автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Повышение эффективности установок наружного освещения улиц и площадей городов

г 1 1" \

I ',' • '>-

На правах рукописи

БООС ГЕОРГИЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ '

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТАНОВОК НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ УЛИЦ И ПЛОЩАДЕЙ ГОРОДОВ

Специальность 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция,

кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

БООС ГЕОРГИЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТАНОВОК НАРУЖНОГО ОСВЕЦЕНИЯ УЛИЦ И ПЛОЩАДЕЙ ГОРОДОВ

Специальность 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция,

кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа' выполнена Ь Научно-исследовательском институте строительной физики Российской Академии архитектуры и строительных наук

Научный руководитель

- кандидат технических наук, старший научн.сотр.Карачев В.М,

Официальные оппоненты

Ведущая организация

- доктор технических наук, профессор Киреев H.H.

- кандидат технических наук, профессор Соловьев А.К.

- Моспроект 2

Защита состоится 11 5 " апреля 1995 г. в " /О и час. на заседании диссертационного совета Д 033.10.01 НИИ строительной физики РААСН (127238, Москва, Локомотивный проезд, 21).

С диссертацией можно ознакомиться в научно-методическс фонде НИИСФ.

Автореферат разослан " 3 " марта 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совет

доктор техн. наук Савин В.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Благоустройство современного* делового города в темное время суток во многом определяется работой установок наружного освещения (УНО) различного функциональ-. ного назначения (утилитарного, архитектурно-декоративного, рекламного, витринного, светосигнального и пр.). В настоящее время все ети УНО проектируются отдельно без учета их взаимосвязи и взаимовлияния, что не обеспечивает согласования параметров и, как следствие, не обеспечивает возможной эффективности и экономичности.

Основным назначением наружного искусственного освещения города является обеспечение безопасности движения транспорта и пешеходов, а.также создание внешнего облика города в темное время суток.

Многочисленные исследования, проведенные у нас в стране и за рубежом, показывают, что качество утилитарного освещения в значительной степени снижает число дорожно-транспортных происшествий, а также количество правонарушений в темное время суток. В то же время внешний облик города определяется не только утилитарным освещением улиц и площадей, но и архитектурно-декоративным освещением и световой рекламой, т.е. совокупным действием всех видов УНО.

Несмотря на большую значимость утилитарного и архитектурно-декоративного освещения улиц городов, состояние этих видов освещения в России нельзя считать удовлетворительным.

Основными причинами неудовлетворительного состояния установок наружного искусственного освещения улиц и площадей городов и нерационального использования електровнергии, выделяемой на цели наружного искусственного освещения, является; - несогласованность параметров УНО различного функционального назначения; - недостаточное использование современных светотехнических средств; - недостаточная согласованность светотехнических характеристик световых приборов наружного освещения с количественными и качественными параметрами (показателями) осветительных установок (ОУ); - отсутствие требований и методов комплексного расчета и проектирования показателей установок наружного освещения' различного назначения. .

Одной из основных задач, стоящих перед учеными, инжене-

рами и архитекторами, является создание оптимальных для человека условий, в частности, оптимальных'параметров световой среды вечернего города с учетом функционирования различных по своему назначении УНО. Правильный и всесторонний учет взаимосвязи и взаимовлияния параметров ОУ различного назначения и согласования их о психофизиологическими функциями человека, выполняющего зрительную работу, создает необходимые условия для решения втой задачи.

Актуальность рассматриваемой задачи для крупных городов России усиливается тем, что в настоящее время обращается особое внимание на повышение благоустройства городов, о чем свидетельствует постановление Правительства Москвы от 30. 03-93 № 280 "Об улучшении светового оформления города", согласно которому в 1993-1994 годы выполнена первоочередная часть программы по подсветке важнейших объектов города, (исторических и архитектурных памятников, объектов культуры, общественных и административных зданий). '

Целью диссертационной работы явилось определение потенциальных возможностей повышения эффективности УНО на базе создания теоретических основ их комплексного расчета и проектирования; разработка способов и средств, способствующих повышению еффективности и вкономичности етого типа ОУ.

