наверх
 
Удмуртская Республика


Архив СА: Анализ различных форм окна с точки зрения их светового эффекта. 1929

Современная архитектура. 1929. № 2 Современная архитектура. 1929. № 2 Современная архитектура. 1929. № 2 Современная архитектура. 1929. № 2 Современная архитектура. 1929. № 2
 
Современная архитектура. 1929. № 2 Современная архитектура. 1929. № 2 Современная архитектура. 1929. № 2 Современная архитектура. 1929. № 2 Современная архитектура. 1929. № 2
 
 
 
 
 
 

М. О. Барщ, В. Владимиров. Анализ различных форм окна с точки зрения их светового эффекта // Современная архитектура. 1929. № 2. — С. 41—43.

 
«Задача тогда только выдвигается, когда существуют уже материальные условия, необходимые для ее разрешения, или когда они, по крайней мере, находятся в процессе возникновения»
К. Маркс «Критика политической экономии»
 
 
ДИАГРАММА ОСВЕЩЕННОСТИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ОКНА. СТРОЙКОМ РСФСР, СЕКЦИЯ ТИПИЗАЦИИ
ДИАГРАММА ОСВЕЩЕННОСТИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ОКНА. СТРОЙКОМ РСФСР, СЕКЦИЯ ТИПИЗАЦИИ
 
 

ФОРМА ОКОН ЖИЛОГО ПОМЕЩЕНИЯ

 
Проанализированы 3 формы оконных проемов:
  1. вертикальная — 2 окна по 1×2 м.
  2. квадратная — 1 окно 2×2 м.
  3. горизонтальная — 1 окно 4×1 м.
 
Взята комната 4,5×4,5 м. Площадь оконных проемов во всех 3-х случаях принята одинаковой, равной 4 кв. м, т. е. ⅕ площади пола. Исследовалась освещенность горизонтальной рабочей поверхности, расположенной на высоте 0,75 м от уровня пола (без учета влияния отражения от других поверхностей).
 
Освещаемость каждой точки определяется формулой
 
s = L k α β Sin γ (I),
 
где
L — освещенность небесного свода в люксах,
k — коэффициент поглощения,
α — угол, образуемый лучами проведенными из данной точки к крайним граням окна в вертикальной плоскости,
β — то же в горизонтальной плоскости,
γ — угол между горизонтальной линией и биссектрисой вертикального угла (для данных чертежей ).
 
Величины L и k, как постоянные и равные для всех анализируемых случаев, из рассмотрения исключены. Тогда переменная величина
 
 
будет сравнительным показателем освещенности точки.
 
По этой формуле (2) подсчитывалась освещенность в 361 точках, расположенных на рабочей поверхности на равных расстояниях друг от друга.
 
Суммирование показателей освещенности дает представление об общей освещенности рабочей поверхности.
 
Оно дало следующие результаты:
для горизонтального окна — 224214
для квадратного окна — 217715
для вертикальных окон — 165690
 
Из этих сумм показателей видно, что безусловно невыгодным является вертикальное окно. Что же касается квадратного и горизонтального, то прежде чем отдать предпочтение тому или другому, необходимо проанализировать чрезвычайно важный в гигиеническом отношении фактор равномерности освещения.
 
Совокупность коэффициентов освещенности всех точек образует поверхность. На чертежах показаны некоторые наиболее характерные сечения этой поверхности. Кривые, отмеченные крупными цифрами 1, 2, 3, дают сечения параллельные плоскости оконных проемов — 1 по линии, отстоящей на 0,50 м от наружной стены, 2 — по середине комнаты и 3 — на расстоянии 0,50 м от задней стены.
 
Кривые, отмеченные мелкими цифрами 1, 2, 3, дают сечения, параллельные плоскостям боковых стен: 1 — по средней оси комнаты, 2 — на расстоянии 1,25 м от стены и 3 — по боковой стене.
 
Эти 6 разрезов характеризуют распределение освещенности по рабочей поверхности.
 
 
ДИАГРАММА ОСВЕЩЕННОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОКНА. СТРОЙКОМ РСФСР, СЕКЦИЯ ТИПИЗАЦИИ
ДИАГРАММА ОСВЕЩЕННОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОКНА. СТРОЙКОМ РСФСР, СЕКЦИЯ ТИПИЗАЦИИ
 
 
ДИАГРАММА ОСВЕЩЕННОСТИ КВАДРАТНОГО ОКНА. СТРОЙКОМ РСФСР, СЕКЦИЯ ТИПИЗАЦИИ
ДИАГРАММА ОСВЕЩЕННОСТИ КВАДРАТНОГО ОКНА. СТРОЙКОМ РСФСР, СЕКЦИЯ ТИПИЗАЦИИ
 
 
Из разрезов 1, 2 и 3 видно, что во всех случаях освещенность в глубине комнаты приблизительно одинакова (меньшая у горизонтального окна, опущенного на рабочую поверхность) и всюду настолько мала, что фактически рабочей может служить только передняя часть комнаты.
 
