Исследование естественного освещения

Московский государственный технический университет 

имени Н.Э. Баумана 

С.Г. Смирнов, Н.А. Гапонюк 

  

Исследование естественного освещения 

 

Методические указания к лабораторной работе  

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

УДК 628.51 
ББК 51.24 
        С50 

Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/81/book1484.html 

Факультет «Энергомашиностроение»  
Кафедра «Экология и промышленная безопасность» 

Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
 МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указаний 

 

Смирнов, С. Г. 
 
Исследование естественного освещения : методические указания 
к лабораторной работе / С. Г. Смирнов, Н. А. Гапонюк. — 
Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. —  
14, [10] с. : ил. 

ISBN 978-5-7038-4476-2 

 
В лабораторной работе изучаются особенности организации естественного 
освещения, принципы нормирования и расчета естественного 
освещения. Методические указания разработаны для изучения дисциплины «
Безопасность жизнедеятельности» для студентов 3–4-го курсов всех 
специальностей МГТУ им. Н.Э. Баумана. 

 
УДК 628.51 
 
ББК 51.24 

  
 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016 
  
 Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4476-2                                             МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016 

С50 

Предисловие 

Цель работы — изучить существующие санитарно-гигиенические 
нормы и требования к естественному освещению, освоить 
методику измерения параметров естественного освещения и 
расчета необходимой по строительным нормам площади остекления.  

После выполнения лабораторной работы студенты смогут: 
 экспериментальным путем определить характер изменения 
коэффициента естественной освещенности (КЕО) по сечению 
помещения; 
 сделать заключение о видах работ, которые можно выполнять 
в соответствии с нормами на различном расстоянии от окна 
в зависимости от значений КЕО; 
 освоить графоаналитический метод Данилюка и откорректировать 
геометрическое значение КЕО с учетом светопропуска-
ющих свойств окон и отражающих свойств потолка и стен;  
 освоить методику расчета площадей световых проемов и 
провести анализ достаточности площади светопроема для указанного 
варианта задания; 
 выполнить необходимые измерения освещенности, осуществить 
анализ полученных результатов и сформулировать выводы 
по проведенной работе.  
 
 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 

Одним из основных вопросов безопасности труда является 
организация рационального освещения производственных помещений 
и рабочих мест. 
Производственное освещение, правильно спроектированное и 
выполненное, предназначено для: 
– улучшения условий зрительной работы, снижения утомляемости 
органов зрения, повышения производительности труда и 
качества выпускаемой продукции; 
– благоприятного влияния на производственную среду, что 
оказывает положительное психологическое воздействие на работающего; 
– 
повышения безопасности и снижения травматизма. 
Во всех производственных помещениях с постоянным пребыванием 
в них людей для работ в дневное время следует предусматривать 
естественное освещение. Оно обладает бактерицидными 
свойствами благодаря проникновению в помещение (до 30 % 
энергии) длинноволновой части спектра ультрафиолетового излучения, 
создает комфортный психологический климат, осуществляет 
связь помещений с окружающей средой. 
Различают три системы естественного освещения: боковое, 
верхнее и комбинированное. Боковое освещение помещения осуществляется 
через световые проемы в наружных стенах. Верхнее 
освещение — через световые проемы на потолке: фонари, зенитные 
купола, мансардные окна. Комбинированное естественное 
освещение — совокупность бокового и верхнего. Оно является 
наиболее рациональным, так как создает наиболее равномерное 
освещение по площади всего помещения. 
Для количественной оценки совершенства освещения помещения 
используют светотехническую характеристику, называемую 
«освещенность рабочей поверхности» и измеряемую в люксах (лк). 
Освещенность — это плотность световой энергии по площади, 
определяется из выражения 

 
 
,
d
dS
E


 
(1) 

где d  — световой поток, характеризующий мощность светового 
излучения в люменах (лм), равномерно падающий на площадь 
dS  (м2). 

Естественное освещение характерно тем, что создаваемая в 
помещении освещенность изменяется в чрезвычайно широких 
пределах. Эти изменения обусловливаются временем суток, временем 
года и метеорологическими факторами: состоянием облачности 
и отражающими свойствами земной поверхности. Поэтому 
характеризовать совершенство устройств, обеспечивающих 
естественное освещение, абсолютным значением освещенности 
на рабочем месте — невозможно. В качестве нормируемого 
параметра принята относительная величина — коэффициент 
естественной освещенности (КЕО), который представляет собой 
выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке 
внутри помещения Ев к одновременной наружной горизонтальной 
освещенности Ен, создаваемой рассеянным светом всего 
небосвода: 
 
 
в
н
КЕО
%.
E
Е


 
 (2) 

