Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

VARIANT DESIGN COMBINED NATURAL LIGHTING

Vyalkova A.N. 1 Kozhevnikova Yu.G. 1
1 Astrakhan Institute of Civil Engineering
The paper deals with the issues of environment microclimate in the premises on the basis of the methods of the natural regulation. The main parameter to achieve microclimatic comfort in different rooms is light. The quality of light space can be achieved by a combination of methods and techniques of architectural design. Considered the combined coverage using a combination of light wells, wells and glazed fragments in the construction beamless floors. For the calculation of natural lighting used traditional geometric method studies with the construction of the curve illumination method Danyluk as a visual indicator, and calculation K.E.O. - The rate of natural light to average indicators in the most remote locations. When choosing a location skylights were not considered such factors as the orientation of the building, floor height, the brightness of the diffuser, the point in the sky, and others. The paper also discusses the technical characteristics of the material to fill skylights. Ultimately, the choice of light sources, light transmissive material and so on, depends on the constructive solutions, space-planning structure, purpose of the building and cost-effectiveness.
multi-storey industrial building
beamless ceiling
glass reinforced concrete structure
light well
natural light

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.