Существуют санитарные и специальные объемно-планировочные нормативные требования для решения вопросов создания качественной микроклиматической среды в помещениях на основе методов естественного регулирования.
Одним из параметров обеспечения микроклиматического комфорта в помещениях различного назначения является освещенность.
Методы и сочетания различных приёмов архитектурно-строительного проектирования являются способом решения вопросов, возникающих в связи с особенностями функционального назначения здания (помещения).
Конструктивные и объёмно-планировочные решения существующих зданий зачастую не отвечают современным, возросшим требованиям к обеспечению качества внутренней световой среды.
За основу нормирования естественного освещения приняты три основных системы: боковое, верхнее и комбинированное естественное освещение. В специальной литературе описаны особенности комбинаций и, наряду с положительными факторами, применение типовых решений с ограниченным количеством сочетаний и параметров существенно сдерживает возможности многовариантного проектирования, приводит к определённым экономическим потерям и архитектурному однообразию.
В данной работе рассматривается комбинированное освещение с использованием сочетания световых шахт-колодцев [1] и остеклённых фрагментов в конструкции безбалочного перекрытия.
Для расчета естественной освещенности использован традиционный геометрический метод исследований с построением кривой освещенности по методу Данилюка, как наглядного показателя, и расчетом К.Е.О. – коэффициента естественной освещенности по усредненному показателю в наиболее удаленной точке [1,2].
Объектом изучения выбран объем в многоэтажном промышленном здании, используемый в качестве горизонтальной коммуникации и не имеющий естественного освещения (рис.1).
Рис. 1 Поперечный разрез: 1 – световой шахтный колодец
При выборе расположения световых проёмов не учитывалось предположение о том, что вертикальные световые потоки в шахтах –световодах, за счет многократных отражений, преобразуются в горизонтальные, так как отражающая способность зависит от многих факторов, например, таких как:
- ориентация здания;
- высота этажа;
- яркость диффузора;
- точка на небосводе и др. (рис. 2,3).
Рис. 2. Фрагмент плана безбалочного перекрытия с расположением световых колодцев и стекложелезобетонных плит перекрытия в сборном железобетонном промышленном здании: 1– светопроемы, ПП-2 – стекложелезобетонные плиты перекрытия, М.У. – монолитный участок, 2 – колонна каркаса, 3 – надколонная плита, 4 – капитель,
5 - ПП-1 – плиты перекрытия
Рис. 3. Кривая естественной освещенности на отм. 17.000(поперечный разрез): точки 1,2,3,4,5 – от бокового проема, точки 1*,2*,3*,4*,5* – от светового «колодца»,0* – условная точка в зените, у.р.п. – условная рабочая поверхность
В предложенной сетке колонн 9,0 х 9,0 м габариты светопроёма рассчитывались из условия оптимизации процесса реконструкции существующего здания, а, следовательно, при использовании стекложелезобетонных плит размером 9,0 х 3,0 м в конструкции безбалочного перекрытия размер колодца составит 3,0 х 3,0 м без учета конструктивного зазора с устройством доборных монолитных участков.
В этом случае коэффициент естественного освещения становится наиболее равномерным, т.к. коэффициент полезного действия фонарей напрямую зависит от наклона остекленной поверхности (по Фрюлингу) и для горизонтального остекления составит[5]:
η= 0,8-0,9
При соотношении площади светового проёма к площади пола коэффициент полезного действия при незагрязнённом стекле составит[5]: η= 0,889.
Коэффициент светопропускания с учётом слоя пыли на стекле τзагряз. при наклоне =90о составит[5]: η= 0,738.
При размере свето- проёма ~ 9 м2 существует возможность размещения в его объеме гидравлического лифта непрямого действия для самостоятельной транспортировки работающих, а также подъёмных механизмов для очистки внутренней поверхности материала свето- проема в процессе эксплуатации.
На рисунках 3,4,5,6 представлены графики распределения световых потоков на различных отметках в рассматриваемом здании [2].
Рис. 4. Кривая естественной освещенности на отм 12.750(поперечный разрез): точки 1,2,3,4,5 – от бокового проема, точки 1*,2*,3*,4*,5* – от светового «колодца», у.р.п. – условная рабочая поверхность
Рис. 5. Кривая естественной освещенности на отм.8.500 (поперечный разрез): точки 1,2,3,4,5 – от бокового проема, точки 1*,2*,3*,4*,5* – от светового «колодца», у.р.п. – условная рабочая поверхность
Рис. 6. Кривая естественной освещенности на отм.4.250 (поперечный разрез): точки 1,2,3,4,5 – от бокового проема, точки 1*,2*,3*,4*,5* – от светового «колодца», у.р.п. – условная рабочая поверхность
Конструктивные решения по размерам, размещению в здании, устройству элементов ограждения и выборе материала заполнения световых колодцев могут быть различными.
В работе также не рассматриваются технические характеристики материала для заполнения свето- проема в перекрытии.
Современный рынок предлагает наряду с традиционным заполнением стекложелезобетонных конструкций перекрытия стеклоблоками светопропусканием 50-60 % и светорассеиванием 25 %, такие материалы как армированное и закалённое стекло и стелопрофилит, многослойные стеклоизделия (дуплекс, триплекс и т.д.).
Армированное стекло обладает повышенной прочностью, так как получают материал методом проката с одновременной запрессовкой в обычную или цветную стекломассу металлической сетки. Оно обладает высоким пределом огнестойкости и достаточным светопропусканием 65-70 %.
Стеклопрофилит – это прокатное стекло, дающее спокойный рассеивающий свет, имеет свето- пропускающую способность 40-70 %.
Оба материала используются при устройстве элементов кровли, ограждения, установки перегородок, устройства несущих стен [3].
Согласно DIN 5035 средняя сила освещённости во вспомогательных помещениях промышленных предприятий, к которым относятся коридоры и холлы с интенсивным и неинтенсивным движением должна находиться в пределах 60-120 люкс. При нормативе 6 люминесцентных ламп (большая светоотдача) на 8 м2 для рассматриваемой площади промышленного здания экономический эффект за календарный год (при работе в одну смену из расчета 26 рабочих дней), в действующих ценах составит 1млн.200 т.р.
В конечном итоге выбор источников освещения, свето- пропускающего материала и т.д., зависит от конструктивного решения, объемно-планировочной структуры, назначения здания и экономической целесообразности.
Анализ проектирования отдельных зданий показывает наличие значительных резервов в части создания оптимальной микроклиматической среды.
Рецензенты:
Набиев Р.А., д.э.н., профессор, директор «Института Градостроительства» Астраханского Государственного Технического Университета, заведующий кафедрой «Экономика и менеджмент» в Астраханском государственном техническом университете, г. Астрахань;
Шикульская О.М., д.т.н., профессор, Астраханского инженерно-строительного института, г. Астрахань.