ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 62 «Определение общего коэффициента пропускания света моделей оконных блоков»

Кафедра физики

ОПИСАНИЯ И ФОРМЫ ОТЧЕТОВ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО СТРОИТЕЛЬНОЙ ФИЗИКЕ

Ч.2 «Строительная акустика и светотехника»

Методические указания

для студентов ФПСВО

НОВОСИБИРСК 2012

Методические указания подготовлены:

к.т.н., доцентом кафедры физики Матусом Е.П.

Утверждены методической комиссией ФПСВО

Рецензент: к.ф.-м.н., доцент кафедры физики НГАСУ

(Сибстрин) Глазкова Л.В.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТ.

Титульная страница отчета по любой лабораторной работе должна содержать: названия ВУЗа, кафедры, лабораторной работы; ФИО студента, № группы; место для отметки преподавателя; дату и место проведения. Отчет по лабораторной работе должен включать: краткую схему установки с ее описанием, кратко порядок выполнения работы, расчетные формулы, исходные и экспериментальные данные, пример расчета, расчет погрешностей, ответы на контрольные вопросы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 62 «Определение общего коэффициента пропускания света моделей оконных блоков».

Цель работы: Экспериментально определить общий коэффициент пропускания света моделей оконных блоков и сравнить полученные данные с расчетными значениями.

Оборудование: Установка «Искусственный небосвод», модели оконных блоков.

Краткая теория.

Всякое тело, обладающее температурой выше абсолютного нуля, излучает энергию, называемую лучистой энергией (W), измеряемой в джоулях. Мощность излучения илилучистый поток- энергия, излучаемая в единицу времени (в 1 с):

. (1.1)

Свет – это электромагнитная волна. Действуя на глаз, излучения разной длины волны λ вызывают ощущение того или иного цвета. Величина, характеризующая воздействие лучистого потока на селективный приемник, которым и является наш глаз, называется световым потоком , единицей его измерения являетсялюмен (Лм). 1 Лм соответствует световой поток, излучаемый в единичном телесном угле ω (измеряемом в стерадианах) равномерно ярким точечным источником света силой I в 1 кд (кандела). 1 кандела - сила света, излучаемая 1/600000м² абсолютно черного тела (идеализированного тела, поглощающего всё падающее на него излучение) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины 2042 К и давлении 101325 Па:

. (1.2)

Для оценки освещения поверхности пользуются характеристикой освещенность. Освещенность в точке поверхности определяется как отношение светового потока, падающего на элемент поверхности, содержащей рассматриваемую точку, к площади этой поверхности:

. (1.3)

Единица освещенности – люкс (лк).

При падении светового потока на тело часть этого потока отражается от него , часть проходит через тело , часть поглощается телом , и на основании закона сохранения энергии имеем:

. (1.4)

Если разделить обе части на , то получим:

, (1.5)

где соответственно коэффициенты отражения, пропускания и поглощения.

По характеру распределения световых потоков, отраженных поверхностью или пропущенных телом, различают следующие основные виды:

· рассеянное (диффузное) отражение или пропускание света (оштукатуренная побеленная поверхность или молочное стекло;

· направленное отражение или пропускание, например, отражение света от поверхности зеркала, металла, дерева (полированного) или пропускание через оконное стекло;

· направленно-рассеянное отражение или пропускание света от поверхностей, окрашенных масляной краской, или пропускание света матированным стеклом.

Естественный свет проникает в помещение через световые проемы (например, оконные блоки), важной характеристикой которых является так называемый общий коэффициент пропускания света – τ. Он равен отношению светового потока, прошедшего через оконный блок, и светового потока, прошедшего через световой проем в отсутствии оконного блока, при этом считается, что свет падает на проем равномерно со всех сторон:

. (1.6)

Так как для световых лучей, падающих на поверхность под разными углами, значения коэффициента пропускания различны, то, зная коэффициент пропускания стекла при нормальном падении света τ₀ (для оконного стекла 0,9), теоретически можно оценить значение коэффициента пропускания оконного блока:

, (1.7)

где S_остекл и S_окна – площади остекления и всего оконного блока соответственно,а n – количество стекол в стеклопакетах.

Значение общего коэффициента пропускания можно определить экспериментально, используя установку «Искусственный небосвод» (рис.1.1).

При этом значение коэффициента пропускания может быть найдено через значения освещенности датчика в нижней полусфере:

, (1.8)

где E₀ - освещенность при полностью открытом проеме, E_М - освещенность, когда в проеме находится оконный блок, E_T - освещенность при закрытом проеме (учитывает свет, попадающий в установку из-за несовершенства ее устройства).

Рис. 1.1. Схема установки по строительной светотехнике: 1 – открывающаяся полусфера, 2 – отверстие под крепление световых проёмов, 3 – основание с ножками, 4 – световой датчик, 5 – люксметр, 6 – осветительные лампы, 7 – блок питания, 8 – набор из трех моделей световых проемов и помещения.

Порядок выполнения работы:

1) Аккуратно открыть до упора верхнюю полусферу установки «Искусственный небосвод». Расположить съемную горизонтальную площадку датчиком вниз (следить, чтобы не было передавливания провода датчика). Включить люксметр в положение «ЛК». Закрыть полусферу и включить освещение.

2) Записать значение освещенности E₀. Открыть полусферу, поместить в паз для измерений полностью затемненную модель окна, закрыть полусферу и измерить темновую E_T освещенность.

3) Поместить в паз для измерений модель окна с одинарным остеклением и измерить освещенность E_М. Поместить в паз для измерений модель окна с двойным остеклением и измерить освещенность.

4) Повернуть съемную площадку на 90 градусов и повторить измерения по пунктам 1)-3).

5) Повернуть площадку на 90 градусов в другую сторону от первоначального и повторить измерения по пунктам 1)-3). Выключить люксметр и освещение.

6) Линейкой замерить все размеры моделей световых проемов и по формуле (1.7) рассчитать теоретические коэффициенты светопропускания окон τ_теор. По формуле (1.8) рассчитать экспериментальные значения общего коэффициента пропускания света в каждом опыте τ_i.

7) По формулам (1.9) и (1.10) рассчитать средние значения коэффициента пропускания и доверительный интервал. Систематическую погрешность измерения считать равной погрешности измерений люксметром по паспорту – 7%. Сравнить полученные значения с теоретическими. Заполнить табл. 1.1. и табл. 1.2.

. (1.9)

. (1.10)

Табл. 1.1. Модель окна с одинарным остеклением.

S_окна1 = _________ , S_{остекл1} = __________, τ_теор1 = __________ .

Табл. 1.2. Модель окна с двойным остеклением.

S_окна2 = _________ , S_{остекл2} = __________, τ_теор2 = __________ .

Контрольные вопросы:

1. Дайте определения силы света, светового потока, лучистого потока, освещенности поверхности.

2. Дайте определения коэффициентов отражения, пропускания и поглощения света. Какова связь между ними? Какие существуют виды отражений?

3. Что такое общий коэффициент пропускания света? Как он определяется экспериментально?

4. Как теоретически оценить значение общего коэффициента пропускания света в зависимости от видов остекления?