Отсюда наиболее важным является параллельный окнам разрез 1. Характер кривых этого разреза резко различается в 3-х разобранных случаях. Горизонтальное окно дает наибольшую и наиболее равномерную освещенность, а вертикальные окна наименьшую освещенность и резко меняющуюся кривую (3 минимума и 2 максимума), что ярко подчеркивает нерациональность применения вертикальных окон. При этом интересно заметить, что кривая вертикального окна целиком вписывается в кривую горизонтального.
 
В цифрах средняя освещенность по разрезу 1 будет для
 
 
Преимущество горизонтального окна особенно сильно подчеркивается равномерностью распределения света, которая характеризуется отношением
 
 
Во всех приведенных данных лучшим оказывается горизонтальное окно и худшим вертикальное. Квадратное стоит посредине и только в цифре отношения уступает вертикальному окну, так как последнее при общей худшей освещенности имеет меньший максимум.
 
Изофоты на планах показывают равномерную освещенность в случае горизонтального окна и очень неудобное распределение света в рабочей части комнаты в случае вертикальных окон.
 
Приведенные диаграммы подсчитаны для стен толщиной в 50 см. Дальнейший анализ показал, что при толстых стенах очень большую роль играет величина периметра оконного отверстия, так как толщина стен поглощает наклонные лучи света. При стенах толще 0,70 м выгоднее приближаться по форме к квадратному и даже круглому окну.
 
При тонких же стенах в новейших облегченных конструкциях наибольшее распространение должны получить горизонтальные окна, т. к. при дальнейшем утончении стен (менее 0,50 м) преимущества горизонтального окна будут значительно возрастать.
 
Так для горизонтального окна при толщине стен в 0,25 м общая сумма показателей будет равна 343524, а средняя освещенность рабочей линии (разрез 1) = = 2320.
 
Средняя освещенность рабочей линии для двух вертикальных окон будет = 1575 и для квадратного = 1920, т. е. мы видим, что горизонтальное окно прибавило в средней освещенности по рабочей линии 730 = 100%, квадратное 550 = 75%, вертикальное 517 = 71%.
 
М. О. Барщ, В. Владимиров
 

 

 

Ф. Яловкин. Заметка в связи с проектом И. Леонидова // Современная архитектура. 1929. № 2. — С. 43—45.

 

ЗАМЕТКА В СВЯЗИ С ПРОЕКТОМ И. ЛЕОНИДОВА

 
Конструктивизм в архитектуре имеет развитие в двух плоскостях.
 
1. По линии ответа на реальные заказы сегодняшнего дня.
 
2. По линии установки новых социальных типов жилья, общественных сооружений, фабрик и т. д.
 
И если в обоих случаях практические решения конструктивистов являются принципиально однозначными, то по самой задаче носят различный характер.
 
В первом случае имеем решения уже на установленный заказ.
 
Во втором — задача сводится к выработке самого социального заказа и затем уже его решения, т. е. если в одном конструктивист наиболее четко разрешает утилитарную значимость сооружения по тем предпосылкам, которые дают ему реальный заказ и его целевая установка, то во втором в основу работы кладется социальная значимость, предпосылками которой являются развертывающееся социалистическое строительство и ломка старых бытовых взаимоотношений.
 
Такое разграничение работы конструктивиста при анализе сооружения даст возможность более ясно вскрыть, что в нем от конструктивизма и что не имеет никакого отношения к последнему. И между прочим при решении реального заказа, как то, так и другое может сочетаться в работе одного архитектора, например, если взять «центросоюз» Леонидова в целом, то он является по своему методу решения работой конструктивиста, но если взять в этом доме клуб с его сценой и прочими помещениями, то он далеко не вяжется с тем понятием о клубе, который имеется у конструктивиста. По существу в этом и заключается разница тех двух плоскостей, в которых конструктивизм как школа дает архитектуре свои начала.
 
Оставляя в стороне работу конструктивиста над установкой новых социальных типов, проследим схематично достижения их в первой плоскости.
 
До сего времени в СА мы имели ряд работ в данной плоскости, сделанных в плане конструктивизма: Ленинградская правда, телеграф, рынок и т. д. За эти проекты журнал нажил себе врагов и не случайно, так как на ряду с пестрой современностью в архитектуре только данные вещи, переключая архитектуру с чистого, в лучшем случае с прикладного характера на социально целесообразную, в той или иной степени реализуют лозунг конструктивистов — смерть искусству. Основное в данных проектах, это отказ от украшательства и эклектизма, отказ от каких либо прибавочных, Рерберговского порядка, элементов и упор на организацию процессов в материальную вещь, для чего выдвинут функциональный метод творчества. Дальнейшее развитие конструктивизма идет через Институт Ленина к вышепомещенной работе Леонидова, но чтобы это вскрыть необходимо остановиться на его извращении, т. е. сделать остановку на пресловутом новом стиле. Надо заметить, что конструктивист вообще не имеет никакого отношения к стилю, так как понятие стиль тесно связано и непосредственно вырастает из давно забытой нами идеологической надстройки, именуемой искусством, и если сейчас искусствоведы и пытаются конструктивизм втереть в искусство, рассматривая его как стиль, то это объясняется их профессиональной болезнью видеть в вещах не их суть, а какое-то произведение, да еще искусства. Но новый стиль, переходящий в хроническую форму, для современной архитектуры все же имеется, и остановка на нем необходима. Основная предпосылка его — это воображение, что вещи журнала СА являются стопроцентным конструктивизмом, альфой и омегой, завершением его теоретических основ, и что после такого воображения остается комбинировать балкончики, решать плоскости, объемы и на досуге разговаривать о «высшей квалификации архитектора», ставя «вопросы чисто архитектурной культуры» мечтать «подчинить себе все особенности и свойства плоскости объема и пространства», т. е. ссылаясь на т. Гинзбурга, можно было головой уйти в заоблачные дали чисто архитектурной культуры, а ногами топтаться на месте, «создавая» стилевые трафареты. Но ведь если упор в проектах журнала СА на организацию процессов является сдвигом архитектуры через конструктивизм в современность, то надо четко установить, что эта организация идет в них параллельно с предвзятым представлением, со старым понятием дома как вещи, следствием чего получаются в первую очередь не пространственные, а плановые решения, решения частного порядка.
 