Достижение поставленной цели требует решения следующих задач: ' ■ ]

-установить взаимосвязь и взаимовлияние параметров; УНО различного назначения при формировании комфортных условий для зрительной работы водителей автотранспорта и пешеходов;

-разработать научно-методические основы' комплексного расчета показателей и проектирования систем УНО различного назначения (утилитарного, архитектурно-декоративного);

-разработать технические предложения по повышению' вф-фективности ОУ и рациональному использованию влектроенер-гии, выделяемой на цели наружного искусственного освещения улиц и площадей городов;

-выполнить расчеты и проектирование опытно-показательных ОУ с их практической реализацией на объектах г. Москвы. Научную новизну работы составляют: - методология и теоретические основы комплексного расчета и проектирования параметров УНО различного функциональ-

ного назначения;

- теоретические основы согласования светотехнических характеристик световых приборов с нормируемыми параметрами осветительных установок, обеспечивающее их эффективность.

На защиту выносятся:

- аналитические основы моделирования световой среда города;

-теоретические основы методов комплексного расчета и проектирования параметров УНО различного назначения;

- теоретические основы согласования светотехнических характеристик световых приборов с нормируемыми показателями ' • осветительных установок. :

Практическая ценность работы состоит:

- в разработанных методах комплексного расчета параметров УНО различного функционального назначения применительно к использованию их на ПЭВМ;

- согласовании характеристик световых приборов с нормируемыми показателями УНО различного назначения;

-определения вффективных кривых силы света (КСС) светильников наружного утилитарного освещения, обеспечивающих высокую еффективность ОУ утилитарного и архитектурно-декоративного освещения при рациональном расходовании электрической енергии, выделяемой на цели наружного оовещения.

Результаты работы использованы при проектировании наружного и архитектурно-декоративного освещения ряда опытно-показательных объектов г.Москвы. Разработаны и осуществлены системы подсветки ряда объектов: гостиница "Украина'!, Казанский,. Ленинградский, Ярославский, Белорусский, Киевский вокзалы, Высотные здания на Смоленской площади, Котельнической наб. и площади Восстания, а также более б 0-ти городских объектов (скульптурные памятники, мосты, музеи, храмы).

Апробация результатов работы. Основные положения диссер- . фация и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались : на трех научно-технических конференциях, а также опубликованы в периодической отраслевой печати, по материалам работы подана заявка на патент. Результаты работы использованы при разработке проектов и осуществлении освещения ряда объектов г.Москвы. '

. Структура и объем работы. ДиссертаЦйонная работа изложе-

на на 153 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав и 'выводов к ним, общих выводов по работе, списка литературы из 127 наименований на 11 е., ■ 14 таблиц, 36 иллюстраций и 3 приложения на 12 с.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен аналитический обзор в области нормирования, расчета и проектирования, установок наружного освещения улиц и площадей городов.

Определяя "световую среду вечернего города" как составную часть более общего понятия "городская среда" ! и имея в виду неразрывную связь втих понятий с повседневной деятельностью человека и их социальную направленность, оценка световой среды города производится применительно к двум "основ- •• ным пользователям" городского освещения - водителям автотранспорта и пешеходам, интересы которых зачастую диаметрально противоположны, а условия зрительного восприятия существенно различаются.

Наличие двух основных пользователей (потребителей) наружного искусственного освещения, а также наличие.в пределах поля зрения различных видов установок наружного ' искусственного освещения предопределяет постановку проблемы согласования требований к наружному освещению со стороны водителей автотранспорта и со стороны пешеходов, а также согласования параметров УНО различного функционального назначения. Формирование внешнего облика вечернего города многочисленными ОУ различного функционального назначения обусловливает необходимость разработки методов комплексного нормирования, расчета и проектирования параметров этих установок.

В результате анализа показадо, что ■ эффективность УНО является показателем системного и комплексного подхода, объединяющего все стадии и втапы разработки принципов нормирования, разработки методов расчета и проектирования параметров освещения, разработки способов и светотехнических -средств установок наружного освещения, а также, что между основными количественными и качественными показателями существует достаточно тесная взаимосвязь, на основе которай могут, быть сформулированы требования к светотехническим параметрам светильников наружного освещения.