Следовательно, КЕО характеризует способность системы световых 
проемов (окон) пропускать свет внутрь помещения, в нем 
рассеиваться и отражаться. КЕО не зависит от времени и погодных 
условий, т. е. не зависит от сиюминутной наружной освещенности 
Ен. 
Значения норм КЕО приводятся в Своде Правил (СП) 
52.13330.2011 (табл. П1) и определяются наименьшим размером 
объекта различения (наименьший размер объекта, который необходимо 
видеть в процессе работы) и системой освещения (боковое, 
верхнее или комбинированное). 
Вся территория России по ресурсам светового климата разделена 
на пять групп административных районов, и в зависимости от 
ориентации окон относительно сторон горизонта табличное значение 
норм умножается на коэффициент светового климата т (см. 
табл. П1, П2 и П3). Для московского региона (группа 1, табл. П2) 
поправок вносить не следует, так как коэффициент т для любых 
комбинаций расположения окон равен единице. 
В некоторых случаях в производственных помещениях не 
удается обеспечить достаточное по нормам естественное освещение 
и приходится применять совмещенное освещение (естественное + 
искусственное). Тогда по причине, например, строительства 
зданий в районах с суровыми климатическими условиями, 
в которых с целью снижения теплопотерь целесообразно 

сократить площадь световых проемов до минимума, необходимо 
применить тройное остекление и т. п. Согласно СП 52.13330.2011, 
для I, II и III разрядов зрительной работы (см. табл. П1) с учетом 
наименьшего размера объекта размещения предусмотрено только 
совмещенное освещение. 

Расчет естественного освещения 

Коэффициент естественной освещенности может быть рассчитан 
по экспериментальным данным. Для этого необходимо 
измерить освещенность внутри помещения на рабочем месте и 
одновременно наружную освещенность горизонтальной плоскости, 
освещаемой всем небосводом. 
При определении достаточности естественного освещения в 
процессе проектирования производственного здания для правильной 
расстановки оборудования и распределения рабочих 
мест необходимо уметь аналитически рассчитывать коэффициент 
естественной освещенности.  
Коэффициент 
естественной 
освещенности может быть определен 
графоаналитическим методом 
А.М. Данилюка. Метод сводится к 
тому, что полусфера небосвода 
разбивается на 100 двуугольников 
и 100 сферических поясов, т. е. на  
10 тыс. элементарных участков одинаковой 
световой активности (рис. 1), 
которые проецируются на фронтальную 
и горизонтальную поверхности. 
Затем с помощью полученных 
графиков I и II (рис. 2) определяется количество участников 
небосвода, видимых из данной точки помещения через свето-
проем, т. е. графически определяется, какая часть светового потока 
от всей небесной полусферы непосредственно попадает  
в расчетную точку. Определение КЕО сводится к наложению 
графиков I и II на поперечный разрез и план помещения, а также 
к подсчету числа лучей, пропускаемых светопроемом по его высоте 
и ширине. 
Геометрическое значение КЕО (
n
 ) в процентах в расчетной 
точке определяют как 

 
Рис. 1. Графоаналитический 
метод А.М. Данилюка 

1 2
0,01
,
n
n n
 
 
(3) 

где n1 — число лучей на графике I, проходящих через светопроем 
на поперечном разрезе помещения; n2 — число лучей на графике II, 
проходящих через светопроем на плане помещения. 

 
Рис. 2. Графики для определения количества участников небосвода, 
видимых из данной точки помещения через проем 

Световой поток, падающий в расчетную точку М (рис. 3) производственного 
помещения, складывается из: 
а) прямого диффузного света части небосвода, видимого через 
светопроем; 
б) света, отраженного от внутренних поверхностей помещения r; 
в) света, отраженного от противостоящих зданий Кзд. 

 
Рис. 3. Световой поток в расчетной точке М 

При боковом освещении КЕО (е) будет определяться из следующего 
выражения: 

 
 
н
зд
зд
0 1
(
К
)
.
 
 

e
q
r  
(4) 

Величина 
н
  и 
зд

 есть геометрические коэффициенты естественной 
освещенности в расчетной точке при боковом освещении 

.