В Институте Ленина Леонидова (планетарий и зал съездов) как раз выбрасывается эта старая традиция — дом — и тем самым с планового решения архитектура переключается на организацию пространства для определенных процессов.
 
И если фиксировать данную вещь как конструктивную головоломку, то это уже закрывание глаз на суть дела, здесь прежде всего и важнее всего это переход от плановой организации процесса к пространственной и прием замены громадного периметра основания под залом шарниром должен быть вскрыт не в конструктивном, а в проектировочном разрезе. Теперь конкретно о доме Центросоюза — Леонидова.
 
Первое: это членение на функции, административные, торговые, культурно-просветительные, выставочные и обслуживающие.
 
Второе: вместо плановой организации их выявление особенностей участка, данного под застройку, в смысле активного воздействия их на перечисленные элементы.
 
Характер участка: 1 — две улицы, 2 — бульвар, 3 — сосед, их влияние на организацию пространства по их особенностям.
 
Улицы — как два центра движения должны организовывать обслуживающие элементы, должны отрицательно влиять на рабочие элементы (шум и прямой свет), и из них Мясницкая, как торговая улица предопределяет выставочные элементы.
 
Бульвар — организует рабочую часть здания (зелень, прямой свет, перспективы на окружающие местности).
 
Сосед вызывает максимальный отступ здания для прямого света и создания наименьшей зависимости от возможных изменений на соседнем участке.
 
Следствием чего имеем сквозной вестибюль, соединяющий две улицы, размещение выставок по Мясницкой, отступ от соседа и выход всех рабочих частей здания на бульвар, изолируя их торцами от улиц. Культурно-просветительные элементы помещаются на верху сооружения — с расчетом максимальной изоляции их от шума и пыли и возможностью видеть Москву поднявшись из отдельного вестибюля с бульвара по лифту.
 
Третье это уже чисто плановые решения. Все вспомогательные движения сосредотачиваются в вестибюле, который имеет ряд патер ностеров, обслуживающих определенный рабочий район, устраняя тем самым коридоры, т. е. линии хождения, в самих рабочих частях, и отдельные планы этажей организуются, с одной стороны, помещениями, требующими изоляции, и, с другой, открытыми рабочими залами.
 
Каковы выводы?
 
Пространственная организация дает наиболее правильные решения участка в целом, схем движения в отдельных его частях и элементарные решения света отношением к площади пола и ориентацией, заменяет решением прямого света в требуемые для этого помещения, освобождаясь тем самым от стен соседа и колодцев, т. е. в условиях старого доходного города дает возможность создавать нормальные условия для работы. И в идеологическом отношении, если плановые решения могут уводить в чистую архитектурную культуру, то пространственные решения, функционально оправданные, выправляют линию работы, заставляя думать не об особенностях и свойствах пространства, а об особенностях и свойствах тех общественно-бытовых и трудовых процессов, для которых организуется пространство.
 
Остается еще отметить возможную опасность этого нового этапа практических достижений конструктивизма. Сейчас мы имеем архитекторов, если не из золотой молодежи, то молодежи золотого сечения и тонких пропорций в архитектуре, воображающих, что Леонидов это прежде всего если не эстет, то большой знаток формы, художник, творец, устанавливающий сверхъестественные концепции в архитектуре и т. д.
 
Такие архитекторы имея оригинальные способности воспринимать в архитектуре только внешнюю форму, могут, относясь иронически к функциональному методу и не понимая конструктивизма, и в данной плоскости, т. е. в плоскости организации пространства, заниматься приобретательством, создавая тем самым, может и новые, но стилевые, может и разнообразные, но трафареты, т. е. имеется опасность эволюции нового стиля скачком в пространство. Эта опасность возрастает при наличии таких идеологов, как Докучаев, которые всегда, независимо от своих благих намерений, придут на выручку всякого рода подражателям, своими идеалистическими утверждениями в роде того, «что качество архитектурной формы определяется теми ее пространственно-функциональными свойствами, которые предопределяются не столько... сколько сознательной волей художника-архитектора, желающего придать архитектурной форме определенные эмоционально-эстетические качества и свойства» (Докучаев, Советское Искусство, 1927 г., стр. 10). Вот, такое желание придать эстетические качества и свойства форме, не подумав о качестве и свойствах самой эстетики для сегодняшнего дня, всегда приведет или к пустопорожнему фантазерству или к несознательному подражанию и тем самым узаконению нового стиля.
 