Нормируемые значения уровней средней яркости в установках архитектурно-декоративного освещения, как правило, должны согласовываться о нормируемыми значениями уровней ереднш яркостей дорожного покрытия в УУНО.

В виду того, что установление норм на параметры УНС различного функционального назначения происходило без учета их взаимосвязи и взаимовлияния, методы раочета кавдого отдельно взятого вида УНО практически не связаны о регламентируемыми параметрами другие осветительных установок.

Выявлено, что широко используемый для расчёта уровней средней яркости дорожного покрытия метод коэффициента использования не обеспечивает Езгжссвяз;: количественных' и качественных показателей УУНО. Для установления втой взаимосвязи целесообразнее использовать математические зависимости количественных и качественных показателей ОУ от распределения силы света светильников и их пространственного расположения. ,

Методы раочета архитектурно-декоративного освещения городских зданий в основном базируются на расчете освещенности в плоскости или на поверхности освещаемого объекта.

Натурные исследования на реальных осветительных . установках, а также расчеты показали, что даже при обеспечении нормативов уровней средних яркоотдй .(1дц) и равномерности ее распределения в промежутках между двумя светильниками возникают зоны, в пределах которых снижается контраот препятствия о фоном.

Анализ ряда работ отечественных и зарубежных авторов позволил установить, что большинство качественных параметров УНО могут быть оценены по изменению пороговой разности яркости, зависимость которой от уровня яркости поля адаптации хорошо известна.

Работы в втом направлении проводилиоь и проводятся за рубежом. Так, исследованиями последних лет, проведенными U.S. Janoii (США), S. Kokosohka, К. Eberbaoh, H.-J. Pieck, R. Greule (Германия), показана необходимость введения новых критериев оценки качества наружного освещения, базирующихся на объективных физиологических факторах зрительного восприятия. В качестве базового параметра оценки ОУ предложена видимость препятствия, которая определяется яркостным контрао-

том объекта о фоном. Цри втом яркость дорожного покрытия (яркость фона) отоздеотвлялась о яркостью адаптации (Ь.).

Недостатком в тих исследований является то обстоятельство, что указанные параметры недостаточно учитывают требования пешеходов, а наиболее слабой стороной обоснования нормируемых значений показателей установок утилитарного наружного освещения (УУНО) является то обстоятельство, что уровень средней яркости дорожных покрытий в подавляющем большинстве вкспериментзльных и теоретических исследований принимался за уровень яркооти адаптации, что, естественно,' при незначительных телесных углах проекции дорожного покрытия в пределах поля зрения водителей автотранспорта и при наличии яркости на 'периферии поля зрения, создаваемой как светильника-| ми утилитарного оовещения, так и при совокупном действии установок архитектурно-декоративного оовещения, является веоьма грубым приближением.

Результаты аналитического обзора позволили сформулировать цели и задачи работы.

Во второй главе приводятся результаты исследований, проведенных о целью разработкиметодов комплексного проектирования УНО различного вазначения.. В реальных условиях в пределах улицы или городской площади в поле'зрения пользователя-помимо дорожного покрытия практически воегда находятся зоны освещенного тротуара, фасадов зданий, совещенные. витрины и архитектурно-декоративные объекты, световая реклама, которые оказывают существенное влияние на уровень яркости адаптации, функции зрения и ' зрительное восприятие вцелом, поэтому не иоключая совокупности количественных и качественных показателей каждого из видов наружного оовещения, для оценки совокупного действия различных УНО предложены обобщенные показатели.Выявлено некоторое статистически вероятное расположение различных УНО в пределах поля зрения, установлено, что различные виды УНО приводят, в первую очередь, к изменению рас. пределения яркооти в пределах поля зрения и, как следствие, к изменению яркооти адаптации.

• В проведенных исследованиях рассматривались яркости дорожного покрытия в диапазоне Ь. _ = 1,0 и 2,0 кд/ма, как

. Д.Н.

наиболее характерные для улиц высших категорий, -;на которых чаще всего встречаются объекты о архитектурно-декоративным

освещением. На основании анализа литературных данных и расчетных исследований получено эмпирическое соотношение количественных показателей наружного утилитарного ' и архитектурно-декоративного освещения улиц:

где Ьдд и 1^ер-яркость дорожного покрытия и яркость периферии при различных условиях зрительного восприятия, а п и а -эмпирические постоянные.

