Строительная светотехника

Строительная светотехника

Корбюзье ставил солнце на первое место среди материалов и средств, с которыми имеет дело архитектор.

Задачи строительной светотехники

Свет играет важнейшую роль в жизнедеятельности человека. Он участвует в обеспечении нормального психофизиологического состояния человека; создает освещение рабочего места, обеспечивая возможность выполнения каких-либо работ; естественный свет обладает оздоровительными и бактерицидными свойствами. Ритм естественного света диктует образ жизни людей. Естественное и искусственное освещение влияют также на архитектурно-художественные качества зданий.
Наряду с этим освещение требует существенных затрат: высокая стоимость остекления (и источников искусственного света), затраты на очистку и ремонт световых проемов, теплопотери через них приводили к тому, что иногда производственные здания (а в некоторых странах даже школы) строились без естественного света.
В этой связи основной задачей строительной светотехники является исследование условий, определяющих создание оптимального светового режима в помещениях и разработка архитектурных и конструктивных мероприятий, обеспечивающих этот режим.
Освещение помещений может быть

естественным, источниками которого являются прямой, рассеянный (диффузный) и отраженный солнечный свет;

искусственным (источник – электрические лампы накаливания, люминесцентные, ртутные, ксеноновые и др.);

и совмещенным, когда помещение одновременно освещается естественными и искусственными источниками.

Оптимальный световой режим в помещениях достигается

правильным учетом светового климата места строительства;

Рекомендуемые материалы

правильным выбором размеров, формы и цветовой отделки помещений;

правильным выбором формы, размеров и положения световых проемов;

правильным размещением и выбором мощности и спектра излучения искусственных источников света.

В понятие оптимального светового режима помещения включаются:

обеспечение требуемого уровня освещенности рабочих мест;

равномерность освещенности;

устранение направленного прямого и отраженного света, слепящего людей;

обеспечение достаточной яркости окружающего пространства за счет уровня освещенности и цветовой отделки интерьера.

Задачи по проектированию освещения помещений решаются совместно архитекторами, инженерами-строителями и инженерами-светотехниками.

Естественное освещение

Естественное освещение должны, как правило, иметь помещения с постоянным пребыванием людей. Без естественного освещения допускается проектировать помещения, утвержденные соответствующими нормативными документами, а также помещения, размещение которых допускается в подвальных и цокольных этажах.
Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное. Боковое освещение может быть односторонним и двухсторонним.
Освещенность в помещении может осуществляться за счет прямого рассеянного (диффузного) света небосвода и за счет света, отраженного от внутренних поверхностей помещения, противостоящих зданий и прилегающей к зданию поверхности. Освещение может также осуществляться только отраженным светом.

Базовые светотехнические понятия и законы

Для нормирования естественной освещенности в помещениях абсолютные величины освещенности применять нецелесообразно. Наружная, а соответственно и внутренняя, освещенности постоянно меняются. Кроме того, человек оценивает освещенность не столько по абсолютной величине, сколько по сравнительным уровням яркости предметов и поверхностей. Так для оценки естественной освещенности характерно сравнение яркостей внутренних поверхностей с яркостью внешнего пространства, видимого через световой проем.

Инсоляция помещений и территорий. Солнцезащита

Инсоляция и ее нормирование

Инсоляция – облучение прямыми солнечными лучами – имеет большое оздоровительное значение. Световое и ультрафиолетовое облучение оказывают укрепляющее воздействие на человека и бактерицидное на микроорганизмы. Поэтому нормы проектирования регламентируют минимальную продолжительность инсоляции помещений и территорий. Расчеты инсоляции являются обязательным разделом в составе предпроектной и проектной документации.
Нормирование инсоляции помещений
Продолжительность инсоляции регламентируется в: жилых зданиях; детских дошкольных учреждениях; учебных учреждениях общеобразовательных, начального, среднего, дополнительного и профессионального образования, школах-интернатах, детских домах и т.п.; лечебно-профилактических, санаторно-оздоровительных и курортных учреждениях; учреждениях социального обеспечения (домах-интернатах для инвалидов и престарелых, хосписах и т.п.).
Нормируемая продолжительность непрерывной инсоляции для помещений жилых и общественных зданий устанавливается дифференцированно в зависимости от типа квартир, функционального назначения помещений, планировочных зон города, географической широты – для зон:
северной (севернее 58° с. ш.) - не менее 2,5 ч в день с 22 апреля по 22 августа;
центральной (58° с. ш. - 48° с. ш.) - не менее 2 ч в день с 22 марта по 22 сентября;
южной (южнее 48° с. ш.) - не менее 1,5 ч в день с 22 февраля по 22 октября.
Жилые здания:
В жилых зданиях нормативная продолжительность инсоляции должна быть обеспечена: в одно-, двух- и трехкомнатных квартирах – не менее чем в одной комнате, в четырехкомнатных и более – не менее чем в двух комнатах. В общежитиях – не менее чем в 60 % жилых комнат.
Допускается прерывистость инсоляции, но при этом продолжительность одного из периодов должна составлять не менее 1 часа, а общая продолжительность должна превышать нормативную на 0,5 часа.
Нормы допускают снижение продолжительности инсоляции на 0,5 ч для северной и центральной зон в двухкомнатных и трехкомнатных квартирах, где инсолируется не менее двух комнат; в четырехкомнатных и более, где инсолируется не менее трех комнат; а также при реконструкции жилой застройки, расположенной в центральной, исторической зонах городов, определенных их генеральными планами развития.
Общественные здания:
Нормируемая продолжительность инсоляции устанавливается в основных функциональных помещениях указанных выше общественных зданий. К таким помещениям относятся:
в детских дошкольных учреждениях - групповые, игровые, изоляторы и палаты;
в учебных зданиях - классы и учебные кабинеты;
в лечебно-профилактических учреждениях - палаты (не менее 60 % общей численности);
в учреждениях социального обеспечения - палаты, изоляторы.
В зданиях комбинированного назначения (детских домах, домах ребенка, школах-интернатах, лесных школах, школах-санаториях и т. п.) инсоляция нормируется в помещениях функционального назначения аналогичного перечисленным выше.
Инсоляция не требуется в патологоанатомических отделениях; операционных, реанимационных залах больниц, вивариев, ветлечебниц; химических лабораториях; выставочных залах музеев; книгохранилищах и архивах.
Допускается отсутствие инсоляции в учебных кабинетах информатики, физики, химии, рисования и черчения.
Нормирование инсоляции территорий
На территориях детских игровых площадок, спортивных площадок жилых домов; групповых площадок дошкольных учреждений; спортивной зоны, зоны отдыха общеобразовательных школ и школ-интернатов; зоны отдыха ЛПУ стационарного типа продолжительность инсоляции должна составлять не менее 3 ч на 50 % площади участка независимо от географической широты.