Этот факт необходимо отметить для дальнейшей продвижки архитектуры через конструктивизм в жизнь.
 
Ф. Яловкин.
 

 

 

И. Леонидов. Проект дома Центросоюза // Современная архитектура. 1929. № 2. — С. 44—45, 47.

 

И. И. ЛЕОНИДОВ. МОСКВА. ПРОЕКТ ДОМА ЦЕНТРОСОЮЗА

I. LEONIDOFF. MOSKAU. ZENTROSSOIUSHAUS MODELL

 
И. И. ЛЕОНИДОВ. МОСКВА. ПРОЕКТ ДОМА ЦЕНТРОСОЮЗА I. LEONIDOFF. MOSKAU. ZENTROSSOIUSHAUS MODELL. GRUNDRISS
И. И. ЛЕОНИДОВ. МОСКВА. ПРОЕКТ ДОМА ЦЕНТРОСОЮЗА
I. LEONIDOFF. MOSKAU. ZENTROSSOIUSHAUS MODELL. GRUNDRISS
 
 
И. И. ЛЕОНИДОВ. МОСКВА. ПРОЕКТ ДОМА ЦЕНТРОСОЮЗА I. LEONIDOFF. MOSKAU. ZENTROSSOIUSHAUS MODELL
И. И. ЛЕОНИДОВ. МОСКВА. ПРОЕКТ ДОМА ЦЕНТРОСОЮЗА
I. LEONIDOFF. MOSKAU. ZENTROSSOIUSHAUS MODELL
 
 
И. И. ЛЕОНИДОВ. МОСКВА. ПРОЕКТ ДОМА ЦЕНТРОСОЮЗА I. LEONIDOFF. MOSKAU. ZENTROSSOIUSHAUS MODELL
И. И. ЛЕОНИДОВ. МОСКВА. ПРОЕКТ ДОМА ЦЕНТРОСОЮЗА
I. LEONIDOFF. MOSKAU. ZENTROSSOIUSHAUS MODELL
 
 
И. И. ЛЕОНИДОВ. МОСКВА. ПРОЕКТ ДОМА ЦЕНТРОСОЮЗА I. LEONIDOFF. MOSKAU. ZENTROSSOIUSHAUS MODELL
И. И. ЛЕОНИДОВ. МОСКВА. ПРОЕКТ ДОМА ЦЕНТРОСОЮЗА
I. LEONIDOFF. MOSKAU. ZENTROSSOIUSHAUS MODELL
 

 

 

Инж. И. С. Николаев. Основания к выбору рационального светового проема // Современная архитектура. 1929. № 2. — С. 46, 48—50.

 

ОСНОВАНИЯ К ВЫБОРУ РАЦИОНАЛЬНОГО СВЕТОВОГО ПРОЕМА

 
За последние годы развитие науки об освещенности обязано своей эмпирической стороне, тем обширным опытам, которым положил начало еще в 1907 г. Вебер, обследовавший городские школы в Киле при помощи своего замечательного прибора. Особенно же широко поставлены были опыты американским ученым Кимбэллом в 1921 г. и Хигби. Удобство эмпирических формул всегда обусловлено богатым опытом материалом, и потому, напр., при наличии суточных измерений различных участков небосвода под разными широтами, в различные времена года легко найти подходящие условия для любого данного случая. Или, напр., влияние рассеянного света, фактора, не поддающегося сколько-нибудь реальному предварительному учету, фактора, зависящего от множества условий — и качества, и количества, и цвета поверхностей, их взаимного расположения и пр. Это влияние вполне определимо опытным путем.
 
К сожалению, состояние нашей науки при существующей по недоразумению индифферентности к вопросам естественного освещения не позволяет использовать полностью американский опыт, и поэтому совершенно необходима организация своей станции и соответствующей лаборатории по изучению вопросов естественного освещения, о чем прежде всего приходится подумать Государственному институту сооружений.
 
Однако было бы ошибочно считать, что вопросами опыта можно было бы ограничиться и достигнуть значительных результатов. Среди задач, характерных для науки об освещенности, можно указать две, отличающиеся как целями, так и методами решений.
 
Задача первая, — это непосредственное определение действительной освещенности при заданных условиях. От решения этой задачи зависит расчет времени включения и эксплоатации искусственного света. Здесь нас не столько интересуют вопросы теории, законы распределения света и пр., сколько действительное количество люксов на рабочей площадке в нашем помещении, столь важное для светотехника. Это есть задача эмпирическая.
 
Задача вторая отличается тем, что поиски идут не к отысканию какого-то количества люксов, а к установлению законов и следствий из них, дающих в руки методы архитектурных решений. Установление некоторых обобщений, при которых осветительные функции, напр., различных участков окна получают уяснение, и есть одна из тех целей, которой добивается проектировщик нового сооружения.
 
В большинстве случаев он связан нормами количества световых поверхностей. Форма же этой поверхности до сего времени диктовалась или материалом сооружения или же посторонними соображениями, подчас химерического свойства. Установив некоторые зависимости чисто геометрического порядка, можно сделать относительные выводы и не прибегая к эмпирическим методам в том случае, если абсолютное решение, то есть количество люксов, нас не интересует.
 