.• Анализ показал, что область комфортных соотношений яркостей и их распределения в пространстве лежит в достаточно широких границах, которые могут не совпадать для водителей., и пешеходов, однако, в этом диапазоне есть уровни яркостей периферии, которые будут удовлетворять требованиям комфортности зрительного восприятия и водителя и пешехода.

Используя зависимости яркости фасадов зданий от яркости дорожного покрытия, а также схематическое представление поля зрения и принимая допущение об аддитивном характере влияния отдельных зон поля зрения на уровень яркости поля адаптации с учетом индекса позиции расположения объекта повышенной яркости, можно записать:

Ъ - 0,923Ь„+-!-Гс11р s3JA1iM) Bine оовв d0, (2.)

d Ц »1 91 (г

где 1>а, Ьц и L(0,ip) - соответственно яркости адаптации, центра поля зрения и пенриферии; к - коэффициент, зависящий от размерности; 0 и tp - углы, определяющие положение зон поля зрения.

На етой основе разработана методика определения яркости адаптации в диапазоне сумеречного зрения, (в диапазоне яркостей Ьа=0,2-10 вд/м3). Для заданных величин яркооти центра поля зрения 1цяЬ » яркости периферии, равной яркооти фасадов зданий Ь^р = Ьзд, угла действия поверхности 0 и угла ее охвата ip определяютраочетное значение яркооти адаптации La.pac4' по К0Т°Р°МУ находят пороговое значение разности яркости ALpac4_=i(L0_pac4). По втой же зависимости определяют пороговую разность яркооти относительно нормируемого значения среднего уровня яркости дорожного покрытия ^д.п.^^н.д.п. ^" Узница между найденными значениями пороговых разностей по предлагаемой методике не должна превышать

^асч.-^бп^а^100* < 5доп.= 15*' (3)

где 5 <Я„ = 15% - расчетное и допустимое изменение

рЭСЧв • (ЦОП г

пороговой разности яркости, выраженное в процентах. При наличии яркости фасадов зданий на периферии предлагаемая оценка дает основание считать,что отсутствуетслепящее действие со стороны освещенных фасадов зданий, в противном случае при проектировании необходимо уменьшить йркость фасадов зданий. Постоянно меняющееся распределение яркости в поле зрения водителей и пешеходов в установках наружного искусственного освещения приводит к непостоянству и яркости адаптации 1 .

а

Возникают ее скачкообразные или непрерывные временные изменения. Расчетыпоказали, что кривая переадаптации в первые 0,5Ato характеризуется резким снижением, затем замедляется и

а

практически • стабилизируетсяпримерно во второй половине Ata.3ra результаты сопоставлены с данными, полученными -Schreuder, Kader и Puchs, Kagayama для изменения контрастной чувствительности. Будучи обусловленной выбранным критерием, переадаптация в основном должна происходить в период 0,5Ata<0,5 е., что также приводит к необходимости ограничения градиента яркости в условиях совместного действия УНО различного функционального назначения.

В результате анализа современных методов расчета и проектирования УУНО улиц установлено, что принципиальный недостаток всех без исключения традиционных методов расчета яркости дорожного покрытия заключается в том, что они не ориентированы на численное моделирование. Иначе говоря, с их помощью не удается непосредственно вычислить значение яркост-ной функции 1|(г),£), где (л,5) координаты точки в области определения яркости. Полученные при исследованиях данные позволили разработать основы аналитических методов расчета, предполагающие применение ЭВМ и последующее численное моделирование. Разработан порядок фотометрирования. и представления фотометрической характеристики светильника, а также определения силы света в направлении точки S, расположенной в области определения яркостной функции Ь(п,£).

Характерной особенностью светотехнических расчетов, свя занных с проектированием осветительных установок, является многократность повторения однотипных вычислительных операций для множества точек рабочей поверхности, что цредопределяет целесообразность применения ПЭВМ.

В работе описывается метод расчета освещенности, основанный на свойствах скалярного произведения двух векторов с координатным представлением точки установки прожектора и нацеливания его оптической оси на расчетную точку.

