Зрительное восприятие играет ключевую роль для деятельности человека. Поэтому обеспечение требуемого уровня освещённости – одна из первостепенных архитектурных задач. Для её решения свет от источников (одного или нескольких) подводится к освещаемым пространствам и объектам. Если источник света – лучи солнца (прямые или рассеянные через облачный покров), такое освещение называется естественным.
В статье проводится краткий обзор естественного освещения и вопросов, связанных с ним: что такое естественное освещение, какие типы естественного освещения бывают, как оно нормируется, какие документы его регламентируют, от чего зависит, каковы особенности его использования и другие.
Естественное освещение – что это такое
К естественному освещению относят освещение помещений солнечными лучами (прямыми или рассеянными облачным покровом), проходящими в помещение через световые проёмы в конструкциях здания.
Главная особенность естественного освещения – зависимость от множества факторов, среди которых немало изменчивых. Освещённость одного и того же помещения естественным светом может существенно различаться даже в одно и то же время суток. Поэтому расчёт естественного освещения – сложная задача. Чаще всего она решается так, чтобы обеспечить необходимую освещённость в среднем, учитывая, что при недостатке освещённости включится дополнительное искусственное освещение.
к содержанию ↑Типы естественного освещения
Естественное освещение осуществляется наружным светом, проникающим внутрь здания. Его разделяют по тому, как это происходит. Поскольку свет может попадать в здание сверху или сбоку, естественное освещение делится на следующие виды.
Верхнее освещение
Внешний свет проникает в здание через фонари на крыше:
Другой вариант верхнего освещения – свет проникает в здание в местах перепада высот:
Боковое освещение
При нём внешний свет проходит через световые проёмы в наружных стенах здания:
Комбинированное освещение
Комбинированное освещение – это одновременное использование верхнего и бокового освещения в любых сочетаниях:
В большинстве современных зданий используется один из типов естественного освещения. Исключения – сооружения, где отсутствие естественного света определяется технологическим процессом.
Иногда классификация естественного освещения проводится в зависимости от характера светового потока. Выделяют три вида:
- Направленное освещение, когда используется направленный световой поток из проёмов. Он лучше всего выделяет границы объектов и обеспечивает высокий светомоделирующий эффект.
- Направленное бестеневое освещение, в котором интерьер освещается светом, отражённым от поверхностей сразу после попадания в помещение.
- Отражённое бестеневое освещение, когда объекты в помещении освещаются только отражённым от поверхностей светом, а световые проёмы скрыты от наблюдателя.
Регламентирующие документы
Поскольку естественное освещение используется в большинстве современных зданий, перечислим нормативные акты, регламентирующие эту сферу.
В первую очередь это свод правил СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение» (вместо СНиП 23-05-95). В документе формулируются необходимые понятия, устанавливаются требования к разным видам освещения, в том числе к естественному.
Кроме того, существуют своды правил по проектированию и строительству, регламентирующие естественное освещение. Это свод СП 367.1325800.2017 «Здания жилые и общественные. Правила проектирования естественного и совмещённого освещения» и свод СП 419.1325800.2018 «Здания производственные. Правила проектирования естественного и совмещённого освещения».
В этих сводах устанавливаются нормируемые параметры освещения и приводятся методы их расчёта для помещений с боковой и верхней системами освещения.
Гигиенические требования к освещению регламентируются СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.
Существует несколько ГОСТов, относящихся к естественному освещению. Например, ГОСТ 24940-2016 «Здания и сооружения. Методы измерения освещённости» устанавливает методы определения минимальной, средней и цилиндрической освещённостей, коэффициента естественной освещённости (КЕО) и некоторых других величин.
к содержанию ↑Использование естественного света
Коэффициент естественной освещённости (КЕО)
Важнейшая особенность естественного освещения – непостоянная интенсивность. В зависимости от ситуации его уровень меняется в течение короткого времени. Поэтому для расчётов и нормирования естественного освещения используются не показатели светового потока, яркости и освещённости, а специальный коэффициент естественной освещённости (КЕО).
