Какие бывают источники света, и какими характеристиками обладают

Что такое источник света

Источник света – это объект, излучающий электромагнитную энергию в диапазоне спектра, воспринимаемого человеческим зрением. По законам физики, если отдельные объекты нагреть до определенной температуры, они начинают светиться.

По сути, источником света можно назвать любой светящийся объект – будь то солнце, светлячки или различная светотехника, выпускаемая современными заводами.

Определение

Естественное освещение — это освещение земной поверхности прямым солнечным излучением или рассеянным светом с неба. Это наиболее комфортный вариант в течение дня, полезный для зрения человека, поэтому его следует использовать по возможности.

свет Источником естественного света является солнце, излучающее мощный поток световой энергии. Он достигает поверхности планеты как в виде прямого, так и в виде рассеянного излучения. Для выполнения всех видов расчетов естественного освещения помещений используется только рассеянный (рассеянный) свет.

Особенность этого показателя в том, что он не имеет конкретного значения и зависит от ряда характеристик:

1. Географическая широта. Чем ближе к экватору, тем больше солнца попадает на поверхность и тем выше световые показатели.
2. Расположение объекта. Если он расположен вблизи высоких гор или в естественной низменности, показатели снижаются по естественным причинам. Не забывайте об искусственных препятствиях — высоких зданиях поблизости или деревьях с густой кроной.
3. Время года. В зависимости от периода освещение сильно меняется, так как зимой солнце опускается ниже, а летом поднимается выше.
4. Время суток. Максимальная освещенность днем, а утром и вечером она ниже.
5. Облачность также оказывает большое влияние. Этот фактор может действовать по-разному, точно предсказать его сложно. Обычно учитывают средний уровень облачности для конкретной местности.

Кстати! Естественное освещение может сильно меняться даже в течение нескольких часов. Поэтому при расчете и выборе варианта нужно стараться использовать имеющиеся световые ресурсы с максимальной пользой.

Методы правильного планирования естественного освещения

Но когда мы знаем виды естественного освещения, не приближаемся ли мы еще на один шаг к раскрытию вопроса, как организовать правильное освещение дома? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте пошагово рассмотрим основные этапы планирования.

Нормы естественного освещения зданий

Чтобы правильно спланировать освещение, мы должны сначала ответить на вопрос, каким оно должно быть? Ответ на этот вопрос нам дает СНиП 23 — 05 — 95, устанавливающий нормы КЭО для производственных, жилых и общественных зданий.

Расчет КЭО

• КЕО – коэффициент естественного освещения. Это соотношение между уровнем естественного освещения в определенной точке дома и количеством света снаружи.
• Оптимальность этого параметра была рассчитана научно-исследовательскими институтами и сведена в таблицу, которая стала нормой при проектировании. Но чтобы использовать эту таблицу, нам нужно знать нашу широту.

• Из уроков Белорусской железной дороги и географии надо помнить, что чем южнее, тем выше интенсивность солнечного тока. Поэтому вся территория нашей страны была разделена на пять светлых климатических зон, в каждой из которых имеется по два подвида.
• Как только мы узнаем нашу светлую климатическую зону, мы можем, наконец, решить, какой КЕО нам нужен. Для жилых зданий он варьируется от 0,2 до 0,5. Также, чем южнее, тем меньше КЕО.
• Опять же, это связано с географией. Ведь чем южнее, тем выше освещение на улице. А КЕО – это соотношение между освещением снаружи помещения и внутри него. Следовательно, для создания одинакового уровня освещения домов на юге и севере последние должны прикладывать больше усилий.

• Чтобы идти дальше, нам нужно выяснить, где находится эта точка в доме, для которой мы будем определять уровень освещенности? Ответ на этот вопрос нам дают разделы 5.4 — 5.6 СНиП 23 — 05 -95.
• По ним при двухстороннем боковом освещении жилых помещений нормируемой точкой является центр помещения. Для одностороннего бокового освещения нормируемой точкой является плоскость в метре от стены, противоположной окну. В других комнатах нормализованной точкой является центр комнаты.