Установлено, что резервы повышения эффективности и экономичности УНО заложены в комплексном и системном подходе к решению вопросов совершенствования принципов нормирования, расчета и проектирования в этой области использования искусственного освещения. Исходя из этого на основе полученных результатов разработан метод комплексного расчета и проектирования УНО различного назначения.

Установки утилитарного наружного освещения в соответствии с нормами проектирования являются обязательными для выполнения на улицах всех категорий и во всех населенных пунктах. Представляется целесообразным в первую очередь рассмотреть комплексные методы расчета и проектирования установок утилитарного наружного освещения. Практичеки все существующие метода направлены на удовлетворение требований водителей автотранспорта и недооценивают требований пешеходов. Вместе с тем, рассматривая возможность формирования комфортных условий освещения на улицах городов игнорировать требования к освещению улиц со стороны пешеходов нельзя. В этой связи к существующим принципам нормирования параметров УУНО нами предлагается добавить ряд параметров, которые бы отражали интересы и требования пешеходов. В частности предлагается нормировать вертикальную освещенность в зоне тротуаров на уровне 1,5 м. от поверхности тротуара. Одновременно представляется целесообразным регламентировать минимальный уровень яркости (освещенности) нижней части фасадов зданий (1=0,ЗЬ_ _ ), что, по нашему мнению улучшит пространствен-

оД Д . 11.

ную ориентацию пешеходов и повысит зрительную работоспособность водителей автотранспорта.

Проведенный анализ результатов исследований минимального уровня освещенности лица человека, при котором его восприятие можно оценить как благоприятное, а также наши экспериментальные исследования по оценке зрительного восприятия чуловеческого лица при низких уровнях освещенности и применении источников с различным спектральным составом излучения

позволили рекомендовать минимальные уровни вертикальной ос-

вещенности (Е„) для разных источников света.

В соответствии с этим положением нами была разработана программа комплексного расчета на ПЭВМ совокупности параметров УУНО. Отличительными особенностями программы является учет рассчитанных значений вертикальной освещенности в зоне тротуаров от светильников наружного утилитарного освещения, а также значений ковффициентов использования как по освещенности, так и по яркости, что является наиболее объективным показателем рациональности использования светового потока источников света. По разработанной программе проведены многовариантные расчеты, анализ которых позволил установить закономерности распределения светового потока светильников наружного утилитарного освещения относительно проезжей части улицы, тротуаров и фасадов зданий.

Полученные в результате расчета выходные параметры УУНО при комплексном проектировании, как правило, являются исходными данными для расчета параметров архитектурно-декоративного освещения улиц. Предложено архитектурно-декоратив-ное освещение крупного города рассматриватьна нескольких уровнях:

1 - в рамках общей панорамы города (как правило оценивается относительно фиксированных точек осмотра);

2 - в пределах определенной зоны города ( центр, район или квартал и т.д.);

3 - в пределах одной улицы или площади;

4 - отдельные архитектурные ансамбли или объекты.

Любое архитектурное сооружение имеет сложную геометрию

внешней поверхности, которую во многих случаях не удается адекватно описать в аналитической форме, что и определяет специфичность методов расчета освещенности и яркости их поверхности. При втом необходимо учитывать, что в УУНО рабочей поверхностью является горизонтальная плоскость. В то же время рабочая поверхность архитектурного объекта может представлять из себя произвольную по форме и произвольно ориентируемую в пространстве поверхность. Задача решается путем замены реальной поверхности поверхностью известной геометрической формы, описываемой соответствующим уравнением Причем; степень детализации описания может быть задана проектировщиком. *

С математической точки зрения .описание моделирующих поверхностей должно быть достаточно простым, т.к. в противном случае их применение было бй сомнительным из-за трудоемкости подготовки данных для компьютера. Очевидно, что в качестве таких поверхностей оледует рассматривать поверхности 1-го и 2-го порядка - прямоугольник, многоугольник, призму, пирамиду-конуо и др. Любой архитектурный объект может быть смоделирован о помощью втих поверхностей и воспроизведен о наперед заданной точностью.'

