QUANG HỌC KIẾN TRÚC PHẦN 07: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN

I KHAÙI QUAÙT VEÀ THIEÁT KEÁ CSTN:1. Tieâu chuaån thieát keá CSTN.2. Nhöõng qui ñònh chungII. XAÙC ÑÒNH TIEÂU CHUAÅN CSTN (eTc):     1. Cöôøng ñoä AS laáy vaøo phoøng2. Chaát löôïng AS trong phoøng III. LÖÏA CHOÏN HEÄ THOÁNG CÖÛA:1. Phaân loaïi cöûa  2. Caùc heä thoáng cöûa     3. Hình daïng cöûa 4. Vò trí cöûa cöûa

BÀI 7: THIẾT KẾ CSTN

I KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ CSTN:

1 Tiêu chuẩn thiết kế CSTN

2 Những qui định chung

II XÁC ĐỊNH TIÊU CHUẨN CSTN (eTc ):

     1 Cường độ AS lấy vào phòng

2 Chất lượng AS trong phòng

III LỰA CHỌN HỆ THỐNG CỬA:

1 Phân loại cửa

  2 Các hệ thống cửa

     3 Hình dạng cửa

4 Vị trí cửa cửa

IV SƠ BỘ XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH CỬA:

- Dùng kinh nghiệm

- Phương pháp tính gần đúng

IV KIỂM TRA:

1 Kiểm tra hiệu qủa lấy sáng

2 Xác định Hệ số ĐRASTN hình học theo p.p Đa-nhi-lúc

3 Vẽ biểu đồ đường cong phân bố AS

4 Kiểm tra

I KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ CSTN:

VN có 2 tiêu chuẩn chiếu sáng:

- TCXD - 29 - 1968 Tiêu chuẩn thiết kế CSTN

- TCXD 29 : 1991 Chiếu sáng tự nhiên trong công trình dân dụng (tiêu chuẩn hiện hành)

- Tiêu chuẩn TCXD 29 : 1991 được áp dụng để thiết kế mới

hoặc cải tạo CSTN bên trong nhà ở và nhà công cộng

- CSTN trong nhà ở và nhà công cộng được chia ra:

+ Chiếu sáng bên.+ Chiếu sáng trên

+ Chiếu sáng hỗn hợp

1 Tiêu chuẩn thiết kế CSTN:

2 Những qui định chung (TCXD 29 : 1991):

- Ánh sáng tự nhiên tại 1 điểm bất kỳ trong phòng được đặc trưng bằng hệ số độ rọi ASTN (viết tắt ĐRASTN)

Hệ số ĐRASTN tại điểm M e M = E M / E ng (xét cùng thời điểm)

- Khi thiết kế CSTN phải tính đến hệ số dự trữ (phụ thuộc số lần lau cửa trong một năm)

2 Những qui định chung (TCXD 29 : 1991):

II XÁC ĐỊNH TIÊU CHUẨN CSTN (eTc):

Tiêu chuẩn chiếu sáng tự nhiên bao gồm 2 nội dung cơ bản:

+ Cường độ ánh sáng lấy vào phòng

+ Chất lượng ánh sáng trong phòng

1 Cường độ ánh sáng lấy vào phòng:

Yêu cầu lượng AS lấy vào phòng nhiều hay ít  phụ thuộc vào chức năng sử dụng của phòng

 Tiêu chuẩn qui định bằng Hệ số ĐRASTN tiêu chuẩn(eTc, tính theo %)

·     TCXD 29 : 1991: Hệ số ĐRASTN trên mặt làm việc (hoặc trên vật

cần phân biệt) trong các phòng của nhà ở và nhà công cộng không được nhỏ hơn các trị số quy định trong bảng 2, bảng 3 và bảng 4      

Tiêu chuẩn qui định Hệ số ĐRASTN dựa trên kích thước vật cần phân biệt và tính chất thời gian của công việc