Параметры, влияющие на продолжительность и качество инсоляции

Продолжительность инсоляции открытой территории для каждой местности определяется временем видимого движения солнца по небосводу. Траектория движения солнца и период суточной инсоляции для каждой географической широты и каждого времени года различны: в северных широтах траектория более пологая и протяженная, в южных – более крутая и короткая.
Днями, характеризующими инсоляцию для разных периодов года, считают дни летнего солнцестояния (22 июня, наивысшая траектория солнца на каждой географической широте), зимнего солнцестояния (22 декабря, низшая траектория), весеннего (22 марта) и осеннего (22 сентября) равноденствия. В дни равноденствия продолжительность инсоляции открытой территории равна 12 ч.
В ранние утренние и поздние вечерние часы солнечные лучи пересекают больший слой атмосферы, и их оздоровительное действие слабеет. Поэтому обычно в инсоляционных расчетах не учитывают первый и последний часы на восходе и закате. Для территорий севернее 60° с.ш. не учитываются первые и последние 1,5 ч.

Горизонтальный угол положения солнца определяется азимутом АQ, т.е. углом между плоскостью меридиана и направлением на солнце. Азимут отсчитывается от северного направления по часовой стрелке 1 в градусах. Возвышение солнца над горизонтом измеряется вертикальным углом hQ. В этом отношении в литературе нет единства. Иногда азимут отсчитывается от южного направления по часовой стрелке (на запад) от 0 до 360° или в двух направлениях – на запад и на восток от 0 до 180° с обозначением «юго-западный» и «юго-восточный».

Определение продолжительности суточной инсоляции часто осуществляется с помощью солнечных карт, построенных для различных широт (графики Б.А. Дунаева). На них нанесены кольцевые координаты, отображающие возвышение солнца, и радиальные, характеризующие азимуты солнца. На картах построены траектории движения солнца для характерных периодов года, разделенные на часы суток. Кроме графиков Дунаева часто используются инсоляционный график (линейка), светопланомер Д.С. Масленникова и др.
Нормативная продолжительность инсоляции определяется размещением и ориентацией зданий по сторонам горизонта, их объемно-планировочными решениями, наличием выступающих элементов и пр.
Методика определения продолжительности инсоляции излагается на практических занятиях.

Вредные последствия инсоляции и их предотвращение

Инсоляции могут сопутствовать перегрев помещений вследствие избытка тепловой радиации и утомляющее действие солнечных лучей из-за блесткости ограждающих конструкций и оборудования. Поэтому в ряде случаев инсоляция не допускается (книгохранилища, горячие цехи, помещения для приготовления и хранения пищи) или должна быть ограничена. СНиП «Общественные здания» устанавливает, например, что ориентация окон помещений операционных и реанимационных залов должна приниматься на север, северо-восток и северо-запад, что позволяет легче создать оптимальный микроклимат в этих помещениях.
Важнейшими средствами борьбы с избыточной инсоляцией являются:

уменьшение площади светопроемов;

объемно-планировочные решения зданий;

средства озеленения (для одно-, двухэтажных зданий);

правильная ориентация зданий по сторонам света;

применение вентилируемых ограждающих конструкций (от перегрева);

применение солнцезащитных устройств.

Нормы проектирования жилых зданий определяют, что в районах со средней температурой июля 21 °С и выше световые проемы в жилых комнатах и кухнях, ориентированные в секторе горизонта 200-290°, должны быть оборудованы наружной регулируемой солнцезащитой.
Для общественных зданий, располагаемых в тех же районах, в помещениях с постоянным пребыванием людей и в помещениях, где по технологическим или гигиеническим требованиям не допускается проникновение солнечных лучей или перегрев помещения, оборудуются солнцезащитой проемы, ориентированные в пределах сектора 130-315°.
Основными требованиями к солнцезащитным приспособлениям являются:

ограничение инсоляции помещения в заданные часы в определенный период года;

максимум светоотражения и светорассеивания;

минимальная теплоемкость;

обеспечение циркуляции воздуха по горизонтали и вертикали параллельно плоскости стены.

Солнцезащитные устройства делятся на стационарные и регулируемые.

Солнцезащитные устройства существенно влияют на общую освещенность: при солнечной погоде светорассеивание поверхностями может значительно повышать КЕО, а при пасмурной – существенно снижать его. Это влияние следует учитывать при расчете освещенности помещений.