Было бы, разумеется, ошибочно придавать полностью значение только одной из задач. Несомненная и действительная польза заключается в совместном разрешении обеих задач.
 
 
Определения и единицы
 
Свет есть явление физико-физиологическое. Возбудителем светового ощущения является источник видимой лучистой энергии, посылающий лучи с некоторой длиной волны в пределах от 0,76 μ (красный цвет) до 0,4 μ (фиолетовый цвет). За пределами спектра лучи с длиной волны более 0,76 μ носят название инфракрасных, невидимое воздействие которых, по мнению врачей (Черни, Видмарк и Крамер), не является вредным. Более короткие волны, чем 0,4 μ, за пределами фиолетового участка спектра, ультра фиолетовые, вызывают деятельную реакцию (флуоресценцию) как хрусталика, так и сетчатки, хотя самые лучи, называемые также химическими, невидимы.
 
Световой поток есть сумма световой энергии, измеренной по ощущению, которое она производит.
 
За единицу принимается поток в 1 люмен, т. е. в телесном угле, равном единице, и силы, равной 1 международной свече. (Единицей угла, стерадианом, принято называть телесный угол, образуемый конусом, у которого основанием служит часть сферической поверхности, равная по площади квадрату радиуса сферы, центр которой совпадает с вершиной конуса.)
 
Таким образом, световой поток должен быть определен посредством другой величины, т. е. силы света, которую хоть и сложными методами, но можно эталонировать. Из первого определения вытекает, что сила света источника в данном направлении есть отношение светового потока, излучаемого им в этом направлении, к величине телесного угла, в пределах которого происходит излучение. Единицей силы света служит «международная свеча».
 
Освещенность есть поверхностная плотность потока, т. е. отношение величины потока к поверхности, которая этот поток или принимает или испускает.
 
Единицей служит люкс, т. е. 1 люмен на 1 кв. м.
 
Определения и единицы взяты по данным международного Конгресса по освещению в Париже 1921 г.
 
Изложенное относится к точечным источникам света. Явление же естественного света основано на излучении атмосферы; а так как мы вправе рассматривать излучение больших поверхностей как интегральный случай точечного излучения, то, устанавливая влияние определенного бесконечно малого элемента светящейся поверхности, мы можем, взяв сумму, получить искомый результат*.
____________
* Допуская условно равномерность излучения атмосферой, мы полагаем также, что радиус небесной сферы лежит за пределами конечных расстояний. По этой причине здесь неприменим закон расстояний, так как, беря две поверхности, одна из которых находится выше другой, т. е. «ближе» к излучающей поверхности неба (оба взяты на открытом месте), мы увидим, что они освещены одинаково.
 
Обозначая через L освещенность, даваемую по нормали к нашей площадке участком небесной сферы в пределах телесного угла 1, т. е. стерадианом, мы можем считать, что освещенность в любом ином случае возможно определить путем сравнения угловых величин: данной и единичной.
 
Это вытекает из следующего: как уже упомянуто, мы считаем излучение равномерным, т. е. сила света постоянна для всех направлений:
 
J = const.
 
Но так как световой поток по принятым определениям есть Φ = І · ω, где ω есть телесный угол, и, кроме того, освещенность , то, очевидно, ; здесь величины І и f (размер площадки) суть постоянные, и потому нормальная освещенность данной площадки пропорциональна телесному углу, в границах которого имеется влияние светящейся на бесконечно большом расстоянии сферы.
 
 
Основания к выбору рационального светового проема
Черт. 1
 
 
Таким образом, для нормальной освещенности E = K · L · ω, где K — некоторый коэффициент пропорциональности, L — освещенность от участка небесной сферы в пределах стерадиана и ω — величина, дающая действительный угол, т. е., другими словами, число фактически действующих стерадианов. По чертежу 1 имеем два конуса, которые можно сравнить при одинаковых радиусах описанных сфер отношением площадей их сферических оснований. Так как нам первый конус дан своими dF и a, то для сравнения с единичным конусом, имеющим основание, равное квадрату радиуса, можем написать ; т. е. это и будет фактическое содержание стерадианов в нашем телесном угле. Тогда Е = .
 
До сих пор мы говорили о нормальной освещенности, т. е. отдельная точкообразная частица давала полностью свой осветительный эффект. В то же время, очевидно, наклонная к лучам площадка будет освещена слабее: так как , то при повороте площадки f в наклонное к потоку параллельных лучей положение та же площадка примет меньший поток, именно Φ · cos β (где β — угол поворота), или для использования прежнего потока пришлось бы для наклонного положения площадки увеличить ее до размеров .
 
И тот и другой случай для наклонного положения дают один результат, т. е. необходимо для нахождения освещенности наклонной площадки в сравнении с нормальной вводить как множитель cos β (угла поворота) или sin α, где α = 90° — β. Тогда окончательно для любого случая
 
 
Считая, что нам известен осветительный эффект одного небесного стерадиана, зададимся вопросом, каков будет эффект освещения от всей полусферы. Описывая из нашей точки сферу любого радиуса, можем заключить, что для горизонтальной площадки действительна одна лишь половина сферы, находящаяся выше плоскости нашей горизонтальной площадки. Так как нам известно, что поверхность полусферы равна 2πR² (т. е. вдвое более диаметрального круга), то очевидно, что содержащееся в пределах полусферы число стерадианов
 
 
Таким образом, число стерадианов не зависит от радиуса сферы, и потому последний нас не интересует.
 