Xác định HSCSTN tiêu chuẩn:

eTc = (ETc / Eng ).100%

- Chiếu sáng bên: emin

- Chiếu sáng trên và chiếu sáng hỗn hợp: etb

Vd: Thiết kế 1 phòng học CSTN bằng cửa bên: emin = 2 %

1./ Hệ số ĐR.ASTN tính toán: ett = eTc 10%

Vd: Đ/v phòng vẽ kỹ thuật chiếu sáng hỗn hợp: etb = 5 %

 ett = (5  0,5) %

Lưu ý các qui định quan trọng của tiêu chuẩn:

2./ Các điểm tính toán CSTN nằm trên giao tuyến của mặt cắt đặc trưng của phòng với MLV quy ước (hoặc sàn):

+ Điểm đầu và cuối cách mép trong của tường 1m

+ Các điểm còn lại cách đều nhau

và khoảng cách giữa các điểm  2(m)

+ Số lượng điểm  5 điểm

Lưu ý các qui định quan trọng của tiêu chuẩn:

3./ Khi chiếu sáng 1 bên, hệ số ĐR.ASTN nhỏ nhất được xác định tại điểm tính toán cách mép trong của tường đối diện với cửa lấy sáng 1,0 (m) 4./ Khi chiếu sáng 2 bên, hệ số ĐR.ASTN nhỏ nhất được xác định tại điểm tính toán ở giữa phòng

5./ Khi chiếu sáng trên hoặc chiếu sáng hỗn hợp, hệ số ĐR.ASTN trung bình được xác định bằng giá trị trung bình của các điểm tính toán

Vd: Xác định mặt cắt đặc trưng:

 Dùng trục tung biểu diễn ett (với tỉ lệ tùy chọn)

2 Chất lượng ánh sáng trong phòng

Kiểm tra độ đồng đều: emax / emin

 Chỉ quy định độ đồng đều đ/v chiếu sáng trên hoặc chiếu sáng hỗn hợp và các phòng của nhà trẻ, trường mẫu giáo, trường học sử dụng hệ thống chiếu sáng bên

Tiêu chuẩn quy định: emax / emin ≤ 3/ 1

II LỰA CHỌN HỆ THỐNG CỬA:

1 Phân loại cửa:

Có 2 loại cửa: cửa bên và cửa mái

a Cửa bên:

- Ưu : + Giá thành rẻ, không hạn chế số tầng nhà

+ Cấu tạo, quản lý và sử dụng đơn giản + AS lấy vào có tính định hướng mạnh

- Khuyết : + AS lấy vào phân bố không đều + Hạn chế chiều sâu lấy sáng  Hạn chế chiều rộng nhà

b Cửa mái:

SỰ KHÁC BIỆT VỀ ĐƯỜNG CONG PHÂN BỐ AS

GIỮA CỦA BÊN VÀ CỬA BÊN CAO

CỬA BÊN CAO CỬA BÊN

MLV

2 Các hệ thống cửa:

+ Hệ thống cửa bên

+ Hệ thống cửa trên

+ Hệ thống cửa hỗn hợp: cửa bên + cửa trên

Cửa bên ở trên caoCửa mái

ĐƯỜNG CONG PHÂN BỐ ÁNH SÁNG CỬA MÁI

3 Hình dạng cửa:

+ Phổ biến nhất là cửa hình vuông, hình chữ nhật

  + Cửa có hình dạng đặc biệt: khi tính toán phải qui đổi diện tich cửa

thành hình chữ nhật, hình vuông hoặc nhân thêm hệ số

ĐƯỜNG CONG PHÂN BỐ ÁNH SÁNG CỬA MÁI (M: ĐIỂM NHÌN CỬA MÁI VỚI GÓC KHỐI LỚN NHẤT)

M

MLV

 Cửa bên ở trên cao có đường

cửa mái

a b

BIẾN ĐỔI CỬA VỀ HÌNH DẠNG THƯỜNG GẶP

4 Vị trí cửa:

Cửa trên cao có nhiều ưu điểm:

+ Lấy AS vào nhiều hơn cửa bên

+ Khả năng diệt khuẩn cao (AS lấy vào chứa nhiều bức xạ tử ngoại) + Phân cách quan hệ không gian trong - ngoài