С учетом изложенного, разработаны метода расчета освещенности для проектирования освещения архитектурных объектов. В них реализована идея сканирования объекта по двум измерениям о отображением освещенности на проективную плоскость со стороны наблщдателя.

Для моделирования поверхности объекта предложено использовать геометрические заместители, о помощью которых создается объемная модель объекта о аналитически описываемой поверхностью. При сканировании ее вектором Р освещенность рассчитывается в точках, являющихся первыми на линии его пересечения о моделью (таких точек пересечения вектора

Р может быть несколько). Их координаты определяются решением системы двух уравнений, первым из которых является уравнение вектора Р, а второе - уравнением какой-либо поверхности моделирования.

Некоторые геометрические заместители элементов архитектурных объектов и решения систем уравнений, описывающих их, приведены в табл. 1.

На основе найденных значений координат точки 8 и нормали рассмотрен раачвт выходной величины решаемой задачи -освещенности Е0. Предложена методика расчета освещенности по поверхности геометрических заместителей, представленных в трех измерениях, а также блок-схема программы, реализующая •вти расчеты.

В третьей главе рассмотрены теоретические основы совершенствования способов к оредотв УНО, повышения их вффектив-ности и вкономичнооти. .

Эффективность'.07 является обобщенным качеотвеннымпока-эателем, он закладывается на разных стадиях (этапах) разра-

х<±

ботки принципов нормирования, регламентации норм, разработки

Таблица 1.

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАМЕСТИТЕЛИ ЭЛЕМЕНТОВ АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ

¡.iit" n ; ;•

'i r '' i ^ 1 Л 7

; v • Усяова«,юреегэдди , ■■ •0'j-----------:..

arceos-

(Ш

.+ arccos-Зг

¿JO ,.|VT.WJ b=|W7<-Zj cJWrTj

.•• IwwJ iJrwl l^w] •

t¿7Xi | y-r| z-zr. AtXÍ Tj rjj Zj-Zj

za

XjtXI Yj rYi Zj-Z)

JdLL

" и

где

,, 1 f: •. i-Kp T—Yí) _Z-ZP ;

d=7 a? f Ь» + c'' ,

Wp .i .: ••

Y3=\jRl-(Xp-X/ '+.jr4'•• •;■• Zs» Zp ; • • . :

:. Ho-

a ^

lía.l

'^(RfO^ Rsiül« ,

ÍPÍ.(R90s(|"+^-l|.'.Esin(e f-^V).Но],':- - i

•P[(Rcos(á f&-V).H0+h).; ; ^ • V ,

i-.- . I d

Г^—П i-—-

. хЧи_.т-7р z-ZP •: ;

••••Д : - иь ~ n :• , . .. . . \

, Ek ijBk i'-.b' '

xs=xp

T.-TkÍ^(Z,-(H +h)]+(Xí-Ikj'

(Zs = Zp

,nl - .Xs-Xk':- ' .'•• Xs-Xk! - "y • i Bk- ' VtXs-Xkf-KYs-Ykf '

í \

:YI-XP>-!yp -Z-ZP-1: Г m.' Г п

5cs= Xp -_•

Y, - TttJtyfcW-lZi-y

» .1 I, .'i .. «V /

zs= Zpv r *-.'í ■

J i. • Г- ' ••• •. . . ffcfy M^f RÍjL

sinQcosü?, sinQsin^'cosQ}-" .

д:-Л' ir——--tí-п i; i.-i i ' rj ' ' • ;

Ve^ct, ■ -

методов расчета и проектирования, и наконец, разработки тре бований к светотехническим параметрам средств освещения. Это хорошо видно из истории развития и становления принципов нормирования показателей УУНО улиц. В работе-приводятся результаты расчетного анализа, в соответствии о которым показано, что от распределения силы света светильников наружного освещения зависит равномерность распределения не только горизонтальной освещенности или яркости дорожного покрытия, но и продольное распределение величины контраста объекта на фоне дорожного покрытия. В етих условиях необходимо установить насколько постоянна, величина расчетного констраста при равномерном распределении яркости по дсрсгЕОыу покрытию? До настоящего времени КСС светильников формировались практически исключительно по одному критерию, а именно, по обеспечению равномерного распределения яркости, в то время как объект или предполагаемое препятствие обнаруживается за счет наличия определенного (в частности, для УУНО критического) контраста. В то же время контраст обеспечивается не только за счет обеспечения яркости фона (ЬЛ=Ь„ ), но и за счет яркости объекта (Ьоб ), которая также определяется значениями сил света светильников.

