Важливу роль в енергозбереженні будівель відіграють системи природного освітлення. Тому площа світлових прорізів повинна бути оптимізована, щоб забезпечити світловий комфорт у приміщеннях і зниження енерговитрат на підтримку комфортного теплового режиму. Інженерні методи розрахунку сонячних теплонадходжень (СТН) застосовуються для будівель масової забудови з огороджувальними конструкціями (ОК) у вигляді горизонтальних і вертикальних площин. Для поверхонь криволінійної форми складають системи рівнянь, які розв'язують числовими методами зі значними затратами комп'ютерного часу. Запропоновано метод моделювання СТН для нестандартних рішень ОК в умовах наявної забудови з використанням апарату точкового числення (АТЧ). АТЧ надає змогу формувати точкову множину, оптимізовану до заданої форми геометричного об'єкта. Отриману множину використовують для формування елементарних тілесних кутів, у межах яких визначаються теплонадходження в розрахункові точки приміщення від прямої, розсіяної та відбитої сонячної радіації. Сума елементарних величин теплонадходження визначає загальну величину теплонадходжень у приміщенні. Дослідження показали, що математичний АТЧ ефективний для моделювання багатьох фізичних процесів, зокрема режиму СТН у приміщення, що є важливим для формування комфортного середовища та енергоефективності будівель. У результаті розроблено методику формування режиму СТН у будівлі складної геометрії як від прямих сонячних променів і розсіяного випромінювання небозводу, так і від променевих потоків, відбитих від поверхонь землі та сусідніх об'єктів. Практичне значення проведеного дослідження полягає у тому, що отримано точкові рівняння, за допомогою яких формують точкову множину геометричних об'єктів. Використовуючи координати точок сканування, одержано формули для визначення величин СТН, які легко програмувати на персональних комп'ютерах.

Відомо, що критерієм оцінки змінного природного освітлення є експозиція, яка дорівнює добутку інтенсивності освітлення на час його дії. Мета роботи - розробка принципів моделювання світлового режиму з урахуванням часового чинника у вигляді річної експозиції при оцінці енергетичних показників від систем освітлення будівлі. Проведено дослідження експозиції в приміщенні залежно від орієнтації світлопрорізу та його розташування в просторі. Експозицію розглянуто на прикладі трьох однакових офісних приміщень з однаковим світлопрорізом, який має 3 орієнтації: північ, захід і південь і 3 положення: вертикальне, похиле та горизонтальне. Для розрахунку річної експозиції використано відомий програмний комплекс VELUX Daylight Visualizer 2. Для зручності аналізу експозиції введено поняття коефіцієнта природної експозиції (КПЕ), який є відношенням експозиції в приміщенні до одночасного значення зовнішньої експозиції. Дослідження показали, що експозиція є ефективним критерієм оцінки природного освітлення в приміщеннях у часі. Існуюча система оцінки енергоспоживання при освітленні будинків системою суміщеного освітлення є наближеною і не враховує таких факторів, як орієнтація світлопрорізів за сторонами горизонту та їхнє положення в просторі. Вдосконалено метод розрахунку енергоспоживання при освітленні приміщень із використанням експозиції, який враховує розташування світлопрорізів у просторі та їх орієнтацію за сторонами горизонту. Запропоновано принцип визначення тривалості використання штучного освітлення на основі експозиції у разі різного розташування світлопрорізу в просторі, яке істотно впливає на енергоспоживання штучного освітлення приміщень. У результаті проведеного числового експерименту отримано прогнозований результат: найбільш енергоємним є приміщення з вертикальним світлопрорізом північної орієнтації, а найменш енергоємним - приміщення з горизонтальним світлопрорізом. Приміщення з похилим світлопрорізом має середнє значення енергоспоживання.