Коэффициент КЕО – отношение естественной освещённости в данной точке внутри помещения Ев к
одновременному значению наружной горизонтальной освещённости Ен,
создаваемой светом полностью открытого небосвода:
Коэффициент естественной освещённости показывает, сколько процентов наружного рассеянного света попадает в помещение.
Регламентирующие документы устанавливают минимальные значения КЕО в зависимости от вида работ и типа естественного освещения. Для ответственной деятельности, требующей хорошего освещения, нормативный КЕО – 6% (в случае верхней или комбинированной системы при условии минимального размера объекта зрительного различения 0,15 мм). Для жилых и общественных зданий с боковой системой естественного света при условии редкой необходимости различения мелких объектов нормативный КЕО – 0,1-0,5%.
Интересно! Из значения КЕО видно, что освещённость в помещении до 100 раз меньше освещённости снаружи. При этом человек хотя и видит разницу, воспринимает ее небольшой. Это результат действия приспособительных механизмов глаза. При недостатке освещения зрачок расширяется и сетчатка освещается сильнее, компенсируя ослабление светового потока. Поэтому человек чувствует себя комфортно, несмотря на значительно более низкую освещенность в помещении.
Среднегодовая интенсивность светового потока зависит от географической широты местности. Поэтому территория Российской Федерации разбита на пять зон светового климата, в каждой из которых есть подвиды:
Регламентируемый КЕО зависит от зоны светового климата. Чем севернее, тем регламентируемый КЕО больше. Это связано с тем, что в северных районах солнце находится ниже над горизонтом и степень наружной освещённости меньше. Значит, для обеспечения требуемой освещённости внутри здания количество света, проходящего сквозь световые проёмы, должно быть больше. Это и обуславливает более высокий КЕО для северных регионов.
Кроме того, сводом правил устанавливается точка расчёта КЕО. Для жилых помещений с двусторонним боковым освещением она находится в центре комнаты. Но, как правило, в большинстве жилых помещений окна только с одной стороны. В этом случае точка расчёта КЕО – в метре от стены, противоположной окну. Для жилых помещений с небольшим числом комнат (1-3) расчёт КЕО выполняется для одной комнаты. Если их больше, расчёт проводится для двух комнат, чтобы найти средний КЕО.
Фонари верхнего освещения
Проектирование освещения здания начинается с выбора системы освещения. На него влияет назначение и архитектура объекта, материалы, требования к теплопотерям, географическое местонахождение, расположение по отношению к соседним сооружениям и другие факторы.
Для промышленных зданий чаще всего используется верхнее освещение светоаэрационными и зенитными фонарями.
Светоаэрационные фонари – это специальные надстройки в здании, которые предназначены для обеспечения воздухообмена и освещения помещения.
Чаще всего такие фонари прямоугольной конструкции. Она практичнее в монтаже. Однако для обеспечения более высокого КЕО предпочтительнее использовать треугольные светоаэрационные фонари. Компромисс – фонари трапецеидальной формы.
У светоаэрационных фонарей большие тепловые потери. Применение таких систем естественного освещения оправдано только в помещениях с высоким внутренним тепловыделением или находящихся в южных регионах.
Зенитные фонари имеют меньшие теплопотери. Они предпочтительнее. Зенитные фонари всё чаще применяются не только для промышленных, но и для жилых помещений. Обзор разных типов и конструкций зенитных фонарей есть на нашем сайте в отдельной статье.
Окна бокового освещения
Для жилых помещений чаще всего используются боковые системы естественного освещения со стандартными оконными проёмами. Это объясняется практичностью и надёжностью такого решения. Кроме того, для систем бокового освещения существуют хорошо зарекомендовавшие себя стандартные требования, подходящие для большинства случаев.
