Технологии / Энергосберегающие технологии

Вопрос массовой реконструкции существующих зданий промышленных предприятий и строительства новых является делом самого ближайшего будущего. Без этого невозможен рост производства в отраслевом плане и экономических показателей страны в целом.

На сегодняшнем этапе становления нашей промышленности очень важно учесть весь предыдущий опыт проектирования, строительства и эксплуатации зданий промышленных предприятий, их частей, отдельных конструктивных элементов, материалов конструкций и сделать из этого правильные выводы. К числу вопросов, подлежащих рассмотрению, относится и оценка использования фонарей.

Дневной свет оказывает большое влияние на условия нашего проживания и работы. Положительный эффект дневного освещения на нашу повседневную активность является неоспоримым, вследствие чего применение световых конструкций в архитектуре становиться все более важным. Естественный свет с точки зрения восприятия человеческим глазом имеет наилучший спектральный состав, так что он является наиболее пригодным для человека. Он оказывает благоприятное воздействие на психику человека и положительное влияние на физиологию труда. Расположение конструкций также имеет большое значение для эффективности освещения. Измерительные эксперименты показали, что дневной свет исходящий от световой конструкции, находящейся в зените — т. е. прямо над нами, — обладает большей интенсивностью, чем свет, падающий сбоку. Другими словами, зенитный фонарь обеспечивает больше света, чем окно такого же размера, расположенное в вертикальной стене.



Применение дневного света в архитектуре в виде световых куполов различной формы, а также световых конструкций в виде атриумов и пассажей, становится все более и более популярным.
Зенитные фонари и световые конструкции используются для естественного освещения. Это позволяет выбирать необходимое количество дневного света в помещениях с различными назначениями — промышленные, спортивные и торговые здания, офисы, мансарды, бассейны, зимние сады и т. д.

Зенитные фонари всегда были и остаются неотъемлемой частью большепролетных зданий и сооружений различного назначения. Зенитные фонари востребованы и при строительстве новых объектов, и при реконструкции находящихся в эксплуатации. Исходные данные для этого получены в свое время ЦНИИпромзданий более чем от 50 проектно-технологических институтов, занимающихся проектированием предприятий для народного хозяйства. Рассмотрим некоторые из них.

Неоспоримым достоинством зенитных фонарей является возможность их установки практически в любом месте крыши. Это позволяет рассчитать и обеспечить необходимое количество света для любых условий. При расчете количества и местоположения фонарей необходимо также учитывать такие факторы, как наличие вентиляции, системы пожаробезопасности.

Для равномерно эффективного дневного освещения рекомендуется установка нескольких небольших зенитных фонарей. Интенсивность света, исходящего от боковых световых конструкций сокращается за счет прохождения света в глубь помещения. Свет, исходящий от зенитного фонаря, расположенного на крыше помещения, позволяет равномерно осветить всю площадь.

Наиболее популярными и экономически целесообразными светопрозрачными материалами используемые для покрытия зенитных фонарей являются такие пластики,

Канальный поликарбонат «M-multi» ввиду высокой термоизолирующей способности, используется в зенитных фонарях над отапливаемыми помещениями, а профилированный ПВХ «M-profilux» — над помещениями без централизованного или локального отопления. Указанные материалы обладают рядом преимуществ по сравнению со стеклом:

Толщина канального поликарбоната подбирается в соответствии со строительными нормативами относительно светопропускания, а также возможной нагрузки снега, давления ветра и воздействия огня. Структура материала в сечении может быть от двух — до шестислойной в зависимости от толщины и требованиям к материалу покрытия по теплоизоляции и несущей способности. При обычных условиях конденсация пара на поверхности практически невозможна. Поток дневного света проходя через линзу купола фонаря рассеивается, тем самым уменьшая теплоотдачу.

 «Корпорация М8» поставляет плиты из канального поликарбоната стандартными размерами: ширина 2100мм, длина 6000мм. Возможна поставка плит длиной до 13000мм.


Плиты из  ПВХ «M-profilux» производятся с различным профилем волны для большинства видов кровельных покрытий, например: для кровли из асбестового шифера «Корпорация М8» поставляет  полностью совпадающие по геометрии и габаритам прозрачные плиты «M-profilux» 146/48; для кровли из битумного еврошифера «Ondura» и «Onduline» — плиты «M-profilux» 103/35 и 94/35, соответственно. Кроме того, возможна поставка прозрачных плит с профилем волны для наиболее популярных покрытий из различных по профилю стальных  профнастилов.
Стандартная длина профилированных плит из ПВХ «M-profilux»  — 2.0м, 2.5м и 3.0м. Возможна поставка плит длиной до 12 метров.
Виды светопропускающих фонарей

Фонари верхнего света могут быть самых разных типов.
 

А — прямоугольный;

Б — трапециевидный;

В — пилообразный (шедовый) с вертикальным или наклонным остеклением;

Г — двускатный;

Д — купольный;

Е — зенитный (арочный).

Соответственно, направление света может быть: двустороннее, одностороннее, зенитное.

Прямоугольные фонари достаточно сложны в изготовлении, имеют, как правило, низкие теплотехнические характеристики, быстро загрязняются, при эксплуатации часто не могут обеспечить требуемый уровень и равномерность освещения на рабочих местах. В зимнее время между фонарями могут образовываться значительные отложения снега, что создает дополнительную нагрузку на несущие конструкции покрытия, и затрудняет эксплуатацию здания.

В настоящее время наибольшее распространение получили зенитные (арочные)  фонари. Это обусловлено следующими причинами: простотой решения покрытия при их применении, исключением снеговых мешков в зимний период; главным образом, благодаря тому, что освещенность при их использовании в два раза больше, чем фонарей с вертикально расположенным остеклением.