 Cửa trên thường được dùng trong kho tàng, nhà vệ sinh…

III SƠ BỘ XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH CỬA:

Có 2 phương pháp

- Dùng kinh nghiệm

- Tính gần đúng

PP tính gần đúng:

Hệ số diện tích cửa lấy sáng:

m = 100.S0/SS = eTc.K./ cs.r

Với S0 là diện tích cửa, SS là diện tích sàn

Khi chiếu sáng bên:

Trong đó:

cs: hệ số xuyên sáng toàn phần của cửa

(đ/v hệ thống cửa hỗn hợp thì cs tính theo loại cửa chủ đạo)

cs = 1 2 3 4 5

1 : Hệ số xuyên suốt AS của các vật liệu  Xác định theo Bảng 6

2 : Hệ số xuyên suốt AS có tính đế ảnh hưởng của khuôn cửa  Xác định theo Bảng 7

3 : Hệ số xuyên suốt AS có tính đến ảnh hưởng do các kết cấu chịu lực

che AS  Xác định theo Bảng 8 (Khi chiếu sáng bên thì 3 = 1) 4 : Hệ số xuyên suốt AS có tính đến ảnh hưởng của các kết cấu che nắng  Xác định theo Bảng 9

5 : Hệ số xuyên suốt AS có tính đến lưới bảo vệ đặt ở dưới cửa mái

 5 = 0,9

K : Hệ số dự trữ tính theo bảng 1: (K = 1,2)

cs : chỉ số AS của cửa bên  xác định theo bảng 5

cm: chỉ số AS của cửa mái  xác định theo bảng 14

r 1 : hệ số tăng AS do phản xạ bên trong phòng và từ mặt đất ở trước cửa sổ  xác định theo bảng 10

r2 : hệ số tăng AS do phản xạ bên trong phòng khi CS bằng cửa trên

 xác định theo bảng 12

Kcm : Hệ số theo loại cửa mái  xác định theo bảng 13

Kch : Hệ số tính đến ảnh hưởng của các công trình đối diện  bảng 11

tb : hệ số phản xạ trung bình của các bề mặt trong phòng:

tb = (tr.Str + tư.Stư + s.Ss + …)/ (Str + Stư + Ss + …

(Với tr, tư , s ,…:hệ số phản xạ của các bề mặt trần, tường, sàn

Str, Stư , Ss , …: diện tích tương ứng của trần, tường, sàn)

IV KIỂM TRA:

- Sau khi tính toán được sơ bộ diện tích cửa lấy sáng

 Chọn kiểu dáng và kích thước cửa

 Xác định số lượng cửa và cách bố trí hệ thống cửa phù hợp

1 Kiểm tra lại hiệu quả lấy sáng:

Kiểm tra cụ thể hệ số ĐRASTN tại mặt cắt đặc trưng và các điểm quan trọng trong phòng theo công thức:

Khi chiếu sáng bên: e bt = (εb q + εch R).r 1.τcs /K (1) Khi chiếu sáng trên: ett = [εt + εtb (r 2  cm - 1)].τcs /K (2)

Khi chiếu sáng hỗn hợp: eht = ett + ebt (3)

Trong đó:

ebt : hệ số ĐRASTN tính toán khi chiếu sáng bên

ett : hệ số ĐRASTN tính toán khi chiếu sáng trên

eht : hệ số ĐRASTN tính toán khi chiếu sáng hỗn hợp

εb : hệ số ĐRASTN hình học tại điểm cần kiểm tra khi chiếu sáng bên, có tính đến AS trực tiếp cửa bầu trời  xác định theo biểu đồ Đa nhi luc I và II (hình 1 và 2)

q : Hệ số hiệu chỉnh độ chói không đều của bầu trời  Bảng 15

εch : hệ số ĐRASTN hình học tại điểm cần kiểm tra khi chiếu sáng bên, có tính đến AS phản xạ từ các ngôi nhà đối diện  xác định theo biểu đồ I và II (hình 1 và 2)