Примечание! Для одно-, двух- и трехкомнатных квартир такой расчет делается на жилую комнату. В четырехкомнатной квартире такой расчет делается на две комнаты.

• Для верхнего и комбинированного освещения нормируемой точкой является плоскость в метре от самых темных стен. Это правило распространяется и на производственные помещения.
• Но все, что мы привели выше, инструкция предписывает использовать на жилых и общественных объектах. С производством все немного сложнее. Дело в том, что производство разное. На некоторых я занимаюсь измерительными предметами, а на других — микросхемами.
• Исходя из этого, все виды работ были разделены на восемь классов в зависимости от категории изобразительной работы. Там, где обрабатываются изделия размером менее 0,15 мм, их отнесли к первой группе, а там, где не требуется особой точности, к восьмой. А для промышленных компаний КЭО выбирают исходя из категории визуальных работ.

Выбор оконных систем для здания

Естественный свет проникает в наше здание через окна. Поэтому, зная нормы, которые мы должны соблюдать, можно переходить к выбору окон.

• Первая задача – подбор оконных систем. Это значит, что нам предстоит решить, какое освещение у нас будет – верхнее, боковое или комбинированное в каждой комнате. Для ответа на этот вопрос необходимо учитывать архитектурное строение здания, его географическое положение, используемые материалы, тепловую эффективность дома и, конечно же, немаловажную роль будет играть цена.
• Если вы выбираете потолочное освещение, вы можете использовать так называемую световую вентиляцию или мансардные окна. Это специальные конструкции, которые зачастую кроме света обеспечивают еще и вентиляцию зданий.
• Лампы легкой вентиляции в большинстве случаев имеют прямоугольную форму. Это связано с простотой установки. При этом треугольная форма считается самой удачной, если речь идет об освещении. А вот для треугольных фонарей практически нет надежных систем подъема окон для проветривания.
• Светильники вентиляции обычно устанавливают над промышленными зданиями с большим внутренним тепловыделением, либо на зданиях, расположенных в южных широтах, как на видео. Это связано с большими теплопотерями таких оконных систем.

• Мансардные окна в последнее время получают все большее распространение как в производстве, так и в жилищном строительстве. Это связано с простотой монтажа таких систем и достаточно комфортной стоимостью. Теплопотери таких оконных систем не так велики, а значит, их можно с успехом использовать в северных широтах.

Примечание! Для исключения возможности травмирования человека все горизонтальные и наклонные поверхности вертикального освещения должны иметь специальные сетки. Они необходимы для предотвращения падения осколков стекла.

• Если вы решили использовать в помещениях естественное боковое освещение, СНиП II-4-79 рекомендует отдать предпочтение оконным системам стандартного типа. Для таких систем уже сделаны все необходимые расчеты и даже есть рекомендации. Вы можете увидеть эти рекомендации в таблице ниже.

• Для естественного бокового освещения важным аспектом является затенение оконных систем от соседних зданий. Это необходимо учитывать при расчетах.

• Для зданий, где противоположная окну стена находится на значительном расстоянии, часто устанавливают многослойные оконные системы. Но следует помнить, что высота одного слоя не должна превышать 7,2 метра.
• Очень важным аспектом выбора оконных систем является их правильная ориентация по сторонам света. Ведь ни для кого не секрет, что окна, выходящие на юг, дают гораздо больше света. Это следует максимально использовать в строящихся зданиях в северных широтах. При этом для строящихся зданий в южных широтах рекомендуется ориентировать окна на север и запад.

Ориентация световых проемов по сторонам света

• Это позволит не только более рационально использовать дневной свет, но и сократить расходы. Для зданий в южных широтах фактически устанавливаются специальные светозапирающие устройства, ограничивающие блики от солнца, а при правильной ориентации окон этого можно избежать.