Вспоминая E = K · L · ω · sin α, будем иметь освещенность от полусферы E = K · L 2π · sin α. Каково же значение sin α?
 
Очевидно, что под углом α разумеется падение некоторого „результирующего“ луча, проходящего через центр сферы и геометрическое место центров тяжести элементарных поверхностей сферы.
 
Беря за такие элементы сферические треугольнички с основаниями в виде бесконечно малых отрезков круга при основании нашей полусферы, а за общую вершину полюс (зенитную точку) полусферы, заключаем, что центр тяжести у каждого из них лежит книзу на одной трети распрямленной высоты. Но высота у каждого есть дуга в 90°. Очевидно ее третью будет дуга в 30°, а соответствующий ей угол в 30° и есть наш искомый угол α.
 
Соединяя центры тяжести элементарных сферических треугольничков, получаем геометрическое место центров излучающих поверхностей. Не трудно доказать, что круг на сфере, соответствующий углу с горизонталью в 30°, и есть отделяющий шаровой пояс при основании от равной ему по площади шаровой „шапки“.
 
 
Основания к выбору рационального светового проема
Черт. 2.
 
 
Так как sin 30° = 0,5, то E = K · L 2π · 0,5 = K · L · π.
 
То же можно доказать интегрированием, беря за светящиеся поверхности элементарные пояса на сфере и давая приращение углу α. Из черт. 2 видно, что площадь элементного шарового пояса равна 2π · R · cos α · R · dα = 2πR² cos α · . Осветительный эффект получим умножением на sin α и делением на R².
 
 
Имея за несколько лет результаты показаний фотометра для площадки, расположенной на открытом месте, в любое время для измеренных или при помощи самопишущего рэлэ, соединенного с фотометром (вспомнить сейсмограф), или при помощи тщательных наблюдений, можно условиться считать за минимум некоторое показание Eоткр., из которого и определить , которое класть уже затем в основу расчетов*.
____________
* В настоящее время нет никакой договоренности в этом вопросе. Проф. Рынин рекомендует L = 2650 люксов, другие (проф. Гофман, проф. Сэрк) L = 2500 люксов в предположении, что это есть минимальное среднее полуденное показание в декабре.
 
Из наших выводов следует, что, принимая E = 10000 люксов, будем иметь L = = 3180 люксов, или округленно: L = 3000 люксов.
 
Однако этим нельзя ограничиться. Несомненно потребуются значения L для каждого места нашего Союза в отдельности, а также должен быть установлен рациональный минимум расчетного значения L. Известно, что освещенность летняя и зимняя дневная колеблется в пределах 150000 — 10000 люксов. Но ведь, кроме того, она ежедневно доходит до 0, причем еще вопрос, будет ли избранный рациональный минимум соответствовать полуденной зимней освещенности или придется учитывать, напр., зимние месяцы в более поздние часы, от которых зависит включение искусственного освещения. Как уже говорилось, мотивированно остановиться сейчас на каком-то L невозможно за отсутствием необходимой регистрации освещенности и за неимением экономических подсчетов, связывающих искусственное и дневное освещение.
 
Что касается коэффициента K, то его следует понимать как уменьшение эффекта в случае происхождения лучей через окно за счет: поглощения стеклом (в результате двойного отражения от обеих поверхностей пластинки), а также за счет неполной прозрачности стекла, вызываемой как его изготовлением, так и в особенности его эксплоатацией, имея в виду загрязнение.
 
Практически сюда же относят и процент затемнения переплетами, горбылями, обвязками и т. д. Таким образом, если все это соединить в одном коэффициенте, то его следовало бы назвать «всеобщим коэффициентом полезного действия окна». Однако его нельзя считать величиной постоянной при точных расчетах, так как в зависимости от угла меняется как величина отражения, так и загрязненность (густота пылевых частиц), так в особенности затемнение переплетами, проектирующимися под углом уже своими диагональными размерами, что также при удалении от α = 90° ведет к бо́льшему затемнению. Практически K может изменяться от величины K = 1 до K = 0. В зависимости от угла падения на стекло лучей можно для отражения принимать Kотр. = 0,91—0,67 (по Luckish’у). Для Kстекла= 0,9—0,3 в зависимости от сорта, Kзагрязн. = 1 и менее. Для Kперепл. = 1 и менее, причем следует иметь в виду двойное затемнение от зимних и летних переплетов. Таким образом:
 
K = Kотр. × Kстекл. × Kзагрязн. × Kперепл.
 
Лучший случай — новое здание, окна без затемняющих переплетов, имеем при учете двойных рам:
 
K = (0,91)² · (0,9)² = 0,67.
 
В вопросе выбора коэффициента K, равно как и в выборе L должны быть собраны предварительные широкие данные опыта и статистики.
 