от небосвода и противостоящего здания. Их значения определяются 
с помощью графоаналитического метода Данилюка. Коэффициент 
q учитывает неравномерность яркости небесной полусферы от 
горизонта к зениту. Ниже представлены значения для определения 
коэффициента q в зависимости от угла между горизонтальным и 
средним лучом оконного проема по его высоте: 
 
Угол ……………………………… 
10º 
20º 
30º 
40º 
50º 
60º 
Коэффициент q ………………….. 
0,6 
0,74 
0,9 
1,0 
1,1 
1,2 
 
При расчете учитывается общий коэффициент светопропускания 
окна τ0, определяемый по формуле 

 
 
0
1 2 3 4 5,
      
 
(5) 

где τ1 — коэффициент светопропускания материала (табл. П7);  
τ2 — коэффициент, учитывающий потери света в переплетах 
светопроема (см. табл. П7); τ3 — коэффициент, учитывающий 
потери света в несущих конструкциях, при боковом освещении 
τ3 = 1; τ4 — коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных 
устройствах (табл. П4); τ5 — коэффициент, учитывающий 
потери света в защитной сетке, устанавливаемой 
под фонарями, принимается равным 0,9; r1 — коэффициент, 
учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря 
свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего 
слоя, прилегающего к зданию. Значения коэффициента 
принимают по табл. П8. 
Размеры световых проемов в помещениях, а также соблюдение 
норм КЕО (%) проверяются расчетом. Площадь световых 
проемов при боковом освещении определяется по формуле 

 
 
0
н
з
0
зд
н
0 1

к
100
К
,
S
Е
S
r



 
(6) 

где S0 — площадь световых проемов (в свету) при боковом освещении; 
Sн — площадь пола помещения; Eн — нормированное 
значение КЕО, при боковом освещении контролируется в одном 
метре от стены, противоположной окнам, где освещенность считается 
минимальной; 
з
к  — коэффициент запаса, принимаемый  

в пределах 1,2–2,0 в зависимости от уровня запыленности помещения 
и на территории, для помещений учебных лабораторий 
равен 1,2; 
0

 — световая характеристика окон, определяемая по 

табл. П5; 
зд
К
 — коэффициент, учитывающий затенение окон 
противостоящими зданиями (табл. П6), для данной учебной лаборатории 
равен 1; τ0 — общий коэффициент светопропускания, 
определяемый по формуле (5). 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 

Устройство и принцип работы люксметра типа ТКА-ПКМ 

Освещенность измеряется люксметром типа ТКА-ПКМ. 
Конструктивно прибор состоит из двух функциональных блоков: 
фотометрической головки и блока обработки сигналов, связанных 
между собой гибким многожильным кабелем (рис. 4). 

 
Рис. 4. Внешний вид прибора 

На лицевой стороне блока обработки сигналов расположены 
следующие элементы управления и индикации: 
– жидкокристаллический индикатор; 
– кнопка питания «ВКЛ / ВЫКЛ»; 

ПУЛЬСМЕТР-ЛЮКСМЕТР

– кнопка управления «HOLD»; 
– кнопка подсветки индикатора «Подсветка». 
Фотоприемный элемент с корригирующими фильтрами, формирующими 
спектральные характеристики, располагается в фотометрической 
головке. 
Принцип работы прибора заключается в преобразовании фотоприемным 
устройством излучения в электрический сигнал с 
последующей обработкой его микроконвектором и цифровой индикацией 
числовых значений коэффициента пульсаций (%) и 
освещенности (лк). 

Порядок выполнения работы 

В ходе измерения в правом поле первой строки загорается символ 
«батарейка», информирующий о емкости батареи питания. 
 Включите прибор кнопкой «ВКЛ / ВЫКЛ». 
 На экране после включения появляется надпись фирмы-
производителя и название прибора. 
 Для правильного обнуления прибора произведите затемнение 
датчика прибора и нажмите кнопку «HOLD». Процесс обну-
ления сопровождает надпись на индикаторе: «ПОДОЖДИТЕ, 
ИДЕТ ИЗМЕРЕНИЕ» (засветка измерительной части во время 
обнуления приводит в дальнейшем к неправильным измерениям). 
После пропадания предупреждающей надписи прибор переходит 
в основной режим измерений. Первая строка «Е = » выводит 
текущую освещенность (лк), вторая строка «Кп = » — коэффициент 
пульсаций светового потока (%). 
При увеличении сигнала, создаваемого источником светового 
потока, в строке «Е» происходит автоматический переход численного 
значения (Клк). При выходе за пределы возможностей измерения 
освещенности появится надпись: «ОСВЕЩЕНИЕ ИЗБЫТОЧНО». 
 Для запоминания измеренного показания на индикаторе 
прибора кратковременно нажмите кнопку «HOLD». В правом 
поле индикатора появится надпись «HOLD». Для продолжения 
измерений еще раз нажмите кнопку «HOLD». 
 Выключите прибор кнопкой «ВКЛ / ВЫКЛ». 
Для определения геометрического КЕО (εн) используются 
графики Данилюка I и II (см. рис. 2) и схемы помещений лабораторий (
разрез и план).