Читайте также: Искусственные источники света: виды, особенности, сфера использования

Сочетание норм КЕО и норм освещённости

Но нормы КЭО не рассчитываются для каждого типа здания. Иногда достаточно освещения по нормам КЕО, но нормы освещения рабочих мест не соблюдаются.

Этот недостаток естественного освещения можно компенсировать, создав комбинированное освещение, либо подключив критичное наружное освещение.

• Критическим наружным освещением называют естественное освещение на открытой местности, равное нормируемому значению искусственного освещения. Это значение позволяет привести КЕО в соответствие с требованиями к искусственному освещению.
• Для этого используется формула Ен = 0,01 эЭкр, где Ен — нормированное значение освещенности, е — выбранный стандарт КЭО, а Екр — наша критическая наружная освещенность.

• Но даже этот метод не всегда позволяет достичь требуемых стандартов. Ведь показатели естественного освещения не всегда позволяют добиться нормируемых значений освещенности рабочего места. В первую очередь это касается зданий, расположенных в северных широтах, где и интенсивность светового потока ниже, и теплопотери не позволяют установить большое количество окон.

• В частности, для нахождения золотой середины существует так называемый расчет приведенных затрат на естественное освещение. Он позволяет решить, что для здания выгоднее создать качественное естественное освещение или ограничиться комбинированным, а возможно, даже искусственным освещением.

Виды и классификации источников света

Все варианты можно разделить на два основных вида – природные и искусственные источники. Из этого проще всего исходить при оценке проблемы, так как информацию легко систематизировать.

Естественные источники света

К этой группе можно отнести все явления природы и объекты, которые могут испускать свет, видимый человеком. Причем, излучение может быть как первичным, так и вторичным свойством объекта или явления. Все варианты в этом разделе возникли без вмешательства людей и деятельности других существ. Основные естественные источники:

1. Солнце. Известный объект, который не только излучает свет благодаря своей светящейся структуре, но и является источником жизни на Земле.
2. Звезды, луна и другие объекты из космоса. Каждый день после захода солнца на небе появляется большое количество светящихся точек. И в то же время характер свечения разный. Если Луна имеет отраженный свет, другие объекты могут светиться сами по себе. Свечение может исходить и от межгалактического газа, оно тоже видно на некоторых участках неба.
3. Северное сияние — еще один природный источник.
4. Сюда же относятся и атмосферные электрические разряды, хотя и вспыхивающие в течение короткого промежутка времени.
5. Минералы и органические продукты могут светиться при их окислении, то есть при сжигании.
6. Биолюминесценция живых организмов, яркий пример — всем известные светлячки.

Искусственные источники света

В этом случае источником является любой элемент, испускающий излучение в результате преобразования энергии. Практически все альтернативы искусственного происхождения питаются от электричества. То есть первичной энергией, используемой для производства света, является электричество.

Исходя из физических категорий, мы можем разделить все искусственные варианты на три основные разновидности. Каждый из них имеет свои особенности:

1. Термальные источники сегодня наиболее распространены. Принцип действия заключается в том, что некий предмет (чаще всего вольфрамовая нить) нагревается до температуры, при которой он начинает излучать не только тепло, но и видимый свет. Этот вариант поначалу широко применялся, но сейчас ему на смену пришли более прогрессивные и безопасные, ведь нагрев до высоких температур – не лучшее решение во многих ситуациях.
2. Люминесцентные варианты работают за счет явления люминесценции. В этом случае энергия преобразуется в оптическое излучение. Широко используемые в различных отраслях промышленности, самым большим преимуществом является то, что они не нагреваются в процессе работы. Еще один плюс — низкое энергопотребление. Однако из-за содержания ртути их следует правильно утилизировать, а в случае поломки проветрить помещение.
3. Светодиодные источники появились недавно, но с каждым годом используются все больше и больше. Основным рабочим элементом является полупроводниковый кристалл. В нем, когда электроны под действием электричества переходят с одного энергетического уровня на другой, начинается испускание фотонов. Очень производительная и безопасная система, обеспечивающая отличное качество света.