Если эти величины L и K приближенно считать за некоторый постоянный коэффициент, то для расчетов остается лишь угловая величина ω · sin α = φ.
 
Таким образом, E = K · L · φ, где φ можно произвольно полагать или функцией угловой или координатной, т. е. φ = f (α) или φ = f' (x, y, z). Этим существенно отличаются дальнейшие методы.
 
 
Угловой и координатный методы определения освещенности
 
 
Основания к выбору рационального светового проема
Черт. 3
 
 
Координатный метод φ = f' (x, y, z) отличается от углового φ = f (α) тем, что он позволяет обходиться при расчетах без транспортира, уменьшающего точность и делающего работу громоздкой. Если в конечных формулах углы определить через их синусы и косинусы, а эти в свою очередь определить посредством координат, то результаты обоих методов совпадут. Угловой метод дается в книге проф. Рынина. При данных углах γ (в плане) и α (в разрезе) определяется освещенность в начале от половины бесконечно протяженного по горизонтали окна, дающего проекцию на любую сферу, описанную вокруг точки в виде сферического треугольника abc, характеристикой которого служит угол α. Для получения эффекта от ближнего участка окна из abc надо вычесть сферический треугольник aed, у которого (в разрезе) имеется тот же α и в плане (вместо 90° для abc) угол γ. Зная площадь сферического треугольника, положение его центра тяжести, угол проходящего через него радиуса с горизонтальной площадкой, можем написать
 
 
где δ есть переводный коэффициент из частей π в градусы, вводимый на случай, если углы или дуги выражены в градусах. Если установить начало координат в точке c, направив ось Y вверх, ось X по ширине окна и ось Z перпендикулярно линии стены через центр сфер, то мы можем написать:
 
 
Это и есть вид выражения, при котором углы заменены координатами. Американским профессором Хигби и, независимо от него, некоторыми исследователями нашего Союза это выражение было получено, как результат интегрирования по световой площадке в двух направлениях.
 
Принимая те же обозначения, имеем ; давая приращения x и y, мы должны учесть активное приращение, которое обусловлено поворотом площадки на угол β в плане и в вертикальной плоскости, проходящей через а на угол α, т. е. активное приращение по оси X: dx · cos β и по оси Y: dy · cos α.
 
 
при выражении дуг в частях π δ = 1, при выражении в градусах δ = 0,0175.
 
 
Основания к выбору рационального светового проема
Черт. 4
 
 
При пользовании этой формулой следует помнить, что:
  1. Начало координат соответствует середине окна, и потому выражение дает эффект только от одной половины окна. Для учета обеих сторон его надо удвоить.
  2. Выражение дается при условии, что низ световой поверхности лежит в плоскости рабочей площадки. Если окно лежит выше, то из приведенного раньше выражения надо вычесть эффект нижней части, заключенной между плоскостью рабочей площадки и низом окна.
  3. Выражение действительно лишь для вертикального светового проема и горизонтальной освещенности.
  4. Выражение не учитывает толщины стены, весьма существенно влияющей в некоторых случаях, особенно при лучах более 30° с горизонтальной плоскостью.
 
При вычислениях следует рекомендовать соблюдать особенную точность при пользовании тригонометрическими величинами.
 
В частности при определении arcus’ов в градусах по данному тангенсу следует обзавестись очень подробной таблицей, чтобы давалось не менее 4 знаков при дробях. Разумеется, что минуты должны быть выражены в частях градусов также с не меньшей точностью.
 
 
Следствия
 
Если в подъинтегральном выражении
 
 
положить x равным весьма малой величине, то, беря производную по переменной y и приравнивая ее 0, получим координаты, дающие максимальное и минимальное значение отдельных дифференциалов ранее приведенного выражения. Значение максимум будет при y = 0,578z
 
 = tg α;
α = 30°
 
при x > 0; α > 30°.
 
Ввиду симметричности приведенного выше выражения при дифференцировании по переменной z будем иметь уже для наивыгоднейшего положения рабочей площадки к данному светящему элементу:
 
 
при x > 0; α < 60°.
 
Отсюда два следствия:
  1. Из всех участков окна в направлении по нормали к стене наиболее светоактивен для данного положения площадки тот, который пропускает луч под 30° к нашей горизонтальной площадке.
  2. Из всех положений площадки по отношении к данному элементу узкой световой поверхности наивыгоднейшее, при котором горизонтальная площадка излучает луч под 60°*.
___________
* Имеется в виду малый размер по ширине окна: при увеличении его (x) названное значение должно увеличиться против 30° для 1-го следствия и уменьшиться для 2-го следствия.
 
 
Качество освещения
 
Для характеристики освещения недостаточно иметь среднюю освещенность помещения, определяемую как среднее арифметическое из общего количества измерений, но следует иметь в виду минимум, а также максимум для суждения о равномерности освещения.
 
Необходимость в наличии равномерности возникает особенно в глубоких помещениях, освещаемых боковым светом, где сильно чувствуется разница для точек у окон и в середине. Определение здесь средней освещенности ничего не дает, так как значительные участки помещения будут иметь низшие значения.
 
