18 Май 2016

 

Ю.П. АЛЕКСАНДРОВ, канд. техн. наук (НИИСФ, Москва)

 

Большие перспективы для обеспечения нормативного уровня и повышения качества естественного освещения помещений, а также увеличения продолжительности работы предприятий при дневном свете открывают зенитные фонари со светопропускающими элементами из стеклопакетов. Наиболее целесообразно их применение в многопролетных производственных зданиях, где большая часть помещений может быть обеспечена естественным светом только с помощью конструкций верхнего света. Зенитные фонари успешно применяются и для естественного освещения помещений зданий общественного назначения, имеющих большую протяженность по длине и ширине — спортивных манежей, выставочных и актовых залов, ресторанов и др.

 

Опыт применения зенитных фонарей в зданиях различного назначения показывает, что они имеют существенные технико-экономические преимущества перед традиционными прямоугольными светоаэрационными фонарями, выполняемыми в виде надстроек в покрытии.

 

Основной отличительной особенностью зенитных фонарей является высокая световая активность. Световые проемы зенитных фонарей располагаются непосредственно в плоскости покрытия. Естественный свет через такие проемы поступает в помещение от наиболее яркой части небосвода. Благодаря этому световая активность зенитных фонарей в 2—2,5 раза превышает световую активность конструкций, имеющих вертикальное расположение световых проемов.

 

Зенитные фонари могут быть размещены в покрытиях зданий в необходимом количестве и последовательности с учетом требований интенсивности естественного освещения рабочих мест в зависимости от особенностей технологии производства.

 

Конструктивные решения зенитных фонарей в значительной степени зависят от климатических условий района их применения. В большинстве районов России климатические условия характеризуются значительными колебаниями температуры в летний и зимний периоды, что требует применения конструкций с высокими теплотехническими характеристиками.

 

В АО «ЦНИИПромзданий» разработана номенклатура и рабочая документация на различные виды зенитных фонарей со стеклопакетами, предназначенных для массового применения в строительстве зданий. Номинальные размеры световых проемов таких конструкций составляют 1×1,5; 1,2×1,4; 1,5×1,5; 1,5×6; 3×3; 3×4; 3×6 и 3×12 м.

 

В номенклатуру конструкций включены также ленточные зенитные фонари шириной 1,5 и 3 м. В зенитных фонарях шириной до 1,5 м светопропускающее заполнение выполняется односкатным, а в фонарях шириной 3 м — двускатным. Зенитные фонари шириной более 3 м устраивать нецелесообразно.

 

При проектировании естественного освещения помещений с помощью зенитных фонарей основное внимание уделяется вопросам выбора размеров и конфигурации световых проемов, их числу и способу размещения конструкций в покрытии. При этом руководствуются нормативными требованиями к естественному освещению, принимаемыми в зависимости от разряда зрительных работ, выполняемых в помещении, светотехническими и теплотехническими параметрами конструкций и климатическими особенностями района строительства.

 

С помощью зенитных фонарей может быть обеспечен любой нормативный уровень и требуемая равномерность естественного освещения помещений. На большинстве предприятий стройиндустрии, машиностроительной, металлургической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности выполняют работы средней и малой точности (4-5-й разряды зрительных работ). Нормируемое значение коэффициента естественной освещенности (КЕО) на рабочих местах для таких производств составляет 3—4 %, которое в зависимости от высоты помещения и внутренней его отделки может быть обеспечено зенитными фонарями с общей площадью световыхпроемов, составляющей 10—15 % от площади пола. Вместе с тем необоснованное завышение площади зенитных фонарей приводит к образованию дискомфортных зрительных условий, вызывает перегрев помещений летом и переохлаждение зимой, а также увеличивает стоимость строительства и расходы по эксплуатации зданий.

Рис. 1. Панельный зенитный фонарь со светопропускающим элементом из стеклопакетов: 1 — стеклопакет; 2 — опорный утепленный контур; 3 — нащельник; 4 — утепленная резиновая прокладка; 5 — болт; 6 — защитная металлическая сетка; 7 — утеплитель; 8 — прижимной элемент; 9 — соединительный элемент; 10 — герметизирующая мастика; 11 — винт; 12 — фартук; 13 — гидроизоляционный ковер; 14 — утеплитель; 15 — пароизоляция; 16 — алюминиевая фольга.

 

Зенитные фонари обычно выполняют глухими. Вентиляцию помещений в таких случаях выполняют с помощью механических приточно-вытяжных систем. При необходимости зенитные фонари могут использоваться и для аэрации помещений. В таких конструкциях светопропускающие элементы открываются с помощью специальных электрических или пневматических механизмов, имеющих дистанционное управление.