Особенность систем бокового освещения – зависимость от расположения здания по отношению к соседним. При плотной застройке рядом с окнами могут создаваться глубокие тени окружающих зданий. Освещённость помещения боковым светом при этом снижается в несколько раз по отношению к освещённости одиноко стоящего здания. Это учитывается при строительстве.
Ещё одна особенность бокового освещения – зависимость от того, где находятся окна. В Российской Федерации солнце светит с юга. Поэтому для северных широт предпочтительно размещение окон на южной стороне зданий, чтобы более полно использовать солнечный свет. Для южных широт важнее слепящее действие солнечного света. Иногда приходится монтировать специальные светоотражающие козырьки над южными окнами, чтобы уменьшить слепящее влияние. Размещение окон на север, северо-запад и запад позволяет избежать этих проблем.
Светопропускающие материалы
Важнейший вопрос организации внешнего освещения – выбор светопропускающего материала. Традиционным является оконное стекло, производящееся методом растяжки или проката. Нередко оно подвергается специальной обработке – тонированию или нанесению особых покрытий. Также появились новые светопропускающие материалы с высокими шумо- и теплозащитными свойствами. За счет этого стало возможным остекление больших площадей фасадов, атриумов, оранжерей и садов. Нередко применяется ламинирование – получение многослойной конструкции из нескольких слоёв стекла и специальной поливиниловой плёнки. В частности, широко распространённый «триплекс» состоит из трёх слоёв – два стекла и плёнки между ними. Главное достоинство ламинированных стёкол – повышенная безопасность при разрушении. У плёнок, используемых при ламинировании, высокая степень прозрачности. Поэтому коэффициент пропускания ламинированного стекла почти столь же высок, как у неламинированного.
Ещё одна технология при организации обеспечения естественного освещения – стеклопакет. В нем два или несколько стёкол герметично соединены друг с другом так, чтобы между ними образовалось пространство, которое заполняется воздухом или специальными газами. Газы подбираются так, чтобы обеспечить повышенную тепло- или звукоизоляцию.
Нередко применяются органические стекла – плексиглас и поликарбонат. Эти материалы легкие в обработке, поэтому из них могут создаваться сложные конструкции остекления. Спорным вопросом остаются пожарные требования – органические стекла – горючие материалы. Но, по мнению ряда исследователей, именно быстрое разрушение зенитных фонарей из органического стекла способствует снижению температуры в помещении и препятствует распространению пожара.
Фотохромные стекла – перспективный материал, применение которого ограничивается высокой ценой. Главная особенность фотохромных стёкол – переменное светопропускание. Коэффициент их светопропускания характеризуется уровнем освещённости. Вечером и в пасмурную погоду фотохромное стекло пропускает максимальное количество света. В полдень под прямыми солнечными лучами светопропускание фотохромных стекол значительно снижается. Это позволяет ограничить слепящее действие солнца без применения козырьков и других конструкций.
Полезно! В последние десятилетия разработаны фотохромные стёкла с управляемым коэффициентом светопропускания. Они являются частью концепции «умного дома» и способны менять светопропускание по заранее заданным программам управления. Желаемая программа может задаваться как центральным управляющим компьютером, так и локально, иконками-пиктограммами на самом стекле с помощью сенсорного управления (подобно управлению на смартфонах или планшетах).
Заключение
Естественное освещение зданий и помещений широко используется в современной жизни. Для промышленных объектов чаще всего применяется верхнее естественное освещение. Для жилых помещений предпочтительнее боковое естественное освещение. Естественное освещение нормируется специальным коэффициентом естественной освещённости (КЕО). Оно реализуется с помощью фонарей или окон, имеющих светопропускающие поверхности из силикатного или органического стекла.
Предыдущая
Загрузка...
Естественное освещение-это, конечно, хорошо, и нет ничего лучше “натурального” света, но все же в наших российских широтах одним естественным освещением не обойдешься, это факт. Даже в горячих южных районах единственно естественное освещение “не прокатит”, придется запасаться дополнительными лампочками и люстрами. Тем не менее, сделать так, чтобы естественного света было максимум-идея хорошая.