■ Таблица 2.

Результаты расчетов контраста для условной ОУ

контрольные точки

1 2 3 4 5 6 .

вариант 1.

Кфак. 0,854 0,826 0,78 0,646 0,633 0,694"

вариант 2.

Кфак. 0,844 0,795 0,752 0,73 0,728 0,775

В таблице.2.приведены результаты расчета значений контраста, полученные для условной осветительной установки при использовании светорасцределения светильников, .'обеспечивающих

Ь_ „ = 1 кд/ма и отношение Ъ /Ъ , = 1,06 (очень высокая Д.Д. • пах и>п__Д. _

равномерность распределения яркости по дорожному покрытию) -

1 вариант; а также Ь„ _ = 1 вд/ыа и отношение 1 /Ъ . «

д«ц» (пах 011п

1,52 (по значениям КСС одного из реальных светильников). Результаты расчета контраста .показывают, что равномерность-распределения контраста вдоль дорожного покрытия во\ втором варианте значительно больше, чем в первом. Это говорит о несовершенстве существующих принципов нормирования параметров наружного освещения. В то же время проведенный анализ позволил установить большое влияние оветораоцределения светильников на формирование количественных и качественных показателей осветительных установок. Поэтому требования к комфортности освещения на улице в темное время суток и предполагаемая целесообразность удовлетворения их относительно двух категорий потребителей ставит задачу рационального использования светового потока светильников наружного освещения. Вместе с тем известно, что в нормативной документации в недостаточной мере отражены требования к освещению пешеходной зоны улиц, в частности, нормы обязывают обеспечивать ° на пешеходной зоне то есть в зоне тротуаров, среднюю яркость не менее 0,5Ь„ _. . При етом светораспределение светильников практически не отражает втого требования, а формирование. КСС, в том числе образцовых, как правило, осуществлялось в основном по одному критерию - равномерному распределению яркости вдоль проезжей части улица. В работе вта задача решается в более широком аспекте, в частности, решена задача обеспечения повышения контраста препятствия, находящегося не только на проезжей части улицы, а и на тротуаре. Одновременно, учитывая то, что небольшая подсветка фасадов зданий приводит к повышению комфортноотй в освещении улицы в целом, дана оценка потенциальных возможностей увеличения - коэффициента использования светового потока .- светильников наружного освещения относительно фасадов зданий. Расчетными исследованиями показано, что выполнение втих задач возможно при увеличении коэффициента использования и повышении равномерности распределения яркости в поперечной плоскости улицы. При решении поставленных .задач разработан способ ассиметричного распределения светового потока светильников наружного освещения по проезжей и пешеходной зонам улицы. С целью повышения коэффициента использования светового потока источника света при формировании яркости проезжей части дорожного пок-

рытия улицы и увеличения равномерности распределения яркости в поперечной плоскости улицы светораспределение светильников наружного освещения принимается ассимметричным. Первый максимум силы света направлен вдоль улицы против движения автотранспорта со стороны расположения осветительных опор (при двухстороннем боковом их расположении); направление проекции второго максимума силы света осуществляется по направлению движения автотранспортных средств, но под углом к оси улицы вазону тротуара о противоположной отороны улицы.

. Использованием несимметричных оптических устройств светильников наружного освещения, обеспечивается ассимметричное светораспределение, для которого выделены характерные рабочие зоны, определяющие специфичность распределения сил света отдельно взятого светильника и формирование высоких показателей осветительной установки при совокупном действии нескольких светильников и традиционном способе пространственного их расположения относительно проезжей части улицы .

В работе рассмотрены вопросы формирования. номенклатурного ряда световых приборов для архитектурно-декоративного освещения. Установлено, что основу такого ряда должны составлять приборы о газоразрядными лампами высокого давления различной мощности и с различным спектральным составом излучения. Преложена широкая унификация оптических, элементов приборов, в соответствии о которой -может быть обеспечена работа различных по мощности и спектральному составу излучения источников света о одним и тем го'оптическим элементом.