Для помещений неглубоких, имеющих светлые стены, потолки и др. отражающие поверхности, средняя освещенность показывает общий тонус освещения, позволяя предполагать, что путем повторных отражений происходит выравнивание освещенности, вследствие чего неглубокое помещение не имеет большой разницы в максимуме и минимуме.
 
Минимум необходимого освещения должен определяться для различных операций в отдельности.
 
По Кларку (американский врач) следует установить опытным путем для различных условий свой минимум посредством тест-объектов. Например, для освещения работы ткача над темным товаром следует раньше поставить следующий опыт: разложить на рабочем столе темный материал (напр. черное сукно), положив сверху несколько таких же нитей; продолжительность угадывания рабочим количества нитей, их формы и т. д. при данной освещенности и будет служить ее характеристикой.
 
Такие тест-объекты надлежит поставить для каждого производства в отдельности.
 
Здесь приходится различать операции, требующие быстрой ориентации, быстрого разгадывания формы (напр. при движущихся частях машин), и операции со спокойными условиями видения, при которых глаз развивает остроту зрения в отличие от быстроты восприятия в первом случае. Даваемая Кларком диаграмма характеризует и то и другое. Различие заключается в том, что быстрота восприятия продолжает расти при каждом повышении освещенности, в то время как для остроты зрения после 50 люксов почти не наблюдается значительного улучшения видения. Поэтому Кларк рекомендует за минимум для освещения операций, требующих остроты зрения, — 50 люксов, а для быстроты восприятия за минимум считать 200 люксов.
 
 
Основания к выбору рационального светового проема
Черт. 5
 
 
Равномерность освещенности характеризуется отношением . В то время как для искусственного освещения по некоторым нормам не разрешается для рабочих помещений превышение максимума над минимумом более восьмикратного, дневной боковой свет дает в глубоких помещениях до 100-кратного превышения. В то же время установлено врачами (Кобб, Джонсон, Кларк), что наилучшая производительность рабочего наблюдается при одинаковой освещенности как рабочей площадки, так и окружающего фона. Можно предполагать, что некоторое снижение тонуса освещения, т. е. понижение средней освещенности за счет улучшения равномерности, может быть вполне желательным, если высокая средняя освещенность наблюдалась при значительных колебаниях (напр. более 8). Это, другими словами, значит, что если одновременно с улучшением равномерности происходит увеличение минимума, которое получается даже за счет среднего значения (тонуса освещения), то на это следует итти.
 
Благодаря способности глаза к адаптации (в допустимых пределах) равномерная, сравнительно не высокая освещенность может оказаться лучше, чем неравномерная с высоким максимумом, даже при равных минимумах в обоих случаях. Лучше же всего, разумеется, иметь равномерное освещение при высоком тонусе и хорошем минимуме.
 
 
Выводы
 
Говоря о рациональной форме окна, необходимо иметь в виду прежде всего его функции. Они сводятся к трем группам:
1) функции осветительные,
2) функции психо-оптические и
3) функции обслуживающие (подсобные).
 
Осветительные функции, о которых здесь лишь и говорится, определяются размером окна, формой и данным местоположением в стене относительно обслуживаемого объема.
 
Повышение качества света в виде двух составляющих — интенсивности и равномерности — находится в связи с изменением и размера, формы и местоположения окна.
 
Задаваясь вначале некоторой нормой (чаще всего диктуемой обстоятельствами) световой поверхности по отношению к объему или к полезной площади помещения, оставляем два переменных:
 
 
Для глубоких помещений рекомендуется:
1) форма окна ленточная,
2) возможно более высокое расположение в целях использования наиболее светоактивных участков (под 30°).
 
Достигается:
  1. Интенсивность, повышенная для удаленных точек и пониженная для ближних.
  2. Равномерность улучшается с повышением окна, т. к. минимум обогащается за счет максимума.
 
Для неглубоких помещений:
 
1. Форма окна при высоком проценте остекления также рекомендуется ленточная, с доведением до боковых стен в целях лучшего использования отраженного света, который играет большую роль в неглубоких помещениях. В случае уменьшенного остекления рекомендуется возможно лучше использовать диафрагмированный свет, даваемый световой поверхностью при максимальном использовании площади окна при минимуме периметра. Такой формой является квадрат или горизонтально протяженный прямоугольник.
 
2. Расположение окна также рекомендуется при использовании луча в 30°. Но если это относится к жилищу, то высота окна определяется целым рядом психо-оптических и вспомогательных функций.
 
В частности употреблявшаяся вертикальная форма окна, вытекая из законов материала стены, не допускавшего значительных пролетов перемычек, одновременно выполняла раздельно функции осветительные и иные. Верх окна используется для освещения, а низ для различного рода «надстроечных» назначений (возможность заглянуть на улицу, для интерьера и т. д.).
 
Низ же окна, как показывают все исследования, не имеет для освещения положительной роли, и там, где окно выполняет только осветительные функции, напр. для фабрик, не следует доводить его до уровня рабочей площадки и особенно до полу.
 
Инж. И. С. Николаев.
 

 

 

7 июля 2017, 18:46 0 комментариев

Добавить комментарий

Партнёры
Алюмдизайн СПб
СОЦГОРОД
АО «Прикампромпроект»
Pine House Corporation
Копировальный центр «Пушкинский»
Компания «Вентана»
Джут