R : hệ số độ chói tỉ đối của ngôi nhà đối diện  xác định theo bảng 16

εt : hệ số ĐRASTN hình học tại điểm cần kiểm tra khi chiếu sáng trên

 xác định theo biểu đồ III và II (hình 3 và 2)

εt b: hệ số ĐRASTN hình học trung bình của các điểm tính toán khi chiếu sáng trên (các điểm nằm trên giao tuyến của mặt cắt đặc trưng của phòng và mặt làm việc quy ước)  xác định theo công thức:

- Với N: số điểm cần kiểm tra

- εt1, εt2 , εtN : Hệ số ĐRASTN hình học tại từng điểm cần kiểm tra

Hệ số ĐRASTN trung bình Khi chiếu sáng trên hoặc chiếu sáng hỗn hợp xác định bằng công thức:

etb

- Với N: số điểm tính toán

sáng hỗn hợp tại từng điểm nằm trên giao tuyến của mặt cắt đặc trưng của phòng và mặt làm việc quy ước)  xác định theo công thức (2) và (3)

Nguyên tắc xác định hệ số ĐRASTN hình học theo phương pháp biểu đồ Đa-nhi-lúc:

e M = (E M / E ng ).100 (%)  e M = ( /  ).100 (%)

2./ Xác định hệ số ĐRASTN hình học theo phương pháp Đa-nhi-lúc:

Chia bầu trời thành 10.000 mảnh d  xác định số mảnh trời nhìn thấy từ điểm cần tính toán qua cửa lấy sáng

a Khi chiếu sáng bên (có tính đến AS trực tiếp):

+ Biểu đồ Đa-nhi-lúc 1 áp dụng cho mặt cắt:

 Xác định được n1

 Xác định luôn OC để tìm n2

(Trường hợp MB khác tỉ lệ với mặt cắt phải nhân hệ số cho OC)

+ Biểu đồ Đa-nhi-lúc 2 áp dụng cho mặt bằng:

 Điểm O của biểu đồ đặt vuông góc

và cách tâm cửa 1 đoạn OC

 Xác định được n2

b Khi chiếu sáng trên:

- n’2: số lượng tia sáng phản xạ từ ngôi nhà đối diện qua cửa lấy sáng tới điểm cần kiểm tra trên mặt bằng của phòng  xác định theo Biểu đồ II

Xác định hệ số ĐRASTN hình học (có tính đến AS trực tiếp và AS phản xạ)

3 Vẽ đường cong phân bố ánh sáng:

ĐƯỜNG CONG PHÂN BỐ ÁNH SÁNG CỬA MÁI

ĐƯỜNG CONG PHÂN BỐ ÁNH SÁNG CỬA MÁI

(M: ĐIỂM NHÌN CỬA MÁI VỚI GÓC KHỐI LỚN NHẤT)

M

MLV

tb = (e1hh/2 + e2 hh + …+ en hh /2 )/ (n – 1) (Công thức Simson)

b Kiềm tra chất lượng AS trong phòng :

Chỉ kiểm tra đ/v cửa trên, cửa hỗn hợp và các phòng của nhà trẻ, trường mẫu giáo, trường học sử dụng hệ thống CS bên :

emax / emin ≤ 3/1

TRÌNH TỰ THIẾT KẾ CSTN:

Bước 1: Xác định HS.CSTN tiêu chuẩn

Chức năng của CT  Cấp chiếu sáng  HS.CSTN tiêu chuẩn

Bước 2: Lựa chọn cửa:

+ Chọn hệ thống cửa (loại cửa, vị trí cửa) + Chọn hình thức cửa (hình dạng, kích thước)

Bước 3: Sơ bộ xác định diện tích cửa

Dùng kinh nghiệm hoặc p.p tính gần đúng

Sau khi có tổng diện tích cửa  phân phối thích hợp

Bước 4: Kiểm tra hiệu quả thiết kế chiếu sáng

Dùng p.p kiểm tra bằng biểu đồ Đa-nhi-lúc

Bước 5: Nhận xét về hiệu quả thiết kế chiếu sáng