Основные положения работы были использованы при выполнении расчетов и проектирования опытно-показательных установок архитектурно-декоративного освещения ряда объектов г.' Москвы.

Вывода и рекомендации 1. Установлено, что принципы нормирования утилитарного наружного освещения, заложенные в действующие нормы, не позволяют обеспечить благоприятные условия для работы органа зрения наиболее массового "пользователя" - пешехода.

2. Показано, что существующее нормирование наружного ООВ0Щ9НИЯ недостаточно учитывает взаимосвязь и, взаимовлияние осветительных установок различного назначения, что неизбежно снижает эффективность и экономичность наружного осве-

щения и ухудшает условия зрительного восприятия.

3. Аналитическими и . вкспериментальныда исследованиями показано, что. совокупное действие установок наружного освещения различного назначения существенно изменяет функцио-' нальное состояние органа зрения водителей и пешеходов; установлена аналитическая зависимость яркости объектов архитектурно-декоративного освещения в функции 'яркости дорожного покрытия, позволяющая взаимоувязать проектирование установок различного назначения.

4. Исследование функционального состояния зрительного анализатора в условиях сумеречного зрения позволило разработать методику оценки комфортности при совокупном действии установок наружного освещения различного назначения.

5. Предложен новый показатель для оценки работоспособности органа зрения водителя - время переадаптации, который позволяет оценить и ограничить градиент изменения яркости в поле зрения водителя при движении автотранспорта по улицам с разным уровнем яркости дорожного покрытия и объектов архитектурно-декоративного освещения.

6.Предложена концепция математической модели архитектурного объекта, основанная на представлении составляющих его частей и фрагментов трехмерными геометрическими поверхностями 1-го и 2-го порядка. В рамках этой концепции возможно адекватное описание реального объекта о заданной точностью. Разработаны методы расчета освещенности на- поверхности модели с применением аппарата векторной алгебры и дифференциальной геометрии. [

7. Разработаны математические алгоритмы и программы расчета на ПЭВМ совокупности параметров установок наружного утилитарного и архитектурно-декоративного освещения. Разработанные программы использовались в проведении численного анализа и в выполнении расчетных работ при проектировании наружного освещения реальных объектов г.Москвы.

8. Предложены новые аффективные кривые светораспределе-ния светильников утилитарного наружного освещения, асимметричные относительно поперечной оси дороги, обеспечивающие увеличение коеффициента использования светового потока светильника по яркости на 5 - -ЮЯ», снижение неравномерности яркости в поперечной плоскости дороги на 15%, увеличение

освещенности нижней чЫти фасадов зданий/

9. Разработаны основы формирования номенклатурного ряда световых приборов архитектурного освещения с разрядными источниками света, использование которых обеспечивает существенное снижение энергопотребления.

10. Результаты проведенных в настоящей работе исследований использованы при проектировании целого ряда установок архитектурного освещения г.Москвы. Проведена екопертная оценка реализованных осветительных установок, давшая положительные результаты.

Основное содержание диссертация язлогено в следующих публикациях

1. Боос Г.В. "Новое предприятие "Светосервис" Труды I Мезду-народной светотехнической конференции. Санкт-Петербург 13-16 июня 1993 г.

2. Боос Г.В. Перспективы повышения вффективности и економич-ности установок искусственного освещения улиц и площадей городов и населенных пунктов. I Мездународная конференция по электромеханике и електротехнологии МКЭЭ-94. (13-- 16 сентября 1994 г. г.Суздаль) Тезисы докладов. Часть I.

3. Боос Г.В., Концепция математического моделирования архитектурно-декоративного наружного освещения. Репринт. "Светосервис", Москва, 1995.

4. Боос Г.В., Карачев В.М. Способ освещения улиц и устройст во его осуществляющее. Заявка на патент. 1995 г.

5. Абрамов В.И., Боос Г.В., Пятигорский В.М.. Некоторые аспекты наружного архитектурно-декоративного освещения г. Москвы. "Светотехника" N°2, 1995.

Автор БООС ГЕОРГИЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