Рис. 2. Открывающийся зенитный фонарь со светопропускающим элементом из стеклопакетов: 1 — стеклопакет; 2 — опорный утепленный контур; 3 — открывающаяся рама; 4 — петли; 5 — механизм открывания; 6 — защитная сетка; 7 — упор; 8 — прижимной элемент; 9 — резиновая прокладка; 10 — болт; 11 — алюминиевая фольга; 12 — герметик; 13 — фартук; 14 — профилированный настил; 15 — прогоны фонаря.

Рис. 3. Панельный двухскатный зенитный фонарь со среднеподвесными открывающимися элементами

 

Зенитные фонари могут быть установлены в покрытиях, выполненных из железобетонных элементов или профилированного стального настила. Общими элементами для всех видов зенитных фонарей являются опорный контур, остекленные рамы, защитная сетка, механизмы открывания. Опорные контуры, как правило, изготовляют из листовой стали толщиной 2—3 мм и гнутых или прокатных уголков.

 

Стенки опорных контуров утепляют эффективными теплоизоляционными плитными утеплителями. Опорные контуры зенитных фонарей могут быть выполнены из железобетона, керамзитобетона, асбестоцемента и других материалов. К элементам покрытия их крепят с помощью сварки с закладными деталями или на болтах.

 

В целях более рационального распределения светового потока в тех случаях, когда это позволяют размеры световых проемов, выполненных в покрытии, боковые грани опорных контуров устраивают наклонными. Внутренние поверхности опорных контуров покрывают материалами с высоким коэффициентом отражения (не менее 0,7). Высоту опорных контуров принимают с таким расчетом, чтобы остекление возвышалось над уровнем кровли не менее чем на 300 мм.

 

Для остекления зенитных фонарей используют одно- или двухкамерные стеклопакеты, площадь которых может составлять не более 2 м2. Толщину стекол в стеклопакетах определяют расчетом и принимают не менее 5 мм. Стеклопакеты опирают равномерно по четырем сторонам через упругие прокладки на несущие элементы. Между стеклопакетами оставляют зазоры шириной 20 мм, которые заполняют уплотнительными прокладками. Сверху зазоры перекрывают нащельниками. Угол наклона элементов остекления, установленных в фонарях, должен составлять не менее 12о.

 

С целью обеспечения безопасности эксплуатации зенитных фонарей под стеклопакетами устанавливают защитные металлические сетки, выполняемые из алюминированной стальной проволоки диаметром 2 мм, с размерами ячеек 50×50 мм. Возможно устройство зенитных фонарей без установки защитной металлической сетки. В таких случаях необходимо применять стеклопакеты, для изготовления которых используют многослойное ударостойкое стекло (триплекс). Конструктивные решения некоторых видов зенитных фонарей со светопропускающими элементами из стеклопакетов показаны на рис. 1, 2 и 3.

 

Зенитные фонари применены при строительстве многих производственных и общественных зданий, наиболее известными из которых являются: главный корпус Волжского автомобильного завода (г. Тольятти), завод «Атоммаш» (Москва), главный корпус автомобильного завода «Москвич», спортивный комплекс с футбольным полем и легкоатлетическим манежем в Москве и другие здания. Опыт применения зенитных фонарей на указанных предприятиях подтверждает их высокие светотехнические и эксплуатационные характеристики.

 

При выборе конструктивного решения зенитных фонарей особое внимание обращают на их теплотехнические характеристики. Зенитные фонари должны способствовать созданию в помещениях требуемых температурно-влажностных условий и снижению теплопотерь в зимнее время. Требуемое сопротивление теплопередачи зенитных фонарей определяют из условия энергосбережения по показателю градусо-суток отопительного периода в соответствии с требованиями СНиП II-3—79* и условия предотвращения образования конденсата на внутренней поверхности элементов фонаря.

 

Практика эксплуатации зданий многих промышленных предприятий показывает, что действительная относительная влажность воздуха в помещениях, не имеющих явных влаговыделений, в зимнее время значительно ниже нормируемой и составляет 20—30 %. В подфонарном пространстве относительная влажность воздуха на 10—20 % ниже, чем в рабочей зоне. Поэтому проектирование и теплотехнические расчеты зенитных фонарей следует производить, основываясь на показателях фактической влажности в помещениях с учетом опыта эксплуатации зданий в зимнее время.

 

Широкое их применение при строительстве новых и реконструкции существующих зданий позволит получить значительный экономический эффект в народном хозяйстве за счет высоких эксплуатационных характеристик таких конструкций.

 

Статья взята из журнала «Строительные материалы»