Общими элементами для всех видов зенитных фонарей являются: основание (сборное или железобетонное), остекление и механизмы открывания (для открывающихся конструкций). Основание может быть круглое, квадратное, прямоугольное, большой протяженности, а также со специальной вытяжкой.

Остекление выполняется как из светопрозрачных самонесущих элементов (модульные системы из поликарбоната), так и на основе профильных (стальных или алюминиевых) систем с заполнением из канального поликарбоната «M-multi» или профилированного ПВХ «M-profilux».

Зенитные фонари обычно выполняют глухими. Возможно также устройство и открывающихся фонарей, которые используют для вентиляции помещений. Конструктивное решение зенитных фонарей предусматривает возможность их устройства в различных видах покрытий, в том числе выполняемых из монолитного или сборного железобетона и профилированного стального настила.
Теплотехнические характеристики зенитных фонарей должны отвечать требованиям, обеспечивающим необходимый температурно-влажностный режим в помещениях. Для предотвращения образования конденсата на внутренних поверхностях зенитных фонарей необходимо, чтобы температура поверхности светопропускающего заполнения со стороны помещения была не ниже точки росы.

Рассмотрим более подробно наиболее популярные виды световых фонарей:

Арочная конструкция фонаря по сравнению с классической  двускатной конструкцией уменьшает площадь остекления на 1/3 и существенно снижает утечки тепла. Кроме того, арочная конструкция уменьшает у потолка аккумуляционные слои тепла и сдвигает среднюю температуру по направлению к полу, улучшает аэродинамические передвижения воздуха в помещениях, частично снижает срок выравнивания температуры в различных воздушных слоях и за счет этого экономит дальнейшие расходы на отопление.

Сооружение арочной конструкции фонарей повышает безопасность и ограничивает риски травмирования во время установки и дальнейшего обслуживания. Новая прогрессивная технология сооружения таких фонарей существенно повышает скорость проведения работ и безопасность, обеспечивая простоту при изготовлении, монтаже, уходе и эксплуатации. Кроме того, данный тип фонарей идеально подходит для минимализации расходов при реконструкции имеющихся стеклянных фонарей.

Двускатные фонари применяются там, где нет возможности по архитектурным, теплотехническим, противопожарным или иным причинам применить арочный способ конструкции, который является более дешевым.  Для остекления двускатного фонаря можно применять листы или панели, которые нельзя гнуть или формовать (например, толстый поликарбонатный лист или модульные поликарбонатные системы).

И для малых размеров (пролетов — ширины) фонарей можно применять канальный поликарбонат большой толщины (до 40мм) с отличными теплотехническими свойствами (K=1,3 Вт/м2K). При арочном исполнении пределом используемой толщины листа является максимальный допустимый радиус листа.

По сравнению с площадью арочного фонаря площадь двускатной конструкции на 1/3 больше, а с этим связаны сравнительно большие энергетические потери объекта и более высокая закупочная цена. С учетом статической несущей способности поликарбонатного листа нельзя использовать тонкий (более дешевый) лист для тяжелых климатических областей. Двускатный фонарь экономически является более дорогим, чем арочный фонарь и имеет больше проблемных мест, чем арочный.

Большая площадь остекления позволяет достигнуть отличного индекса дневного освещения, оптимального соотношения контраста освещённых областей, постоянность и равномерность освещения на объекте. Фонари используют непрямые отражаемые части солнечной энергии. На основе ориентации преимущественно на север (для шедовых фонарей) и на основе создания уклона остекленной площади (для трапециевидных), позволяет предохранять помещение от прямого солнечного излучения и таким способом естественно защищать от избыточного подогрева и чрезмерного солнечного света — например, от избыточной экспозиции или ослепления. Данные виды фонарей практически не используются при реконструкции существующих.

Шедовые и трапециевидные фонари можно использовать только для объектов, ориентированных в пространстве подходящим способом (север — юг), или не имеющими прямого попадания солнечного излучения в остекленную часть фонарей. Большая площадь остекления способствует значительным энергетическим потерям объекта, и поэтому необходимо применять канальный поликарбонат с хорошими тепловыми и изоляционными характеристиками (напр. толщ. 25, 32 или 40 мм, K = 1,5 W/M2K). В сравнении с другими типами фонарей, массивная конструкция шедовых, прямоугольных  и трапециевидных фонарей существенно не влияет на локальное увеличение и уменьшение индекса освещённости. Конструкция таких фонарей является удобной только для больших площадок индустриальных объектов. Данные фонари можно оснастить вентиляционными форточками стандартных размеров или  в торцевой части фонаря установить вентиляторы.

Купольные фонари предназначены для установки на плоских крышах с углом склона до 15°.
Купольные фонари могут не нуждаться в основании из кладки, т.к. некоторые виды из них поставляются с собственным основанием высотой 15, 30 или 50 см. Поэтому их можно установить прямо на чисто обработанные отверстия в крыше. Фонари благодаря их небольшим размерам можно применять практически на всех местах сооружений без серьезных строительных и конструктивных изменений.

Основание фонаря можно встроить в произвольный тип кровельного покрытия обычным способом (обшивка жестяночным методом, гидроизоляция пленкой или полосой). Купол из поликарбоната имеет элегантный внешний вид.

Купольные фонари предназначены для естественной вентиляции за счет подъемной силы воздуха (циркуляции воздуха) без использования дополнительного оборудования. Относительно маленькие отверстия в крыше способны, по сравнению с классическим боковым окном, просветлить в 5 раз большее пространство. Надежность и плотность обеспечивает промышленная система закрепления и несложная система монтажа.

Купольные фонари рекомендуются применять на крышах со склоном до 15°. В случае размеров, превышающих 150x150 см, экономичнее применить иные виды фонарей (например:  арочный или двускатный).