна-
чения расстояний R и R, а также углов γ, которые определяем по рисун-
О
ку 3.19 методами начертательной геометрии.
Абсолютное отклонение ΔL, дБ, фактического уровня звукового
давления в точке при?ма М от уровня, соответствующего строго геомет- рическому отражению, не превысит (формула (9.18), с. 389 [3]):
ΔL= 4,4(1/u+1/v). (3.24) Применение геометрических отражений можно считать допусти-
мым, если ΔL не более 5 дБ, а наименьшая сторона отражателя (2a или 2b) не менее, чем в 1,5 раза превышает длину волны λ.
Все расчетные значения параметров геометрического отражения
от потолка и стены заносим в таблицу 3.5.
Из таблицы 3.5 видно, что абсолютные отклонения ΔL фактиче-
ского уровня звукового давления в точке при?ма М от уровня, соответст- вующего строго геометрическому отражению, превышают 5 дБ во всех рассчитанных случаях как для стены, так и для потолка, для длин волн 2, 1 и 0,5 м соответственно. Т.е. применение геометрических отражений нельзя считать допустимым для этих длин волн. Второе условие приме- нимости геометрических отражений (превышение в 1,5 раза наименьшей
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
37
51
Рисунок 3.19 – Построение геометрических отражений (М 1:50)
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
38
Таблица 3.5 – Расчет геометрических отражений
Поверхность отражения Потолок Стена
Длина волны λ, м 2 1 0,5 2 1 0,5
Безразмерная величина u 0,588 0,834 1,179 0,569 0,928 1,138
Безразмерная величина v 1,470 2,084 2,947 0,562 0,795 1,124
Половина стороны 0,75 0,65
отражателя а,м
Половина стороны 1,50 0,60
отражателя б,м
Истинные углы падения 37 21
и отражения γ, град
Истинное расстояние R, м 1,60 3,95
Истинное расстояние 2,95 1,60
R , м
0
Отклонение фактического 10,5 7,4 5,2 15,6 10,3 7,8
уровня звукового
давления L, дБ
стороны отражателя над длиной волны) не нарушается при отражениях от потолка для длин волн 1 и 0,5 м, при отражениях от стены – для дли- ны волны 0,5 м. Однако в целом применение метода геометрических от- ражений не допустимо даже в этих случаях.
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
39
53
Список использованных источников
1.
Территориальный каталог типовых строительных конструкций
и изделий для жилищно-гражданского строительства в Оренбургской обл. Кирпичные здания, каркасно-панельные здания, крупнопанельные и крупноблочные здания. ТК 88-2: сборник / отв. за вып. Хаустов. – Орен- бург, 1983. – 216 с.
2. СТП 101-00 Общие требования и правила оформления выпуск-
ных квалификационных работ, курсовых проектов (работ), отчетов по РГР, по УИРС, по производственной практике и рефератов. – Оренбург: ОГУ, 2000. – 61 с.
3. Архитектурная физика: Учеб. для вузов: Спец. «Архитектура» /
В.К Лицкевич, Л.И. Макриненко, И.В. Мигалина и др.; Под ред. Н.В. Оболенского . – М.: Стройиздат, 2003. – 448 с.
4. Закируллин Р.С. Методические указания к лабораторным рабо-
там по строительной физике / Р.С. Закируллин. – Оренбург: Оренбург- ский государственный университет, 2003. – 58 с.
ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ
40
54
1. Территориальный каталог типовых строительных конструкций и
изделий для жилищно-гражданского строительства в Оренбургской обл. Кирпичные здания, каркасно-панельные здания, крупнопанельные и крупно- блочные здания. ТК 88-2: сборник / отв. за вып. Хаустов. – Оренбург, 1983. – 216 с.
2. СТП 101-00 Общие требования и правила оформления выпускных
квалификационных работ, курсовых проектов (работ), отчетов по РГР, по УИРС, по производственной практике и рефератов. – Оренбург: ОГУ, 2000. – 61 с.
3. Архитектурная физика: Учеб. для вузов: Спец. «Архитектура» /
В.К Лицкевич, Л.И. Макриненко, И.В. Мигалина и др.; Под ред. Н.В. Обо- ленского . – М.: Стройиздат, 2003. – 448 с.
4. Закируллин Р.С. Методические указания к лабораторным работам
по строительной физике / Р.С. Закируллин. – Оренбург: Оренбургский госу- дарственный университет, 2003. – 58 с.
5. Гусев Н.М. Основы строительной физики: Учебное пособие для
вузов / Н.М. Гусев. – М.: Стройиздат, 1975. – 440 с.
6. В. Блази. Строительная физика: Справочник проектировщика / В.
Блази. – М.: Техносфера, 2005. – 536 с.
7. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение / Гос-
строй. – М., 2003. – 26 с.
8. МГСН 2.05-99. Инсоляция и солнцезащита / Госстрой. – М.,
1999.– 18 с.
9. МГСН 2.06-99. Естественное, искусственное и совмещенное ос-
вещение / Госстрой. – М., 1999. – 20 с.
10. Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помеще-
ний жилых и общественных зданий и территорий. СанПиН 2.2.1/2.2.1.1076 / Госстрой. – М., 2003. – 32 с.
11. СНиП II-12-77. Защита от шума / Госстрой. – М., 2002. – 30 с.
55
Приложение А
(обязательное)
Варианты расположения зданий на генплане
Рисунок А.1